土地利用变化对内蒙古温带草地碳固持效应的影响及其稳定性的关键指标评价

陆地生态系统碳固持效应及其实现途径是当前全球变化研究的热点领域之一，在全球温室气体减排的强烈需求下，如何提高陆地生态系统碳固持能力，已成为一种新的国家战略需求。我国温带草地面积巨大，是巨大的碳库和潜在的"碳汇"。为了科学地评估不同土地利用方式对温带草地碳固持效应的影响，需要同时考虑两个重要因素：1）草地碳固持量有多大？2）草地碳固持效应的稳定性如何？本项目将对不同放牧制度、围封年限、刈割年限和开垦年限的11种土地利用方式进行研究，分析土地利用变化对草地碳贮量和碳固持能力的影响；并将利用土壤碳组分、土壤呼吸（原位测定）、以及土壤（组分）碳矿化（室内培养实验）等指标体系，对土壤碳稳定性进行系统的评价。最后，将从草地碳固持效应和碳稳定性角度，综合评价不同土地利用方式下的温带草地碳固持效应，并提出实现温带草地碳固持效应的最佳途径或组合；其实验结论将为评价我国温带草地碳固持效应提供重要的科学依据。

1）长期封育显著提高了草地碳氮贮量；经30a 围封处理后，草地碳固持量为1401-2858 g C m-2，平均2126 g C m-2；草地碳固持速率为46.7-129. 2 g C m-2 a-1 ,平均84. 2 g C m-2 a-1；在不同土地利用方式下的草地固碳能力表现为禁牧 > 刈割 > 冬季放牧 > 开垦，在封育草地表现为针茅草地 < 羊草草地 < 退化羊草草地 < 补播黄花苜蓿+羊草草地。草地长期开垦引起土壤碳氮大量流失，0–100 cm土壤的碳氮贮量分别下降4.34–31.65 Mg C ha–1。.2）通过室内培养实验，我们发现草地土壤温度敏感性（Q10）随着土壤年限的增长而逐渐下降，与此同时，底物（N：C比）对Q10和土壤激发效应具有显著影响，底物、输出有机机N：C是解释封育草地碳贮量的内在机制之一。长期封育会降低羊草草地和针茅草地土壤的碳矿化速率、温度敏感性和激发效应, 从而降低土壤碳周转速率和释放速率, 使内蒙古地区长期封育草地仍然具有碳固持能力。.3）基于7年野外控制实验（增加温度（W）和增加降水（P）），我们发现增温会显著降低0-30cm土壤碳贮量、增加降水会显著增加土壤碳贮量，但二者间的交互效应不显著。W和P对土壤组分（砂粒、粉粒和粘粒）具有不同的影响；此外，W和P对表层（0-10cm）和深层土壤(10-30cm)的影响存在差异。.4）通过在草地设置相同的放牧梯度实验，我们发现：为了实现草地碳增汇的目的，平坦草地的放牧强度应低于 4.5 sheep / ha（放牧期6月–9月），斜坡草地应低于3 sheep / ha。地形因素（平地 VS 斜坡）使准确评估放牧草地土壤的碳固持速率变得更加复杂。总之内蒙古地区放牧草地具有较大的碳固持潜力，只要能将放牧强度控制在适宜的水平，就可以实现放牧草地的碳固持潜力。.5）研究人员究基于野外控制火烧实验（未火烧、一年火烧一次、两年火烧一次、四年火烧一次），发现火烧会降低长期封育草地0–30 cm土壤碳贮量；其中，频繁火烧将显著降低草地土壤碳贮量显，而四年一次的火烧对土壤碳贮量影响较小。火烧会一定程度降低长期封育草地的碳贮量，但并不会彻底改变其显著的碳固持效应。