锡林郭勒羊草草原不同利用方式下群落与土壤碳氮特征研究

摘要

羊草草原作为典型草原生态系统中最重要的类型之一，是研究典型草原生态系统对于人类干扰响应的代表性类型。本文以锡林郭勒典型草原区羊草草原为对象，选取不同利用方式（围封未利用、割草利用、割草和放牧混合利用、放牧利用）样地，对其群落和土壤碳氮特征及其相互关系进行研究，旨在探究人类干扰活动对羊草草原碳氮特征的影响。主要结果如下：
　　1．在围封未利用和轻度混合利用下，草地保持着较高的物种多样性和均匀度。Patrick丰富度指数在割草场样地最高，围封未利用样地次之，全年放牧样地最低，并存在显著性差异。
　　2．随着利用强度增大（围封未利用→割草利用→割草放牧混合利用→连续多年全年放牧，下同），植物群落的高度、盖度和密度呈现明显的下降趋势；根冠比呈现非常明显的上升规律；豆科、菊科植物在物种组成中呈现下降趋势。
　　3．不同利用方式下，地上活体植物、凋落物和根系生物量均存在显著差异，各样地均表现为根系＞活体植物＞凋落物。各样地根系生物量的空间分布均呈“T”型，且集中分布于0～20cm土层（占0～50cm总量的55%～75%），40～50cm土层仅占8%左右。
　　4．不同利用方式下，地上活体植物和凋落物的有机碳含量存在差异，根系有机碳含量无显著差异。同一样地活体植物、凋落物、根系三者的有机碳含量存在显著差异，表现为活体植物>凋落物>根系。随着利用强度增加，地上活体植物全氮含量大体呈逐渐增加趋势，而凋落物和地下根系的全氮含量变化不明显。
　　5．随着利用强度增大，地上活体植物的碳氮比大体呈逐渐下降趋势；活体植物的碳氮比与凋落物和根系的碳氮比相比，呈变小趋势（例如：围封未利用样地活体植物的碳氮比分别是凋落物和根系碳氮比的100.1%和100.1%，而多年全年放牧样地分别降至26.7%和59.0%）。
　　6．各样地植被总有机碳碳密度为542.0～900.2g/m2，其中地下根系占79.5%～91.2%。围封未利用样地最高，其碳密度高于其他样地30.76%～66.09%；其余6个样地随着利用强度的增加，植被总固碳能力呈抛物线型变化，即连续多年只割草不放牧和连续多年全年放牧草场的植被固碳能力均最低。
　　7．各样地土壤有机碳、全氮和速效氮含量的垂直分布均呈现随土层深度的增加而逐层递减的规律，而且下降幅度很大。各样地0～20cm土层有机碳、全氮和速效氮含量占0～50cm土层的50%左右，表层化作用较为明显。多年割草场样地各土层的有机碳、全氮含量均低于其他样地同一土层，这种草地利用方式需引起注意。随利用强度增大，土壤碳氮比呈现出先上升后下降的单峰曲线的变化趋势。
　　8．随着利用强度的增大，植被-土壤系统中有机碳和全氮总量大体上呈现出先上升而后下降的变化趋势。土壤是有机碳和全氮最大最主要的源与库，分别占植被-土壤系统总量的56.50%～65.44%和74.49%～82.43%；其次是地下根系，分别占系统总量的30.16%～37.43%和15.14%～22.23%；地上活体植物所占比例最小，分别仅占系统总量的1.70%～6.68%和1.18%～3.83%。
　　9．土壤全氮与土壤有机碳呈极显著正相关，土壤速效氮与植物有机碳呈极显著负相关，根系全氮与凋落物有机碳和全氮均呈显著正相关。

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