不同利用方式高寒草地群落多样性及土壤活性有机碳库特征研究

摘要

草地土壤有机碳库是陆地生态系统最大的碳库之一，草地利用方式对物种多样性及土壤中有机碳及其活性组分有重要影响。本研究以巴音布鲁克高寒草地不同封育时间(长期封育LF、短期封育SF)及不同放牧方式的草地（中度放牧MG、农作+放牧A+G）作为研究对象，对四种利用方式草地群落多样性特征、土壤有机碳及其活性组分（颗粒碳、易氧化碳、微生物碳）及其分配比例和剖面分布特征进行分析，并以碳库管理指数作为评价草地土壤质量变化的量化指标，得出以下结论:
　　1.该区域草地群落多样性特征（多样性指数、均匀度指数、优势度指数）对利用方式具有不同响应，三种指数整体表现为:MG＞A+G＞LF＞SF。中度放牧提高了草地物种多样性和物种优势度;封育后多样性指数和优势度指数均下降。四种利用方式对草地均匀度没有显著影响。群落多样性特征与0～10 cm土层的易氧化碳、全氮呈显著正相关;与10～30 cm的多数土壤养分呈显著负相关。
　　2.该区域土壤有机碳对利用方式具有不同响应，大体表现为:SF＞LF＞MG＞A+G，短期封育对有机碳的积累效果显著;农作放牧方式下有机碳损失显著。
　　3.该区域不同利用方式土壤颗粒有机碳及其分配比例与有机碳的变化特征相一致，表现为:SF＞LF＞MG＞A+G。表明:短期封育有助于颗粒有机碳的积累，提高土壤碳库活性;放牧及农作放牧方式降低了土壤有机碳活性。不同利用方式颗粒碳及其分配比例及颗粒碳含量土层间变化幅度均大于有机碳的变化，表明其对外界变化反应更敏感。
　　4.该区域土壤易氧化碳对不同利用方式同样具有不同响应，表现为:SF＞LF＞A+G＞MG，封育可以有效提高土壤易氧化碳含量，尤其是15～50 cm土层，效果显著。而易氧化碳分配比例则表现为:A+G＞LF＞SF＞MG，与易氧化碳变化趋势存在差异。各利用方式易氧化碳及其分配比例变化幅度均大于有机碳的变化，表明其可以作为指示不同利用方式对草地碳库稳定性影响的敏感性指标。
　　5.该区域土壤微生物碳及微生物商对不同利用方式的响应表现为:LF＞MG＞SF＞A+G，与有机碳及其它两种活性组分和分配比例的变化特征有很大差异。表明其对碳库稳定性的表征除受自身活性的影响外，还受到其他环境因子的制约。
　　6.该区域不同利用方式土壤碳库管理指数(CPMI)表现为:SF(112.30)＞A+G(100.00)＞LF(90.65)＞MG(87.44)。表明短期封育对草地土壤质量恢复有积极意义，并且易氧化碳含量的增加对碳库管理指数的提高效果更显著。碳库管理指数与草地群落多样性特征在0-30 cm土层存在显著相关性，表明其可以作为指示草地群落特征的指标。

目录

声明

论文说明

摘要

文中缩略词的中英文对照表

第1章 绪论

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 不同利用方式与草地群落多样性特征关系的相关研究

1．2．2 土壤有机碳的相关研究

1．2．3 土壤活性有机碳及其组分与土壤质量的关系

1．2．4 碳库管理指数表征土壤质量变化的意义

第2章 实验材料与方法

2．1 研究区自然概况

2．2 研究方法

2．2．1 样地设计

2．2．2 取样方法

2．3 主要研究指标的测定方法

2．3．1 土壤基本化学性质的测定

2．3．2 土壤颗粒碳的测定

2．3．3 土壤易氧化碳的测定

2．3．4 土壤微生物碳的测定

2．3．5 数据统计与分析

2．4 主要研究内容

2．4．1 不同利用方式草地植物群落特征分析

2．4．2 不同利用方式草地有机碳及其活性组分对土壤碳库稳定性的表征

2．4．3 不同利用方式草地土壤碳库管理指数对土壤质量的指示

2．5 技术路线

第3章 不同利用方式草地植物群落特征

3．1 不同利用方式草地植物群落物种组成

3．2 不同利用方式草地植物群落多样性特征分析

3．3 不同利用方式草地植物群落多样性特征与土壤理化性质关系

3．4 讨论

3．5 本章小结

第4章 不同利用方式土壤有机碳活性组分对土壤碳库稳定性的表征

4．1 不同利用方式土壤有机碳变化特征

4．2 不同利用方式土壤活性组分对土壤碳库稳定性的表征

4．2．1 不同利用方式土壤颗粒有机碳及其分配比例变化特征

4．2．2 不同利用方式土壤易氧化碳及其分配比例变化特征

4．2．3 不同利用方式土壤微生物碳变化特征

4．2．4 有机碳及其活性组分对其他土壤性质的指示作用

4．3 讨论

4．4 本章小结

第5章 不同利用方式土壤碳库管理指数分析

5．1 不同利用方式对土壤碳库特征及其碳库管理指数的影响

5．2 碳库管理指数与草地群落多样性特征关系

5．3 讨论

5．4 本章小结

第6章 总结及展望

参考文献

致谢

作者简历