以三江源地区高寒草地退化坡面为研究对象,从草地类型、鼠害和自然因素如水蚀、风蚀、冻融作用这一角度上探讨发生在不同退化程度上土壤有机碳的变化特征,对明晰高寒地区退化草地的碳变化机理和全球气候响应具有重要意义。结果表明:同一侵蚀环境条件和退化程度下,以小嵩草、矮嵩草为优势种高寒草甸比以紫花针茅为优势种的高寒草原土壤有机碳蓄存能力高。轻度退化程度受水蚀影响的高寒草甸曲麻河乡QMH1坡面土壤有机碳平均含量是相距3.5 km高寒草原曲麻河乡QMH2坡面的2.2倍(P<0.01);轻度退化程度受风蚀影响的高寒草甸五道梁WDL坡面土壤有机碳平均含量是高寒草原不冻泉BDQ坡面土壤有机碳含量的3.8倍(P<0....

通过长江源区典型阴坡、滩地和阳坡生境下高寒草地植被和土壤理化特征定量分析,研究了坡向对高寒草地植被和土壤特征的影响,为退化高寒草地的恢复提供理论和实践依据。结果表明,草地地上总生物量呈滩地>阴坡>阳坡趋势,3个土层土壤含水量呈阴坡>滩地>阳坡趋势,pH呈阴坡<滩地<阳坡趋势。0-10cm土壤有机碳阳坡显著高于阴坡(P阴坡>阳坡,速效磷为滩地>阳坡>阴坡。0-10cm土壤C∶N阳坡显著高于阴坡和滩地,阴坡、滩地间差异不显著(P>0.05);0-10cm土壤N∶P阴坡显著高于阳坡。由此可知,高寒草地植被(地上生物量)和土壤特性(含水量、pH、总氮、速效钾和速效磷)在阴坡-滩地-阳坡生境呈明显差异,是其对不同生境的适应性表现。

【目的】定量认识土壤有机碳（SOC）含量在坡面上的空间异质性及尺度效应，探索“由点及面”估算坡面平均SOC含量的精确便捷途径，为细致刻画坡面土壤资源状况、全面理解生态系统碳循环、制定土壤高质量管理方案提供科学基础。【方法】在宁夏半干旱黄土丘陵区，选择3个相邻的由退耕还林工程形成的典型坡面，从坡顶向坡脚设置连续样点，调查各样点的土地利用、植被特征、立地条件及表层（0～20 cm）SOC含量，分析其坡向差异、坡位变化；以“离坡顶的水平距离或相对距离”为自变量，以表层SOC含量的顺坡滑动平均值为因变量，定量描述坡面尺度效应；再以坡面上任一样点表层SOC含量与坡面平均值的比值为因变量，实现由“点”到“面”的尺度上推。【结果】研究区表层SOC含量存在明显的坡向差异、坡位变化、尺度效应。表层SOC含量的坡面平均值在南坡（7.60 g·kg~(-1)）最高，东坡（6.42 g·kg~(-1)）次之，西坡（5.65 g·kg~(-1)）最低，其坡位间变幅在东坡（15.95 g·kg~(-1)）最大，其次为西坡（11.34 g·kg~(-1)），最小为南坡（9.72 g·kg~(-1)），说明东坡的坡面效应最强，其次为西坡，南坡最弱。东坡、西坡、南坡表层SOC含量的坡位变化大致相同，均由坡顶向下逐渐减小，至离坡顶水平距离200、150、280 m（相对距离0.73、0.45、0.76）后趋于稳定，主要与坡面“上部为自然状态的坡地+林草植被+恢复年限长、下部为人工梯田+林农植被+扰动频繁”的空间格局有关。在东坡、西坡、南坡上，距坡顶水平距离每增加100 m,SOC含量的滑动平均值分别变化-3.40、-2.50、-1.51 g·kg~(-1)；距坡顶相对距离每增加0.1,SOC含量的滑动平均值分别变化-0.96、-0.75、-0.55 g·kg~(-1)。构建3个坡向不同坡位样点表层SOC含量与坡面平均值的比值随离坡顶水平距离或相对距离增加而变化的数量关系（R~2>0.7,P<0.001），籍此可由坡面上任一样点表层SOC含量精确便捷地估算坡面平均值。将所有位点数据融合得出，离坡顶相对距离0.4的位点表层SOC含量最接近坡面平均值。【结论】半干旱黄土丘陵区坡面表层SOC含量沿坡从上至下基本呈先减小后稳定的变化，与土地利用类型、植被类型、恢复年限的坡面分布格局有关。以顺坡（相对）水平坡长增加为尺度变量可较好地定量刻画表层SOC含量的坡面变化特征及尺度效应，藉此可实现坡面表层SOC含量平均值的精确便捷推算。

利用青海省三江源区兴海县牧业气象站1999-2016年高寒草原土壤湿度、牧草生育期资料,分析了高寒草原土壤湿度的年、季变化特征以及牧草生长季不同生育期土壤湿度的变化特征及与气候因子的关系。结果表明:高寒草原0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm土壤湿度均随年际延长呈增加趋势,春季除40-50 cm土层外,其他各层土壤湿度均随年际延长呈显著增加趋势(P<0.05)。高寒草原牧草生长季的土壤相对湿度随年际延长呈显著上升趋势(P<0.05),且与生长季降水量之间呈极显著正相关关系(P<0

微生物在土壤生态系统的碳循环和养分流动中发挥着重要作用，但是目前对微生物活动在高寒草地退化和恢复期间的响应知之甚少。因此，为明确草地退化与人工恢复如何影响土壤资源获取酶活性和微生物养分限制，我们在三江源区选取了不同的退化程度（未退化、轻度退化、中度退化和重度退化）和恢复年限（3、8、13和19年）的高寒草地，采集0-10 cm的土壤样品，探究资源获取酶活性及其化学计量的响应，并对微生物养分限制状况进行评估。研究结果显示，伴随退化程度加深，碳、氮、磷获取酶活性均显著降低（P<0.05）；随着恢复年限增加，碳获取酶活性显著减小，而氮、磷获取酶活性呈现先减小后增加的趋势，且均在恢复13年降至最小值（P<0.05）。酶化学计量分析表明，草地退化使微生物碳限制显著加剧（P<0.05）；在人工恢复措施介入后，微生物碳限制呈现先增大后减小的趋势，而微生物氮限制则显著增加（P<0.05）。方差分解分析与Spearman相关分析表明，资源获取酶活性受土壤全量养分、速效养分以及微生物量的共同影响，微生物养分限制则受到土壤全量养分与微生物量的影响。本研究揭示了高寒草地退化会加剧微生物碳限制，恢复初期施肥、补播等措施会减缓养分限制，但是之后的围栏封育措施会让微生物陷入相对严苛的养分限制，需要更长的恢复时间才能得到缓解，因此针对长期围栏封育的恢复草地，适当的养分输入更 有利于高寒草地生态系统的恢复与可持续发展。

溶解性有机碳(DOC)在生态系统中起着重要作用,但河流DOC输移动态及其对气候变化和多年冻土退化的响应还不清楚。对青藏高原三江源地区高寒草甸下8条小流域河流于2016年8月至2017年7月进行逐月采集水样,同步测定流量,在室内对DOC浓度进行分析,研究河流DOC浓度和输移通量的逐月变化规律以及对降雨和温度逐月变化的响应。结果表明:(1) DOC的年平均浓度介于4. 05±1. 20～6. 55±2. 86 mg·L~(-1)之间,均值为5. 30 mg·L-1; DOC平均浓度与流域内高寒沼泽草甸(ASM)覆盖面积比例呈显著线性负相关,而与高寒草甸(AM)呈显著线性正相关;此外,有多年冻土发育的流域内河流平均DOC浓度明显高于无多年冻土发育的流域。(2) DOC浓度随季节性气温的变化呈现较大的变异性,在-8～2℃气温回升的过程中,DOC平均浓度随气温的升高呈急剧上升的趋势,在随后2～13℃气温继续升高到最高的过程中,DOC平均浓度又急速降低,而在之后13～-8℃气温下降的过程中,DOC平均浓度呈一个缓慢降低的趋势,并在12月达到最低。(3) DOC平均输移通量也显示出较大的季节差异,其范围为0. 006±0. 000 5～3. 01±0. 74 kg·km~(-2)·d~(-1),均值为1. 12±0. 81 kg·km~(-2)·d~(-1); DOC输移通量与流域内平均径流量显著线性正相关,DOC的输移主要集中在春季融雪期和夏季丰雨期。气候变暖会导致多年冻土活动层厚度增加,因此,温度增加导致DOC输移增加的结果提示,气候变暖可能会增加青藏高原高寒草甸区河流对有机碳输移和释放。

土壤有机质(Soil organic matter, SOM)是草地生态系统的重要碳库,但由于SOM形成的复杂性,长期以来对SOM化学组成特征的研究存在一定挑战性。本研究基于热裂解气相色谱–质谱联用(Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry, Py-GC/MS)的方法,从SOM化学组成的角度分析了其对藏北高寒草甸和高寒草原两种高寒草地土壤CO_2排放的影响。研究结果显示:1)含氮化合物是两种高寒草地SOM化学组成中重要成分,分别占总SOM的38.0%和52.5%;2)多糖类和萜烯类在两种高寒草地SOM中差异性达到显著水平(P <0.05)。综上可知,高寒草地SOM化学组成直接关系着土壤微生物的数量和CO_2的排放过程,SOM的化学成分和化学组成可以在一定程度上直接用于预测土壤CO_2的排放特征。

【目的】研究黄土高原主要典型区域不同土层土壤有机氮组分分布特征。【方法】根据土壤类型和土地利用方式,分别从黄土高原南北不同典型区域分层(0—10、10—20、20—40、40—60、60—80、80—100、100—120和120—140 cm)采集96个土壤样品,用Bremner法测定土壤有机氮组分含量。【结果】从北到南,土壤中有机氮及各组分含量呈增加趋势,各组分占酸解全氮的比例相对稳定,而酸解全氮占全氮比例在0—40 cm土呈下降趋势,40 cm以下土层趋于稳定;从南到北同层次、相同土地利用方式下有机氮各组分均表现为0—40 cm土层迅速下降,40—80 cm土层缓慢下降,80 cm以下土...

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒草甸开垦后形成的一年生人工草地作为研究对象,开垦年限分别为0、1、11、16和20年,利用土壤有机碳密度分组法,进行了0-40cm土层土壤有机碳及不同组分(轻组有机碳．重组有机碳)含量及随开垦年限变化关系的研究。结果表明:高寒草甸开垦后其土壤有机碳的变化主要发生在0-10cm土层．土壤中SOC、LFOC和HFOC呈下降趋势,至20年时分别下降了10．5％、26．7％、8．1％,主要原因为当地较为强烈的风蚀作用、耕作侵蚀和开垦加剧了表层(0-10cm)土壤有机质的氧化分解．表层土壤中的粗有机物质在降水淋溶作用下,在土体下部重新淀积。而0-40cm土体内,SOC、LFOC和HFOC略有增加,开垦20年,他们的累积速率分别为0．08tC·hm-2·yr-1、0．07tC·hm-2·yr-1、0．14tC·hm-2·yr-1。人工草地长期种植虽然没有改变高寒草甸作为碳汇的基本功能,但却大大降低了其碳汇效应,植物-土壤系统年固定碳量由未开垦前的7．38tC·hm-2·yr-1下降至6．89tC·hm-2·yr-1。

[目的]测定色季拉山林线附近3种典型植被下土壤有机碳(SOC)及其组分含量,并分析其相关性以及与土壤理化性质的关系,探讨色季拉山典型植被类型下土壤有机碳及其组分特征,为该区域森林经营和管理提供参考。[方法]以西藏色季拉山林线3种典型植被类型(草甸、灌丛和乔木林)下0～20 cm土层土壤为研究对象,选择9个取样点采集0～10和10～20 cm土层土壤样品,测定土壤样品有机碳(SOC)及其组分(轻组有机碳(LFOC)、重组有机碳(HFOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)和易氧化有机碳(EOC))的含量,并对土壤有机碳及其组分与土壤理化性质的相关性进行分析。[结果]草甸、灌丛和乔木林3种植被下,土壤SOC、MBC和HFOC含量表现为灌丛>乔木林>草甸,在灌木、乔木林和草甸土壤的0～10 cm土层,其SOC含量分别是96.34,95.85和66.15 g/kg,MBC含量分别为1 540.96,611.02和511.40 mg/kg,HFOC含量分别为61.75,58.65和41.02g/kg;而在10～20 cm土层,其SOC含量分别为65.76,57.43和30.97 g/kg,MBC含量分别为289.90,184.02和84.15 mg/kg,HFOC含量分别为40.77,31.26和19.57 g/kg,且均以0～10 cm土层高于10～20 cm土层。土壤EOC、POC和LFOC含量表现为乔木林>灌丛>草甸,且均随着土层的加深而降低,在乔木林、灌丛和草甸土壤的0～10 cm土层,EOC含量分别为23.97,21.84和14.26 mg/kg,POC含量分别为30.11,24.94和12.96 g/kg,LFOC含量分别为12.55,1.93和1.21 g/kg;而在10～20 cm土层,EOC含量分别为11.83,10.62和4.68 mg/kg,POC含量分别为9.79,6.29和5.32 g/kg,LFOC含量分别为5.50,0.77和0.43 g/kg。草甸、灌丛和乔木林土壤的有机碳组分中,SOC与EOC、HFOC,EOC与POC和HFOC,以及POC与LFOC之间均呈显著正相关关系(P<0.05),且在乔木林土壤中,SOC与MBC、土壤含水率呈正相关关系,但其在灌丛林和草甸中相关性不明显。[结论]草甸、灌丛和乔木林土壤的有机碳及其组分之间存在差异性,说明色季拉山林线附近典型植被下土壤的有机碳及其组分受到植被类型的影响,且其分布具有表聚性。

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节，也是影响全球气候变化的重要因素。研究土壤呼吸及其对环境因素的响应，对准确估计全球碳循环系统的收支平衡有重要意义。高寒区是陆地生态系统的重要组成部分，研究该区域环境因素对土壤呼吸的影响有助于深刻了解高寒区的土壤碳循环过程。本研究采用动态密闭气室红外ＣＯ２分析法，以青海高寒区的５种典型林分（华北落叶松林、云杉林、云杉－华北落叶松混交林、云杉－白桦混交林、白桦林）为对象，研究不同林分类型生长季土壤呼吸的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明：５种林型土壤呼吸速率的大小为云杉林＞白桦林＞云杉－华北落叶松混交林＞华北落叶松林＞云杉－白桦混交林。土壤呼吸具有明显的季．．．

为深入认知藏北高寒草地土壤冻融循环过程,依托申扎高寒草原与湿地生态系统观测试验站,开展了高寒草地土壤剖面水热变化过程监测,基于2015–2016年数据,对藏北高寒草地冻融循环过程中温度、含水率变化特征进行了分析,并探讨了冻融过程与气温、降水的关系。结果表明,土壤剖面各土层温度和含水率均呈准周期性变化,且变化幅度随深度增加而降低;11月初至次年4月底是藏北高寒草地土壤的冻结期,可分为初冻期(11月)、稳定冻结期(12月至2月上旬)、消融前期(2月中旬至3月下旬)和消融后期(3月下旬至4月中旬)4个阶段;观测期土壤冻结的最大深度在160 cm左右;冻结深度上下限和积温呈现出显著的相关关系,含水率和温度变化相互影响,水分在土壤热量传递时有着重要作用。研究结果可为进一步理解冻融水热耦合作用及生态系统对冻融的响应提供理论支持。

【目的】本文研究了藏北草原主要草地类型土壤有机碳含量的时空变化特征。【方法】按照随机布点方式对那曲县3种不同草地类型连续2年、每年3次进行采样,分析其土壤有机碳含量、垂直分布特征、年度及年际变化规律。【结果】土壤有机碳在各土层的含量均为高山嵩草草甸>紫花针茅草地>青藏苔草草地。青藏苔草草地土壤有机碳含量在各土层间无显著差异;紫花针茅草地土壤有机碳含量在0~5 cm土层最低,与其余各层土壤有机碳含量有显著差异(P<0.05)。各草地类型不同土层中有机碳含量的年际变化均无显著差异。【结论】在某些特殊气候条件下,由于土壤有机碳含量本来就很低,在植物的同一生长周期内的不同生长阶段间土壤有机碳含量变化会出现显著差异,但是在不同生长周期间土壤有机碳含量又能保持相对稳定。

为了揭示典型草原区土壤水分时空变化规律,探讨主要影响因子,利用内蒙古两个站点近20年土壤水分观测资料和相应的气象资料,采用数理统计方法,分析了该区域土壤水分变化的基本事实和统计特征及影响因子,得出:年内土壤水分基本呈双峰曲线变化,春季化冻(04-08)到入冬前(10-18)的土壤水分平均相差5.3mm,大多数年份土壤水分年内可以达到平衡;年际变化有每隔7～8年走势发生改变的趋势;垂直向水分变化主要发生在60cm以上土层中,近几年深层变幅有增大的倾向;蒸降差与土壤水分变化呈相反趋势,生长季蒸降差对土壤水分的干扰最大。样本站0～50cm土层的最大容水量为85mm和135mm,多数时期土壤相对含水量...

【目的】从草地生态系统土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)储量分布特征来确定合理的放牧管理方式并为区域SOC储量估算提供依据。【方法】采用野外调查法分层测定典型草原0—100 cm SOC储量。【结果】①3个研究样地SOC储量为9.72—14.84 kg·m-2;②具有空间距离的3个研究样地土壤碳储量差异无统计学意义,样地内4种处理之间SOC储量差异显著,且均表现为中度放牧处理(moderate grazing,MG)>轻度放牧处理(light grazing,LG)>重度放牧处理(heavy grazing,HG)>对照(control area,CK);③随土层深度...