放牧對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)的影響：整合分析.pdf

1、放牧是草原生態(tài)系統(tǒng)的主要利用方式之一。不合理的放牧活動(dòng)不僅威脅到草原生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和穩(wěn)定性，同時(shí)還可以顯著改變草原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，引起碳和氮流失。近年來，盡管全球范圍內(nèi)開展了大量關(guān)于放牧對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)影響的研究，但放牧對(duì)碳、氮循環(huán)，特別是地下過程，影響的一般規(guī)律仍然存在廣泛爭(zhēng)議。本文通過整合分析方法通過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，從全球超過2500篇文獻(xiàn)里篩選出105篇關(guān)于放牧對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)過程影響的論文，建立分析數(shù)據(jù)庫。

2、分析數(shù)據(jù)庫主要包括植物地上碳庫、植物地下碳庫、土壤碳庫、凋落物碳庫、微生物量碳庫、植物地上部分氮庫、植物地下部分氮庫、土壤氮庫、凋落物氮庫、微生物量氮庫、土壤碳氮比、植物根系碳氮比、微生物碳氮比、凋落物碳氮比、土壤呼吸通量、土壤凈氮礦化速率、土壤凈氮硝化速率、土壤容重、土壤酸堿度、土壤溫度和土壤濕度等參數(shù)?；跀?shù)據(jù)庫和整合分析方法，深入分析探討放牧對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)過程的一般規(guī)律。
　　結(jié)果表明，放牧活動(dòng)顯著減少土壤碳庫、植

3、物地下部分碳庫、土壤微生物量碳庫和凋落物碳庫，減少幅度分別為10.28,13.72,21.62和8.93％，同時(shí)顯著減少土壤氮庫、植物地下部分氮庫、土壤微生物量氮庫和凋落物氮庫，減幅分別為13.38,4.40,24.40和10.39%；與其他參數(shù)相比，微生物量碳庫和氮庫的減幅都是最大的。相反的，放牧顯著增加土壤和根系碳氮比但減低了微生物和凋落物碳氮比。放牧活動(dòng)顯著增加草原生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸通量、土壤凈氮礦化和硝化速率，增幅分別為4.25,

4、30.63和12.88%。此外，放牧活動(dòng)增加了土壤容重、酸堿度和溫度但減少了土壤濕度。
　　放牧密度顯著改變著碳氮循環(huán)的大小甚至方向。輕度放牧顯著增加土壤碳庫和土壤氮庫，增加幅度分別為0.78%和3.24%，但中度和重度放牧顯著減少土壤碳庫和土壤氮庫，對(duì)土壤碳庫的減幅分別為3.45%和9.92%，土壤氮庫減幅分別為8.41%和13.04%。相似地，輕度放牧分別增加植物地下部分碳庫和凋落物碳氮比2.99%和10.14%,中度和重度分

5、別減少植物地下碳庫3.17%和24.1%，凋落物碳氮比22.61%和30.18%。與中度和重度放牧相比，輕度放牧下微生物氮和凋落物氮的減幅都是最大的。對(duì)于通量而言，輕度放牧顯著增加土壤呼吸11.53%，但中度和重度放牧顯著減少呼吸通量分別為12.7%和32.6%。土
　　壤凈氮礦化速率的加權(quán)響應(yīng)比從輕度到重度放牧減幅介于48.87%到10.85%。但輕度放牧對(duì)土壤凈氮硝化速率影響不明顯，而中度和重度放牧顯著減少土壤凈氮硝化速率13

6、.43%和103.06%。
　　研究結(jié)果還表明，生物和非生物等環(huán)境因子顯著影響著草原生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)對(duì)放牧活動(dòng)的響應(yīng)。半濕潤(rùn)區(qū)/濕潤(rùn)區(qū)的放牧干擾活動(dòng)對(duì)土壤碳庫、植物地下碳庫、土壤氮庫和植物地下氮庫的減少幅度顯著高于干旱/半干旱區(qū)。相似地，半濕潤(rùn)區(qū)/濕潤(rùn)區(qū)的土壤呼吸的加權(quán)響應(yīng)比為0.099±0.023(P<0.01)，輕微高于干旱/半干旱區(qū)。但干旱/半干旱區(qū)微生物碳庫和凋落物碳庫的響應(yīng)幅度，相對(duì)于半濕潤(rùn)區(qū)/濕潤(rùn)區(qū)而言，表現(xiàn)出更明顯

7、的減弱幅度。不同放牧類型顯著改變了多數(shù)觀測(cè)變量對(duì)放牧活動(dòng)的響應(yīng)大小甚至方向。放牧?xí)r間和年平均溫度與土壤碳庫響應(yīng)比和土壤氮庫響應(yīng)比呈現(xiàn)顯著的相關(guān)關(guān)系。年平均降雨量與土壤碳庫響應(yīng)比呈顯著相關(guān)關(guān)系，但與土壤氮庫響應(yīng)比之間相關(guān)性不明顯。此外，土壤碳庫響應(yīng)比與土壤氮庫響應(yīng)比呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　總體而言，放牧活動(dòng)在全球尺度上影響草原生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)過程，同時(shí)改變了地上和地下碳、氮庫分配格局。放牧密度顯著改變了不同碳庫和氮庫對(duì)放牧活動(dòng)的