不同利用方式對(duì)龍里草地有機(jī)碳含量的影響

摘 要 以貴州龍里草原為試驗(yàn)地，通過(guò)對(duì)龍里燈芯草群落的植被有機(jī)碳和土壤有機(jī)碳進(jìn)行檢測(cè)，探究圍欄、刈割、放牧三種利用方式對(duì)草地有機(jī)碳含量的影響。結(jié)果表明：不同利用方式的草地有機(jī)碳含量差異顯著，表明不同利用方式對(duì)草地有機(jī)碳含量的影響較大；根系有機(jī)碳含量隨著土層深度加大而降低；根系有機(jī)碳含量最高的是圍封，放牧其次，刈割最低。要有效增加草原生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)碳的輸入，增強(qiáng)草地的固碳能力，適當(dāng)?shù)膰鷻诜庥徒档腿祟惢顒?dòng)是有必要的。

關(guān)鍵詞 利用方式；圍封；放牧；刈割；有機(jī)碳含量；龍里草地

中圖分類號(hào)：S812.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.28.023

知網(wǎng)出版網(wǎng)址：http：//kns.cnki.net/kcms/detail/50.1186.S.20171011.1416.034.html 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2017/10/11 14：16：26

草地是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，其特殊的生態(tài)功能為人類提供了很多工業(yè)技術(shù)難以替代的綠色資源，其中最重要的功能之一就是固碳作用，草地生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)和碳儲(chǔ)存中起著舉足重輕的作用。長(zhǎng)期以來(lái)，雖然草地生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到公認(rèn)，但其強(qiáng)大的生態(tài)功能往往被忽略[1]。隨著我國(guó)退耕還林、退耕還草工程的實(shí)施，人們對(duì)生活環(huán)境的日益關(guān)注以及政府對(duì)環(huán)境的保護(hù)力度持續(xù)加大，草地的固碳能力得以增強(qiáng)，草地土壤的固碳量顯著增加，人們對(duì)草地的生態(tài)功能也日益關(guān)注。目前，對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)開(kāi)展了一系列的研究，但大多還不夠深入，特別是對(duì)南方草地的研究主要集中在草地調(diào)查、開(kāi)發(fā)及利用方面[2-3]，對(duì)貴州喀斯特地區(qū)的草地生態(tài)系統(tǒng)研究更是罕見(jiàn)[4]。

就草地生態(tài)系統(tǒng)而言，植被有機(jī)碳的變化規(guī)律是生態(tài)環(huán)境研究的重要內(nèi)容之一，其中植物根系和土壤有機(jī)碳是陸地生態(tài)系統(tǒng)地下部分碳的重要組成部分[5-6]，它們的周轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)不僅決定著地下部分碳儲(chǔ)量的變化，還決定著凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)量[7-8]。據(jù)估計(jì)，草地生態(tài)系統(tǒng)中碳貯量為308 Pg（1 Pg=1015 g），其中約26 Pg的碳貯存在于植被生物量中[5]，因此，植被有機(jī)碳變化是影響草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)較重要的因素，開(kāi)展人類活動(dòng)如刈割、放牧對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)碳影響的研究，對(duì)于評(píng)估草地生態(tài)系統(tǒng)的碳固定具有重要意義。本試驗(yàn)以貴州龍里草原為試驗(yàn)地，通過(guò)對(duì)龍里燈芯草群落的植被有機(jī)碳和土壤有機(jī)碳進(jìn)行檢測(cè)，探究圍欄、刈割、放牧三種利用方式對(duì)草地有機(jī)碳含量的影響。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于貴州省龍里縣龍里草原，為典型的喀斯特暖性草地，北緯26°21′3.56″，東經(jīng)106°53′26.16″，海拔1 596 m，為中低山丘陵地貌，立體氣候明顯，熱量充足，干濕兩季分明。研究區(qū)地帶性植被為亞熱帶暖性草叢草地，優(yōu)勢(shì)種為燈芯草。

1.2樣品采集與處理

1.2.1 樣地布施

為了探討同一草地的不同利用方式對(duì)其有機(jī)碳含量的影響，本研究于2015年選擇在2年以上同類型處理設(shè)置的3塊80 m×20 m永久性固定監(jiān)測(cè)樣地上，人為設(shè)置圍欄封育處理、自由放牧處理、刈割處理（每年10月將草地齊地清除）。

1.2.2 樣品采集

在三種基礎(chǔ)樣地中，隨機(jī)選取5個(gè)小樣方（1 m×1 m）用于采樣，將地面以上綠色部分齊地面刈割，得到地上活體，然后用小鐵耙子收集地上凋落物；采用土柱法分0～5～10～20 cm采集植被根系；用土鉆分0～5～10～20 cm取樣，分裝在自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室待用。

1.2.3 植被和土壤有機(jī)碳的測(cè)定

本試驗(yàn)采用干燒法，使用德國(guó)ELEMENTAR儀器公司的elementar元素分析儀，通過(guò)色譜柱分離進(jìn)行熱導(dǎo)檢測(cè)，得到碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而得到土壤（植被）有機(jī)碳的含量。

2結(jié)果與分析

2.1不同草地利用方式的植被有機(jī)碳變化規(guī)律

由圖1、圖2可知，三種草地利用方式的地上活體有機(jī)碳含量為圍封（410.10±6.91）g·kg-1、放牧（394.42±5.36）g·kg-1、刈割（385.13±9.70）g·kg-1，三者之間差異極顯著（P<0.01），圍封草地的地上活體有機(jī)碳含量最高，刈割最低；地上凋落物的有機(jī)碳含量圍封為（410.96±4.86）g·kg-1、刈割（402.12±9.59）g·kg-1、放牧（398.04±4.86）g·kg-1，三者依次降低且差異極顯著（P<0.01）。根系有機(jī)碳含量隨著土層深度的加大而降低，所有土層深度的根系有機(jī)碳含量都是圍封最高，放牧其次，刈割最低（P<0.01），所以不同利用方式對(duì)草地植被有機(jī)碳的影響很大，選擇合適的草地利用方式對(duì)草地固碳能力而言至關(guān)重要。

2.2不同利用方式對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響

由表1可知，圍封草地的土壤有機(jī)碳在（47.00～57.02）g·kg-1變化，放牧在（41.98～52.90）g·kg-1變化，刈割在（44.80～55.26）g·kg-1變化。三種草地利用方式圍封、放牧、刈割的土壤有機(jī)碳含量都隨著土層深度增大而降低。不同利用方式的草地會(huì)對(duì)土壤有機(jī)碳輸入、輸出產(chǎn)生影響，且土壤有機(jī)碳輸入、輸出變化又深刻影響土壤有機(jī)碳含量變化[9]。

2.3不同利用方式的土壤有機(jī)碳含量的回歸性分析

由表1、表2可知，所有利用方式的土壤有機(jī)碳含量都隨土層深度增大而降低，只是不同利用方式的土壤有機(jī)碳含量降低速率不同，土壤有機(jī)碳含量的遞減速率為放牧>圍封>刈割。三種利用方式中，0～5 cm的表層土壤的有機(jī)碳含量都明顯高于其他土層。圍封、放牧、灌叢管理的土壤有機(jī)碳含量與土層深度之間呈直線負(fù)相關(guān)，表明隨土壤深度的增加，有機(jī)碳含量呈下降趨勢(shì)，土壤有機(jī)碳含量在0～20 cm土層中的遞減速率是放牧>圍封>刈割。

3小結(jié)

不同利用方式下的植被活體有機(jī)碳含量為圍封>刈割>放牧（P<0.01）；凋落物有機(jī)碳含量為圍封>刈割>放牧（P<0.01）；根系有機(jī)碳含量隨著土層深度的加大而降低，所有土層深度的根系有機(jī)碳含量都是圍封最高，放牧其次，刈割最低（P<0.01）。草地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤養(yǎng)分主要來(lái)源于植物、動(dòng)物、微生物殘?bào)w和根系分泌物等所有含碳的有機(jī)化合物[10]，土壤有機(jī)碳的多寡，一定程度上可反應(yīng)土壤養(yǎng)分情況，土壤養(yǎng)分越豐富，群落生產(chǎn)力越高[11-12]，對(duì)生態(tài)環(huán)境的貢獻(xiàn)越大。為了有效緩解溫室效應(yīng)等氣候、環(huán)境問(wèn)題進(jìn)一步惡化，增加草原生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)碳輸入，適當(dāng)對(duì)草地進(jìn)行圍欄封育和降低人類活動(dòng)是很有必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬建濱，都玉蓉.科學(xué)管理草地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)青海經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性[J].草食家畜，2002（3）：8-11.

[2] 任繼周.中國(guó)南方草地現(xiàn)狀與生產(chǎn)潛力[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，1999 （s1）：23-31.

[3] 歐陽(yáng)克蕙，王堃.中國(guó)南方草地開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略[J].草業(yè)科學(xué)2006，23（4）：17-22.

[4] 胡慶賀，徐海峰，張習(xí)敏，等.不同利用方式對(duì)貴州典型暖性草地土壤有機(jī)碳的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（3）：330-333.

[5] RA Houghton. Changes in the storage of terrestrial carbon since 1850[A]. Soils and Global Change（C）. Boca Raton， Florida： CRC Press，1995：45-65.

[6] RS Reid， PK Thornton， GJ McCrabb， et al. Is it possible to mitigate greenhouse gas emissions in pastoral ecosystems of the tropics[J]. Environment Development and Sustainability，2004，6（2）：91-109.

[7] R Matamala， MA Gonzàlez-Meler， JD Jastrow， et al. Impacts of fine root turnover on forest NPP and soil C sequestration potential[J]. Science，2003，302（5649）：1385-1387.

[8] X SUN， Y LI. Colloidal carbon spheres and their core/shell structures with noble-metal nanoparticles[J]. Angewandte Chemie（International ed. In English），2004，43（5）：597-601.

[9] RB Jackson， HJ Schenk， EG Jobbagy， et al. Belowground consequences of vegetation change and their treatment in models[J]. Ecological Applications，2000，10（2）：470-483.

[10] 傅華，陳亞明，王彥榮，等.阿拉善主要草地類型土壤有機(jī)碳特征及其影響因素[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，24（3）：469-476.

[11] 李凱輝，胡玉昆，王鑫，等.不同海拔梯度高寒草地地上生物量與環(huán)境因子關(guān)系[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，18（9）：2019-2024.

[12] 王長(zhǎng)庭，龍瑞軍，曹廣民，等.高寒草甸不同類型草地土壤養(yǎng)分與物種多樣性—生產(chǎn)力關(guān)系[J].土壤通報(bào)，2008，39（1）：1-8.

（助理編輯：易 婧；責(zé)任編輯：丁志祥）