全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 15 期摇 摇 2011 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
地面节肢动物营养类群对土地覆被变化和管理扰动的响应 李锋瑞,刘继亮,化摇 伟,等 (4169)………………
两种书虱微卫星富集文库的构建及比较 魏丹丹,袁明龙,王保军,等 (4182)……………………………………
菲律宾蛤仔 EST鄄SSRs标记开发及不同地理群体遗传多样性 闫喜武,虞志飞,秦艳杰,等 (4190)……………
菲律宾蛤仔大连群体不同世代的遗传多样性 虞志飞,闫喜武,杨摇 霏,等 (4199)………………………………
玻璃温室与田间栽培小麦幼穗分化的比较 姜丽娜,赵艳岭,邵摇 云,等 (4207)…………………………………
施用有机肥环境下盐胁迫小麦幼苗长势和内源激素的变化 刘海英,崔长海,赵摇 倩,等 (4215)………………
黄土高原半干旱区气候变化对春小麦生长发育的影响———以甘肃定西为例
姚玉璧,王润元,杨金虎,等 (4225)
……………………………………
……………………………………………………………………………
不同耕作模式下稻田水中氮磷动态特征及减排潜力 冯国禄,杨仁斌 (4235)……………………………………
大田环境下转 Bt基因玉米对土壤酶活性的影响 颜世磊,赵摇 蕾,孙红炜,等 (4244)…………………………
短期淹水培养对水稻土中地杆菌和厌氧粘细菌丰度的影响 朱摇 超,Stefan Ratering,曲摇 东,等 (4251)……
气候变化背景下广东晚稻播期的适应性调整 王摇 华,陈新光,胡摇 飞,等 (4261)………………………………
长期封育对不同类型草地碳贮量及其固持速率的影响 何念鹏,韩兴国,于贵瑞 (4270)………………………
黄土丘陵区两种主要退耕还林树种生态系统碳储量和固碳潜力 刘迎春,王秋凤,于贵瑞,等 (4277)…………
植物叶表面的润湿性及其生态学意义 石摇 辉,王会霞,李秧秧 (4287)…………………………………………
长白山北坡主要森林群落凋落物现存量月动态 郑金萍,郭忠玲,徐程扬,等 (4299)……………………………
古尔班通古特沙漠及周缘 52 种植物种子的萌发特性与生态意义 刘会良,宋明方,段士民,等 (4308)………
吉首蒲儿根的繁殖生态学特性及其濒危成因 邓摇 涛,陈功锡,张代贵,等 (4318)………………………………
栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值影响的迭代算法 时培建,戈摇 峰,杨清培 (4327)………………
喷施多效唑提高麻疯树幼苗耐盐性的生理机制 毛轶清,郑青松,陈健妙,等 (4334)……………………………
阿尔山落叶松主要蛀干害虫的种群空间生态位 袁摇 菲,骆有庆,石摇 娟,等 (4342)……………………………
2009 年云南省白背飞虱早期迁入种群的虫源地范围与降落机制 沈慧梅,吕建平,周金玉 ,等 (4350)………
中华稻蝗长沙种群的生活史及其卵滞育的进化意义 朱道弘,张摇 超,谭荣鹤 (4365)…………………………
“518冶油桃主要害虫与其捕食性天敌的关系 施晓丽,毕守东,耿继光,等 (4372)………………………………
青藏东缘若尔盖高寒草甸中小型土壤动物群落特征及季节变化 张洪芝,吴鹏飞,杨大星,等 (4385)…………
青海可鲁克湖水鸟季节动态及渔鸥活动区分析 张国钢,刘冬平,侯韵秋,等 (4398)……………………………
排放与森林碳汇作用下云南省碳净排放量估计 刘慧雅,王摇 铮,马晓哲 (4405)………………………………
北京城市生态占水研究 柏樱岚,王如松,姚摇 亮 (4415)…………………………………………………………
专论与综述
植物水分传输过程中的调控机制研究进展 杨启良,张富仓,刘小刚,等 (4427)…………………………………
环境介质中的抗生素及其微生物生态效应 俞摇 慎,王摇 敏,洪有为 (4437)……………………………………
自然生态系统中的厌氧氨氧化 沈李东,郑摇 平,胡宝兰 (4447)…………………………………………………
研究简报
山东半岛南部海湾底栖动物群落生态特征及其与水环境的关系 张摇 莹,吕振波,徐宗法,等 (4455)…………
新疆乌伦古湖浮游甲壳动物的季节演替及与环境因子的关系 杨丽丽,周小玉,刘其根,等 (4468)……………
不同施肥与灌水量对槟榔土壤氨挥发的影响 卢丽兰,甘炳春,许明会,等 (4477)………………………………
学术信息与动态
水土资源保持的科学与政策:全球视野及其应用———第 66 届美国水土保持学会国际学术年会述评
卫摇 伟 (4485)
…………
……………………………………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*320*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*34*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄08
封面图说: 塞罕坝地处内蒙古高原南缘向华北平原的过渡带,地势分为坝上、坝下两部分。 解放初期,这里是“飞鸟无栖树,黄
沙遮天日冶的荒原沙丘,自 1962 年建立了机械化林场之后,塞罕坝人建起了 110 多万亩人工林,造就了中国最大的
人工林林场。 这是让人叹为观止的落叶松人工林海。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 15 期
2011 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 15
Aug. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家基础研究发展计划项目(2010CB833504); 国家自然科学基金资助项目(31070431, 40803024)
收稿日期:2011鄄03鄄02; 摇 摇 修订日期:2011鄄05鄄09
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: E鄄mail: henp@ igsnrr. ac. cn
何念鹏, 韩兴国, 于贵瑞.长期封育对不同类型草地碳贮量及其固持速率的影响.生态学报,2011,31(15):4270鄄4276.
He N P, Han X G, Yu G R. Carbon and nitrogen sequestration rate in long鄄term fenced grasslands in Inner Mongolia, China. Acta Ecologica Sinica,2011,
31(15):4270鄄4276.
长期封育对不同类型草地碳贮量及其固持速率的影响
何念鹏1,2,*, 韩兴国2, 于贵瑞1
(1. 中国科学院地理科学与资源研究所, 生态系统网络观测与模拟重点实验室, 北京摇 100101
2. 中国科学院植物研究所, 植被与环境变化国家重点实验室, 北京摇 100093)
摘要:基于 4 个长期封育草地,采用成对取样方法(封育鄄自由放牧草地)分析了长期封育和自由放牧草地地上生物量、地表凋落
物、0—100 cm根系和土壤的碳氮贮量,探讨了长期封育草地的碳固持速率。 实验结果表明:长期封育显著提高了草地碳氮贮
量;经 30a围封处理后,草地碳固持量为 1401—2858 g C m-2,平均 2126 g C m-2;草地碳固持速率为 46郾 7—129. 2 g C m-2 a-1,平
均 84. 2 g C m-2 a-1。 长期封育草地氮固持速率为 2. 8—14. 7 g N m-2 a-1,平均 7. 3 g N m-2 a-1。 封育草地碳和氮固持速率表现
为:针茅草地<羊草草地<退化羊草草地<补播黄花苜蓿+羊草草地。 长期封育草地 0—40 cm土壤碳固持速率相对较高,但下层
土壤对草地碳固持的贡献也比较大,因此,未来的相关研究应给予下层土壤更大关注。 内蒙古典型草地具有巨大的碳固持潜
力,长期封育(或禁牧)是实现其碳固持效应最经济、最有效的途径之一。
关键词:草地; 碳固持; 氮贮存; 固持速率; 土地利用变化; 围封
Carbon and nitrogen sequestration rate in long鄄term fenced grasslands in Inner
Mongolia, China
HE Nianpeng 1,2, *, HAN Xingguo2, YU Guirui1
1 Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing
100101, China
2 Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, CAS, Beijing 100093, China
Abstract: Land鄄use change is considered to have a significant impact on the global C balance by profoundly altering biota,
land cover, and biogeochemical cycles. Therefore, the impact of land鄄use change on the storage or sequestration of carbon
(C) and nitrogen (N) is one of the most important domains to global change research. As a dominant form of landscape
and an integral component of the Eurasian landmass, grasslands of northern China, which account for 40% of the land area
in China, play important roles in servicing the ecological environment and in the socio鄄economy of the region. Furthermore,
an increase in the soil C and N storage in the grasslands of northern China is anticipated with the implementation of
measures aimed at encouraging grassland protection. However, there is little information regarding the potential of C and N
storage (or C sequestration rate) due to the absence of long鄄term grazing exclusion plots in multiple sites.
In this present research, using pair鄄sampling methods, we investigated the C and N storage in aboveground biomass,
litter, roots and soil organic matter in the 0 100 cm soil layer in the fenced grasslands and free鄄grazing grasslands in 4
sites. The main objectives of this study was to assess the effect of long鄄term grazing exclusion on the storage of C and N in
temperate grasslands of northern China, and further determined the sequestration rates of C and N in fenced grasslands by
comparing with the data of free grazing grasslands.
The results showed that, compared with free鄄grazing grasslands, there were significant increases in the C and N storage
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in the fenced grasslands. It was estimated that, after 3鄄decades grazing exclusion, the quantity of C sequestration ranged
from 1401 to 2858 g C m–2 in the 4 sites, averaging 2126 g C m-2; and the rates of C sequestration in fenced grasslands
ranged from 46. 7 to 129. 2 g C m-2 a-1, averaging 84. 2 g C m-2 a-1 . The rates of N sequestration in fenced grasslands
varied from 2. 8 to 14. 7 g N m-2 a-1, averaging 7. 3 g N m-2 a-1 . From the view of C and N sequestration rates, there is a
total trend as follows: Stipa grandis grassland < Leymus chinensis grassland < degraded L. Chinese grassland < Sowing
Medicago falcata and L. chinensis grassland. Moreover, we found that the lower soil layers (40 100 cm) had also play an
important role in the total C and N sequestered in fenced grasslands although sequestration rates were relative higher in the
upper soil layer (0 40 cm). Together, the study demonstrated that temperate grasslands of northern China have the vast
potential to increase C storage, and long鄄term grazing exclusion should be the most valuable and feasible approach to make
true the C sequestration of temperate grasslands in future.
Key Words: grassland; carbon sequestration; nitrogen storage; sequestration rates; land鄄use change; fenced
土壤有机碳库是陆地生态系统最大的碳库,其总贮量约为大气碳库的 3 倍[1]。 如能提高生态系统土壤碳
贮量,可部分抵消(或减缓)人为活动释放 CO2对大气 CO2浓度升高的影响[2]。 大量研究表明:优化的生态系
统管理措施或土地利用方式可显著提高草地土壤碳贮量[2鄄5];其中,施肥、播种豆科植物、恢复原生植被等措
施均具有明显效果[6]。 适宜的管理措施是当前提高生态系统碳贮量、实现生态系统碳增汇最经济且最具操
作性的途径之一[7鄄9]。
我国草地约 4 亿 hm2,约占国土陆地面积 40. 6% ;其中北方天然草地是其主体,对该地区畜牧业和生态环
境保护等均具有重要作用[10]。 然而,自 20 世纪 80 年代以来,伴随该地区人口数量和牲畜数量的急剧增长,
以及长期不合理的土地利用方式,我国北方草地出现了大面积退化和沙化,生产力明显下降[11鄄13]。 2000 年以
来,中央政府和北方草地大面积分布的省区均采取了积极的应对策略,如大面积地实施退耕还草、退耕还林、
延迟放牧和围封转移等,改良或恢复了大部分严重退化的北方温带草地生态系统。 随着一系列国家重大生态
工程的实施,可以预见中国北方温带草地碳贮量将会逐渐增加,并成为一个重要碳汇。 目前,过去 30 a我国北
方温带草地碳贮量是否发生了明显的变化,科学家们还存在较大争议[8鄄9,14鄄17],如何更好地实现温带草地的碳
固持功能,是当前亟待解决的重要科学问题。
封育是当前推广范围最广的草地恢复措施之一。 然而,由于缺乏长时间尺度的研究 /监测数据,科学家很
难准确地评估长期围封对不同类型草地碳贮量和碳固持速率的影响。 本文采用成对取样的方法,基于 4 个长
期封育草地(封育时间约 30 a)及其对应的自由放牧草地,分析了长期封育对温带典型草地碳贮量的影响,并
探讨了长期封育状态下温带草地的碳固持速率。
1摇 实验样地与方法
1. 1摇 实验样地
野外实验在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站进行。 该区海拔高度 1 200—1250 m,属大陆性
温带半干旱草原气候;年均温度 0. 4 益,年均降水量 345 mm 左右,且降雨主要集中在 6—8 月份。 植被类型
为温带典型草原,以羊草和针茅等多年生旱生禾本科植物为优势种。 本研究共设置 4 个实验点,8 个实验样
地;即在每个实验点分别选择围栏封育草地和自由放牧草地,封育年限 21—30 a(表 1)。
1. 2摇 野外取样和数据测定
2009年 8月中旬,在围栏封育草地和围栏外自由放牧草地(距围栏 15 m)分别设置一条 100 m取样样带,在样
带上间隔10 m设置一个1 m 伊 1 m样方(每个样地共10样方)。 在每个样方内进行地上生物量取样、地表凋落物收
集;随后,采用根钻(直径 10 cm)进行根生物量取样,用土钻(直径 4 cm)进行土壤取样,根和土壤分 0—10 cm、10—
20 cm、20—40 cm、40—60 cm、60—80 cm和 80—100 cm共 6层进行收集。 此外,为了计算土壤碳氮贮量,采用土壤
培面法测定土壤容重,土壤容重测定按每层 10 cm进行,每个样地重复 3次。 经预处理的植物、凋落物、根系和土壤
1724摇 15 期 摇 摇 摇 何念鹏摇 等:长期封育对不同类型草地碳贮量及其固持速率的影响 摇
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样品,采用重铬酸鄄浓硫酸外加热法测定有机碳含量、采用半微量凯氏定氮法测定全氮含量。
表 1摇 实验样地及土地利用历史
Table 1摇 Experimental sites and land鄄use history
实验点
Site
地理坐标
Location
样地类别
Types
优势植物种类
Dominant species
土地利用历史
Land鄄use type
A 43毅33忆 N116毅40忆 E 围栏封育草地
羊草( Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、
西伯利亚羽茅(Achnatherum sibiricum)
1979—至今,围栏封育,围封前草地状态
良好
自由放牧草地 羊草(L. chinensis)、大针茅(S. grandis)、糙隐子草(Agropyron cristatum) 自由放牧,草地轻度退化
B 43毅32忆 N116毅33忆 E 围栏封育草地
大针茅 ( S. grandis)、羊草 ( L. chinensis)、冰草
(Cleistogenes squarrosa)
1979—至今,围栏封育,围封前草地状态
良好
自由放牧草地 大针茅(S. grandis)、羊草( L. chinensis)、糙隐子草(A. cristatum) 自由放牧,草地轻度退化
C 43毅35忆 N116毅44忆 E 围栏封育草地
羊草(L. chinensis)、大针茅(S. grandis)、糙隐子
草(A. cristatum)
1984—至今,围栏封育,围封前草地中度
退化
自由放牧草地 羊草(L. chinensis)、大针茅(S. grandis)、糙隐子草(A. cristatum) 自由放牧,草地严重退化
D 43毅38忆 N116毅42忆 E 围栏封育草地
羊草(L. chinensis)、黄花苜蓿(Medicago falcata)、
糙隐子草(A. cristatum)
1989—至今,围栏封育,混播黄花苜蓿和
羊草
自由放牧草地 羊草(L. chinensis)、糙隐子草(A. cristatum)、黄囊苔草(Carex korshinskyi) 自由放牧,草地严重退化
1. 3摇 数据分析与处理
采用如下公式计算土壤有机碳贮量(SOC, g C / m2)和土壤全氮(STN, g N / m2):
SOC =移Di 伊 B i 伊 OMi 伊 S (1)
STN =移Di 伊 B i 伊 TNi 伊 S (2)
式中,Di,B i,OMi,TNi和 S 分别是土层厚度( cm)、土壤容重( g / cm3)、土壤有机碳含量(% )、土壤全氮含量
(% )和对应面积(cm2);i 代表土壤的分层数,并且 i = 1, 2, 3,…, 6。
草地碳氮固持量是根据封育草地和自由放牧草地碳氮贮量的数值之差进行计算(g C / m2或 g N / m2),草
地碳氮固持速率是固持量除以围封年限(g C m–2 a–1或 g N m–2 a–1)。 采用成对 T检验方法来确定围封对草
地碳和氮贮量是否具有显著性(P <0. 05),统计分析均由 SPSS11. 0 软件完成。
2摇 结果
实验点 Site
0
500
1000
1500
2000
0
5000
10000
15000
20000
25000 放牧草地
封育草地
* *
** * *
*
*
A B C D A B C D
碳贮
量 C
stora
ge/(g
C/m
2 )
氮贮
量 N
stora
ge/(g
N/m
2 )
图 1摇 长期封育后温带草地碳氮贮量变化
Fig. 1摇 Changes in C and N storage in temperate grasslands ( including aboveground biomass, litter, roots and soil in the 0 100 cm depth
*表示封育草地和自由放牧草地间显著差异 (T鄄test, P<0. 05)
2. 1摇 土壤碳贮量
实验结果表明:长期封育显著地提高了温带草地碳贮量(图 1);在 4 个实验点,封育草地碳贮量均显著高
于对应的自由放牧草地(P <0. 01)。 不同实验点草地碳贮量变化也很大,自由放牧草地碳贮量(地表植被、凋
2724 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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落、0—100 cm根系和土壤)介于 10243. 4—15059. 3 g C / m2之间,平均 13030. 3 g C / m2; 围封草地碳贮量介于
13101. 6—17315. 9 g C / m2之间,平均为 15157. 0 g C / m2。 另外,草地不同碳库间差异非常大,地上植被和凋
落物碳贮量不到草地碳贮量的 1% ,碳主要分布在土壤有机碳库(表 2)。 土壤碳贮量具有明显的垂直分布特
征,0—10 cm和 10—20 cm土层有机碳含量相对较高,随着土层深度增加碳储量明显降低(图 2)。
表 2摇 长期封育对温带草地地上植被、凋落物、0—100 cm根系和土壤碳氮贮量的影响
Table 2摇 Effects of long鄄term fenced treatment on the storage of C and N in aboveground biomass, litter, 0—100 cm roots and soil
实验点
Site
样地类别
Types
碳贮量 C storage / (g C / m2)
地上植物
Aboveground
biomass
凋落物
Litter
根系
Roots
土壤
Soil
氮贮量 N storage / (g N / m2)
地上植物
Aboveground
biomass
凋落物
Litter
根系
Roots
土壤
Soil
A 围栏封育草地 21. 3依10. 4* 15. 5依6. 4* 709. 2依63. 7* 14313依71* 1. 5依0. 2* 0. 5依0. 2* 24. 8依2. 9* 1297依71*
自由放牧草地 67. 9依7. 4 55. 8依12. 0 763. 3依132. 3 15707依77 4. 3依0. 5 1. 8依0. 3 23. 5依4. 8 1446依77
B 围栏封育草地 21. 2依4. 7* 5. 4依2. 0* 558. 0依69. 3* 11630依80* 0. 7依0. 2* 0. 2依0. 1* 23. 3依3. 3* 1111依80*
自由放牧草地 57. 9依4. 2 27. 5依10. 5 1118. 4依197. 3 12407依120 3. 6依0. 2 1. 1依0. 5 49. 1依9. 5 1165依120
C 围栏封育草地 13. 5依1. 3* 2. 4依1. 1* 512. 9依164. 9* 9715依167* 1. 0依0. 1* 0. 1依0. 02* 22. 7依7. 8* 882依167*
自由放牧草地 71. 1依15. 1 27. 3依10. 2 864. 6依136. 7 12139依161 4. 4依2. 2 0. 8依0. 4 36. 8依6. 1 1035依161
D 围栏封育草地 29. 0依8. 2* 2. 5依0. 6* 617. 7依47. 2* 13954依138* 1. 7依0. 6* 0. 1依0. 02* 22. 5依2. 8v 1251依138*
自由放牧草地 124. 8依30. 2 43. 8依18. 3 732. 5依136. 6 16415依43 4. 0依1. 1 1. 9依0. 8 28. 8依5. 9 1549依43
摇 摇 同一列中围栏封育草地数据具有星号,则表示围封和自由放牧草地间差异显著(Paired samples T鄄test, P <0. 05)
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
20
0
40
60
80
100
120
120
1200 1 2
0
20
40
60
80
100
放牧草地
封育草地
A B
C D
3 0 1 2 3
0 1 2 3 0 1 2 3
0
120
土壤有机碳浓度 SOC concentration/(g/kg)
土壤
深度
Soil
dept
h/cm

图 2摇 长期封育对温带草地 0—100 cm土壤碳含量的影响
Fig. 2摇 Effect of long鄄term fenced approach on the C concentration in the 0—100 cm soil layer in temperate grasslands
A、B、C、D为实验样点
长期封育状态下,温带草地可固持大量有机碳,4 个实验点碳固持量介于 1401. 5—2858. 2 g C / m2之间,
平均为 2126. 7 g C / m2;碳固持速率介于 46. 7—129. 2 g C m-2 a-1,平均为 84. 2 g C m-2 a-1(表 3)。 从碳固持
速率上看,针茅草地<羊草草地<退化羊草草地<补播黄花苜蓿+羊草草地。 0—40 cm土壤碳固持速率相对较
大,但下层土壤(40—100 cm)碳固持速率也很可观;因此,今后的相关研究需要对下层土壤给予更大关注。
3724摇 15 期 摇 摇 摇 何念鹏摇 等:长期封育对不同类型草地碳贮量及其固持速率的影响 摇
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表 3摇 长期封育草地的碳固持量及其碳固持速率
Table 3摇 The quantity and rate of C and N sequestration in long鄄term fenced grasslands in Inner Mongolia
土层
Soil depth
实验点
Site
碳固持 C sequestration
碳固持量
Quantity
/ (g C / m2)
碳固持速率
Speed
/ (g C m-2 a-1)
氮固持 N sequestration
氮固持量
Quantity
/ (g N / m2)
氮固持速率
Speed
/ (g N m-2 a-1)
碳氮比
C 颐N
0—40 cm A 790. 0 依 292. 1 26. 3 依 9. 7 68. 4 依 29. 2 2. 3 依 1. 0 11. 5
B 1008. 4 依 518. 1 33. 6 依 17. 3 31. 4 依 33. 0 1. 0 依 1. 1 32. 1
C 1633. 5 依 888. 2 62. 8 依 34. 2 104. 1 依 93. 3 4. 0 依 3. 6 15. 7
D 1636. 6 依 759. 9 77. 9 依 36. 2 150. 2 依 131. 7 7. 2 依 6. 3 10. 9
平均值 Average 1267. 1 依 324. 9 50. 2 依 24. 3 88. 5 依 37. 9 3. 6 依 2. 6 14. 3
0—100 cm A 1534. 6 依 737. 9 51. 2 依 24. 6 151. 4 依 69. 0 5. 0 依 2. 3 10. 1
B 1401. 5 依 771. 0 46. 7 依 25. 7 84. 9 依 72. 0 2. 8 依 2. 4 16. 5
C 2858. 2 依 888. 4 109. 9 依 34. 2 171. 0 依 108. 5 6. 6 依 4. 2 16. 7
D 2712. 5 依 883. 4 129. 2 依 42. 1 308. 0 依 50. 1 14. 7 依 2. 4 8. 8
平均值 Average 2126. 7 依 536. 1 84. 2 依 41. 6 178. 8 依 41. 8 7. 3 依 5. 2 11. 9
2. 2摇 土壤氮贮量
草地总氮贮量,包括地上生物量、地表凋落物、0—100 cm 根系和土壤,在不同草地间差异显著(P <
0郾 01);长期封育显著提高了草地氮贮量(P <0. 01),自由放牧草地氮贮量介于 906. 2—1324. 1 g N / m2之间,
平均为 1160. 4 g N / m2;围封草地氮贮量介于 1077. 2—1583. 7 g N / m2之间,平均为 1339. 2 g N m-2。 与碳贮存
规律基本相似,氮主要存贮在土壤和根系内,地上植物和地表凋落物氮贮量非常有限(表 2);氮贮量存在明显
的培面分布特征(图 3)。 从草地氮固持速率角度分析,封育草地氮固持速率约为 2. 8—14. 7 g N m-2 a-1;整体
趋势:针茅草地<羊草草地<退化羊草草地<补播黄花苜蓿+羊草草地(表 3)。
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
0
0
20
40
60
80
100
120
120120
120
土壤
深度
Soil
depth
/cm
0
20
40
60
80
100 放牧草地封育草地
A B
C D
0 0.1 0.2 0.3 0 0.1 0.2 0.3
0 0.1 0.2 0.3 0 0.1 0.2 0.3
土壤氮含量 Soil N concentration/(g/kg)
图 3摇 长期封育对草地 0—100 cm土壤氮含量的影响
Fig. 3摇 Effect of long鄄term fenced approach on the N concentration in the 0—100 cm soil layer
3摇 结论与讨论
长期封育可显著地提高温带草地碳氮贮量,温带草地具有巨大的碳固持潜力;封育状况下,草地碳固持速
4724 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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率介于 46. 7—129. 2 g C m-2 a-1,平均为 84. 2 g C m-2 a-1。 必须指出:本文的分析是基于封育鄄自由放牧草地
的数据,其结果可揭示了长期封育温带草地具有巨大的碳固持潜力,但它并未揭示封育后草地碳氮固持过程
或未来发展趋势。 通常,随着生态系统的发育(或恢复)进程,其碳固持能力(或速率)会逐渐下降,并最终达
到一个相对平衡状态,其变化趋势大多可用对数函数来拟合[15,18鄄21]。 以内蒙古羊草草地为例,经过 27a 围封
后,羊草草地生态系统净生产力处于一个相对平衡状态,即草地生态系统处于弱碳源-弱碳汇相互转换的状
态,这种转换过程和强度主要受当年降水量的调控[22]。 因此,在更长时间尺度上,围封是否还能进一步提高
温带草地碳贮量,仍有待进一步深入研究。
本研究未能区分过去 30 a自由放牧对温带草地碳贮量的影响,从而将大大增加对长期封育草地碳固持
速率评估的误差和不确定性。 由于缺乏围封处理前草地碳贮量的本底数据,只能假设近过去几十年自由放牧
对草地碳贮量影响较小,不会对实验结果产生重要影响。 关于放牧对草地土壤碳氮贮量的影响,科学界还存
在争议。 最近的研究结果表明轻度放牧可提高内蒙古温带典型草地土壤碳氮贮量,随着放牧强度增加,土壤
碳氮贮量降低;随着放牧强度变化,温带草地存在碳固持 /碳流失的内在转化阈值(即放牧强度阈值) [9]。
Derner等研究表明:长期轻度放牧和中度放牧,北美矮草草原有机碳贮量可提高 24% ,但类似的实验处理却
使北美高草草原土壤有机碳贮量降低 8% [23];Schuman 等研究表明轻度放牧对 0—60 cm 土壤碳氮贮量影响
非常小[24]。 大量实验结果表明:长期过度放牧将显著降低土壤碳氮贮量[7鄄9,19,25鄄26]。 放牧对土壤碳贮量的影
响途径可概括如下:(1)通过增加营养循环或营养的可利用性,轻度放牧可促进植被更新和土壤碳氮贮存[23];
(2)通过牲畜的大量取食、降低土壤的通透性和营养可利用性,重度放牧抑制了草地生产力、显著地降低了通
过地上植被和地下根系的有机质输入[27];(3)过度放牧时,牲畜对土壤团聚体和地表结皮的严重破坏,提高了
土壤有机质分解速率,并使土壤更易于水蚀和风蚀[28鄄30]。 因此,本研究所报告的草地碳固持速率存在上述不
确定性,尤其是自由放牧草地可能因退化而使碳贮量降低的现象,有可能会高估内蒙古温带草地碳固持能力
和速率。
从草地碳和氮固持速率来看,整体规律为针茅草地<羊草草地<退化羊草草地<补播黄花苜蓿+羊草草地。
在内蒙古地区,羊草草地通常分布在水肥条件更好地区域,具有更大的地上鄄地下生产力[10],从而比针茅草地
具有更大的碳固持能力或速率。 从增加碳固持潜力角度而言,如能采取合理的草地恢复措施,退化草地具有
更大的固碳潜力[31]。 播种黄花苜蓿和羊草后,改良了植物群落结构、增加了植物固氮输入,显著提高草地生
产力,使苜蓿+羊草混播草地具有更大的碳固持速率。 多年监测数据也表明:播种黄花苜蓿+羊草草地地上生
产力远高于围栏外自由放牧草地,且生产力稳定性也更高,生产力稳定在 310—456 g / m2之间。 然而,受本文
研究方法的局限(封育草地鄄自由放牧草地成对取样法),自由放牧草地是否退化及其退化程度,将对实验结论
造成较大的影响。 总体而言,本文的研究结论可提供不同地点 /不同管理途径下温带草地碳固碳速率的粗略
比较,但并未能深入揭示不同类型封育草地的碳固持机理,在未来工作中有待加强。
围封(或禁牧)将显著提高内蒙古地区温带草地的碳氮贮量,鉴于我国北方温带草地巨大的面积,任何提
高草地碳贮量的管理措施,均可对区域甚至全球碳固持形成重要影响[2];例如,通过合理地调节放牧强度,内
蒙古草地碳氮贮量也将会明显增加,达到其碳增汇的目的[9]。 总之,我国北方温带草地具有巨大的碳固持潜
力,在合理的草地管理制度下,未来一段时间内将成为一个重要的碳汇;其中,围封禁牧将是实现温带草地巨
大碳汇效应最经济、且最具有操作性的途径之一。
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6724 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 15 August,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Trophic group responses of ground arthropods to land鄄cover change and management disturbance
LI Fengrui, LIU Jiliang, HUA Wei,et al (4169)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
Construction and comparative analysis of enriched microsatellite library from Liposcelis bostrychophila and L. entomophila genome
WEI Dandan, YUAN Minglong, WANG Baojun, et al (4182)
……
……………………………………………………………………
Development of EST鄄SSRs markers and analysis of genetic diversities among different geographical populations of Manila clam
Ruditapes philippinarum YAN Xiwu, YU Zhifei, QIN Yanjie, et al (4190)………………………………………………………
Genetic diversity of different generations of the Dalian population of Manila clam Ruditapes philippinarum through selective breeding
YU Zhifei, YAN Xiwu, YANG Fei, et al (4199)
…
…………………………………………………………………………………
Comparative study of spike differentiation in wheat in the glasshouse and field
JIANG Lina, ZHAO Yanling, SHAO Yun, et al (4207)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of organic fertilizer on growth and endogenous hormone contents of wheat seedlings under salt stres
LIU Haiying, CUI Changhai, ZHAO Qian, et al (4215)
……………………………
……………………………………………………………………………
Impacts of climatic change on spring wheat growth in a semi鄄arid region of the Loess Plateau: a case study in Dingxi, Gansu
Province YAO Yubi, WANG Runyuan,YANG Jinhu,et al (4225)…………………………………………………………………
Dynamic changes in nitrogen and phosphorus concentrations and emission鄄reduction potentials in paddy field water under different
tillage models FENG Guolu, YANG Renbin (4235)………………………………………………………………………………
Effects of planting and straw returning of transgenic Bt maize on soil enzyme activities under field condition
YAN Shilei, ZHAO Lei, SUN Hongwei, et al (4244)
…………………………
………………………………………………………………………………
Effects of short鄄term flooding on Geobacteraceae spp. and Anaeromyxobacter spp. abundance in paddy soil
ZHU Chao, Stefan Ratering, QU Dong, et al (4251)
……………………………
………………………………………………………………………………
Adaptative adjustments of the sowing date of late season rice under climate change in Guangdong Province
WANG Hua,CHEN Xinguang,HU Fei,et al (4261)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Carbon and nitrogen sequestration rate in long鄄term fenced grasslands in Inner Mongolia, China
HE Nianpeng, HAN Xingguo, YU Guirui (4270)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
Ecosystems carbon storage and carbon sequestration potential of two main tree species for the Grain for Green Project on China忆s
hilly Loess Plateau LIU Yingchun, WANG Qiufeng,YU Guirui, et al (4277)……………………………………………………
Wettability on plant leaf surfaces and its ecological significance SHI Hui, WANG Huixia, LI Yangyang (4287)……………………
Seasonal dynamics of litter accumulation in major forest communities on the northern slope of Changbai Mountain, Northeast China
ZHENG Jinping,GUO Zhongling,XU Chengyang,et al (4299)
………
………………………………………………………………………
A comparative study of seed germination traits of 52 species from Gurbantunggut Desert and its peripheral zone
LIU Huiliang, SONG Mingfang, DUAN Shimin, et al (4308)
………………………
………………………………………………………………………
The reproductive ecological characteristics of Sinosenecio jishouensis (Compositae) and its endangerment mechanisms
DENG Tao, CHEN Gongxi, ZHANG Daigui, et al (4318)
………………
…………………………………………………………………………
Iterative algorithm for analyzing the influence of the proportion of permanently destroyed sites on the equilibrium abundances of
species SHI Peijian,GE Feng,YANG Qingpei (4327)……………………………………………………………………………
Physiological mechanism of foliage spraying paclobutrazol on increasing salt tolerance of Jatropha curcas seedlings
MAO Yiqing, ZHENG Qingsong, CHEN Jianmiao, et al (4334)
……………………
…………………………………………………………………
Spatial ecological niche of main insect borers in larch of Aershan YUAN Fei,LUO Youqing,SHI Juan,et al (4342)…………………
Source areas and landing mechanism of early immigration of white鄄backed planthoppers Sogatella furcifera (Horv佗th) in Yunnan,
2009 SHEN Huimei, L譈 Jianping, ZHOU Jinyu , et al (4350)…………………………………………………………………
Life history and the evolutionary significance of egg diapause in Changsha population of the rice grasshopper, Oxya chinensis
(Orthoptera: Catantopidae) ZHU Daohong, ZHANG Chao, TAN Ronghe (4365)…………………………………………………
Relationships between main insect pests and their predatory natural enemies in “518冶 nectarine orchard
SHI Xiaoli,BI Shoudong,GENG Jiguang,et al (4372)
……………………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of soil meso鄄 and microfauna communities in Zoig俸 alpine meadows on the eastern edge of Qinghai鄄Tibet Plateau, China
ZHANG Hongzhi, WU Pengfei, YANG Daxing, et al (4385)
………
………………………………………………………………………
Seasonal changes in waterbirds population and movements of Great Black鄄headed Gull Larus ichthyaetus at Keluke Lake of Qinghai,
China ZHANG Guogang, LIU Dongping, HOU Yunqiu, et al (4398)……………………………………………………………
Predictions of net carbon emissions based on the emissions and forest carbon sinks in Yunnan Province
LIU Huiya, WANG Zheng, MA Xiaozhe (4405)
………………………………
……………………………………………………………………………………
Ecological water depletion by human use in Beijing City BAI Yinglan, WANG Rusong, YAO Liang (4415)…………………………
Review and Monograph
Research progress on regulation mechanism for the process of water transport in plants
YANG Qiliang, ZHANG Fucang, LIU Xiaogang, et al (4427)
…………………………………………………
……………………………………………………………………
Antibiotics in environmental matrices and their effects on microbial ecosystems YU Shen, WANG Min, HONG Youwei (4437)……
Anaerobic ammonium oxidation in natural ecosystems SHEN Lidong, ZHENG Ping, HU Baolan (4447)………………………………
Scientific Note
Ecological characteristics of macrobenthic communities and their relation to water environmental factors in four bays of southern
Shandong Peninsula ZHANG Ying, L譈 Zhenbo, XU Zongfa, et al (4455)………………………………………………………
Seasonal succession of crustacean zooplankton in relation to the major environmental factors in Lake Ulungur, Xinjiang
YANG Lili,ZHOU Xiaoyu,LIU Qigen,et al (4468)
……………
…………………………………………………………………………………
Effect of different fertilization and irrigation practices on soil ammonia volatilization of Arecanut (Areca catechu L. )
LU Lilan, GAN Bingchun, XU Minghui, et al (4477)
………………
…………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 15 期摇 (2011 年 8 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
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Vol郾 31摇 No郾 15摇 2011
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