过度放牧导致的养分"入不敷出"是我国天然草地大面积退化的主要原因之一,而草地退化又显著影响了草原生态系统的固碳功能。能否通过补充土壤养分来恢复退化草地的固碳功能,迄今相关研究较少。净生态系统碳交换(NEE)、生态系统呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)是表征生态系统碳循环的重要指标。氮(N)和磷(P)是中国典型草原的主要限制性养分元素,而草地退化进一步加剧了养分的限制。在退化草地上添加氮磷对碳循环的上述过程(NEE、ER和GEP)有何影响,以及两种养分之间是否存在互作,目前尚不清楚。为此,该研究以内蒙古典型草原的退化草地为研究对象,选择早春融雪期(4月)和夏季生长期(7月)两个时间节点,设置不施肥(CK)、N添加(10.5 g·m^(–2)·a^(–1), NH_4NO_3)、P添加(7 g·m^(–2)·a^(–1), KH2PO4)和N、P共同添加((10.5 g N+7 g P)·m^(–2)·a^(–1)) 4个养分处理,探究早春和夏季氮磷添加对内蒙古典型草原退化群落碳交换的影响及其互作机制。结果表明:1)在早春和夏季两个时期,单独添加N或P对生态系统碳交换过程的影响均未达到显著水平,而氮磷共同添加可显著提高NEE和GEP。2)早春(4月份)氮磷共同添加对NEE、ER和GEP的互作机制表现为正协同效应,而夏季(7月份)氮磷共同添加对NEE、ER和GEP的互作机制表现为加性效应。为了恢复退化的典型草原的固碳功能,氮磷共同添加比单一元素添加效果好,且早春添加优于夏季添加。该研究对指导退化草地的恢复具有参考价值。
土壤养分含量降低是我国草原退化的主要原因之一,养分添加是退化草原恢复的有效措施,但过量养分添加会导致物种多样性降低。为了探讨适宜的养分添加量以及养分添加促进退化草原恢复的机制,本研究选择内蒙古典型草原的退化群落,通过氮(N)磷(P)养分共同添加梯度试验,研究了退化典型草原在群落、功能群和物种3个组织水平上对养分添加的响应。结果表明:在群落水平,养分添加显著促进了退化典型草原生物量,但没有降低物种多样性;群落生物量随养分添加水平表现为饱和曲线响应,在12.0 g N·m^(-2)、3.8 g P·m^(-2)水平趋于饱和;物种多样性在低养分添加水平(N<9.6 g·m^(-2)、P<3.0 g·m^(-2))较对照显著增加,在其余养分添加水平未发生显著变化。在功能群水平,随着养分添加量的增加,多年生根茎禾草在群落中优势度增加,生物量和密度均显著提高;一年生植物生物量和密度在高养分水平添加下显著增加,多年生丛生禾草和杂类草无显著变化。在物种水平,6个物种对养分添加响应不同,羊草通过增加种群密度和个体大小显著增加了种群生物量;大针茅、冰草和糙隐子草种群生物量没有显著变化;星毛委陵菜和黄囊苔草分别因为降低个体大小和种群密度减少了种群生物量。养分添加作为草原恢复的措施,可以显著增加退化草原生物量和物种多样性,降低植物群落中退化指示种,增加多年生根茎禾草。
稻田是大气甲烷(CH4)的重要来源之一,会直接加剧全球气候变暖。基于涡度相关方法,通过对湖南省益阳市水稻田的CH4通量进行连续测量,探讨来自水稻田的CH4通量特征、动态及其影响因素。结果表明:①该地区水稻田的CH4通量具有显著的季节性变化特征,即在水稻营养生长阶段CH4通量最大,随后逐渐减少,在休耕阶段CH4通量最小。②该地区水稻田的CH4通量在水稻营养生长和生殖生长阶段具有明显的日变化,在14:00-16:00达到日通量峰值,但在休耕阶段,CH4通量没有显著的日变化。③空气温度是该地区水稻田CH4通量季节性变化最重要的控制因子,饱和水汽亏缺对CH4通量的季节性变化也具有一定影响。④该地区水稻田的最大日平均CH4通量为0.69μmol/(m2·s),出现在水稻营养生长阶段后期,整个观测时段的CH4排放总量约为28 g C/m2。
