放牧对草地凋落物分解的影响及其碳输入对土壤碳库的贡献分析

Grassland ecosystems play the important role in the regulation of the global carbon (C) cycle, grazing is an important way of interference of grassland soil C sequestration, however, the ecological processes of grassland soil C cycle under the grazing management is not fully understood. Litter decomposition is a key link in the process of grassland ecosystem C and nutrient cycling. The simulated grazing experiments will estimate the effects of grazing (three mechanisms) on litter decomposition, and the relationship between litter decomposition and plant community structure, and microbial community structure. The Reciprocal litter transplants experiments (RLTE) with using isotope tracer method are to quantify the contribution of litter decomposition to soil carbon sequestration under different vegetation community, and explore the soil C accumulated process. The results will help clarify the mechanism of soil carbon sequestration on grazing grassland, and provide theoretical basis for the sustainable management of grassland in our country.

草地生态系统对全球碳循环过程具有重要的调控作用，放牧是干扰草地土壤固碳的重要方式，但放牧对草地土壤碳固持的影响及其机制还没有完全被认识。凋落物的分解是影响草地生态系统碳循环的关键环节。本项目采用模拟放牧试验，研究放牧的三种作用方式对凋落物分解的影响，以及凋落物分解与植物群落结构、微生物群落结构的关系，结合凋落物交互移置，利用同位素示踪法，量化凋落物分解在不同植被群落下对土壤碳固持的贡献及其积累过程。研究结果有助于阐明放牧草地土壤碳固持机制，为我国草地可持续性管理提供理论依据。

放牧通过采食、践踏和粪尿返还三种作用直接或间接地影响草地凋落物分解，进而影响草地土壤固碳过程。前人研究多集中在放牧的整体效应以及其对凋落物分解的直接作用，而未就放牧三因子的单独或组合作用进行解析，也鲜有对放牧引起的植被群落变化对凋落物分解的间接作用的研究报道。本实验通过原位模拟放牧实验、凋落物交互移置实验及优势物种剔除实验等，利用同位素标记技术，系统研究了放牧对凋落物分解及其碳输入的影响，揭示了植被群落改变与土壤碳固持的内在关系，丰富了放牧草地土壤有机碳固持机制理论。研究结果表明：.（1）通过模拟放牧研究发现：粪尿和践踏均加速了凋落物分解，缩短了分解的时间，分解过程中碳与养分的的损失率并不同步；不同分解状态的凋落物对粪尿返还中的养分的截留效果不同。.（2）通过羊草、克氏针茅、冷蒿三种优势种植物的凋落物交互移置实验表明：凋落物的分解受凋落物本身质量、分解环境以及二者交互作用的共同调控；凋落物在本地分解时，纤维素分解率最高，且为土壤微生物的主要碳源，分解表现为“主场优势”。真菌整合了最多的来自凋落物的碳，具有“主场效应”。.（3）针茅凋落物的添加促进了SOM-C向微生物群落的转移；但冷蒿凋落物的存在，SOM-C向微生物群落转移量最少，冷蒿自身碳的快速整合以及本底C的损失最少，表明放牧导致的以冷蒿为优势种的植被群落可能有利于土壤碳固持。.（4）通过优势物种剔除实验发现：放牧导致的植被群落改变不利于大团聚体的形成与维持，表现为以羊草为优势种的草地有助于土壤团聚体的维持，而以针茅或冷蒿为优势种的群落则表现出相反的作用。不同粒径的土壤团聚体微生物矿化作用不同： 1-2mm粒径具有高的土壤有机碳矿化能力，但由于0.25-1mm粒径的团聚体占比最大，导致其对原状土壤呼吸的贡献率最高。 .综上所述，放牧通过采食、践踏和粪尿返还三种作用方式共同作用改变植被群落结构，进而调节凋落物分解模式及其碳输入，最终影响放牧草地土壤碳固持。