农牧交错区退耕封育对土壤有机碳库储量和稳定性影响及机制研究

退耕还草和封育禁牧作为增加草地生态系统碳汇潜力的一项有效措施已受到国内外科学界的广泛关注。然而，退耕还草和封育禁牧对土壤有机碳储量和稳定性影响及其机制研究却非常有限，且结果未能形成一致明确性的结论。本项目将以农牧交错区不同年限退耕地（退耕年限分别为3、5、10、15和20年）为研究对象，采用土壤有机碳物理分组和稳定13C同位素示踪技术，开展退耕地土壤不同活性有机碳库储量及分布特征，不同活性有机碳库中有机碳输入、迁移、周转和输出等研究，辨识退耕还草和封育禁牧后枯落物和根系输入对土壤有机碳库积累和损失的影响，揭示退耕封育对土壤有机碳库储量和稳定性影响机制，为深入研究退耕还林还草、退化土地恢复重建的碳汇效应以及应对气候变化提供基础资料和理论依据。

土壤有机碳作为陆地碳库的主要部分，在全球碳循环中起重要作用。目前，碳积累机制研究己引起广泛关注。SOC的吸存和动态与土地利用活动紧密相关。本研究选取退耕封育草地沙芦草、甘草、赖草和沙蒿群落为研究对象，系统研究了草地枯落物蓄积、分解与有机碳输入规律，提示了土壤有机碳空间分布及其转化机制。.1． 4种群落枯落物蓄积量为沙芦草（294.4g/m2）＞甘草（244.5g/m2）＞赖草（220.2g/m2）＞沙蒿（153.7g/m2），呈“V”型动态。枯落量为沙芦草（196.8g/m2）＞甘草（181.6g/m2）＞赖草（153.8g/m2）＞沙蒿（111.1g/m2）。枯落物从6月出现，9月出现立枯体。.2．枯落物分解用Olson单指数模型拟合效果较好，枯落物分解速率为甘草＞赖草＞沙芦草＞沙蒿。甘草分解一半约1.62a，分解95%需7.64a，分解最快的；沙蒿分解一半2.97a，分解95%需13.51a，分解最慢。.3．枯落物输入对土壤MBC表现为处理显著高于对照；土壤有机碳与土壤MBC含量之间呈极显著正相关。.4．枯落物对土壤呼吸CO2的日贡献量为甘草（0.095gCO2/m2•h）>沙芦草（0.083gCO2/m2•h）>赖草（0.076gCO2/m2•h）>沙蒿（0.041gCO2/m2•h）。枯落物季节呼吸贡献量呈双峰曲线，5月和10月呼吸贡献量较低，6至9月逐渐升高，两次峰值在7月和9月。.5．退耕封育初期几种群落土壤碳含量都低于农田，导致了土壤碳的流失，符合退耕封育初期土壤碳下降的规律。各群落SOC随土层深度增加而降低，和已有研究结果相符。同时随土层加深土壤SOC含量减小。.6．POCS 大小由POCP和PSR决定。POCP大说明颗粒土结合了更多有机质，反应有机质向土壤的输入。而PSR增加反应了土壤结构改善。对于沙芦草、甘草和赖草来说，枯落物输入及草本植物净光合产物大部分同化产物分配到地下，发达的须根、细根的快速周转形成了大量半分解产物，从而POCP值较高，而沙蒿由于地上枯落物量输入较少，同时地下根系品质较差，周转慢，因此其POCP值相对较低。.7．团粒体内含有有机质越多越稳定。对于每种植被类型，随土层变深，POCP都减小，且0-20cm土层POCP明显大于20-40cm土层相应的POCP值。这和每种植被类型下SOC在土壤剖面的分布特征是相符的。