农牧交错带农田/草地转换下碳固定、释放特征与源汇转换机制

Inner Mongolia farming and animal husbandry ecotone is the change of land use in areas with frequent, farmland and grassland conversion process is accompanied by a large amount of carbon fixation and release. Grassland reclamation and retreat return grass n cultivated land and carbon balance in the relationship between still exist great uncertainty, and even affect the ecological system and nature. The development of Agricultural Pastoral Ecotone of land use change on carbon fixation, carbon release process influence research contributes to the rational use of land, to reduce CO2 emissions into the atmosphere. The project in the ecotone in Inner Mongolia farmland and grassland as the research object, using LI6400 portable photosynthesis system, the biomass survey, soil respiration, soil LI8100 instrument analysis method, contrasting grassland and farmland and land reclamation, conditions, plant photosynthetic carbon fixation process, ground and underground biomass, soil respiration the release of carbon, soil organic carbon storage and other differences, determine the reclamation of steppe, returning cropland, land use and ecosystem carbon balance the relationship between grassland, revealing the reclaimed as farmland, returning cropland to grassland and other land use conversion, ecosystem carbon fixation, carbon release characteristics and source sink conversion mechanism, to Inner Mongolia agriculture pastoral ecotone carbon reducing source sink enhancement of rational development and utilization of land to provide a scientific basis.

内蒙古农牧交错带是土地利用方式变化频繁的地区，农田和草地转换过程中伴随着大量的碳固定或释放。草地开垦和退耕还草与碳平衡之间的关系还存在着极大的不确定性，甚至影响到生态系统的源汇性质。开展农牧交错带土地利用方式变化对碳固定、碳释放过程的影响研究有助于合理利用土地，减少CO2向大气的排放。本项目以内蒙古农牧交错带农田和草原为研究对象，采用LI－6400便携式光合仪、生物量调查、LI－8100土壤呼吸仪、土壤农化分析等方法，对比草原与开垦、农田与退耕条件下，植物光合固碳过程、地上地下生物量碳、土壤呼吸碳释放、土壤有机碳蓄积等特征的差异，确定草原开垦、农田退耕等土地利用方式与生态系统碳平衡之间的关系，揭示草原开垦为农田、农田退耕为草地等土地利用方式转换下，生态系统碳固定、碳释放特征及其源汇转换机制，为内蒙古农牧交错带碳减源增汇的土地合理开发利用提供科学依据。

土地利用变化作为温室气体排放的第二大碳源，研究其变化过程中碳的源汇变化规律对解决全球气候变暖问题具有重要意义。内蒙古东部地区退耕还草和农田开垦活动频繁，生态系统不断受到人类活动干预，造成该生态系统碳的释放与吸收过程复杂多变。.试验在天然草地和传统耕地两种生态环境下进行，天然草地以新开垦农田、多年耕种农田、蓖麻田、大豆田、人工草地、天然草地、退耕地7种土地利用类型为研究对象，测定了植物含碳量、植物光合积累量、土壤含碳量、土壤呼吸速率以及温度、土壤理化性质、枯落物量等指标，对比碳固定能力和碳排放能力差异；传统耕地以作物（玉米、大豆）和人工草地（苜蓿、高丹草）为研究对象，测定地上地下部生物量、土壤呼吸量、土壤有机碳、轻组有机碳含量、土壤微生物量碳的变化特征，主要结果如下：.1、地上部分植物体碳农田类型显著高于草地类型；地下部分植物体碳草地类型高于农田类型；.2、草地利用类型的土壤碳密度均高于农田类型，说明农田开垦会显著降低土壤碳密度，尤其发生在表土层，退耕还草有助于提高土壤碳密度。.3、土壤呼吸速率的日变化图像呈单峰性曲线，新开农田总土壤呼吸速率最大；土壤温度与土壤呼吸速率呈正相关关系，新开垦农田变化明显；呼吸速率表现为新开农田>大豆田>人工草地>天然草地>退耕地>多年耕种农田>蓖麻田。.4、植物叶片与茎秆光合积累量对植物体有机碳的相关性达到显著水平；0-20cm土层的易氧化碳含量以及0-40cm微生物数量能够显著的反映出土壤有机碳含量的变化动态；枯落物对土壤碳排放速率的贡献率在6.24%-8.98%之间。.5、农田和人工草地表土层（0-20cm）有机碳含量较高，豆科作物的土壤有机碳含量较大，豆科作物具有较高的固碳水平。.6、土壤的轻组有机碳、微生物量碳含量均随土层加深而降低，与有机碳含量的变化趋势一致，土壤容重则相反；轻组有机碳、微生物量碳和有机碳呈正相关，土壤容重和有机碳呈负相关。