内蒙古荒漠草原家庭牧场温室气体通量调控机制研究

大气中温室气体浓度升高所诱发的全球气候变化已经成为联合国关于全球气候变化会议讨论的焦点。草原的合理利用和高效的经营管理是缓减气候变化的重要农业技术应用。因此，如何充分发挥草地生态系统固碳减排增汇最大潜力以降低温室气体排放已经成为科研人员所面临的巨大科学问题和挑战。项目选取内蒙古荒漠草原具有代表性的区域-内蒙古达茂旗国家草原保护建设科技综合示范园区，以家庭牧场生产系统为基本单元，拟采取野外试验、家畜舍饲试验和实验室模拟试验，针对家畜生产与管理、草地利用、季相变换和家畜排泄物利用等问题进行研究，系统地分析影响家庭牧场生产系统温室气体排放的主要影响因子，并综合评估家庭牧场单元和单位畜产品温室气体的排放量，可望在理论上揭示该系统温室气体的排放规律，阐明其排放机理，为编制我国荒漠草原地区温室气体排放清单提供理论基础。

在全球气候发生变化的大背景下，如何充分发挥草地生态系统固碳减排增汇能力，降低温室气体排放已经成为科研人员所面临的巨大科学问题和挑战。项目选取内蒙古荒漠草原具有代表性的区域—内蒙古达茂旗国家草原保护建设科技综合示范园区，以家庭牧场生产系统为基本单元，针对家畜生产与管理、草地利用、季相变换和家畜排泄物利用等问题进行了系统的研究。结果表明：不同放牧强度显著影响土壤CH4和CO2通量的交换特征。在春季冻融期间，CH4通量分别为-83.27μg CH4-C m-2 h-1 (不放牧), -88.16μg CH4-C m-2 h-1 (轻度放牧), -64.74μg CH4-C m-2 h-1 (中度放牧) 和 -29.44μg CH4-C m-2 h-1 (重度放牧)，这表明草原的过度放牧减少了土壤对大气CH4的吸收；随着放牧强度的增加，土壤对CO2的排放逐渐减弱；两种气体通量的变化与土壤温湿度存在显著的相关关系。在牧草生长季节，草甸草原、典型草原和荒漠草原均是CH4的汇，荒漠草原吸收甲烷的潜力更大一些。灌溉、火烧、施肥处理均减少了土壤对CH4的吸收。不同放牧强度下，绵羊日增重100g所产生的CH4产生显著差异，放牧季轻度，适度，重度绵羊日增重100g所产生的CH4分别是15.64g，20.00g和28.63g。放牧生态系统中，轻度区，适度区，重度区的净CH4排放值分别为-18.33，-1.91和21.19 g/ha/d。退化草地通过合理的改良措施，可以增加甲烷气体的吸收能力。天然草地进行适度的放牧，显著地减少了家畜及其排泄物甲烷气体的排放。采取集约化管理的方法，家庭牧场可以减少26%的甲烷排放。综合项目成果，以家庭牧场生产系统为基本单元，将“土壤—植被—家畜生产—家畜排泄物—草原改良—经营管理”作为一个研究整体，分析了家庭牧场生产系统温室气体排放机理和主要影响因子，通过项目所收集数据和基本参数的设置，建立了以家庭牧场为单元的甲烷排放预测模型，揭示该系统温室气体的排放规律，阐明其排放机理，为编制我国荒漠草原地区温室气体排放清单提供理论基础。