放牧强度对草甸草原根系凋落物分解及土壤碳输入的影响

Livestock grazing is a main land use type on grassland by human. The effect mechanism of root litter decomposition and soil carbon input under different grazing intensity is key to understanding the grassland carbon cycle processes. This project will be conducted in Hulun Buir and relys on the HulunBuir Grassland Ecosystem Research Station. The station had built a grazing experiment platform in 2008, and carried out continuous observation since 2009 to qualify the impact of six grazing gradients on grassland biodiversity, above and below ground biomass, soil features and microbe activities. We shall use isotope pulse labeling method to trace the pathway of carbon flow from root litter to soil carbon pool, and develop carbon transformation models to evaluate the contribution of soil carbon input between root litter and soil carbon pool, and to reveal the potential impact of grazing intensity on root litter decomposition rate and soil carbon input patterns. We also intend to seek the moderate grazing intensity threshold for soil carbon input maximum. This study is related to an important part of the grassland ecological ecosystem carbon cycle, and provides comprehensive knowledge for effective management of grazing ecosystems.

放牧是人类对草地最主要的利用方式，明确放牧活动对草地根系凋落物形成、分解及其对土壤碳输入的影响机制，是理解草地碳循环过程的关键。本项目依托呼伦贝尔草原生态系统国家重点野外试验站，基于大型草地放牧控制实验平台，利用同位素示踪技术，研究草甸草原碳素在根系凋落物-土壤碳库之间的迁移规律，建立碳素转化模型，揭示不同放牧强度对植物根系凋落物分解的影响机制及其土壤碳输入贡献的变化机制。本项研究是草地生态系统碳循环研究的重要组成部分，为天然草原放牧利用及土壤碳库的有效管理提供科学理论依据。

根系是草地重要的碳汇、也是土壤有机碳的主要来源，但草原生态系统地下碳流转过程对不同放牧强度的响应机制仍不明确。基于此科学问题，本研究选择呼伦贝尔温性草甸草原为研究区，基于同位素脉冲标记技术方法，对温性草甸草原植物群落根系凋落物生物碳的动态变化进行观测，分析了不同放牧强度对草甸草原植物群落根系凋落物及土壤有机碳碳素动态变化的影响，揭示草原生态系统地下生物碳素转移过程对放牧强度的响应模式，重要结果如下：.1.不同放牧强度对群落总生物量产生明显的降低作用。随着放牧强度的加剧，地上、地下生物量均表现出不同程度的下降趋势，且随着随着放牧强度梯度的增加，不同深度的根系凋落物残余量均出现显著下降。.2.放牧处理下的根系凋落物13C丰度明显低于对照，说明放牧能够促进草甸草原植物群落根系凋落物有机质的分解，分解活跃深度主要分布在30cm以上，且随着土壤深度的增加，分解速率递减。.3.轻度放牧能够明显提升根系凋落物碳素向土壤有机碳（SOC）的传输，有利于土壤碳库的积累，这可能是由于适当的放牧强度能够激活土壤微生物的分解活性，并且经过家畜适度踩踏，良好的土壤物理环境有利于根系凋落物的进一步分解。.本研究成果为全面理解草原生态系统地下碳周转、研究草地碳库对人类活动的响应模式提供理论基础。