气候变化和放牧强度对内蒙古温带草原植被生产力和土壤碳动态影响的研究

Continuous enrichment of the atmospheric greenhouse gases (GHG) and the global warming is an important challenge to our environment. To mitigate the global warming, attentions have been paid on GHG emission reduction and sink increment by the terrestrial ecosystems. The temperate grasslands in Inner Mongolia locate at arid and semi-arid areas, which is sensitive to environmental and anthropogenic changes. During the past several decades, this area has experienced significant variations in both climate and grazing intensity. Although existing studies have shown the important impacts of climate change and grazing activities on the grassland productivity and soil carbon dynamics, there remains a question on the magnitude and directions of such impacts across spaces. In this study, we intend to measure and synthesize the long-term observations across 8 experimental sites in Inner Mongolian grasslands, and further analyse the impacts of climate change and variations in grazing intensity on both grassland plant phenology and productivity and soil carbon dynamics, respectively. This would not only facilitate identifying the main driving factors on carbon flux in the Inner Mongolian temperate grasslands, but also provide insights for regulating future grassland carbon source/sink processes.

持续并加速富集的大气温室气体及全球变暖是人类面临的重要环境问题。为减缓气候变暖，陆地生态系统温室气体减排和增汇受到广泛关注。内蒙古温带草地处于干旱-半干旱生态脆弱区，近数十年来，该区草地经历了显著的气候环境和人类活动变化。虽然已有研究表明气候变化与放牧活动对内蒙古草地生产力和土壤碳变化有重要影响，但这些研究结果仍不能够从较大尺度上阐明：过去数十年来气候与放牧强度已经对内蒙古各主要牧区草地生产力和土壤碳库产生了何种影响及其相对贡献。本研究拟利用内蒙古主要牧区牧草监测站（围封区和自由放牧区）历年观测数据为基础，采用常规数理统计和野外采样调查的方法，研究气候变化与放牧强度对草地植被物候和生产力及土壤碳动态的影响。本项目的实施将有助于探明内蒙古温带草地碳收支的关键驱动机制，同时可望为辨析未来草地生态系统碳源汇功能的科学管理提供依据。

为减缓气候变暖，陆地生态系统温室气体减排和增汇受到广泛关注。内蒙古温带草地处于干旱-半干旱生态脆弱区，近数十年来，该区草地经历了显著的气候环境和人类活动变化。虽然已有研究表明气候变化与放牧活动对内蒙古草地植被生育期、生产力和土壤碳变化有重要影响，但已有的较大尺度的研究结果多使用遥感方法，总体而言缺乏观测数据的佐证。本项目收集研究区长期定位观测数据，并进一步分析气候变化对内蒙古草地生育期的影响机制。研究发现，过去四十年间，虽然气温总体在上升，但研究区大部分牧草的生育期变化并不显著。这主要是由于温带草地植被生育期不仅受到温度的控制，同时还受到降水（特别是降水频率）的影响，而研究区历史降水变化总体并不显著。基于对观测的草地生产力的收集并借助模型方法和未来气候变化数据，本项目进一步预测了未来不同气候变化情景下内蒙古自治区草地生产力的时空动态。研究发现，未来以变暖为主要特征的气候变化将对研究区草地生产力产生一定的负面影响。通过对不同地区、不同放牧管理措施条件下的草地进行土壤采样和测试分析工作，系统地研究了气候变化和放牧强度对草地土壤碳氮等理化性质的影响。研究发现，内蒙古东部地区的土壤有机碳含量相对来讲比中西部地区更低，且在不同地区的各个深度的土壤中，围封区总体比自由放牧区的土壤有机碳含量要高。本项目产出的关键数据包括：历史长期定位站点的牧草生育期观测数据、地上生物量数据、不同站点不同处理下的土壤理化性质数据等。本项目的实施有助于探明内蒙古温带草地碳收支的关键驱动机制，同时可为辨析未来草地生态系统碳源汇功能的提供科学依据。