模拟火烧和增温对羊草草地土壤性质和温室气体通量的影响

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火烧干扰和气候变暖对草地生态系统中土壤—植物—大气碳氮循环具有重要影响,目前这两种人为干扰对草地系统中土壤—植物—温室气体之间的碳氮过程的整体研究较少。本研究在模拟火烧和气候变暖情景下(小型增温T1和大型增温T2)分析羊草草地的土壤性质、羊草地下和地上生物量及温室气体CO2、CH4和N2O通量的变化特征,明确CO2、CH4和N2O气体通量与土壤指标和羊草生物量之间存在的关系,为正确经营管理草原草地提供科学依据。结果表明:1. 火烧干扰改变了羊草草地中表层土壤理化性质,导致土壤温度、p H值和速效氮的含量上升;降低了土壤含水量、有机碳、速效钾、微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷含量;但对土壤全钾、全磷和速效磷含量的影响不显著。2. 火烧干扰导致CO2和CH4排放通量显著增加,但在烧后的第65天CO2排放通量恢复到烧前的水平,烧后第50天CH4排放通量恢复到烧前的水平;火烧干扰对N2O排放通量无显著影响。3. 增温T1和T2导致0—20 cm土壤温度显著上升1.48℃和2.91℃;0—20 cm土壤含水量分别降低4.41%和7.98%,地下生物量分别增加17.68%和28.35%,地上生物量分别增加15.68%和23.53%;增温干扰导致表层土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、有效氮、速效磷和微生物量磷的含量降低,导致土壤速效钾、微生物量碳和微生物量氮的含量升高。4. 增温T1和T2能够显著增加CO2排放通量,CH4排放量具有上升的趋势但未达到显著性差异,对N2O的排放通量影响不显著。5. 地表气温、土壤温度和土壤含水量均能够显著影响CO2、CH4和N2O排放通量;土壤有机碳、硝态氮含量和微生物量碳氮比是影响CO2排放通量的主要因素;CH4排放通量的主要影响因素是微生物量碳含量和微生物量碳氮比;有机碳、速效氮和微生物量氮含量能够显著影响到N2O的排放量。
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