放牧对土壤呼吸的影响
土壤呼吸是陆地生态系统土壤碳库向大气释放CO2的主要途径，在生态系统碳循环中起到至关重要的作用。而放牧是草地的一种主要利用方式，会影响土壤呼吸速率。在全球气候变化背景下，放牧对土壤呼吸及其温度敏感性的研究不多。因此，我们完成一个放牧对土壤呼吸的整合分析，并采集青藏高原东缘地区的高寒草甸生态系统不同放牧强度（全年禁牧、生长季禁牧和全年放牧）下的土壤样品带回实验室培养分析。通过整合分析研究，我们发现放牧对土壤呼吸没有显著影响，而会显著减少地上、地下部生物量和土壤含水量；通过试验研究，我们发现全年放牧会显著减少地上部生物量，生长季禁牧会增加地上部生物量，但增加效应不显著。地下部生物量受放牧影响不大。而且放牧对土壤微生物呼吸温度敏感性没有显著影响。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法3
1.1整合分析3
1.1.1文献收集与数据提取 3
1.1.2数据分析 3
1.2地理概况 4
1.3样地介绍 4
1.4 样品采集4
1.5试验方法4
1.5.1样品处理4
1.5.2 土壤呼吸培养5
1.5.3土壤理化指标测定5
1.6数据分析 5
1.7技术路线图5
2 结果与分析 6
2.1放牧对土壤呼吸影响的整合分析6
2.2放牧对植物生物量和理化指标的影响 7
2.3放牧对土壤微生物呼吸速率的影响 7
2.4放牧对土壤微生物呼吸碳累积量的影响 8
2.5放牧对土壤微生物生物量碳的影响 8
2.6土壤微生物呼吸速率、碳累积量与测定指标的相关分析 9
2.7 放牧对土壤微生物呼吸温度敏感性的影响9
3 讨论 10
致谢13
参考文献14
放牧对土壤呼吸的影响
引言
引言
放牧是草原上一种非常普遍的土地利用方式，它可以改变土壤到大气中的碳排放[1, 2]。经历了上个世
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
纪的长期过度放牧，很多草地显现出退化的现象，这不仅降低了草地生态系统的稳定性，还将陆地生态系统土壤碳库中的大量碳释放到大气中[3]。同时，作为牧民的一种生活方式，放牧为牧民提供了很多物质产品，也为社会创造了经济价值。在众多放牧产生的影响中，放牧对土壤呼吸的影响是一个非常值得关注的热点。
土壤呼吸主要是土壤产生并向大气释放CO2的一个过程，它是全球生态系统碳循环和养分转化过程中不可或缺的一部分。土壤呼吸主要包括土壤自养呼吸（植物根呼吸）和土壤异养呼吸（微生物呼吸和土壤动物呼吸），对于控制碳释放具有重要作用。作为陆地生态系统和大气之间的CO2输入输出的一种流通方式，土壤呼吸的CO2释放量占据了全球二氧化碳气体交换的25%[4]。因此土壤呼吸在全球气候变化中起到非常重要的作用。土壤呼吸速率改变引起的大气中二氧化碳量的细微变化，会引起大气二氧化碳浓度变化，并进而对生态系统的物质循环和净生产力产生影响。所以，在人为和自然干扰下，土壤呼吸不仅会受到CO2产生过程的影响，还会受到环境因子、呼吸的生物化学过程、CO2流通方式导致的时间和空间变化影响。
放牧所占用的草地面积超过陆地面积的三分之一[5]，其所参与的碳循环是是陆地生态系统的重要组成部分。尽管放牧为人类提供产品和食物，但是放牧对土壤和大气之间的CO2流通量也需要得到足够重视[1, 2]。放牧对土壤呼吸的影响主要通过以下方面体现：（1）放牧可以通过食草动物的活动来减少植物生产力和地上部进入土壤层的凋落物。（2）进入土壤的植被有机质和动物排泄物可以改变土壤有机质含量来影响土壤的生物过程[6]，其中就包括土壤呼吸。土壤环境因子对土壤微生物的影响很大，因此有机质的输入会刺激草地中土壤微生物活性和促进养分转化[7, 8]。（3）凋落物的输入和动物排泄物都会影响微生物分解的底物质量和数量。不稳定碳（例如微生物生物量碳和可溶性碳）和地下部植物根生物量都会影响土壤呼吸。（4）放牧会减少植株地上部生物量所占整株植物的比例，促进植株地下部生物量。地下生物量碳的根系分泌物会受到刺激，促进刈割植物根际微生物的迅速生长[9] ，改变土壤微生物呼吸速率。（5）动物踩踏会增加土壤容重，不利于植物根的生长，直接影响到土壤呼吸[10]。而且动物踩踏也会使进入土壤的凋落物量发生改变，进而影响碳的输入量。（6）更少的植被覆盖会导致土壤湿度和温度升高，而这两者是通过碳分解来限制土壤呼吸的重要因子[8, 11]。因此，保持来源于植物的碳输入和来源于土壤呼吸的碳输出的平衡可以用来决定土壤碳库的稳定，而且土壤和大气间不平衡的碳含量会影响全球气候变化。
青藏高原，是地球上海拔最高（平均海拔大于4000m）、面积最大的高原(约为2.5×106平方千米)，也是世界上最年轻、最脆弱的高原。高寒草原 (高寒草原和高寒草甸)是青藏高原最主要的生态系统，占总面积的60%以上。其中东北缘亚高寒草甸是整个青藏高原生产力最高、生物多样性最为丰富的地域。在过去的几十年里，表层温度以高于温度增长平均值的速率在升高。青藏高原因其海拔高和气候寒冷等独特的自然环境条件，造就了该地区对全球气候变化的响应非常敏感。且由于常年处于湿润、低温的环境中，青藏高原高寒草甸上的土壤是一个巨大的有机碳库，占据了全球碳库的2.5%[3]。在这个高原上，过度放牧是一种常见的现象。针对当前放牧对植物生物量的显著影响，可以通过土壤呼吸中的自养呼吸来解释，但是微生物呼吸没有得到足够重视。
从1985年到现在，全球平均气温已升高0.76℃，而且有专家预测到本世纪末还会有1.8 4.0℃的增加。但是，在增温条件下，放牧对土壤呼吸的影响仍然不清楚。增温条件下，土壤碳库的细微改变会显著影响大气中CO2浓度，因此全球气候发生变化，因此土壤呼吸对增温的响应研究得到广泛关注[12]。尽管人们已经认可了土壤呼吸的重要作用[13, 14]，但仍存在具有争议的研究热点，其中最关注度最高的是土壤呼吸对温度敏感性的问题[15, 16]。一般用温度敏感性Q10来表示，指的是温度每升高10℃，土壤异养呼吸速率增加的倍数。加深对土壤呼吸的温度敏感性的理解可以帮助我们进一步对土壤气体流通对于全球气候变化的响应和适应的认识，甚至有利于促进全球碳循环模型的构建。全球气候变化对土壤自养呼吸和异养呼吸具有不同程度的影响。土壤异养呼吸主要受到微生物数量、活性和环境因子 (如土壤温室度) 影响，与气候变化之间可能会产生不利于地球发展的正反馈循环。随着全球变化的日益加剧，在气温升高的条件下 (据预测到2100年气温将平均升高1.45.8°C)，土壤异养呼吸对其如何响发生变化受到人们极大的关注[17]。以往的研究常运用Q10函数来预测温度升高对土壤异养呼吸的影响程度。目前的模型更多的将Q10视为常数2，而Q10与土壤异养呼吸不存在线性关系，其较大的偏差会降低对土壤异养呼吸的估算和预测产生的误差。因为不同处理、不同类型、不同深度的土层土壤呼吸对温度的敏感性系数方面具有不同的Q10值。Q10值与温度密切相关，随着温度的升高，Q10值不会上升或者保持不变。而且不同性状的土壤、不同深度土层的温度、不同土层微生物的活性均会影响到Q10值。然而，目前对土壤异养呼吸Q10差异较大的解释更多的停留在各变量之间的经验关系，关注内在机理的研究较少。
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法3
1.1整合分析3
1.1.1文献收集与数据提取 3
1.1.2数据分析 3
1.2地理概况 4
1.3样地介绍 4
1.4 样品采集4
1.5试验方法4
1.5.1样品处理4
1.5.2 土壤呼吸培养5
1.5.3土壤理化指标测定5
1.6数据分析 5
1.7技术路线图5
2 结果与分析 6
2.1放牧对土壤呼吸影响的整合分析6
2.2放牧对植物生物量和理化指标的影响 7
2.3放牧对土壤微生物呼吸速率的影响 7
2.4放牧对土壤微生物呼吸碳累积量的影响 8
2.5放牧对土壤微生物生物量碳的影响 8
2.6土壤微生物呼吸速率、碳累积量与测定指标的相关分析 9
2.7 放牧对土壤微生物呼吸温度敏感性的影响9
3 讨论 10
致谢13
参考文献14
放牧对土壤呼吸的影响
引言
引言
放牧是草原上一种非常普遍的土地利用方式，它可以改变土壤到大气中的碳排放[1, 2]。经历了上个世
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
纪的长期过度放牧，很多草地显现出退化的现象，这不仅降低了草地生态系统的稳定性，还将陆地生态系统土壤碳库中的大量碳释放到大气中[3]。同时，作为牧民的一种生活方式，放牧为牧民提供了很多物质产品，也为社会创造了经济价值。在众多放牧产生的影响中，放牧对土壤呼吸的影响是一个非常值得关注的热点。
土壤呼吸主要是土壤产生并向大气释放CO2的一个过程，它是全球生态系统碳循环和养分转化过程中不可或缺的一部分。土壤呼吸主要包括土壤自养呼吸（植物根呼吸）和土壤异养呼吸（微生物呼吸和土壤动物呼吸），对于控制碳释放具有重要作用。作为陆地生态系统和大气之间的CO2输入输出的一种流通方式，土壤呼吸的CO2释放量占据了全球二氧化碳气体交换的25%[4]。因此土壤呼吸在全球气候变化中起到非常重要的作用。土壤呼吸速率改变引起的大气中二氧化碳量的细微变化，会引起大气二氧化碳浓度变化，并进而对生态系统的物质循环和净生产力产生影响。所以，在人为和自然干扰下，土壤呼吸不仅会受到CO2产生过程的影响，还会受到环境因子、呼吸的生物化学过程、CO2流通方式导致的时间和空间变化影响。
放牧所占用的草地面积超过陆地面积的三分之一[5]，其所参与的碳循环是是陆地生态系统的重要组成部分。尽管放牧为人类提供产品和食物，但是放牧对土壤和大气之间的CO2流通量也需要得到足够重视[1, 2]。放牧对土壤呼吸的影响主要通过以下方面体现：（1）放牧可以通过食草动物的活动来减少植物生产力和地上部进入土壤层的凋落物。（2）进入土壤的植被有机质和动物排泄物可以改变土壤有机质含量来影响土壤的生物过程[6]，其中就包括土壤呼吸。土壤环境因子对土壤微生物的影响很大，因此有机质的输入会刺激草地中土壤微生物活性和促进养分转化[7, 8]。（3）凋落物的输入和动物排泄物都会影响微生物分解的底物质量和数量。不稳定碳（例如微生物生物量碳和可溶性碳）和地下部植物根生物量都会影响土壤呼吸。（4）放牧会减少植株地上部生物量所占整株植物的比例，促进植株地下部生物量。地下生物量碳的根系分泌物会受到刺激，促进刈割植物根际微生物的迅速生长[9] ，改变土壤微生物呼吸速率。（5）动物踩踏会增加土壤容重，不利于植物根的生长，直接影响到土壤呼吸[10]。而且动物踩踏也会使进入土壤的凋落物量发生改变，进而影响碳的输入量。（6）更少的植被覆盖会导致土壤湿度和温度升高，而这两者是通过碳分解来限制土壤呼吸的重要因子[8, 11]。因此，保持来源于植物的碳输入和来源于土壤呼吸的碳输出的平衡可以用来决定土壤碳库的稳定，而且土壤和大气间不平衡的碳含量会影响全球气候变化。
青藏高原，是地球上海拔最高（平均海拔大于4000m）、面积最大的高原(约为2.5×106平方千米)，也是世界上最年轻、最脆弱的高原。高寒草原 (高寒草原和高寒草甸)是青藏高原最主要的生态系统，占总面积的60%以上。其中东北缘亚高寒草甸是整个青藏高原生产力最高、生物多样性最为丰富的地域。在过去的几十年里，表层温度以高于温度增长平均值的速率在升高。青藏高原因其海拔高和气候寒冷等独特的自然环境条件，造就了该地区对全球气候变化的响应非常敏感。且由于常年处于湿润、低温的环境中，青藏高原高寒草甸上的土壤是一个巨大的有机碳库，占据了全球碳库的2.5%[3]。在这个高原上，过度放牧是一种常见的现象。针对当前放牧对植物生物量的显著影响，可以通过土壤呼吸中的自养呼吸来解释，但是微生物呼吸没有得到足够重视。
从1985年到现在，全球平均气温已升高0.76℃，而且有专家预测到本世纪末还会有1.8 4.0℃的增加。但是，在增温条件下，放牧对土壤呼吸的影响仍然不清楚。增温条件下，土壤碳库的细微改变会显著影响大气中CO2浓度，因此全球气候发生变化，因此土壤呼吸对增温的响应研究得到广泛关注[12]。尽管人们已经认可了土壤呼吸的重要作用[13, 14]，但仍存在具有争议的研究热点，其中最关注度最高的是土壤呼吸对温度敏感性的问题[15, 16]。一般用温度敏感性Q10来表示，指的是温度每升高10℃，土壤异养呼吸速率增加的倍数。加深对土壤呼吸的温度敏感性的理解可以帮助我们进一步对土壤气体流通对于全球气候变化的响应和适应的认识，甚至有利于促进全球碳循环模型的构建。全球气候变化对土壤自养呼吸和异养呼吸具有不同程度的影响。土壤异养呼吸主要受到微生物数量、活性和环境因子 (如土壤温室度) 影响，与气候变化之间可能会产生不利于地球发展的正反馈循环。随着全球变化的日益加剧，在气温升高的条件下 (据预测到2100年气温将平均升高1.45.8°C)，土壤异养呼吸对其如何响发生变化受到人们极大的关注[17]。以往的研究常运用Q10函数来预测温度升高对土壤异养呼吸的影响程度。目前的模型更多的将Q10视为常数2，而Q10与土壤异养呼吸不存在线性关系，其较大的偏差会降低对土壤异养呼吸的估算和预测产生的误差。因为不同处理、不同类型、不同深度的土层土壤呼吸对温度的敏感性系数方面具有不同的Q10值。Q10值与温度密切相关，随着温度的升高，Q10值不会上升或者保持不变。而且不同性状的土壤、不同深度土层的温度、不同土层微生物的活性均会影响到Q10值。然而，目前对土壤异养呼吸Q10差异较大的解释更多的停留在各变量之间的经验关系，关注内在机理的研究较少。
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