施肥停止后青藏高原草地土壤有机碳组分的变化
摘要：伴随气候变暖，青藏高原的人为活动对高原草甸的破坏加剧。作为气候变化敏感而脆弱的生态系统，了解全球变化背景下人类活动对其影响具有重要意义。本研究将重点探索土壤有机碳组分的变化，通过采集青藏高原不同施肥浓度下的土壤，对施肥停止后土壤有机碳含量变化进行研究分析。结果表明，施肥停止对青藏高原草地土壤有机碳总量影响并不显著，但总体有下降趋势；并且土壤中可溶性有机碳呈现显著降低；傅里叶红外光谱在2347cm-1处是表征CO32-的吸收峰，恢复地吸收峰强度明显高于NP0，说明土壤有机碳组分发生变化。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验地概况 2
1.2采样与分析方法 2
1.2.1采样2
1.2.2碳氮测定2
1.2.3全磷测定3
1.2.4可溶性有机碳测定3
1.2.5傅里叶变换红外光谱分析3
2结果与分析3
2.1不同施肥处理对土壤总有机碳的影响3
2.2不同施肥处理对土壤全氮的影响4
2.3不同施肥处理对土壤全磷的影响4
2.4不同施肥处理对土壤可溶性有机碳的影响5
2.5不同施肥处理对土壤有机碳、氮比的影响5
2.6傅里叶红外变化光谱分析6
3讨论 6
致谢7
参考文献7
施肥停止后青藏高原草地土壤有机碳组分的变化
引言
引言：青藏高原作为地球陆地生态系统的重要组成部分[1]，集中分布着低纬度冻土，同时也是欧亚大陆最高最大的地貌单元，对全球气候变化非常敏感， 在亚洲乃至全球气候变化的研究中有着重要地位[2]。青藏高原的绝大部分面积分布着高寒草甸、高寒草原与高寒沼泽草甸草地，这类地表均属自然控制类型，是欧亚大陆的区域代表性地表类型之一[3]。而在青藏高原草地发育的高山草甸土、亚高山草甸土以及高山草原草甸土等高山土壤有机质丰富，土壤碳密度明显高于其它地域土壤[4]，这意味着青藏高原是一个巨大的碳库。近年来，诸多研究表明[57]，全球变化
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加剧使得青藏高原气温持续上升，并且由于在青藏高原集中分布的冻土对热力敏感，作为一个巨大的碳库，因此高原冻土具有极大的温室气体排放潜力。综上，青藏高原是一个特殊的地理和生态单元，并且对全球变化有很大的影响，所以研究青藏高原草地土壤碳循环变化特征对于研究青藏高原生态系统对全球变化的响应有着重要作用，继而可以通过更敏感的青藏高原生物地球化学循环推测全球变化的规律。
在全球变化的大背景下，近年来青藏高原人口增加和畜牧的快速发展使得过度放牧问题日益突出[8]，人为干扰对青藏高原的影响明显增大。为了提高草地的承载力，牧民更多地选择通过施肥来提高草地的生产力[9]，而长期施肥尤其是大量施用化肥对草地生态系统的植物群落和土壤生物群落及功能都产生了巨大的影响，如地上部生物量的提高而植物生物多样性降低[10]，植物残体、根系分泌物等输入土壤的有机物种类和数量发生改变 [11]，进而导致土壤有机碳的储量和稳定性可能发生改变。此外，除了通过植物群落组成和生产力的改变来间接影响土壤生物外，施肥也通过改变土壤环境而直接作用于土壤生物群落，而土壤生物群落组成或结构也会进一步通过分解过程而影响土壤有机碳水平。
对长期施肥条件下土壤有机碳组分变化的研究有许多，但大多集中在对农田生态系统的研究中[1216]，而对草地生态系统的研究较为薄弱，报道较少[1719]。草地生态系统碳循环是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，是未来陆地生物圈碳源、碳汇的关键环节之一[20]，所以研究草地碳组分变化也尤为重要。
一些学者[2122]根据土壤有机碳化学性质的不同将其分为活性有机碳和非活性有机碳。活性有机碳包含水溶性有机碳（DOC）、颗粒有机质（POM）以及微生物碳（MBC）等[23]，是支持草地生长的短期养分来源，并对植物养分供应有最直接作用，在不同农艺措施下会较为快速地响应，指示土壤有机碳的早期变化，并对这些农艺措施对土壤碳库和潜在生产力的影响做出反馈[24]。土壤有机碳的活性部分是指示土壤有机碳状态，并且能反映土壤碳库动态的较有效的敏感性指标[25]。难分解、转化时间漫长的非活性有机碳[26]具有固碳作用[27]，长期提供了土壤的稳定性养分，是可持续农业的重要基础[28]。
对于施肥停止后土壤有机碳的变化情况报道更少。本实验基于此开展了一系列施肥停止后对青藏高原草地土壤有机碳变化的研究，测定了施肥停止前后青藏高原草地土壤中总有机碳（TOC）和可溶性有机碳（DOC）含量并进行了比较，更好地认识了青藏高原草地土壤碳库的变化趋势，阐明土壤有机碳的变化特征，有助于理解高原草地土壤有机碳的生态功能，对土壤有机碳的稳定性及其内在机制具有重要意义，并且对于评价青藏高原生态系统，乃至整个陆地生态系统的碳循环对全球碳循环以及全球气候变化的响应及反馈作用都具有重要的科学价值。
1 材料与方法
1．1 试验地概况
土壤样品自于青藏高原东缘兰州大学高寒草甸与湿地生态系统定位研究站玛曲站瓦拉卡村实验点（N: 33°59’，E:102°00’， 海拔3465m）。本实验点气候属典型的高寒湿润的高原气候，年降水量600mm左右，降水集中于每年7、8月份，年均温1.2℃，日均温度2.5℃左右。常年年均日照时长为2580小时，土壤类型为亚高山草甸土，植被类型属典型高寒草甸。
试验设6个处理：在此典型高寒草甸退化草地，用随机区组设计，从2000年开始布置施肥试验，施肥选用N和P肥，施肥于生长季初进行，即每年5月底施肥，均匀撒施颗粒状磷酸氢二氨，施肥量为0 g/m2（NP0）、30 g/m2（NP30）、90 g/m2（NP90）、120 g/m2（NP120）。自2010年开始，另外两个施肥处理的样地停止施肥，分别为施肥量30 g/m2和120 g/m2的样地，称为恢复地R30和R120，共6个处理，每个处理设4个重复。
1．2 采样与分析方法
1．2．1 采样 本实验于2015年8月份开始，在上所述的每个处理的每个重复里内随机选取46个点，除去地表凋落物后，用内径5 cm的土钻采样（深0～25cm），带回实验室4℃条件下保存，风干后剔除土壤中残留根，进行分析测试。
1．2．2 碳氮测定 土样风干后取出可见杂质（小木屑和石块等），研磨过0.25 cm筛，用德国Elementar vario MACRO cube大进样量元素分析仪测定土壤中有机碳和有机氮的量。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验地概况 2
1.2采样与分析方法 2
1.2.1采样2
1.2.2碳氮测定2
1.2.3全磷测定3
1.2.4可溶性有机碳测定3
1.2.5傅里叶变换红外光谱分析3
2结果与分析3
2.1不同施肥处理对土壤总有机碳的影响3
2.2不同施肥处理对土壤全氮的影响4
2.3不同施肥处理对土壤全磷的影响4
2.4不同施肥处理对土壤可溶性有机碳的影响5
2.5不同施肥处理对土壤有机碳、氮比的影响5
2.6傅里叶红外变化光谱分析6
3讨论 6
致谢7
参考文献7
施肥停止后青藏高原草地土壤有机碳组分的变化
引言
引言：青藏高原作为地球陆地生态系统的重要组成部分[1]，集中分布着低纬度冻土，同时也是欧亚大陆最高最大的地貌单元，对全球气候变化非常敏感， 在亚洲乃至全球气候变化的研究中有着重要地位[2]。青藏高原的绝大部分面积分布着高寒草甸、高寒草原与高寒沼泽草甸草地，这类地表均属自然控制类型，是欧亚大陆的区域代表性地表类型之一[3]。而在青藏高原草地发育的高山草甸土、亚高山草甸土以及高山草原草甸土等高山土壤有机质丰富，土壤碳密度明显高于其它地域土壤[4]，这意味着青藏高原是一个巨大的碳库。近年来，诸多研究表明[57]，全球变化
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加剧使得青藏高原气温持续上升，并且由于在青藏高原集中分布的冻土对热力敏感，作为一个巨大的碳库，因此高原冻土具有极大的温室气体排放潜力。综上，青藏高原是一个特殊的地理和生态单元，并且对全球变化有很大的影响，所以研究青藏高原草地土壤碳循环变化特征对于研究青藏高原生态系统对全球变化的响应有着重要作用，继而可以通过更敏感的青藏高原生物地球化学循环推测全球变化的规律。
在全球变化的大背景下，近年来青藏高原人口增加和畜牧的快速发展使得过度放牧问题日益突出[8]，人为干扰对青藏高原的影响明显增大。为了提高草地的承载力，牧民更多地选择通过施肥来提高草地的生产力[9]，而长期施肥尤其是大量施用化肥对草地生态系统的植物群落和土壤生物群落及功能都产生了巨大的影响，如地上部生物量的提高而植物生物多样性降低[10]，植物残体、根系分泌物等输入土壤的有机物种类和数量发生改变 [11]，进而导致土壤有机碳的储量和稳定性可能发生改变。此外，除了通过植物群落组成和生产力的改变来间接影响土壤生物外，施肥也通过改变土壤环境而直接作用于土壤生物群落，而土壤生物群落组成或结构也会进一步通过分解过程而影响土壤有机碳水平。
对长期施肥条件下土壤有机碳组分变化的研究有许多，但大多集中在对农田生态系统的研究中[1216]，而对草地生态系统的研究较为薄弱，报道较少[1719]。草地生态系统碳循环是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，是未来陆地生物圈碳源、碳汇的关键环节之一[20]，所以研究草地碳组分变化也尤为重要。
一些学者[2122]根据土壤有机碳化学性质的不同将其分为活性有机碳和非活性有机碳。活性有机碳包含水溶性有机碳（DOC）、颗粒有机质（POM）以及微生物碳（MBC）等[23]，是支持草地生长的短期养分来源，并对植物养分供应有最直接作用，在不同农艺措施下会较为快速地响应，指示土壤有机碳的早期变化，并对这些农艺措施对土壤碳库和潜在生产力的影响做出反馈[24]。土壤有机碳的活性部分是指示土壤有机碳状态，并且能反映土壤碳库动态的较有效的敏感性指标[25]。难分解、转化时间漫长的非活性有机碳[26]具有固碳作用[27]，长期提供了土壤的稳定性养分，是可持续农业的重要基础[28]。
对于施肥停止后土壤有机碳的变化情况报道更少。本实验基于此开展了一系列施肥停止后对青藏高原草地土壤有机碳变化的研究，测定了施肥停止前后青藏高原草地土壤中总有机碳（TOC）和可溶性有机碳（DOC）含量并进行了比较，更好地认识了青藏高原草地土壤碳库的变化趋势，阐明土壤有机碳的变化特征，有助于理解高原草地土壤有机碳的生态功能，对土壤有机碳的稳定性及其内在机制具有重要意义，并且对于评价青藏高原生态系统，乃至整个陆地生态系统的碳循环对全球碳循环以及全球气候变化的响应及反馈作用都具有重要的科学价值。
1 材料与方法
1．1 试验地概况
土壤样品自于青藏高原东缘兰州大学高寒草甸与湿地生态系统定位研究站玛曲站瓦拉卡村实验点（N: 33°59’，E:102°00’， 海拔3465m）。本实验点气候属典型的高寒湿润的高原气候，年降水量600mm左右，降水集中于每年7、8月份，年均温1.2℃，日均温度2.5℃左右。常年年均日照时长为2580小时，土壤类型为亚高山草甸土，植被类型属典型高寒草甸。
试验设6个处理：在此典型高寒草甸退化草地，用随机区组设计，从2000年开始布置施肥试验，施肥选用N和P肥，施肥于生长季初进行，即每年5月底施肥，均匀撒施颗粒状磷酸氢二氨，施肥量为0 g/m2（NP0）、30 g/m2（NP30）、90 g/m2（NP90）、120 g/m2（NP120）。自2010年开始，另外两个施肥处理的样地停止施肥，分别为施肥量30 g/m2和120 g/m2的样地，称为恢复地R30和R120，共6个处理，每个处理设4个重复。
1．2 采样与分析方法
1．2．1 采样 本实验于2015年8月份开始，在上所述的每个处理的每个重复里内随机选取46个点，除去地表凋落物后，用内径5 cm的土钻采样（深0～25cm），带回实验室4℃条件下保存，风干后剔除土壤中残留根，进行分析测试。
1．2．2 碳氮测定 土样风干后取出可见杂质（小木屑和石块等），研磨过0.25 cm筛，用德国Elementar vario MACRO cube大进样量元素分析仪测定土壤中有机碳和有机氮的量。
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