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周华坤课题小组在高寒人工草地碳循环研究方面取得新进展
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2017-01-10 科技处 | 【 】【打印】【关闭

  1月9日,中国科学院西北高原生物研究所退化草地恢复与生态畜牧业赵新全学科组周华坤课题小组的博士生徐隆华在《Scientific Reports》在线发表了题为Effects of plant species richness on 13C assimilate partitioning in artificial grasslands of different established ages的研究论文,量化了3种龄期人工草地茎叶部、根部、土壤及呼吸中新固定碳在植物-土壤系统的分区情况,并估算了禾本科植物及物种丰富度对人工草地植物-土壤系统碳循环的影响,揭示了人工草地生态-生产稳定性维持的一种新机制。

  青藏高原是一个高度敏感并且脆弱的生态系统,草地覆盖面积占我国草地面积的40%。三江源地区的高寒草甸有近4.5万km2的黑土滩。对于重度退化草地的恢复,通常是用建植人工或半人工草地的方式加以快速恢复。不同龄期的人工草地具有不同的物种丰富度、群落结构并处于不同的演替阶段。人工草地生态系统碳储存及其影响一般受植物多样性、群落结构、物种丰富度和根茎比的影响,但是,很少有对建植不同年限人工草地的碳分配模式进行研究。对于青藏高原的人工草地,禾本科是主要的栽培物种,随着建植年限的增加和人工管理措施的干预,禾本科逐渐被杂类草替换。然而,不同禾本科栽培植物及其群落物种丰富度对不同龄期人工草地生态系统碳储存的贡献及影响还不清楚。揭示青藏高原高寒人工草地的碳循环过程以及影响碳储存能力的因素,对于理解高寒人工草地生产-生态稳定性维持机制具有重要意义,对于退化草地的恢复治理也有一定的理论指导意义。

  为此,周华坤课题组在果洛州玛沁县军牧场利用13C原位标记技术,在建植2年、5年和12年的人工草地上进行试验。研究发现,标记3小时后同化的13C在三种人工草地茎叶部滞留率为70-85%,根部为13.3-22.9%,土壤部为1.7-6.9%。土壤部固定的碳,70%以上分配在土壤0-10 cm。5龄和12龄人工草地地下碳库新固定的13C比例显著高于2龄人工草地,分区百分比低于以往研究,这可能与人工草地低的物种丰富度和简单的群落结构有关。相比2龄和5龄人工草地,12龄人工草地有最高的物种丰富度,逐渐向天然草地演替并具有更稳定的群落结构。标记3 小时到1天内,12龄人工草地的垂穗披碱草和早熟禾叶中碳转移和散失速率小于2龄和5龄人工草地,这是12龄人工草地生态系统碳储存较高的原因。垂穗披碱草和早熟禾,具有较小的根茎比,与2龄和5龄人工草地相比,12龄人工草地叶中同化碳减少转移和散失速率源于一种自然适应资源分配机理,是对增加地上竞争力的响应。这个发现是物种丰富度对提高人工草地生态系统功能影响的一个新机制。

  该研究得到国家自然科学基金(31572354, 31472135,31260127)、国家重点研究发计划课题(2016YFC0501901)、国家科技支撑计划课题(2014BAC05B03)和青海省寒区恢复生态学重点实验室发展专项资金计划资助项目(2014-Z-Y01)等项目的资助。

  论文链接:

  (http://www.nature.com/articles/srep40307.epdf?author_access_token=pWTtVICnUHa0HlKxuYKnHNRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0NCUSU5PmSjtWKdr_HLiFecz7dP1U1-WX6l0z5NgrXb7qL8aAaGu2D_VghIeT-8sYGXVr_Wkz08pHaiqTYoJbIQ)

 
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