不同放牧方式对荒漠草原土壤碳氮储量及固持的影响

doi:10.11686/cyxb2021412

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (10): 18-27.DOI: 10.11686/cyxb2021412

不同放牧方式对荒漠草原土壤碳氮储量及固持的影响

程燕明¹^,²(), 马红彬¹^,²(), 马菁¹^,², 马子元¹^,², 刘进娣¹^,², 周瑶¹^,², 彭文栋³

^1.宁夏大学宁夏草牧业工程技术研究中心，宁夏银川 750021
^2.宁夏大学农学院，宁夏银川 750021
^3.宁夏盐池县科技局农牧科学研究所，宁夏盐池 751500

收稿日期:2021-11-10 修回日期:2022-01-10 出版日期:2022-10-20 发布日期:2022-09-14
通讯作者: 马红彬
作者简介:E-mail： ma_hb@nxu.edu.cn
程燕明（1996-），男，甘肃天水人，在读硕士。E-mail： cheng_ym725@163.com
基金资助:
宁夏科技创新领军人才培养项目(KJT2018003);国家自然科学基金项目(32060406);宁夏重点研发计划重点项目(2019BBF02001);宁夏重点研发计划项目(2020BBF02003)

Effects of different grazing patterns on soil carbon and nitrogen storage and sequestration in desert steppee

Yan-ming CHENG¹^,²(), Hong-bin MA¹^,²(), Jing MA¹^,², Zi-yuan MA¹^,², Jin-di LIU¹^,², Yao ZHOU¹^,², Wen-dong PENG³

^1.Ningxia Grass and Animal Husbandry Engineering Technology Research Center，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^2.College of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^3.Institute of Agriculture and Animal Husbandry，Science and Technology Bureau of Yanchi County，Yanchi 751500，China

Received:2021-11-10 Revised:2022-01-10 Online:2022-10-20 Published:2022-09-14
Contact: Hong-bin MA

摘要/Abstract

摘要：

研究放牧对草地碳氮储量及固持的影响对草地科学管理具有重要意义。以宁夏荒漠草原为对象，研究了封育、自由放牧和暖季轮牧下0~40 cm土壤有机碳和全氮储量及碳氮固持特征。结果表明：1）经过5年放牧，土壤碳氮含量暖季轮牧最高，分别为5.66±0.32 g·kg^-1和0.32±0.01 g·kg^-1，自由放牧最低。随土层的加深，有机碳含量在暖季轮牧处理中增加，封育和自由放牧变化不显著；氮含量3种处理垂直变化均不显著。自由放牧碳氮比最高，达到26.98±1.05，暖季轮牧最低。0~40 cm土壤碳氮储量表现为暖季轮牧>封育>自由放牧。2）以封育为对照，碳氮固持量和固持速率呈暖季轮牧>封育>自由放牧。3）Pearson相关性分析表明，土壤碳氮储量、固持与地上生物量呈显著相关性（P<0.05）；与物种多样性呈极显著正相关（P<0.01，P<0.001）。研究认为，从土壤碳氮储量及固持考虑，暖季轮牧的草地利用方式更有利于研究区荒漠草原碳汇能力提升和草地持续发展。

关键词: 荒漠草原, 土壤碳氮储量, 碳氮固持, 放牧方式

Abstract:

It is important for scientific grassland management to know the effects of grazing on carbon and nitrogen storage and sequestration. Soil organic carbon and total nitrogen storage and carbon and nitrogen sequestration in the 0-40 cm soil horizon were studied in a Ningxia desert steppe under treatments of enclosure to prevent grazing， free grazing and warm season rotational grazing. It was found that： 1） After 5 years of grazing， the soil carbon and nitrogen contents were the highest （5.66±0.32 g·kg^-1 and 0.32±0.01 g·kg^-1， respectively） in warm season rotational grazing， and the lowest in free grazing. The organic carbon content increased with soil depth in warm season rotational grazing， but the differences between warm season rotational grazing and enclosure to prevent grazing and free grazing were not significant. The vertical variation of nitrogen content did not differ significantly among the three treatments. The C∶N ratio under free grazing was the highest （26.98±1.05）， while warm season rotation grazing was the lowest. Soil carbon and nitrogen storage for the 0-40 cm soil horizon ranked warm season rotation grazing>enclosure to prevent grazing>free grazing. 2） The carbon and nitrogen sequestration and sequestration rates ranked warm season rotation grazing>enclosure to prevent grazing>free grazing. 3） Pearson correlation analysis showed that soil carbon and nitrogen storage and retention were significantly correlated with aboveground biomass （P<0.05）. It is positively correlated with species diversity （P<0.01， P<0.001）. It was concluded that， from a perspective of soil carbon and nitrogen storage and retention， warm season rotational grazing is more conducive to the improvement of carbon sink capacity and sustainable development of desert steppe in the study area.

Key words: desert steppe, soil carbon and nitrogen storage, carbon and nitrogen retention, grazing patterns

程燕明, 马红彬, 马菁, 马子元, 刘进娣, 周瑶, 彭文栋. 不同放牧方式对荒漠草原土壤碳氮储量及固持的影响[J]. 草业学报, 2022, 31(10): 18-27.

Yan-ming CHENG, Hong-bin MA, Jing MA, Zi-yuan MA, Jin-di LIU, Yao ZHOU, Wen-dong PENG. Effects of different grazing patterns on soil carbon and nitrogen storage and sequestration in desert steppee[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(10): 18-27.

图/表 6

表1 试验前样地土壤性状

Table 1 Soil properties of sample plots before test

处理

Treatments

有机碳

Organic carbon （g·kg^-1）

全氮

Total nitrogen （g·kg^-1）

容重

Bulk density （g·cm^-3）

盖度

Coverage （%）

地上生物量

Aboveground biomass （g·m^-2）

多样性

H' diversity

图1 土壤有机碳和全氮含量剖面变化特征EG：封育 Enclosure grazing； FG：自由放牧 Free grazing； WG：暖季轮牧 Warm season rotation grazing.不同小写字母表示同一处理不同土层间差异显著（P<0.05），不同大写字母表示处理间差异显著（P<0.05），下同。 Different small letters mean significant differences of the same treatment in different soil layers at 0.05 level，and capital letters mean significant differences among different treatment at 0.05 level， the same below.

Fig.1 Variation characteristics of soil organic carbon and total nitrogen contents in profile

图 2 土壤有机碳及全氮储量变化特征

Fig.2 Variation characteristics of soil organic carbon and total nitrogen storage

图3 土壤碳氮固持量及固持速率变化特征

Fig.3 Variation characteristics of soil carbon and nitrogen sequestration and sequestration rate

表2 试验后样地植被特征

Table 2 Vegetation characteristics of the sample plot after test

处理 Treatments	盖度 Coverage （%）	地上生物量Aboveground biomass （g·m^-2）	多样性H' diversity
FG	39.60±15.48b	37.38±7.14c	12.60±0.89b
EG	53.20±12.62a	64.69±10.63a	10.60±1.95c
WG	52.50±6.75ab	58.22±4.23b	14.37±2.61a

图4 土壤碳氮特征与植被特征的关系

Fig.4 Relationship between soil carbon and nitrogen characteristics and vegetation characteristics

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不同放牧方式对荒漠草原土壤碳氮储量及固持的影响

Effects of different grazing patterns on soil carbon and nitrogen storage and sequestration in desert steppee

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