禁牧增强了高寒草地净生态系统碳吸收,但降低植物养分含量

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2020-10-12 14:48


大范围开展的禁牧活动是恢复退化草地的重要方法,其中植物的营养状态和草地碳循环都可以指示恢复状态。然而,由于缺乏野外调查,禁牧对青藏高原草场的净生态系统CO2交换和矿物质养分的影响尚不清楚。在这里,我们选取青藏高原中部的高山草原上为对象,研究了禁牧对净生态系统CO2交换和叶面矿质元素的影响。结果表明,通过增加生态系统的总光合作用,七年禁牧使生长期的净CO2吸收量增加17%(图1)。在昼夜和季节尺度上,禁牧使生态系统呼吸对温度的敏感性降低了16-17%。因此,在气候变暖的背景下,禁牧可能是增强草地生态系统碳固存的有效途径。我们进一步发现,禁牧显著降低了50%的土壤硝态氮浓度和叶面矿质元素浓度(如氮,钙,硫,铁和锰;图2)。禁牧促使叶面C:N比升高16%,N:P比降低15%。这些结果表明,禁牧提高了生态系统的净CO2吸收量,但加剧了植物生长中矿质养分的限制。本研究发现,禁牧可以通过直接禁止放牧和间接改变植物养分的状况来影响高寒草原的碳循环(图3)。本研究在线发表于国际期刊Catena.

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图1 禁牧对净生态系统碳交换量(NEE),生态系统呼吸(ER)、生态系统总光合作用(GEP)的影响。

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图2 禁牧对草地叶片营养元素含量的影响

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图3 禁牧对净生态系统碳吸收影响的示意图

中国科学院A类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”为该成果的第一标注项目。

论文信息:Yongwen Liu, Tenzintarchen, Xiaodong Geng, Da Wei, Dongxue Dai, Xu-Ri. Grazing exclusion enhanced net ecosystem carbon uptake but decreased plant nutrient content in an alpine steppe. Catena, 2020,195: 104799. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104799