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增温强度对晋北赖草草地CH_(4)通量的影响

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草地学报 2024年第1期32卷 113-120页

作者：彭洁卢英帅齐志远燕学东武帅楷郝杰陈晓鹏山西农业大学草业学院山西太谷030801 草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室山西太谷030801 山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站山西右玉037200

温度变化通过影响土壤甲烷代谢微生物及相关酶的活性进而影响草地生态系统CH_(4)通量。为明确晋北赖草(Leymus secalinus)草地生态系统CH_(4)通量随气温升高的变化趋势及机理,采用开顶箱法(Open top chambers, OTCs)设置5个梯度的增温处... 详细信息

温度变化通过影响土壤甲烷代谢微生物及相关酶的活性进而影响草地生态系统CH_(4)通量。为明确晋北赖草(Leymus secalinus)草地生态系统CH_(4)通量随气温升高的变化趋势及机理,采用开顶箱法(Open top chambers, OTCs)设置5个梯度的增温处理,对增温第4年各处理生长季CH4通量及其影响因素进行测定。结果表明:增温显著提高了空气温度,但随着空气温度的增加,土壤温度和土壤体积含水量无显著变化;生长季晋北赖草草地生态系统是弱的大气CH_(4)汇,其CH_(4)平均吸收速率为(6.42±5.63)μg·m^(-2)·h^(-1);增温显著影响CH_(4)通量和pmoA功能基因丰度,与对照相比,只有W1处理促进CH4吸收通量;冗余分析表明土壤体积含水量是同时影响pmoA基因丰度和CH_(4)吸收速率的关键因子。本研究可为预测未来气候变暖情境下草地生态系统CH4通量变化提供理论依据。

关键词： OTC 温室气体功能基因甲烷吸收

赖草草地叶片养分、碳组分和防御性化合物对氮添加的响应

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草地学报 2024年第1期32卷 130-138页

作者：苏原何雨欣高阳阳梁雯君武帅楷郝杰刁华杰王常慧董宽虎山西农业大学草业学院山西太谷030801 草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室山西太谷030801 山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站山西右玉037200

本研究依托山西右玉黄土高原赖草(Leymus secalinus)草地2017年建立的氮(Nitrogen, N)添加梯度试验平台(0~32 g·m^(-2)·a^(-1)),探究N添加对优势植物赖草叶片养分[N、磷(Phosphorus, P)、钾(Potassium, K)]、非结构性碳水化合物、结... 详细信息

本研究依托山西右玉黄土高原赖草(Leymus secalinus)草地2017年建立的氮(Nitrogen, N)添加梯度试验平台(0~32 g·m^(-2)·a^(-1)),探究N添加对优势植物赖草叶片养分[N、磷(Phosphorus, P)、钾(Potassium, K)]、非结构性碳水化合物、结构性碳水化合物和防御性化合物含量的影响。结果表明:N素输入显著提高叶片N,K含量和N∶K和N∶P比值,降低叶片P含量和P∶K比值;N素输入显著降低叶片非结构性碳水化合物和结构性碳水化合物含量;N素输入显著增加叶片总酚、单宁和黄酮类化合物含量;PCA分析表明低N(≤8 g·m^(-2)·a^(-1))和高N(>8 g·m^(-2)·a^(-1))输入下赖草叶片性状存在显著差异,土壤无机N含量、土壤有效N∶P和N∶K是其主要影响因子。以上结果表明N素输入改变了盐渍化草地赖草叶片养分-碳组分-防御性化合物的分配策略。

关键词：氮添加梯度叶片养分叶片碳组分防御性化合物分配策略

气候变化与轮作制度对晋北饲用燕麦产草量的影响

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作物学报 2024年

作者：成华强侯青青朱敏杨轩山西农业大学草业学院草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室山西右玉黄土高原草地生态系统定位观测研究站

本研究旨在探究适合晋北地区饲用燕麦（Avena sativa L.）轮作制度及各区域饲用燕麦产量对气候变化和轮作制度的响应。为此，基于已验证的APSIM （Agricultural Production System sIMulator）设定3种轮作制度，即O-O （饲用燕麦连作）... 详细信息

本研究旨在探究适合晋北地区饲用燕麦（Avena sativa L.）轮作制度及各区域饲用燕麦产量对气候变化和轮作制度的响应。为此，基于已验证的APSIM （Agricultural Production System sIMulator）设定3种轮作制度，即O-O （饲用燕麦连作）、P-O （马铃薯-饲用燕麦轮作）、M-O （玉米-饲用燕麦轮作），结合气候模型对晋北18个站点进行模拟研究。结果表明：APSIM可有效模拟晋北地区玉米，马铃薯和饲用燕麦的生产，归一化均方根误差NRMSE小于21%，一致性系数d大于0.90；平鲁、神池、左云饲用燕麦产草量高(16，020～20，817 kg hm-2)；对比MID与BAS时期，各站点O-O、M-O、P-O饲用燕麦产草量增加5.49%～23.20%；对比END和MID时期，代县、大同等10站点O-O、M-O和P-O的饲用燕麦产草量提高0.27%～9.15%，繁峙仅O-O产草量显著下降22.76%；P-O系统有更多的季后土壤水分留存，多数情况下实行该系统更利于饲用燕麦高稳产；土壤储水能力较差但植物可利用水分较高的阳高点，易因预测情景的降雨量提高弥补燕麦生长旺盛期被利用的水分，利于耗水较多的O-O。综上，本研究结果有助于挖掘晋北区域饲用燕麦生产对区域气候变化的响应机制，并为饲用燕麦高产、稳产的科学管理提供理论基础。

关键词：饲用燕麦轮作晋北农牧交错带气候变化 APSIM

不同刈割强度对晋北赖草草地生态系统CO交换的影响

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草地学报 2024年

作者：杨鹤明王海南王常慧董宽虎刁华杰张晓琳山西农业大学草业学院山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室

刈割是草地的主要利用方式，合理的刈割强度对维持草地生态系统碳平衡具有重要意义。本研究以山西省右玉县赖草（Leymus secalinus）草地生态系统为研究对象，动态监测2021年生长季不刈割、轻度刈割、中度刈割和重度刈割对草地生态系统... 详细信息

刈割是草地的主要利用方式，合理的刈割强度对维持草地生态系统碳平衡具有重要意义。本研究以山西省右玉县赖草（Leymus secalinus）草地生态系统为研究对象，动态监测2021年生长季不刈割、轻度刈割、中度刈割和重度刈割对草地生态系统净碳交换（Net ecosystem carbon exchange，NEE）、生态系统呼吸（Ecosystem respiration，ER）和生态系统总初级生产力（Gross ecosystem productivity，GEP）的影响，探究草地生态系统CO2交换对不同刈割强度的响应。实验结果显示，刈割显著影响GEP，主要是由于GEP在中度刈割处理下较不刈割和重度刈割分别提高了21.4%和21.5%，NEE在中度刈割处理下较轻度刈割和重度刈割分别显著降低了54.4%和53.6%，但刈割对ER影响不显著。在不同刈割强度下，土壤温度和土壤无机氮含量是影响生态系统CO2交换的重要因子。本研究结果表明中度刈割可以促进碳吸收而重度刈割会导致生态系统由碳汇转变为碳源，因此中度刈割为晋北赖草草地最适刈割强度。

关键词：生态系统呼吸生态系统总初级生产力赖草草地刈割生态系统净碳交换土壤理化性质

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短期刈割对晋北农牧交错带草地生物量的影响

生态学报 2024年

作者：武帅楷林茂郝杰刁华杰苏原董宽虎王常慧山西农业大学草业学院草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站

刈割是草地的主要管理方式之一，适度刈割不仅可以提高草地生物量，而且能够维持草地稳定性和物种多样性。农牧交错带草地受到人类生产生活的多重干扰，如何合理利用农牧交错带草地是协调生产和生态平衡的瓶颈问题。为研究刈割对农牧交... 详细信息

刈割是草地的主要管理方式之一，适度刈割不仅可以提高草地生物量，而且能够维持草地稳定性和物种多样性。农牧交错带草地受到人类生产生活的多重干扰，如何合理利用农牧交错带草地是协调生产和生态平衡的瓶颈问题。为研究刈割对农牧交错带草地生物量的影响，于2016年在山西右玉典型农牧交错带草地设置了不同刈割强度试验平台。通过留茬高度10 cm(LM, Light mowing),5 cm(MM, Moderate mowing)和2 cm(HM, Heavy mowing)来表征刈割强度，并设置不刈割处理（CK, No mowing）作为对照。研究不同刈割强度对优势物种赖草（Leymus secalinus）叶片、茎秆的生物量，群落地上生物量和不同土层（0—10 cm、10—20 cm和20—30 cm）地下生物量的影响。结果表明：连续3年刈割导致群落地上生物量逐年显著降低（P0.05），但对优势种赖草地上生物量有促进作用。刈割主要增加0—20 cm土层的地下生物量，但不同刈割强度对群落地下生物量无显著影响（P>0.05）。本研究可为农牧交错带畜牧业生产、草地合理利用和生态保护提供科学依据。

关键词：刈割强度刈割年份植物群落生物量赖草右玉县

短期OTC增温对晋北农牧交错带温性草地土壤微生物的影响

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草地学报 2024年第6期32卷 1789-1799页

作者：齐志远马腾飞伊李凯宁亚楠武帅楷刁华杰苏原徐沛东郝杰董宽虎山西农业大学草业学院山西太谷030801 草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室山西太谷030801 山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站山西右玉037200

土壤微生物作为参与生物地球化学循环的重要生物类群,对陆地生态系统至关重要,但温度升高如何影响农牧交错带温性草地土壤微生物群落的丰度仍不清楚。本研究依托山西右玉黄土高原草地生态系统定位观测研究站2017年建立的开顶式同化箱(Op... 详细信息

土壤微生物作为参与生物地球化学循环的重要生物类群,对陆地生态系统至关重要,但温度升高如何影响农牧交错带温性草地土壤微生物群落的丰度仍不清楚。本研究依托山西右玉黄土高原草地生态系统定位观测研究站2017年建立的开顶式同化箱(Open-Top chamber,OTC)增温实验平台,处理5年后进行土壤样品的采集,测定土壤真菌和细菌的丰度以及土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)含量等指标,探讨农牧交错带温性草地土壤微生物对不同增温处理的响应。结果表明:增温显著降低土壤真菌丰度,对土壤微生物生物量碳、氮含量没有产生显著影响,细菌丰度随着增温处理的温度上升呈现先上升再下降的趋势;增温处理下,微生物生物量与土壤全磷、硝态氮和可溶性有机氮含量呈正相关关系。未来需要加强针对气候变化对该类脆弱生态系统影响的监测,为农牧交错带温性草地管理提供预警及科学依据。

关键词：环境因子微生物生物量细菌增温真菌

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晋北农牧交错带草地土壤总硝化速率对放牧强度的响应

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草地学报 2024年

作者：郝杰刁华杰武帅楷苏原高阳阳梁雯君牛慧敏杨倩雯常婕马腾飞王亭帅齐志远王常慧董宽虎山西农业大学林学院草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站山西农业大学草业学院

为探究不同放牧强度对北方农牧交错带草地功能微生物参与的硝化过程影响机理。本研究以设置不放牧(0羊单位·hm-2·生长季-1)、轻度(2.35羊单位·hm-2·生长季-1)、中度(4.80羊单位·hm-2·生长季-1)和重度(7.85羊单位·hm-2·生长季-1)... 详细信息

为探究不同放牧强度对北方农牧交错带草地功能微生物参与的硝化过程影响机理。本研究以设置不放牧(0羊单位·hm-2·生长季-1)、轻度(2.35羊单位·hm-2·生长季-1)、中度(4.80羊单位·hm-2·生长季-1)和重度(7.85羊单位·hm-2·生长季-1)4个放牧强度的放牧实验平台为研究对象，通过同位素15N库稀释法，测定土壤总硝化速率。结果表明：相比于对照，土壤总硝化速率在轻度、中度和重度放牧处理下分别提高了18.1%、6.2%、22.1%；氨氧化细菌基因AOB amoA丰度分别提高了10.72%、8.92%、42.01%，但在不同放牧强度之间无显著差异。土壤总硝化速率(6.72 mg N·kg-1·d-1)及AOB amoA拷贝数(1.12×107copies·g-1)最高值均出现在9月份，且整体高于其它月份。本研究表明，氨氧化细菌是参与晋北农牧交错带放牧草地土壤总硝化速率的主要微生物。此外，土壤含水量、铵态氮含量及土壤微生物生物量氮是影响土壤总硝化速率的关键因子。

关键词：总硝化作用放牧强度农牧交错带氨氧化古菌氨氧化细菌

短期氮添加对山西右玉黄土高原盐渍化草地氨挥发的影响

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草地学报 2022年第4期30卷 992-999页

作者：赵晓洁张雄伟薛江博杨凯元陈晓鹏王常慧董宽虎赵祥山西农业大学草业学院山西太谷030801 山西右玉黄土高原草地生态系统定位观测研究站山西右玉037200

氨挥发是草地生态系统土壤氮素损失的主要途径。掌握氨挥发特征及其与环境要素之间的关系,能够为盐渍化草地养分管理策略制定等提供依据。试验采用间歇密闭室抽气法,测定黄土高原盐渍化草地短期添加氮(0,1,2,4,8,16,24和32 g N·m^(-2)... 详细信息

氨挥发是草地生态系统土壤氮素损失的主要途径。掌握氨挥发特征及其与环境要素之间的关系,能够为盐渍化草地养分管理策略制定等提供依据。试验采用间歇密闭室抽气法,测定黄土高原盐渍化草地短期添加氮(0,1,2,4,8,16,24和32 g N·m^(-2)·a^(-1))对盐渍化草地氨挥发的影响。结果表明:草地氨挥发速率与月累积量随氮添加水平的增加而增加;随着氮添加水平的增加,氨挥发的生长季净累积量呈幂函数上升趋势,而氨挥发氮损失率呈幂函数下降趋势。氨挥发速率与土壤湿度、硝态氮含量呈负相关关系(P草地净初级生产力最高,且氨挥发损失率较小,有利于提高盐渍化草地氮素利用效率、减少环境污染和氮肥损失。

关键词：氮添加盐渍化草地氨挥发

养分添加和浅耕翻对晋北赖草草地土壤呼吸的影响

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草地学报 2023年第11期31卷 3436-3443页

作者：牛慧敏何雨欣卞嘉琛刁华杰郝杰伊李凯王常慧董宽虎山西农业大学草业学院山西太谷030801 草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室山西太谷030801 山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站山西右玉037200

为了探究外源养分输入和人为干扰及其交互作用对农牧交错带草地土壤呼吸的影响,本研究以晋北农牧交错带草地为研究对象,设置对照、养分添加(氮磷钾NPK)、浅耕翻(15 cm)和养分添加+浅耕翻4个处理进行探究。结果表明:养分添加使土壤呼吸... 详细信息

为了探究外源养分输入和人为干扰及其交互作用对农牧交错带草地土壤呼吸的影响,本研究以晋北农牧交错带草地为研究对象,设置对照、养分添加(氮磷钾NPK)、浅耕翻(15 cm)和养分添加+浅耕翻4个处理进行探究。结果表明:养分添加使土壤呼吸提高了39.0%,而浅耕翻对其无显著影响;浅耕翻和养分添加的交互作用对土壤呼吸的影响与年际降水有关,在湿润年份(2020),浅耕翻增强了养分添加对土壤呼吸的正效应,干旱年份(2021)削弱;结构方程模型的结果表明,土壤呼吸的变化与地下生物量有关;浅耕翻和养分添加处理对土壤呼吸温度敏感性无显著影响,养分添加+浅耕翻处理对土壤呼吸的温度敏感性无显著影响但存在明显的年际差异。综上所述,探究农牧交错带草地养分管理及人为干扰对土壤碳通量的影响应考虑年际降水的变化。

关键词：赖草草地氮磷钾添加浅耕翻土壤呼吸温度敏感性