【摘 要】
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生态系统多功能性（Ecosystem multifunctionality,EMF）的研究是当前生态学研究的热点,土壤多功能性（Soil multifunctionality,SMF）是生态系统多功能性的重要组成部分,是指土壤能够同时提供和维持多个生态功能的能力。目前对土壤多功能性的研究大多集中于农田和森林生态系统,对草原生态系统土壤多功能性研究相对较少。放牧是草原生态系统的主要生产利用和管理方式
【基金项目】
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内蒙古自治区草地生态系统碳汇研究项目（NMGLC-2021-01）
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生态系统多功能性（Ecosystem multifunctionality,EMF）的研究是当前生态学研究的热点,土壤多功能性（Soil multifunctionality,SMF）是生态系统多功能性的重要组成部分,是指土壤能够同时提供和维持多个生态功能的能力。目前对土壤多功能性的研究大多集中于农田和森林生态系统,对草原生态系统土壤多功能性研究相对较少。放牧是草原生态系统的主要生产利用和管理方式,适度放牧对维持和提升土壤多功能性具有重要意义。本研究以内蒙古锡林郭勒典型草原为研究对象,利用长期放牧试验平台,监测了植物群落地上生物量、地下生物量、物种多样性,测定了土壤总有机碳、总氮、总磷、速效氮、速效磷、β-葡萄糖苷酶、微生物量碳、微生物量氮等13个土壤功能指标,计算了多功能性指数,分析了不同放牧强度对典型草原土壤碳、氮、磷循环及土壤多功能性的影响,揭示了土壤多功能性的生物与非生物驱动因子,这一研究将为草地生态系统的可持续性管理提供重要依据。主要的研究结果与结论如下:1.在研究期内,不放牧群落生长季地上与地下生物量均值分别为179.47g/m~2、1175.34 g/m~2,轻度和中度放牧均降低了地上与地下生物量,地上生物量的降幅分别为5.93%、2.5%,地下生物量的降幅分别为18.49%、27.66%（P＜0.05）。重度放牧显著降低地上与地下生物量,降幅分别为50.44%、41.44%（P＜0.05）。总生物量随放牧强度的增加而显著降低（P＜0.05）。放牧强度显著增加多年生丛生禾草（PB）的相对生物量,显著降低多年生根茎禾类草（PR）和多年生杂类草（PF）的相对生物量（P＜0.05）。2.在0-30cm土层下,随放牧强度增大,总氮（TN）、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶（NAG）活性递减;总有机碳（TOC）、总磷（TP）、铵态氮（NH4+-N）、速效磷（AP）以及β-葡萄糖苷酶（BG）、纤维二糖水解酶（CBH）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）、碱性磷酸酶（ALP）活性等先增大后减小;硝态氮（NO3--N）、微生物量氮（MBN）则先减小后增大;微生物量碳（MBC）呈“N”型变化特征。不同放牧处理下,TOC、CBH活性、MBN无显著差异;与不放牧相比,轻度放牧显著提高TP、NH4+-N、LAP活性、MBC,且轻度放牧下ALP活性最高,显著高于重度放牧;中度放牧显著提高AP;重度放牧显著降低TN、BG活性、NAG活性,并显著提高NO3--N（P＜0.05）。3.将土壤多功能性分为碳循环、氮循环和磷循环相关单项功能。随放牧强度增大,土壤多功能指数与上述三个单项功能指数协同变化。与不放牧相比,轻度放牧显著提高了土壤多功能指数、碳循环指数、磷循环指数（P＜0.05）;虽然轻度放牧下氮循环指数与不放牧无显著差异,但显著高于重度放牧（P＜0.05）;中度放牧磷循环指数最大,显著高于不放牧（P＜0.05）。4.增大放牧强度对土壤多功能性存在直接的负向驱动作用,原因在于放牧强度对土壤碳循环具有显著的负效应,且放牧强度通过降低地下生物量和土壤含水量间接驱动土壤多功能性变化。地下生物量对土壤多功能性、碳循环、氮循环有显著的负效应;地下生物量的减少会增大土壤电导率,进而对土壤碳循环产生负效应;放牧强度显著增大土壤容重,不利于土壤氮循环;良好的土壤水分状况有利于土壤多功能性以及土壤磷循环。地下生物量和部分土壤物理性质对土壤多功能性有显著的驱动作用,生物多样性并非驱动土壤多功能性变化的关键因子。
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