【目的】草地生态系统在全球碳平衡中有重要的意义,草地植被碳库及其变化机制研究是植被生态学的重要命题。本文研究北方草地和农牧交错区草地植被碳密度及其空间格局,解析不同区域草地植被碳密度的关键影响因素,分析了气候、土壤、放牧等因素对地上地下植被碳库的相对贡献。【方法】基于2002—2009年北方草地及农牧交错带草地植被调查数据,结合同期MODIS/NDVI遥感影像和1﹕100万草地类型图,建立了我国主要草地类型的生物量估算模型;整合野外考察数据和前人研究结果,探讨了研究区地上地下生物碳库及其空间格局;基于研究区255个县级行政单元,分析了不同类型草地植被碳库与气候要素、土壤要素及家畜承载量的关系,应用一般线性模型(GLM)解析了不同影响因素对草地碳密度的相对贡献。【结果】(1)北方草地与农牧交错区草地地上平均生物碳密度为36.9 g C·m-2,地下生物碳密度为362.9 g C·m-2,地下生物碳密度高于地上10倍,均呈从东到西递减的趋势,频率分布图基本服从对数正态分布,不同草地类型的生物碳密度存在明显差异;(2)整个研究区及草原亚区、荒漠亚区、农牧交错亚区内,地上生物量与年降水量(MAP)呈极显著正相关、与年均气温(MAT)均呈极显著负相关,与土壤黏粒含量(Clay%)呈显著正相关、与土壤砂粒含量(Sand%)呈显著负相关,整个研究区家畜承载量与草地地上生物量之间呈极显著正相关;(3)一般线性模型(GLM)分析结果表明,年平均降水量(MAP)、年均气温(MAT)、土壤黏粒含量(Clay%)、放牧强度对地上生物量空间变异的解释率分别达到29.6%(P<0.001)、5.8%(P<0.001)、0.8%(P<0.05)、1.3%(P<0.001);地下生物量的空间变异主要来自于年降水量(MAP)、年均气温(MAT)、土壤砂粒含量(Sand%),对方差的解释率分别达到12.1%(P<0.001)、6.8%(P<0.001)、1.9%(P<0.005),放牧强度没有明显贡献。【结论】气候条件尤其是年降水量是草地生物量碳库的主要影响因素,但对地上生物量影响更为明显;土壤质地对植被生物碳库也有显著贡献,尤其对地下生物量的影响更加显著;放牧强度只能解释地上生物量变化的1.3%、对地下生物量没有显著贡献,这一发现意味着气候对生物量碳库的贡献远大于放牧影响。
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