武功山退化草甸不同植被修复对土壤CO2和N2O排放的影响研究背景1目录目录科学问题2研究方法3结果分析与结论4致谢5研究背景研究背景1人类正在改变气候人类正在改变气候Globallyaveragedcombinedlandandoceansurfacetemperatures2020世纪中期以来全球变暖趋势明显世纪中期以来全球变暖趋势明显研究背景研究背景1GHG Emissions GtCO2 eq/yr在在20002000年到年到20102010年之间，年之间，温室气体（温室气体（GHGGHG）的排放增的排放增长速率已经超过了过去三十年长速率已经超过了过去三十年 研究背景研究背景1Sources of emissions35%24%21%14%6.4%2010 GHG（温室气体）（温室气体） emissionsEnergy SectorAgriculture, forests and other land usesIndustryTransportAR5 WGIII SPMBuilding Sector研究背景研究背景1(Liu et al., Science，2010)氮沉降趋势加剧，导致生态系统氮输入增加，氮沉降趋势加剧，导致生态系统氮输入增加，改变碳氮循环速率和模式改变碳氮循环速率和模式研究背景研究背景1 草地作为一种重要的土地利用方式，拥有巨大的草地作为一种重要的土地利用方式，拥有巨大的储碳能力。储碳能力。 山地草甸山地草甸作为陆地生态系统中分布最广的草地生作为陆地生态系统中分布最广的草地生态系统类型之一，态系统类型之一，对全球气候变化非常敏感对全球气候变化非常敏感，在全球，在全球碳氮循环碳氮循环中起着重要作用。中起着重要作用。研究背景研究背景1江西武功山十万亩山地草甸草地是我国陆地面积最大的生态系统类型（中国数字科技馆）南方地区草地面积占全国草地总面积的南方地区草地面积占全国草地总面积的12%,12%,分布零星。分布零星。江西省草地总面积及山地草甸面积占全省面积比江西省草地总面积及山地草甸面积占全省面积比（国家草地资源检测中心草地资源报告，（国家草地资源检测中心草地资源报告，2012）研究背景研究背景1然而，然而，近些年来，因为人为和自然因素的影响，草近些年来，因为人为和自然因素的影响，草地退化十分严重，目前我国草地的地退化十分严重，目前我国草地的90%90%以上处于不同以上处于不同程度的退化之中。程度的退化之中。2005年成功申报为国家重点风景名胜区。 上世纪上世纪9090年代年代至本世纪初，武至本世纪初，武功山地方农业部功山地方农业部门和农户实施了门和农户实施了较大规模的山地较大规模的山地草场开发，主要草场开发，主要发展以牛羊为主发展以牛羊为主的草食性畜牧的草食性畜牧经济，一度造经济，一度造成成大面积天然草甸群落大面积天然草甸群落的的近毁灭性破坏近毁灭性破坏。发展历史 武功山自武功山自20082008年以来每年举办一次国际帐篷节。众多年以来每年举办一次国际帐篷节。众多的的“驴友驴友”扎营于山地草甸植被之上，对山地草甸造成扎营于山地草甸植被之上，对山地草甸造成毁灭性损毁。毁灭性损毁。研究背景研究背景1针对草地退化存在不同的修复措施，植被修复是针对草地退化存在不同的修复措施，植被修复是经济有效的修复方式之一。经济有效的修复方式之一。 为提高修复效率，植被修复涉及到不同物种的选为提高修复效率，植被修复涉及到不同物种的选择和利用，不同物种的培植会导致草甸土壤的物理和择和利用，不同物种的培植会导致草甸土壤的物理和化学性状的变化，进而影响到其对增温和氮沉降等全化学性状的变化，进而影响到其对增温和氮沉降等全球变化因子的响应球变化因子的响应。 研究背景研究背景1鉴于全球气候鉴于全球气候变暖变暖和和氮沉降氮沉降加剧加剧的大背景，结合武功山山地草甸的大背景，结合武功山山地草甸退化退化现象，试图探索现象，试图探索退化草甸修复过退化草甸修复过程中土壤程中土壤C C、N N循环对模拟全球变化循环对模拟全球变化的响应的响应研究目标江西武功山位于安福县江西武功山位于安福县和萍乡市境内，属罗霄和萍乡市境内，属罗霄山脉北段，绵延山脉北段，绵延120120公公里，总面积里，总面积260260余余kmkm2 2。具有面积广和分布基准具有面积广和分布基准海拔低的特点，在华东海拔低的特点，在华东植被垂直带谱中具有典植被垂直带谱中具有典型性和特殊性。型性和特殊性。武功山位置武功山位置研究区概况研究区概况发云界发云界试验区试验区九龙山九龙山试验区试验区金金 顶顶试验区试验区300m1600m1900m试验设计试验设计无干扰草甸无干扰草甸轻度干扰草甸2024/7/30中度干扰草甸2024/7/30 严重破坏的山地草甸已退化成岩石裸露的剧烈侵蚀地。300m1600m1900m主风主风景区景区CK轻轻中中重重1900m样地样地样样地地样样地地样样地地游游步步道道区区CK1850m样地样地1800m样地样地1750m样地样地1700m样地样地1650m样地样地1600m样地样地金顶金顶吊马桩吊马桩课题来源及选题依据课题来源及选题依据1指导退化山地草甸植被恢复指导退化山地草甸植被恢复 解析退化山地草甸应对全球解析退化山地草甸应对全球 变化响应机制变化响应机制研究意义课题来源及选题依据课题来源及选题依据1u 全球变暖全球变暖对退化草甸对退化草甸CNCN循环过程的影响机制循环过程的影响机制u 氮沉降加剧氮沉降加剧对退化草甸对退化草甸CNCN循环过程的影响机制循环过程的影响机制拟解决的科学问题科学问题科学问题2u 退化草甸不同植被修复措施对模拟增温的响应退化草甸不同植被修复措施对模拟增温的响应u 退化草甸不同植被修复措施对模拟氮沉降的响应退化草甸不同植被修复措施对模拟氮沉降的响应拟解决的科学问题研究方法研究方法3XXXX年土著物种五节芒土著物种五节芒飘拂草飘拂草中华苔草中华苔草重度退化（裸地）重度退化（裸地）退化草甸不同植被修复退化草甸不同植被修复？退化裸地退化裸地中华苔草中华苔草Carex五节芒五节芒MiscanthusMiscanthus飘拂草飘拂草 FimbristylisFimbristylisn开展山地草甸恢复试验开展山地草甸恢复试验整地、播种整地、播种n开展山地草甸恢复试验开展山地草甸恢复试验设置不同试验处理设置不同试验处理研究方法研究方法3XXXX年影响影响GHGGHG（COCO2 2、CHCH4 4、N N2 2O O）排放）排放改变土壤改变土壤C/NC/N比比改变微生物活性改变微生物活性增温增温加氮加氮改变微生物群改变微生物群落结构组成落结构组成退化和修复区域土壤的室内培养退化和修复区域土壤的室内培养研究方法研究方法31515、 2525、 3535土壤培养土壤培养研究方法研究方法3XXXX年安捷伦气相色谱安捷伦气相色谱7890B7890B 温室气体温室气体（CO2CO2、CH4CH4、N2O N2O ）采用气相色谱测定采用气相色谱测定 计算计算敏感性指数敏感性指数（Q10 Q10 模型）表示温度每升高模型）表示温度每升高1010土壤呼吸速率增加的土壤呼吸速率增加的倍数倍数结果分析与结论结果分析与结论4SpeciesDOC(mgkg-1)TOCNH4+-N(mgkg-1)NO3-N(mgkg-1)ANTNC/Nratio(gkg-1)(mgkg-1)(gkg-1)Carex583.5475.9AB77.411.49B4.650.41B6.440.08B11.100.46B6.040.01C12.810.26BFimbristylis749.1254.1A87.302.04A6.360.35A5.570.06C11.930.37B6.570.04A13.290.31BMiscanthus515.4673.8B67.050.59C6.430.35A4.920.07D11.350.42B4.770.01D14.060.12ABaresoil210.392.50C90.361.44A6.900.59A6.940.09A13.840.52A6.330.01B14.270.24A修复区域土壤修复区域土壤DOCDOC含量显著高于退化区域，含量显著高于退化区域， 影响土壤微生物类群和碳氮转化。影响土壤微生物类群和碳氮转化。退化草甸土壤理化性质退化草甸土壤理化性质结果分析与结论结果分析与结论4FactordfQ10ofCO2emissionsQ10ofN2OemissionsSSFPSSFPN10.57.9 0.0060.010.090.7594R10.46.1 0.0150.010.050.8250SR20.53.7 0.0271.998.550.0004T619.551.5 0.00017.6610.980.0001R*N10.11.2 0.2690.010.090.7698S*NR20.75.3 0.0061.606.870.0015T*N60.51.2 0.3171.001.430.2084T*R60.51.3 0.2855.898.430.0001T*SR121.11.4 0.1702.421.730.0686T*R*N60.51.3 0.2670.260.370.8989T*S*NR120.81.0 0.44017.1712.300.0001植被显著影响土壤植被显著影响土壤GHGGHG排放的温度敏感性。排放的温度敏感性。温度敏感性的方差分析温度敏感性的方差分析结果分析与结论结果分析与结论4五节芒修复区域五节芒修复区域土壤土壤GHGGHG排放的温排放的温度敏感性与裸地度敏感性与裸地类似，而类似，而N2ON2O排放排放温度敏感性在氮温度敏感性在氮沉降条件下显著沉降条件下显著高于其他物种修高于其他物种修复区域。复区域。氮氮沉沉降降对对温温度度敏敏感感性性的的影影响响吊马庄结果分析与结论结果分析与结论4不不同同培培养养温温度度下下排排放放速速率率五节芒修五节芒修复区域土复区域土壤壤CO2CO2排排放速率与放速率与裸地相近，裸地相近，而而N2ON2O排排放速率在放速率在各种类型各种类型土壤中为土壤中为最低。最低。结果分析与结论结果分析与结论4FactordfCumulativesoilCO2emissions(mgg-1)CumulativesoilN2Oemissions(gg-1)SSFPSSFPN12.0913.00.00070.000.00.8957R127.57171.70.00010.1070.40.0001SR22.357.30.00170.43153.70.0001W285.40265.90.00010.1759.00.0001R*N10.211.30.26270.002.30.1395S*NR20.812.50.09180.025.60.0064R*W24.1613.00.00010.0516.50.0001N*W22.327.20.00180.013.10.0520S*WR42.513.90.00790.1118.60.0001R*N*W20.260.80.44670.014.70.0134S*N*WR43.375.20.00140.023.70.0100累积排放量方差分析累积排放量方差分析退化草甸植被修复、物种和增温均显著影响累积退化草甸植被修复、物种和增温均显著影响累积GHGGHG排放。排放。结果分析与结论结果分析与结论4n退化草甸的不同植被修复措施可能影响草甸对退化草甸的不同植被修复措施可能影响草甸对全球变化的响应。全球变化的响应。n不同植被修复措施在影响土壤物理化学性质、不同植被修复措施在影响土壤物理化学性质、微生物群落方面具有明显不同。微生物群落方面具有明显不同。n植被修复措施中选择外来引入物种可能会通过植被修复措施中选择外来引入物种可能会通过影响土壤环境进而对当地的物质循环造成干扰。影响土壤环境进而对当地的物质循环造成干扰。结果分析与结论结果分析与结论4n 选择外来物种修复可能会更有效恢复土壤选择外来物种修复可能会更有效恢复土壤微生物群落。微生物群落。n 中华苔草中华苔草CarexCarex和和飘拂草飘拂草 FimbristylisFimbristylis 虽虽然属于武功山本地物种，但是两物种在该海拔然属于武功山本地物种，但是两物种在该海拔地区不属于优势种。而地区不属于优势种。而五节芒五节芒Miscanthus 对对该海拔区域的环境因子的长期适应过程可能会该海拔区域的环境因子的长期适应过程可能会是结果中较低是结果中较低CO2CO2和和N2ON2O排放的原因。排放的原因。