2023年12月3日，山西农业大学草业学院草地碳氮过程与生态系统管理团队在国际农林科学1区TOP期刊Catena (IF2023=6.2)上以“Soil environment and annual rainfall co-regulate the response of soil respiration to different grazing intensities in saline-alkaline grassland”为题在线发表论文。草业学院王常慧教授和董宽虎教授为通讯作者，青年教师刁华杰为第一作者。该研究依托山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站和草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室，探究了放牧影响农牧交错带盐渍化草地土壤碳通量的机制，为农牧交错带草地的科学管理、合理利用及碳增汇措施的制定提供数据基础。
图1 右玉站不同放牧强度实验平台航拍图
放牧是草地主要利用方式之一，其对植物和土壤微生物产生深远影响，进而改变土壤碳通量。然而，盐渍化草地土壤碳通量对不同放牧强度的响应差异及其调控机制尚不清楚。该研究依托2016年建立的不同放牧强度实验平台(图1)，通过6年(2017-2022)野外监测不同放牧强度(对照、轻度、中度和重度放牧)下草地土壤土壤呼吸及其组分的动态变化特征，探究了放牧影响土壤碳通量的机制。
在生长季，放牧对土壤碳通量影响的大小和方向是波动的(图2)，通过6年的均值发现放牧对土壤碳通量的影响在生长季（5-9月）呈现出先降低、后升高、再降低趋势，并且这种趋势与生长季土壤含水量变化趋势一致。放牧影响的大小和方向的季节波动，使得放牧对土壤碳通量年际均值影响较小，仅发现轻度放牧降低了土壤微生物呼吸。
图2 不同放牧强度下土壤碳通量相对变化的季节波动
在年际间，土壤累积碳排放随前一年生长季降水的变化而变化，而放牧诱导的累积碳排放的变化与当年降水量变化趋势一致(图3)。表明年际降水调控着土壤的碳排放及其对放牧的响应，干旱年份进行放牧将会降低土壤累积碳排放。
图3 累积碳排放和放牧诱导年累积碳排放的变化与年际降水的关系
此外，通过随机森林模型及方差分解分析探究了不同放牧强度下土壤碳通量的主要控制因素。发现在不同放牧强度下，土壤自养呼吸和异养呼吸的主要控制因素是不同的，其中土壤环境因子对土壤碳通量具有重要的调控作用(图4)。综上所述，土壤环境和降水共同调节了土壤碳通量对不同放牧强度的响应。
图4 不同放牧强度下土壤碳通量的主要控制因素的差异
山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站（右玉站）(图5)是国家林业和草原局批准建设的国家陆地生态系统定位观测站，位于山西省朔州市右玉县威远镇。右玉站目前有8个长期监测试验平台，包括模拟增温试验平台、氮磷钾+增减雨试验平台、氮形态+割草试验平台、不同水平氮添加试验平台、放牧强度试验平台、刈割强度试验平台、浅耕翻+养分添加试验平台、磷梯度试验平台。自2017年，开始进行野外监测，获得了大量的土壤、气体、微生物和植物等相关数据，为农牧交错带草地生物多样性保护和可持续利用、提高草地生产力、改善生态环境提供了重要数据支撑。
图5 山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站（右玉站）
Diao HJ., Hao J, Yang QW., Gao YY., Ma TF., Han F., Liang WJ., Chang J., Yi LK., Pang GL., Dong KH*., Wang CH*. Soil environment and annual rainfall co-regulate the response of soil respiration to different grazing intensities in saline-alkaline grassland. Catena, 2023, 107709.
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107709
