在20世纪内,全球气温已经上升了0.6℃,并预计到本世纪末仍将上升1.4～5.8℃.全球气候变暖对生态系统的潜在影响,生态系统对气温上升的反馈已成为国际生态学界的研究热点,而且所研究的系统也已经从过去简化的模拟系统到复杂的真实生态系统.但是,现有对真实生态系统的研究大部分集中在地上植物群落和土壤气体交换等领域,对在土壤有机碳分解和保护中起决定作用的土壤微生物研究较少.为此,在美国大平原地区进行人工提高气温(上升1.8℃),来研究土壤微生物对气温上升的反应.结果表明:增温对土壤微生物的总生物量没有显著效应, 但可以提高微生物的C∶N比.另外,磷脂肪酸分析发现,气温上升显著降低土壤微生物量中的细菌比重,提高真菌的份额,从而显著提高了群落中真菌与细菌的比值.而且,通过对土壤微生物底物利用方式和磷脂肪酸特征的主成份分析,发现增温导致了土壤微生物群落结构的转变.可见,气温上升可能是通过提高土壤微生物中真菌的优势,而导致群落结构的变化 .该变化将可以提高微生物对土壤有机碳的利用效率,并利于土壤有机碳的保护. Abstract： Global surface temperature is predicted to increase by 1.4 to 5.8℃ by the end of this century. However, the impacts of this projected warming on soil carbon balance and budget of terrestri alecosystems are not clear. One major source of the uncertainty stems from warm ing effects on soil microbes, which exert dominant influence on soil organic car bon decomposition and storage in terrestrial ecosystems. We have therefore conducted an experiment in a tallgrass prairie ecosystem in the US Great Plains to study soil microbial responses to artificial warming of about 1.8℃. Our data showed that warming did not induce significant differences in soil microbial biomas ssize, but increased microbial biomass C∶Nratio. Also, warming caused an increase in bacterial contribution and a decrease in fungal contribution to the total microbial PLFAs, consequently inducing an increase in the ratio of fungi to bacteria within the whole soil microbial community. Moreover, principle component analysis of substrate utilization patterns and the profiles of phospholipid fatt yacids showed that warming caused a shift in soil microbial community structure . Together, our results indicate that this shift in microbial community structure induced by experimental warming may be attributed to the increase in soil fungal dominance and the decrease in bacterial dominance. The observed shift in soil microbial community structure may increase microbial carbon use efficiency and benefit organic carbon protection in the soil.

农业活动是我国温室气体排放的重要来源,其中CH4、CO2以及N2O分别占到总排放量的25%、23%和52%,而黄土高原是我国历史悠久的传统农业区。为此,以陇东黄土高原雨养农业系统为研究对象,分析玉米、小麦地、紫花苜蓿等主要作物地(天然草地为对照)土壤温室气体排放的日动态、季节动态,以及土壤含水量、土壤温度、土壤养分等的作用。获得以下主要研究结果：1.早地农田生态系统的土壤温室气体表现为：土壤CH4吸收状态、土壤CO2排放状态以及土壤N2O吸收排放状态；2.CH4、CO2以及N2O等主要农田土壤温室气体日动态变化整体均呈单峰曲线变化的趋势,最大值一般出现在中午14：00,偶尔也出现在上午10：00;3.在土壤温室气体通量季节动态变化中,土壤CH4吸收通量在5月份最大,但玉米地在7月份最大；土壤CO2排放通量在6月份最大,但小麦地在5月份最大；土壤N2O通量变化复杂,其中玉米地表现为土壤N2O排放状态,且最大通量在6月份,差异性显著,其他三种利用方式均有吸收和排放状态；4.土壤温度与土壤CH4吸收、CO2排放分别呈负相关、正相关关系：土壤含水量与土壤CH4吸收、CO2排放均呈正相关关系；5.土壤有机碳和土壤全氮含量与土壤CH4吸收之间都呈正相关关系：与土壤CO2排放之间呈负相关关系；6.土壤速效氮、速效磷与地上植物部分生物量呈负相关关系；地上植物生物量与土壤CH4吸收、CO2排放均呈正相关关系；7.草地有利于减缓温室气体排放的,玉米地和小麦地具有较强的土壤固碳能力。综合实验结果,从农田生态系统温室气体排放以及全球气候变暖角度考虑,在陇东干旱地区土地合理利用问题上,对山地、坡地等,建议退耕还草,种植牧草以及苜蓿等来发展畜牧产业,减少土壤CO2排放,增强土壤CH4吸收,来减缓农田生态系统土壤温室气体排放所带来的全球气候变暖问题。

摘　要： 全球气候变化已成为当今生物有机体面临的最严峻的生态胁迫。气温升高和降雨格局的改变使得生物有机体的性状、种间关系、分布格局与生物多样性发生改变．进而影响以生物有机体为主体的生态系统功能和稳定性，最终影响人类的生存和社会经济的可持续发展。本文介绍了国内外生物多样性和生态系统功能对气候变化响应研究的进展，结合我国在该领域存在的问题，提出了我国利用现有基础研究气候变化．生物多样性．生态系统稳定性及反馈调节的主导学术思路、研究方法和研究重点．以期全面阐明陆地生态系统和生物多样性与全球变化的相互作用机制，为我国陆地生态系统自然资源的合理利用及适应性管理提供科学依据，同时推动我国生物多样性及全球变化生态学研究的全面发展和理论突破。

自20世纪70年代前,人们相信多样性比较高的群落增加生态系统的稳定性,到倾向于物种多样性与生态系统稳定性关系的探讨至近20年间,生物多样性与生态系统功能的关系及其内在机制成为生态和环境科学的中心问题。多样性的变化始终与生态系统功能的重要表现形式———生产力密切相关,同时也与许多其他影响生产力的因素相关。人们对于这一重大课题的认识不断有新的进展,同时争论的观点也不断延伸。1)考虑空间类型来揭示由环境因子引起的多样性与生产力之间的相关性;2)考虑时间尺度上物种多样性-生态系统的功能;3)非生物因素(放牧干扰、土壤养分)等环境因子、物种多样性动态和生态系统功能之间的交互作用的实验研究不断开展;4)在注重提高资源利用率的同时,应注意引起资源的过度开采,导致生物多样性的丧失,从而降低系统生产力。

草地占地球陆地总表面积的40％,是陆地生态系统的主体类型之一.草地生态系统碳贮量大,土壤呼吸又是陆地生态系统将碳释放到大气的重要环节,这类生态系统土壤呼吸对全球碳循环的贡献不可忽视.研究草地生态系统环境变化和人类活动干扰对土壤呼吸的影响对于估算未来碳循环前景和气候变化具有重要意义.放牧是人类对草地生态系统最重要的利用和干扰方式,在全球变化背景下,近年来草地生态系统土壤呼吸对放牧干扰的响应成为碳循环研究中的一项重要内容.现有研究结果显示,土壤呼吸对放牧干扰的响应具有一定的不确定性,其原因同这一过程所涉及的复杂机制有关.这些机制包括:放牧改变了植物凋落物的产量和质量、植物同化产物的分配和根系生物量、微生物生物量和多样性、与呼吸有关的酶的活性、土壤养分状况、土壤温度和水分状况等.对于土壤呼吸及其组分而言,上述机制有的具有促进作用,有的具有抑制作用,且在不同时间和地点起主导作用的机制各不相同,从而在放牧干扰的作用下,土壤呼吸会呈现出升高、降低或无反应等多种结果.由于根据现有这些不一致的结果,无法精确估算人类的放牧干扰活动对全球碳循环的影响,因此,今后要从土壤呼吸各个组分的区分入手,量化解析放牧干扰对土壤呼吸影响的机制过程及构建机理模型等方面加强该领域的研究.

在多年生草地生态系统中,芽库在干扰后的种群补充和更新中占据着重要地位。本研究采用单位面积挖掘取样法,比较分析了封育和放牧对黄土高原典型草原地上植被特征和芽库密度的影响。结果表明,黄土高原典型草原芽库以分蘖芽为主,密度为832~6 848芽·m~(-2)。与放牧相比,短期封育显著提高了芽库总密度和禾草芽库密度,但显著降低了非禾草芽库密度(P0.05)。封育和放牧对典型草原芽库密度的显著影响,主要来自根茎型、分蘖型和根蘖型牧草芽库的贡献。短期封育显著提高根茎型和分蘖型牧草的芽库密度,而显著降低根蘖型牧草的芽库密度(P0.05)。禾草芽密度与地上生物量呈显著正相关,与地上茎分枝数呈显著负相关(P0.05)。封育和放牧对黄土高原典型草原地上植被特征的影响可能是通过调控禾草芽库密度来实现的。在草地管理中,芽库对地上植被的发展有一定的指示作用,可以依靠芽库的测定来预测未来植被的产量、演替趋势和发展方向。

通过对东祁连山高寒草甸植物群落组成和结构特征的调查,划分了未退化、中度退化和重度退化3类不同退化程度的草地并选取样地,研究了土壤有机质含量在不同土层、月份及退化程度上的变化规律,以及土壤有机质各组分特征变化,土壤有机质与氮、磷养分和草地初级生产力和植物群落多样性的关系。 1.不同退化程度高寒草地植物群落特征 由于长期持续放牧干扰,高寒草地出现不同程度的退化,植物群落优势种嵩草(Kobresia spp.)、珠芽蓼(Polygonum viviparum)等逐渐被棘豆(Oxytropis spp.)、马先蒿(Pedicularis spp.)、龙胆(Gentiana spp.)等毒杂草代替,同时伴有其它毒草。草地植被总盖度和地上植物量随着草地退化程度的加重而逐渐降低,在5～11月份间重度退化草地植被总盖度分别比中度退化草地和未退化草地平均低2.05%和6.3%,地上植物量分别平均低55.33%和73.38%。 2.不同退化程度草地土壤物理性质特征 不同退化程度高寒草地的土壤理化性质依土层由上到下表现出明显的垂直变化,各土层土壤含水量从上到下依次降低(MD是先增大后减小)而容重依次升高。从未退化到重度退化草地,随放牧压力增大,土壤越紧实,土壤含水量逐渐降低,而土壤容重逐渐升高。 3.不同退化程度高寒草地土壤有机质含量及其组分特征的变化 不同退化程度高寒草地土壤有机质含量在土层、月份及退化程度等因素的影响下表现出不同的变化规律。土壤有机质含量依土层从上到下逐渐下降,并表现出显著(p0.05)或极显著(p0.01)的差异性。因月份不同,土壤有机质含量变化趋势明显,从5月到11月土壤有机质有先增加后降低的趋势,在9月份其含量达到最大值,5月份其值最低。不同退化程度草地土壤有机质含量间差异显著(p0.05)或极显著(p0.01)。随着草地退化程度的加剧和土层的加深,土壤腐殖质、胡敏酸(HA)和富里酸(FA)含量逐渐降低,与总有机碳含量呈正相关关系;胡敏酸和富里酸比值(HA/FA)变化范围从0.95至1.35,在同一深度土层中HA/FA比值为NDMDHD,ND的HA/FA比值最大可达到1.35;在土层深度上,随着土层深度的增加,各样地土壤HA/FA的比值逐渐下降,0~10cm土层的HA/FA比值最大,分别为1.35、1.17和1.14;随着草地退化程度的加重和土层的加深,胡敏酸光密度E4/E6比值逐渐减小,腐殖质向“成熟”化发展;腐殖质含氧官能团的羧基和酚羟基的含量也逐渐降低,不利于土壤有机质的腐殖质化,土壤质量下降。 4.不同退化程度高寒草地土壤有机质含量与氮、磷养分含量的关系 有机质与土壤全氮、全磷、速效磷之间存在极显著的相关关系(p0.01),与速效氮之间为显著相关(p=0.019,0.01 p0.05),其中与全磷的相关性最大,相关系数达到0.960。即土壤全氮、速效氮和全磷的含量随土壤有机质含量的增加而增加。有机质含量与全氮、速效氮、全磷和速效磷含量之间的回归方程分别为Y=31.049X-52.486 R2=0.932 ; Y=0.538X-137.422 R2=0.753 ;Y=1279.676X+50.496 R2=0.960;Y=3.231X+21.095 R2=0.802。 5.退化草地土壤有机质特性对草地生态系统净初级生产力的影响 土壤有机质的含量多少及其特征也会影响到草地群落的初级生产力。初级生产力与有机质含量以及腐殖酸总量、HA含量和HA/FA值呈极显著正相关,Pearson相关系数为0.969、0.985、0.966、0.961(p0.01),与FA含量有显著负相关关系,相关系数r值为-0.730(p0.05)。初级生产力与有机质含量、腐殖酸总量、HA含量、FA含量以及HA/FA之间的一次回归方程为:y=4.378x-591.4,R~2=0.9395;y=0.0055x+2.9577,R~2=0.9687;y=0.0043x+1.5367,R2=0.9111;y=-0.0009x+1.6239,R~2=0.5727 ;y=0.0043x+2.2742,R~2=0.9323。 6.退化草地土壤有机质对草地生态系统群落多样性的影响 退化草地的土壤有机碳含量、腐殖质含量与Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及均匀度指数之间存在显著或是较大的正相关关系,其相关系数均0.900,它们与丰富度指数的相关性较小,其中有机碳与Shannon-Wiener指数,腐殖质与Simpson指数之间相关性显著。结果还表明胡敏酸与丰富度间的关联性较大外与另外三个多样性指数的关联性很小。富里酸与四种多样性指数间都成负关联。

Human activity has adversely affected global carbon(C) and nitrogen(N), and contributed to an alteration of climate that will generate discernible feedbacks to all organisms and ecosystems on earth. The purpose of this study was to provide the basis of degrading mechanisms in alpine meadow research and understanding global C reserves and quantifying the pools and changing of soil carbon under grazing intensity. The combined methods of field survey and experiment analysis were applied to detect the influence of biomass and soil carbon characteristics under different grazing intensity: enclosure (EN), light grazing (LG), moderate grazing (MG), heavy grazing(HG) and control (CK)on an alpine meadow. The experiment plots were located in the Yushu Longbao alpine meadow. The results showed that aboveground biomass and underground biomass of grassland were maximum in EN treatment. With the grazing intensity increasing, the aboveground biomass and underground biomass decreased. The soil moisture in EN and LG treatments were significantly higher( P ＜0.05) than the other treatments which influenced by grazing disturbance. In the soil profile, the soil moisture decreased with soil depth increase in all treatments. Trampling of grazed not only influenced soil moisture but also impacted soil bulk density, the soil bulk density increased with the grazing intensity increasing. The soil organic carbon(SOC) and total nitrogen were also influenced by grazing, the total nitrogen decreased in the following order: LG＞EN＞MG＞CK＞HG whereas the SOC decreased in the following order LG＞EN＞MG＞HG＞CK. Optium trampling of grazing increased soil bulk density, however, but the effects on meadow vegetation and soil structure of high grazing intensity were not benefical for sustainable development of grassland ecosystem.

为了揭示高寒草甸生态系统在放牧扰动下的植被和土壤特征变化,通过野外样地调查和室内分析法研究和探讨围栏封育(EN)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)、对照区(CK)几种不同放牧强度对草地生物量和土壤碳特征的影响,为高寒草甸的退化研究提供依据。结果表明,封育区地上生物量和地下生物量最高,随着放牧强度的增加,草地地上生物量和地下生物量均呈减少趋势;放牧干扰对高寒草甸土壤湿度也产生影响,其中封育区和轻牧区土壤湿度显著高于其他处理( P ＜0.05);在土壤剖面上,随着土层深度的增加土壤湿度呈明显降低趋势;放牧的践踏作用不仅影响土壤湿度,而且随着放牧强度的增加土壤容重增加;土壤全氮和土壤有机碳也对放牧有一定的响应,土壤全氮表现为LG＞EN＞MG＞CK＞HG,土壤有机碳从高到底为LG＞EN＞MG＞HG＞CK。草地受到放牧干扰时,适度的践踏干扰将提高草地生产力和碳固存,但是高强度的放牧对草地植被和土壤结构的干扰作用不利于草地生态系统的可持续发展。

甲烷是大气中重要的温室气体,增温潜势为CO2的21倍,对全球气候变化有重要的影响。大气中甲烷来源很多,主要包括生物质燃烧、火山活动等非生物源和有微生物参与反应的生物源；其汇则主要包括与对流层中的羟基自由基发生氧化反应及在土壤中被微生物氧化两种。草原土壤通气性良好,是甲烷重要的汇内蒙古草原作为我国重要的陆地生态系统,对我国温室气体减排有着重要的意义。本研究将内蒙古草原土壤作为研究对象,研究区域主要位于内蒙古锡林河流域白音锡勒牧场,包括围封、割草、放牧等三种不同管理方式的试验区,以及梯度放牧试验区,另在朝克乌拉苏木设羊排泄物添加试验区,并采用PCR-DGGE、 Real-time qPCR,克隆测序、DNA-SIP等多项分子生物学手段相结合的方式研究放牧对典型草原土壤甲烷通量变化及相关微生物的影响。研究结果如下：1)割草、围封、放牧三种不同草原管理方式下,草原土壤中甲烷氧化菌主要类型均为Type Ⅰ型,围封、适度的放牧和割草都提高甲烷氧化菌丰度,也能使其群落结构变得更为丰富,这与土壤的水分条件可能有紧密的联系；而低温条件下,不同管理方式的产甲烷菌丰度均较低,不过围封仍然有利于增加其群落多样性。2)内蒙古草原土壤甲烷通量随季节变化,但不同浓度的粪尿添加均能够抑制土壤吸收大气中的甲烷。随着羊尿添加量的增加,土壤中铵态氮浓度升高,甲烷通量也呈现相应梯度的增长；而羊粪添加则还因为受到土壤-空气气体交换的影响,在中等添加浓度时表现出了更明显的抑制土壤吸收甲烷的效果。即,随着放牧强度的增加,其排泄物会对土壤甲烷通量带来多样化的影响,但是基本上呈现出抑制土壤吸收甲烷的效果。3)本研究取样的不同放牧强度下,土壤理化和甲烷氧化菌丰度差别不大。轻度放牧下虽然初始甲烷氧化菌丰度偏低,但经高浓度甲烷环境培养后,其中的Type Ⅱ甲烷氧化菌表现出了很强的氧化能力,培养过程中消耗甲烷的量甚至超过在草原土壤甲烷氧化菌群落中占主导地位的Type Ⅰ型甲烷氧化菌。因此,在本研究中,轻度放牧下的草原土壤表现出了更强的甲烷氧化活性,那么轻度放牧是更有利于草原土壤甲烷汇作用的放牧强度。

The effects of grazing on physical properties (bulk density, water infiltration), chemical properties (soil organic matter, nitrogen) and soil microbes of grassland soils were reviewed based on published literature. The effects of grazing on soil properties were inconsistent, because of the complexity of the soil system, time lag after disturbance and resilience of soil system to perturbation. In general, because of the impact of animal trampling, there are changes in soil pore size distribution as well as ...

介绍了放牧对草原土壤物理性质 (容重、渗透率 )、化学性质 (有机质、N素 )和微生物的影响。由于草原土壤系统本身的复杂性、滞后性和弹性 ,放牧对土壤性质的影响不尽相同。一般而言 ,随放牧强度的增大 ,动物践踏作用的增强 ,土壤孔隙分布的空间格局发生变化 ,土壤的总孔隙减少 ,特别是大孔隙 (>5 0μm)和较大中等孔隙 (9～ 5 0μm)减少 ,使土壤容重增加 ,土壤的渗透阻力加大 ,土壤的保水和持水能力下降。但在有机质含量很低的沙质土壤中 ,超载过牧 ,造成有机质含量降低 ,土壤的团粒结构减少 ,稳定性团聚体减少 ,土壤结构遭到破坏 ,使得土壤容重反而降低。土壤有机质和放牧之间存在复杂的相互关系 ,土壤有机质对放牧的响应受多种因素的影响 ,这些因素包括植被和土壤的初始状况 ;环境因素 ,特别是水分和温度 ;放牧历史 (强度、频率、持续时间和动物类型 )。同时 ,土壤有机质含量低的土壤比含量高的土壤更易受放牧的影响 ,而使有机质发生变化。土壤微生物量碳是最具活性的土壤碳库 ,对环境的变化敏感 ,能较早地指示生态系统功能的变化。当考虑时间尺度时 ,高强度放牧对土壤肥力有负面的影响 ,短期内 ,由于加速了养分的循环效率，产生有利的影响，但长期无管理的超载放牧必然造成系统物质（资源）输入和输出的不平衡，最终导致草原生态系统退化，特别是在相对脆弱的干旱和半干旱生态区。为了保护草原的土壤资源，应改变只注重草原的经济功能（获取各种畜产品）的观念，而更应注重发挥草原的生态功能和社会功能，使草原得到修养生息。

本文采用野外观测和室内测定相结合的方法,研究了内蒙古草原两种主要的土地利用方式(开垦和放牧)对土壤碳库和温室气体通量的影响,结果如下: 1.内蒙古草甸草原开垦后30年后,与天然草原相比,在休闲年份0～20 cm土壤有机碳和土壤微生物量碳含量均没有显著下降,但开垦导致土壤易分解碳下降了24%。土壤易氧化碳受季节性水热因子的驱动,表现出明显的季节变化动态。因此,土壤易分解碳的较土壤碳库的其他组分对开垦更敏感,是表征土壤管理措施引起有机质变化的一个重要指标。 草原开垦后,土壤-植物系统氧化大气甲烷的能力明显提高,农田和天然草原CH_4平均吸收通量分别是48.9和29.0μg C m-2 h-1,开垦后增加了1.7倍。开垦没有改变CH_4吸收通量“夏季高秋季低”的季节变化规律(由降水决定);开垦使N_2O的平均释放通量增加了47%,农田和天然草原N_2O平均吸收通量分别是56.6和38.6 ugN m-2 h-1;开垦同时也增大了通量的变异幅度;但没有改变N_2O季节变化规律,只是出现高峰的时间较天然草原推后约10天左右。 2.开垦后的农田土壤在模拟添加厩肥后,刺激了土壤微生物的呼吸代谢,使CO_2的释放量增加了5-7倍。试验期间总体排放的CO_2中,约60%来源于羊粪,40%来源于土壤。两种土壤即羊草顶级草原土壤(高碳高氮)和冷蒿-小禾草退化草原土壤(低碳低氮),在CO_2的释放总量和释放比例上都没有显著性差异。添加厩肥均造成两种土壤碳库的净碳损失,并且退化草原土壤(7.0%)的土壤净碳损失要大于羊草草原(2.6%)。说明与开垦后的高C土壤相比,在已经退化草原的低C土壤上施厩肥将趋向于土壤更大的净碳损失。 3.自由放牧22年后,羊草草原0～10 cm土壤有机碳、微生物量碳和易分解碳分别下降了14.1%、27.9%和22.0%;大针茅草原0～5 cm土壤有机碳和微生物量碳分别下降了27.6%和38.2%。两类草原土壤碳组分的季节变化受水热因子的驱动,大针茅草原季节波动出现高峰的时间较羊草草原迟。土壤微生物量

Using the static chamber method, the fluxes of carbon dioxide and methane of soil were measured through the continuous experiment in situ from July 2001 to July 2003 in Leymus Chinense and Stipa grandis fence-enclosed non-grazing grasslands and their corresponding grazing pastures in Xinlin river basin of Inner Mongolia in China. According to the results of field experiment, the fluxes characteristics and seasonal variation patterns of two non-grazing grasslands and their grazing grasslands were compared. The results indicated that: 1) Comparing with the native fence-enclosed communities, the grazing didn’t changed the direction of sources and sinks and the seasonal variation patterns of the carbon dioxide and methane fluxes; 2) The average emission fluxes of carbon dioxide at different statistical period from 2001 to 2003 in Leymus Chinense fence-enclosed grassland were 9.6 percent to 67.7 percent higher than that of Leymus Chinense rotational grazing grassland and 22.7 percent to 59.4 percent higher in Stipa grandis fence-enclosed grassland than that in the Stipa grandis free-grazing grassland. While in non-growing season, the differences between fence-enclosed grasslands and corresponding rotational or free grazing grasslands weren’t significant; 3) The annual CH4 uptake fluxes of grazing grasslands were lower than those in corresponding fence-enclosed grasslands, the grazing decreased the soil sink intensity of CH4. But the difference of annual or growing-season average CH4 fluxes between fence-enclosed and grazing grasslands didn’t reached the significant level of 0.05. The drought has narrowed the difference between them; 4) The grazing promoted the CH4 uptake intensity of soil in growing season, while also promoted the emission fluxes of CH4 in certain period of non-growing season especially during the period of freezing-thawing, the grazing enlarged the annual variation range of CH4 fluxes

利用静态暗箱法于2001年～2003年对内蒙古羊草和大针茅围栏禁牧草原及其放牧草原主要含碳温室气体CO2、CH4通量进行了野外连续定位试验研究，对比分析了放牧草原与对应围栏禁牧草原CO2、CH4气体通量变化特征的异同。结果表明：与对照围栏禁牧草原相比，自由放牧和轮牧均没有改变土壤与大气间原有的CO2、CH4气体通量的源汇方向，也没有改变土壤通量的季节变化形式； 2001年～2003年不同统计时段羊草围栏禁牧草原土壤平均CO2通量比羊草轮牧草原高9.6%～67.7%,大针茅围栏禁牧草原也比对应自由放牧草原CO2通量高约22.7%～59.4%，而在植物非生长季，自由放牧草原（或轮牧草原）土壤呼吸同对应的围栏禁牧草原相差不大；大针茅自由放牧草原和羊草轮牧草原土壤对CH4的年平均吸收通量均低于对应的围栏禁牧草原，放牧减弱了草原土壤对CH4的氧化吸收作用，但羊草轮牧和大针茅自由放牧草原与对应围栏禁牧草地土壤CH4平均通量的差异均未达到0.05的显著性水平，研究时段的干旱气候弱化了放牧草原与围栏禁牧草原间的差异；在植物生长季，放牧促进了土壤对CH4的氧化吸收，而在非生长季的部分时段尤其是春季冻融期又加大了CH4的正排放，放牧增加了土壤CH4通量的年变幅。

Using close chamber-GC method, the impacts of no grazing in summer on greenhouse gas emissions from Kobresia humilis alpine meadow, soil properties, and biomass were measured in 2004. The results indicated that vegetation coverage was increased by 41%, biomass increased by 53% per hectare and soil properties changed significantly after eight years in no grazing grassland when compared to grazing grassland. CO 2 respiration from vegetation and soil of no grazing grassland was 20.7% lower than that from grazing grassland. The average emission rates were 30.7 kg·(hm 2 ·d) -1 for no grazing grassland and 38.7 kg·(hm 2 ·d) -1 for grazing grassland. Both Kobresia humilis alpine meadow with grazing and no grazing activities showed to be a sink of atmospheric CH 4 and the uptake rate of CH 4 was enhanced after the prohibition of grazing. The average uptake rates of CH 4 for no grazing grassland were 28.1 gCH 4 ·hm -2 ·d -1 and 21.9 gCH 4 ·hm -2 ·d -1 for grazing grassland. N 2 O emission was lower from no grazing grassland than that from grazing grassland. The average emission rates of N 2 O were 4.5 gN 2 O-N·hm -2 ·d -1 and 7.6 gN 2 O-N·hm -2 ·d -1 for no grazing grassland and grazing grassland, respectively. No grazing in summer weakened the contribution of grassland to the concentration of greenhouse gases in atmosphere compared to grazing grassland.

以高寒矮嵩草草甸为研究对象，利用密闭箱－气相色谱法，对夏季休牧8a的围栏草地(休牧草地)和全年放牧的草地(放牧草地)的温室气体排放通量、土壤特性和生物量进行了对比研究。结果表明：与放牧草地相比，休牧草地植被盖度较之高41％，单位面积生物量较之高53％。同时，土壤特性也有较大不同；休牧草地的植被－土壤系统CO 2 排放通量比放牧草地低20.7％，测定期间两者CO 2 排放通量以每天每公顷排放C的质量计分别为30.7和38.7 kg·(hm 2 ·d) -1 ；试验期间高寒矮嵩草草甸植被－土壤系统是大气CH 4 的弱汇，休牧后草地土壤对CH 4 的吸收能力增强，休牧和放牧草地CH 4 的平均吸收强度分别为28.1和21.9 g·(hm 2 ·d) -1 ；休牧草地土壤N 2 O排放通量比放牧草地低，两者排放通量分别为4.5和7.6 g·(hm 2 ·d) -1 。可见，夏季休牧措施降低了草地对大气中温室气体浓度增加的贡献。

静态箱-气相色谱法用于测定内蒙古典型草原温室气体排放.禁牧草原及放牧草原吸收CH4、排放N2O和CO2各自有其相对固定的季节变化形式,草原和大气交换温室气体通量的季节变化形式主要受年度气候变化所控制,而土壤、植被类型、降雨量等禁牧因素和放牧强度等人为因素仅影响排放强度.与禁牧草原相比,自由放牧降低了羊草草原对CH4的吸收和对N2O的排放,但大大增加了CO2的排放量.随着放牧强度的增加,草原温室气体排放强度呈线性迅速增长.

With growing concerns on impacts of human activities and global warming on Alpine grasslands, comprehensive understanding of the sources and sinks of greenhouse gases becomes increasingly more important. The understanding is closely related to the progress on biogeochemical cycles of carbon and nitrogen in terrestrial ecosystems. Carbon dioxide, methane and nitrous oxide are the three most important greenhouse gases, which are considered to account for 80% contribution to global warming potential. The alpine grassland of Xinjiang is a typical temperate arid region of grasslands. The study was conducted at the Bayinbuluk Grassland Eco-system Research Station, Chinese Academy of Sciences(83°43'E,42°54'N). Bayinbuluk alpine grassland is located in the southern Tianshan mountains. Xinjiang Uygur AutonoMous Region, central Asia and covers a total area of approximately 2.3×10 4 km 2 . Bayinbuluk alpine grassland is the typical temperate arid alpine grassland, which is the second largest grassland of China after Inner Mongolia Grassland. As we all know, the grassland ecosystem has degenerated seriously and grazing prohibition is a frequently-used solution to prevent grass grassland degradation. While, it is still unknown that grazing prohibition impacts greenhouse gases fluxes in some degree. The study of carbon dioxide, methane and nitrous oxide of long-term grazing-prohibition grass(1984), short-term grazing-prohibition grass(2005) and free grazing grass in Bayinbuluk alpine grassland is meaningful, which will deepen our understanding of greenhouse gases fluxes in the alpine grassland ecosystem, help us assess global warming, parameterize Earth System models and get more comprehensive grasp of the impact of grazing prohibition on the grassland ecosystem.Using opaque, static, manual stainless steel chambers and gas chromatography, the fluxes of carbon dioxide, methane and nitrous oxide of long-term grazing-prohibition grass, short-term grazing-prohibition grass and free grazing grass were measured through the continuous experiment in situ from May 2010 to October 2011(no sampling in January and February 2011 because of the very low temperatures, about -40℃). Four times per month during the growing season(from May to October) and twice per month during non-growing (from November to next year April) season at all sites. According to the results of field experiment, the alpine grassland of Xinjiang is the sources of carbon dioxide and nitrous oxide; it is the sinks of methane. In the growing season, CO 2 average fluxes of short-term grazing-prohibition, long-term grazing-prohibition and free grazing are (89.8±49.3),(52.8±28.7), (57.0±30.7)mg · m -2 · h -1 ; CH 4 fluxes averaged out to (-66.3±21.3), (-104.5±32.8), (-103.0±39.0) μg · m -2 · h -1 ; CH 4 fluxes averaged out to (21.2±11.8), (13.6±6.9), (13.2±6.2) μg · m -2 · h -1 . Our results indicated that: (1) Nitrous oxide fluxes showed a significant correlation with carbon dioxide fluxes in three kinds of grasslands. (2) In the growing season, the difference of greenhouse gases fluxes between long-term grazing-prohibition grass and free grazing grass were not significant, while short-term grazing-prohibition grass has higher fluxes of carbon dioxide and nitrous oxide and lower fluxes of methane. (3) In growing season, the fluxes of methane of short-term grazing-prohibition grass showed significant difference with long-term grazing-prohibition grass and free grazing grass. But the difference of growing-season average carbon dioxide and nitrous oxide fluxes did not reach the significance level of 0.05. (4) In non-growing season, no significant differences between the fluxes of carbon dioxide, methane and nitrous oxide were found in long-term grazing-prohibition grassland, short-term grazing-prohibition grassland and free grazing grassland.

以中国科学院新疆巴音布鲁克草原生态站为依托，于2010年5月-2011年10月利用静态箱-气相色谱法对短期禁牧（2005年围封）、长期禁牧（1984年围封）和自由放牧（冬季放牧）3种草地的CO 2 、CH 4 、N 2 O气体通量进行了野外连续试验研究。结果表明：新疆天山高寒草原对CO 2 ，CH 4 和N 2 O通量表现出明显的季节排放特点。在植物的生长季（5-10月），新疆天山高寒短期禁牧、长期禁牧和自由放牧草原的CO 2 通量平均值分别为：（89.8±49.3）、（52.8±28.7）、（57.0±30.7）mg · m -2 · h -1 ，CH 4 通量平均值分别为：（-66.3±21.3）、（-104.5±32.8）、（-103.0±39.0）μg · m -2 · h -1 ，N 2 O通量平均值分别为：（21.2±11.8）、（13.6±6.9）、（13.2±6.2）μg · m -2 · h -1 ；短期禁牧草原与长期禁牧和自由放牧草原CH 4 平均通量具有显著性差异（ P 2 和N 2 O差异不显著（ P > 0.05）。在植物的非生长季（11月-翌年4月），新疆天山高寒短期禁牧、长期禁牧以及自由放牧草原的3种温室气体的通量较低且差异均不显著。

为了进一步揭示在全球气候变化大背景下,不同放牧强度对内蒙古草原生态系统温室气体交换的影响,设计了本试验。试验选择了内蒙古具有代表性的草甸草原、典型草原、荒漠草原生态系统为研究对象。在荒漠草原设置了人为控制放牧强度的试验,在草甸草原和典型草原选用了基于家庭牧场为主要放牧形式的研究区域进行研究分析。利用国际上较为流行的静态箱-气象色谱法和基于波长扫描光腔衰荡光谱技术的G1301野外痕量气体速测仪,从2009年7月～2010年8月进行野外取样测试,可得出如下结论: 1、内蒙古荒漠草原生态系统中,不同放牧强度没有改变自由放牧草原、裸地原有气体通量交换方向及季节变化形式。荒漠草原生态系统是CH_4弱的汇,是CO_2的源。N_2O表现为有时为汇,有时为源的双重通量交换模式,年度均值为排放源。中度放牧区最大,为2.15μg·m~(-2)·h~(-1)。轻度放牧最小,为0.73μg·m~(-2)·h~(-1),轻度放牧有利于减少N_2O的排放。 2、内蒙古荒漠草原生态系统中,通过对比含碳温室气体交换,表现为总输出C素。 3、内蒙古草甸草原生态系统中,放牧没有改变原有草原温室气体交换方向,但是改变了原有交换强度。内蒙古草甸草原是CH_4吸收的汇,是CO_2排放的源。取样温度对温室气体交换存在一定相关性。 4、内蒙古典型草原生态系统中,不同放牧强度改变了原有草原气体交换强度,但没有改变原有草原气体交换方向。内蒙古典型草原是CH_4吸收的汇,是CO_2排放的源。取样温度与气体交换具有一定相关性。 5、草甸草原CO_2气体交换强度高于典型草原58%,典型草原CH_4交换强度比草甸草原高29%。

摘　要： 放牧是高寒草甸一种重要的利用方式,对土壤理化性质和植被会产生重要影响,研究放牧对高寒草甸生态系统呼吸的影响对估算碳交换和制定合理放牧政策具有重要意义.利用静态箱-气象色谱法,于2012年8月到2013年7月在青藏高原东缘高寒草甸对轻度、中度和重度3种放牧强度下的生态系统呼吸进行每月至少一次的连续观测,以估算高寒草甸生态系统呼吸,并探讨放牧强度对生态系统呼吸的作用.结果显示：轻度、中度和重度放牧条件下,年均生态系统呼吸（以C计）分别为226.33±62.30、213.63±53.22和215.15±53.19 mg m（-2） h（-1）,三者之间无显著差异（P〉0.05）;在生长季生态系统呼吸分别为367.97±47.86、324.62±44.95和348.37±43.10 mg m（-2） h（-1）,在非生长季生态系统呼吸分别为105.81±22.13、96.55±14.69和110.61±16.89 mg m（-2） h（-1）,在不同放牧强度下生态系统呼吸均表现出明显的季节特征,但在相同季节不同放牧强度间生态系统呼吸差异不显著;月累积降水量与生态系统呼吸呈显著正相关关系;该区域放牧地生态系统平均年累积呼吸为472.63 g m（-2） h（-1）.本研究表明,在试验初期不同放牧强度对生态系统呼吸无显著作用.

综述了放牧对草地土壤物理特性(容重、渗透率)和化学特性(有机质、全氮、全磷等)的影响。由于草地土壤生态系统本身的复杂性和弹性,放牧对草地土壤特性的影响并没有一致的结论。一般而言,随着放牧强度的增加,牲畜的践踏作用变强,土壤容重逐渐增加,土壤的渗透性降低,导致土壤的含水量下降,随着土壤深度增加其影响减弱。但在有机质含量很低的沙质土壤中,超载过牧造成有机质含量降低,土壤的团粒结构减少,稳定性团聚体减少,土壤结构遭到破坏,使得土壤容重降低。放牧对土壤有机质的影响受多种因素的影响,如温度、降水、植被、土壤和管理措施(持续放牧、轮牧、围栏等),所以有机质的动态转化过程十分复杂,已有的文献放牧管理对土壤有机质的影响有3类结论:无影响、增加和降低。放牧家畜通过采食、践踏、排泄等行为直接或间接地影响土壤中氮的含量,随放牧强度增加,土壤全氮含量呈现出降低、不变和增加等。土壤磷对放牧的响应也有不同的研究报道,有的认为随放牧强度的增加,土壤全磷下降,而速效磷增加,也有研究认为长期放牧对草地的全磷和速效磷变化不大。不合理的放牧是造成土壤退化的最普遍原因,故认识不合理放牧导致草原土壤退化的过程和机制,对遏止草原退化、实现草地畜牧业的可持续发展具有重要的意义。

To clarify the contributions of ruminants and their excreta to greenhouse gases emission and the main affecting factors is of social, economic,and ecological significances for understanding the global climate change and searching for related mitigation options. Based on the related researches, it was considered that to improve the dietary quality and nutritional balance of ruminants ( e.g ., to add additives medium-chain fatty acid and others into diets and to increase the proportions of leguminous grasses in grassland) could be the effective measures in enhancing ruminant productivity while decreasing CH 4 emission. The contributions of ammonia, nitrite, and nitrate produced by the ruminants and their excreta should be also paid attention to. As the decrease of a kind of greenhouse gas emission could result in the increase of another kind of greenhouse gas emission during the storage and utilization of ruminants’ excreta, the total emission of the greenhouse gases should be regulated by integrative measures, according to the warming potential of the gases calculated as CO 2 -C. Therefore, how to improve the feeding and nutrition of ruminants through adjusting grazing management regime and plant community structure in grassland would be the scientific issue to be solved in the future to realize the balance between the ecological conservation of grassland and the reduction of greenhouse gase emissions per unit ruminant production.

了解反刍动物及其排泄物对温室气体的贡献以及主要影响因素对于认识全球气候变化及寻找减缓措施都具有重要的社会、经济和生态学意义。本文在综述了大量国内外相关文献的基础上，提出提高家畜营养水平和均衡营养，特别是在天然草原上增加豆科牧草的比例，并通过在饲料中适量添加中链脂肪酸等添加剂，是提高家畜的生产性能、降低CH 4 排放量的有效措施。同时指出，由于在家畜排泄物处理和利用过程中，降低一种温室气体的排放可能会增加另一种气体的排放，因此，应该根据它们对大气增温潜值的差异，将各种处理下温室气体换算成CO 2 -C，从而进行比较分析，通过调整综合措施以达到二者总释放量的最低水平；同时还应该考虑到所产生的NH 3 和亚硝酸盐/硝酸盐对大气和环境的污染。因此，如何提高反刍家畜的饲养与营养、调整放牧管理制度、改善草原群落结构，从而在提高个体生产性能的基础上达到降低家畜总饲养量，最终实现草原生态保护、家畜生产和温室气体排放综合考虑的折衷管理方案，是今后所要解决的科学问题。任何减缓温室气体排放的措施都应该以整个生产系统为基础，从而综合评价所采取措施的有效性。

Greenhouse gas flux from alpine grassland has been one of hotspots to study the relationship between climate change and alpine grassland. Most of these studies focused on gas flux of one type grassland and differences in gasflux among different alpine meadows receives little attention. A experimentwas conducted in three types of grassland, ie. alpine meadow, artificial pasture and shrub meadow to investigate the Greenhouse gas fluxes in three types of grassland by using static chambers and gas chromatography. This study indicated that three types of alpine grassland were the sink of atmospheric CH 4 , and were the source of atmospheric CO 2 and N 2 O. CH 4 flux rates were -21.4, -28.1 and -41.1 μg·m -2 ·h -1 for FC, FCP and GG. CO 2 flux rates were 360.6, 447.9 and 475.1 mg·m -2 ·h -1 for FC, FCP and GG. N 2 O flux rates were 34.2, 51.6 and 50.6 μg·m -2 ·h -1 for FC, FCP and GG. CH 4 , CO 2 and N 2 O flux in growing season accounted for 42.4%～45.6%, 64.1%～67.8% and 37.9%～66.7% of the whole year, respectively. Soil temperature at 5 cm depth negatively correlated with CH 4 flux rate ( P 2 and N 2 O flux rate ( P 2 and CH 4 flux rate, negatively correlated with N 2 O flux rate. Q 10 revealed that CO 2 flux rate was more sensitive to increase in temperaturethan CH 4 and N 2 O flux rate. The three grasslands for controllinggreenhouse effect were in the following order: GG>FCP>FC. The CO 2 flux rate was much higher than CH 4 and N 2 O flux rate, then contributing an important role togreenhouse effect of grassland.

高寒草地温室气体排放研究已成为高寒草地与气候变化关系的重要议题之一,但目前的研究多集中于单种类型草地的温室气体通量研究,缺乏多种草地类型间的比较。本研究于2009年以高寒草甸、栽培草地和高寒灌丛为研究对象,利用静态箱法研究3种草地的CH 4 、CO 2 和N 2 O通量特征。结果显示,天然高寒草甸、栽培草地和高寒灌丛是大气CH 4 的汇,大气CO 2 和N 2 O的源,其CH 4 通量分别为-21.4、-28.1和-41.1 μg·m -2 ·h -1 ;CO 2 通量分别为360.6、447.9和475.1 mg·m -2 ·h -1 ;N 2 O通量分别为34.2、51.6和50.6 μg·m -2 ·h -1 。生长季的高寒草地CH 4 吸收占全年的42.4%～45.6%,生长季的CO 2 和N 2 O排放量分别占全年的64.1%～67.8%和37.9%～66.7%。土壤5 cm温度与CH 4 、CO 2 、N 2 O通量分别呈负相关、正相关和正相关关系,除高寒草甸CH 4 通量外土壤5 cm与其他草地温室气体通量均达到显著水平( P 4 和CO 2 通量呈正相关,与N 2 O通量呈负相关,但仅与高寒草地CH 4 和CO 2 相关性达到显著水平( P 10 )值显示,CO 2 通量较CH 4 和N 2 O通量对温度更为敏感。将3种草地的CH 4 、N 2 O通量值换算为等量CO 2 后发现草地温室气体通量造成的温室效应表现为高寒灌丛＞栽培草地＞高寒草甸。

二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)是两种最重要的温室气体,二者在空气中浓度的增加会加快全球气候变暖的进程。为了研究荒漠草原放牧生态系统中温室气体的交换特征,本实验于2013年6月至2013年10月在希拉穆仁草原对不同放牧方式下(牛单牧,CG；羊单牧,SG；牛、羊混合放牧,MG；无牧,CK)土壤中两种温室气体的交换展开了研究。试验中我们采取静态箱进行野外气体的收集,室内我们利用国际上较为流行的静态箱-气象色谱法G1301野外痕量气体速测仪分析CO2和CH4浓度。其研究结果如下：1.放牧没有改变草原土壤中温室气体的交换方向以及季节变化形式,荒漠草原是CO2的源,是CH4弱的汇,但总体上C素是输出的。2.三种放牧方式中MG释放的CO2量(256.66 mg.m-2·h-1)比CG(351.18 mg·m-2·-1)、SG(315.38 mg·m-2·h-1)和CK(369.95 mg·m-2·h-1)少,分别少排放26.91%、18.62%和44.14%:同时,MG吸收的CH4(-0.133 mg·m-2·h-1)比CG(-0.112 mg·m-2·h-1)、 SG(-0.116mg·m-2·h-1)和CK(-0.110 mg·m-2·h-1)多,分别多吸收了18.75%、14.66%和17.29%。3.CO2排放量与表层(0-10cm)土壤温度(R2=0.540,P0.01)和含水率(R2=0.523,P0.01)存在极显著的正相关关系；CH4通量表层土壤含水率(R2=0.532,P0.01)存在极显著的负相关关系。

反刍家畜瘤胃甲烷气体的排放是一种能量损失,同时对大气环境具有较强的增温效应.对放牧家畜甲烷气体排放的研究可以为确定天然草原温室气体的源与汇和制订减缓策略提供重要的理论依据.就有关放牧家畜甲烷气体的测定方法研究作了综述.

In order to understand the impacts of yak dung on greenhouse gas (GHG) emission in the alpine meadow of the Qinghai-Tibetan Plateau during the growing season, nitrous oxide(N 2 O), methane(CH 4 ), and carbon oxide(CO 2 ) fluxes in Kobresia-dominanted meadow were measured by the static opaque chamber-gas chromatograph method. The results showed that the application of dung had distinct stimulating effects for N 2 O, CH 4 , and CO 2 fluxes, which occurred during the 1-50 days after application although the peak value presented at different time. The global warming potential induced by GHG emissions after dung application increased by 39.2%. The global warming potential and the cumulative flux of N 2 O, CH 4 , and CO 2 during three months research period after dung application was 2 102, 0.095, 0.412 and 2 064 g·m -2 , respectively. Emission-time pattern of greenhouse gas should be paid more attention to assess global change to animals’ excrements as yak dung patches were strong GHG source.

为了解生长季牦牛粪斑覆盖对高寒草甸生态系统温室气体排放的影响, 于2012年6月25日-9月24日基于添加牛粪处理定位试验, 利用静态箱-气相色谱法对高寒草甸生态系统N 2 O、CH 4 和CO 2 通量进行测定。结果表明, 粪斑覆盖对其生态系统N 2 O、CH 4 和CO 2 排放具有刺激效应, 其发生在粪斑覆盖的1―50 d, 且3类温室气体峰值出现时间各异;粪斑覆盖导致的系统温室气体排放潜势较无牛粪覆盖增加了39.2%, 其N 2 O、CH 4 和CO 2 的累积排放量分别为0.095、0.412、2 064 g CO 2 ·m -2 , 全球变暖潜势为2 102 g CO 2 ·m -2 。因此, 高寒草地牦牛粪斑是重要的温室气体来源之一, 在估测生态系统对气候变化的贡献中不可忽视。

以沼气技术为纽带的生态农业建设包括“四位一体”和“五位一体”等模式,在这种农业生态系统的物质循环和能量流动过程中,厌氧消化技术起到了桥梁和纽带作用。 厌氧消化技术具有显著的能源、经济、生态和社会效益,在家畜粪便等废弃物的无害化处理和资源化利用中得到了广泛应用。由于厌氧消化过程受原料的组成和大量的细菌、真菌等因素的调控,反应机理非常复杂,如果不对反应过程各条件进行严格控制,就存在产气量低、甲烷含量不高等问题,所以研究和探索厌氧消化过程中,不同发酵原料的产气量、甲烷含量等参数的变化规律,寻求最佳的发酵工艺条件和工艺参数,必将对家畜粪便的资源化、无害化、高效化利用提供科学依据和参考。 接种物是沼气发酵必不可少的前提物质,通过对采集来的接种物在常温条件下厌氧驯化培养30 天和研究观察,发现用反应物料驯化后的污泥质地蓬松,呈絮状,颜色为灰黑色。电镜观察,接种物中的细菌形态为杆状或椭圆状,数量增多,与反应物料适应性增强。发酵原料的物化特性、料液浓度、酸碱度、厌氧环境和发酵温度等因素是影响厌氧消化效率的主要条件。 猪、牛、羊粪的物化特性及成分不同,厌氧消化过程中各参数的变化就存在差异。利用自行设计的厌氧发酵实验装置,对奶牛粪便、猪粪便和羊粪便,在30±1℃恒温条件下,进行了单相厌氧消化比较试验,分别测定了三者的PH 值、产气量、CH4 含量及H2S 含量,结果表明:羊粪便和奶牛粪便在厌氧消化过程中,产气量及CH4 含量均比猪粪高,且产气期的持续时间长;而猪粪H2S 含量较高,产气量低且持续时间短,反应过程不稳定,易酸化。 通过对家畜粪便厌氧消化机理的探讨,总结出影响厌氧消化效率的主要因素是发酵原料的成分、料液浓度大小和发酵温度的高低;在研究家畜粪便厌氧消化特性的基础上,通过发酵试验对比产气量、CH4含量等发酵参数,得出了相关的试验结论, 为以沼气发酵作为纽带的“五位一体”生态模式建设提供依据,以便更好地指导农业生产。 新疆是少数民族地区,农牧民饲养的家畜多是牛、马、羊,体大个高、取食量大,且粪便多含纤维素、木质素等粗质类物质。鉴于此,通过对疆外几种沼气生态农业模式的研究,结合新疆的具体情况和现实问题,初步探索出“五位一体”能源生态模式,即在“四位一体”的基础上,增加了青贮饲料池和原料预处理池,解决了冬季家畜饲料(尤其是青贮)缺乏、粗质类粪便难消化易结壳等问题。在新疆具有一定的推广价值。

为了解生长季牦牛粪斑覆盖对高寒草地生态系统温室气体排放的影响，探讨其温室气体来源，并分析草地与粪斑间的刺激作用，于2012年6月25日-2012年9月24日基于添加牛粪处理定位实验，利用静态箱-气相色谱法对高寒草地生态系统N2O、CH4和CO2通量进行测定。主要结论如下：020202 1）粪斑的覆盖可对其高寒草地生态系统（高寒草甸生态系统、高寒灌丛生态系统和高寒沼泽生态系统）的N2O、CH4和CO2排放具有刺激效应，总体上呈现出单峰式变化过程，但CO2排放的波动幅度较大、排放周期较长，且三种温室气体在不同时间、不同的植被类型上出现峰值的时间不同。020202 2）粪斑覆盖后，高寒草甸、高寒灌丛和高寒沼泽三个月内的全球变暖潜势分别为2102 g CO2当量·m-2、1645 g CO2当量·m-2和1611 g CO2当量·m-2，较对照分别增加了39.2%、57.6%和55.5%。在轻度、中度和重度三种放牧梯度下，粪斑覆盖后的青藏高原高寒草地温室气体总排放量较没有粪斑覆盖相同面积的青藏高原高寒草地总温室气体释放量（换算为CO2当量）增加了1.1%、1.7%和2.5%。020202 3）粪斑覆盖后的高寒草地生态系统是重要的温室气体来源，在估测粪斑覆盖后青藏高原高寒草地在气候变化中的作用中，70天基本上可作为温室气体排放的估测时间段，且对于温室气体排放的时段问题，我们应加以足够的重视。020202 4）粪斑的覆盖，可以在很大程度上激发高寒草甸土壤N2O的释放，但基本上不改变CH4的吸收和CO2的排放。粪斑是温室气体的重要来源，粪斑覆盖的CH4增加量全部来自于粪斑，其平均排放通量为0.23±0.01 mg·m-2·h-1；粪斑的N2O和CO2排放分别占总排放量9.9%和30.8%。粪斑覆盖后的高寒草地生态系统N2O、CH4和CO2排放量均受环境因子的限制，适度的温度和湿度有利于温室气体的产生。

动物粪便中的有机物在降解过程中产生大量温室气体，是一个重要的温室气体排放源。为了研究不同条件下牛粪温室气体的排放规律以及影响温室气体排放的因子，本研究采用静态箱—气相色谱法对玉米秸秆覆盖处理、不同堆放处理以及室内不同温度处理奶牛粪便的温室气体排放速率进行了测定，并分析了不同因子对牛粪温室气体排放的影响，研究结果表明： 1、奶牛粪便在堆放时覆盖玉米秸秆会减少CO_2、N_2O的排放，第3时段(2006．5．14～2006．6．14)覆盖玉米秸秆与自然堆放处理CO_2的平均排放速率分别为29.42 mg·kg~(-1)·h~(-1)和34.28mg·kg~(-1)·h~(-1)，差异显著；第3时段N_2O的平均排放速率分别为7.36μg·kg~(-1)·h~(-1)和11.62μg·kg~(-1)·h~(-1)和第4时段(2006．8．2～2006．8．30)N_2O的平均排放速率分别为7.58μg·kg~(-1)·h~(-1)和32.07.μg·kg~(-1)·h~(-1)，差异也显著，但是覆盖玉米秸秆会增加CH_4的排放，第4时段CH_4的平均排放速率分别为2.11mg·kg~(-1)·h~(-1)和0.98mg·kg~(-1)·h~(-1)，差异显著。 2、牛粪不同堆放方式对温室气体排放的影响差异很大，除了夏季试验堆放高度50cm处理和堆放高度25cm处理CH_4的排放速率差异不显著之外，其他处理间温室气体的排放差异都显著，两个季节中每天加粪10kg处理CO_2和CH_4的排放速率较大，平均排放速率最大的分别达到45.78mg·kg~(-1)·h~(-1)和1.11mg·kg~(-1)·h~(-1)，其它处理CO_2和CH_4的排放速率较小，最大的平均排放速率分别只有23.94mg·kg~(-1)·h~(-1)。和0.46mg·kg~(-1)·h~(-1)；N_2O的排放速率基本表现出相反的趋势。 3、温度是影响牛粪温室气体排放的主要因子，在5℃、15℃、25℃和35℃四个处理中，奶牛粪便CO_2排放速率两两之间差异显著；CH_4排放速率除了5℃和15℃处理差异不显著之外，其他的两两之间差异显著；当温度为35℃时N_2O排放速率与其他温度的排放速率差异都显著，其他的两两之间差异不显著。温度为5℃时牛粪温室气体的排放速率最低，CO_2、CH_4和N_2O平均排放速率分别只有28.11mg·kg~(-1)·h~(-1)、0.002mg·kg~(-1)·h~(-1)和0.71μg·kg~(-1)·h~(-1)，温度为35℃时最高，分别达到260.47mg·kg~(-1)·h~(-1)、27.55mg·kg~(-1)·h~(-1)和12.831μg·kg~(-1)·h~(-1)，并且随着牛粪温度的升高而增大。 4、(1)覆盖处理(1、2005．9．31～2005．10．19；2、2005．12．31～2006．1．17；3、2006．5．14～2006．6．14；4、2006．8．2～2006．8．30)：CO_2的排放速率在第1、4时段试验的前期较高，中后期逐渐减小，在第2、3时段试验比较稳定；CH_4的排放速率在第1、2、3时段试验也比较稳定，但是第4时段试验中后期逐渐上升；N_2O的排放速率在第1、2时段试验比较稳定，但是第3、4时段试验中后期逐渐上升。(2)不同堆放处理(堆放高度50cm、堆放高度25cm和每天加粪10kg)：CO_2和CH_4在试验前期排放速率较大，中后期排放速率较少；N_2O在试验前期排放速率较小，后期排放速率逐渐上升。(3)不同温度处理(5℃、15℃、25℃和35℃)：当温度为5℃时温室气体排放速率的变化趋势都是逐渐减小；15℃时温室气体排放速率先减小后增大；25℃和35℃时CO_2的排放速率分别在中前期出现峰值，其他时间排放速率比较稳定，CH_4和N_2O的排放速率整体上呈上升的趋势。