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土壤呼吸是生态系统生态学和全球变化生态学中的一个重要概念,它在生态系统碳氮循环过程中起着非常重要的作用。本研究在青藏高原东部亚高寒草甸选择一个弃耕地演替梯度,研究了弃耕地在自然演替过程中土壤呼吸的时空变化规律,同时分析了土壤温度、土壤水分、地上生物量、群落功能组指数、土壤微生物、土壤碳、放牧干扰等因素对弃耕地恢复过程中土壤呼吸的影响。主要研究结果如下:(1)随着恢复演替的进行,地上植物多样性、丰富度及均匀度均逐渐增大,恢复的第21年达到最大,随后有所降低,植被盖度随弃耕时间显著增加;豆科功能组,无论是功能丰富度、多样性,还是地上生物量,随着弃耕时间增加有着最为显著的增加。(2)对14:00-16:00这一时段的土壤呼吸的研究发现,在弃耕地恢复演替过程中,土壤呼吸速率随弃耕年限的增加表现为上升的趋势,天然草甸的土壤呼吸速率明显高于任何年限弃耕地的土壤呼吸速率,弃耕地的自然恢复有利于土壤呼吸速率的提高。(3)与土壤呼吸速率同步测定的土壤温度随弃耕年限的增加表现出降低的趋势,土壤呼吸与土壤温度呈负相关。温度是影响亚高寒草甸弃耕地土壤呼吸速率的一个限制因子。(4)地上生物量与土壤呼吸二者是显著正相关的。这说明在弃耕地演替过程中,随弃耕年限的增加,地上生物量的增加是影响土壤呼吸速率增加的一个关键因子。(5)土壤微生物丰富度指数和多样性指数随着弃耕年限拟合曲线的计算得出,其最大值分别出现在24年和27年,说明在弃耕后期微生物的种类和数量达到了最大值,微生物活性最高。同时研究表明,土壤微生物丰富度与土壤呼吸速率有显著正相关水平,说明弃耕管理有助于土壤微生物的恢复。(6)在弃耕地恢复过程中,土壤水分的8:00-16:00的8小时动态研究表明,不同弃耕地土壤水分的日变化不大,土壤含水量大小排序为:天然草甸>11年>7年>9年>放牧>36年>21年,其中天然草甸土壤的含水量明显高于任何弃耕地的水分含量。土壤水分与土壤C02释放速率相关关系不显著。(7)在整个弃耕恢复过程中,Corg (20-40cm)、MBC (0-1 Ocm)及MBC/Corg(0-10cm)随着弃耕时间表现出一个“U”形模式,Corg (0-1 Ocm)、MBC (10-20cm)及MBC/Corg(10-20cm)随弃耕时间表现出一个“n”形模式,微生物碳及MBC/Corg随土壤深度的增加而减小。总体上是随着土壤有机质含量的增加,土壤呼吸速率增大,随着土壤深度的增加,二者之间的相关性逐渐下降。(8)豆科植物的丰富度及生物量随恢复年限与土壤呼吸速率表现出显著的正相关,在氮受限的生态系统中,豆科植物相比禾草及非禾本科草本植物对土壤呼吸的影响更为显著。(9)放牧降低了地上生物量及土壤含水量,而对其他因子影响不是非常明显。天然草地的土壤呼吸速率明显高于放牧地土壤呼吸速率高,弃耕围封减少干扰有利于土壤呼吸速率的提高。地上生物量、土壤微生物丰富度、土壤有机碳、豆科植物生物量协同影响着亚高寒草甸恢复过程中土壤的呼吸状况,是影响弃耕地土壤呼吸速率的主要因素。土壤呼吸速率随弃耕时间的提高标志着土壤有机碳利用状况的改善,微生物数量及活性的增加,植物根系对养分吸收的提高,这些因素的改善与提高直接促进了植被及土壤的恢复,决定着自然演替的进程。