畜粪能源利用对草地生态系统碳汇的影响.pdfVIP

霄源钭 ResourcesScience 第34卷 第6期 2012年6月 2012，34(6)：1062—1069 Vo1．34，No．6Jun．，2012 文章编号：1007—7588(2012)06—1062—08 畜粪能源利用对草地生态系统碳汇的影响 徐增让，高利伟，王灵恩，成升魁，张宪洲，武俊喜 (中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101) 摘 要：畜粪是广大牧区可稳定获得的主要生活能源。长期、大量地把畜粪移 出草地生态系统阻断了物质循 环，致使土壤肥力变差、草地初级生产力下降、增加 了草地生态系统物质循环紊乱的风险。与畜粪 自然分解相比， 畜粪燃能利用加速了碳排放，对放牧草地生态系统的碳循环产生了明显影响。本研究依托 中科院地理资源所当雄 草原生态站，综合运用3S技术、牧户调查、样方调查、实验分析和模型模拟等方法，基于藏北牧区的草地、牲畜、畜粪 利用的地带性规律，重点从草地初级生产力、土壤呼吸、畜粪土壤碳回归、畜粪燃烧碳排放等4个关键环节，研究畜 粪能源利用对草地生态系统碳循环的影响机制及其碳平衡过程 ，为畜粪资源优化利用、生态环境保护和增汇减排 提供决策支持。 关键词：畜粪；生物质能；碳循环；净生物群系生产力；放牧 ；高寒草地生态系统 1 引言 功能扩展 ，草地也逐步由天然半天然草地生态系 畜粪是放牧草地生态系统的碳素从地上植物 统一放牧草地生态系统一能源草地生态系统演 碳库转移到地下土壤碳库的中间形式n。成年牛采 变。在放牧草地生态系统中，大约 17％～72％的生物 食 牧草 约 (4～7)kgDM fDryMatter)／d，排粪 (1．68～ c在草地生态系统内部循环nu一；若将草料收割燃烧 2．22)kgDM／d。青藏 高原干牦牛粪 总含 c量 用于发电或制热 ，返还土壤的生物c则不足1％，能 34．29％、总含N2．18％1。牲畜从草地上摄取的营养 源草地系统阻止了物质循环 “。在我国广大牧区， 元素的80％一95％通过粪尿返还给土壤。牦牛粪能 畜粪既是肥料、又是燃料，畜粪还 田和燃烧的矛盾 提高其周围小范围土壤养分含量 ，促进粪堆周围 日益尖锐 。西藏牧区人均烧掉 (4～5)t牛粪／年 I， 3～5cm范围内植物生长 】。畜粪中的c一部分转变 每年烧掉的牛粪总量达 162万t，相当于草地上减少 为土壤有机碳 (SOC)，另一部分则通过呼吸排放到 了10．7万t尿素的肥料补充 。畜粪能源利用使得 大气中。目前，对畜粪与草地碳源汇的关系仍有争 草地土壤贫瘠化，产草量下降，增加了草地物质循 议。虽然畜粪样方的土壤呼吸高 ，但所有畜粪样 环紊乱的风险，对生态系统产生了明显影响。 方都是CO汇 1。青藏高原上生活着约 1330万头牦 国内主要 以净生态系统生产力 (删 =NPP— 牛和2万头野牦牛，牲畜粪便使得高寒草地由碳汇 RS)为指标，开展了草地生态系统碳平衡研究。张 变为碳源 。畜粪还 田是促使养分和c回归土壤的 宪洲等认为班戈高寒草原生态系统是碳汇，NEP为 有效途径，可以改善土壤条件、提高生物初级生产 71．12gC／(m ·a) 。海北高寒矮嵩草草甸生态系统 力 堤：达成共识的。 是较小的CO排放源 ，刑 为一198．2gC／(m ·a)[16]0 随着人类对草地利用的逐步拓展，草地生态系