封育草地与弃耕地土壤碳氮固持及固持速率动态

李建平，陈婧，谢应忠,2*

(1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2. 西北退化生态系统恢复与重建国家重点实验室培育基地，宁夏 银川 750021)



封育草地与弃耕地土壤碳氮固持及固持速率动态

李建平1，陈婧1，谢应忠1,2*

(1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2. 西北退化生态系统恢复与重建国家重点实验室培育基地，宁夏 银川 750021)

研究植被恢复对土壤碳氮动态的影响，对了解陆地生态系统碳氮循环，应对全球温室效应具有重要意义。本研究以黄土高原丘陵区封育草地和弃耕地为对象，分别以放牧草地和农田为参照，对比分析了封育14年草地和弃耕地0～300 cm土层土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(STN)储量、固持量及固持速率。结果表明，封育草地和弃耕地显著增加SOC储量，并且二者封育14年后SOC储量相同；在0～200 cm土壤中，封育14年草地与弃耕地STN储量相对于对照并无增加，0～300 cm土壤中，封育14年草地STN储量显著高于弃耕地(P<0.05)；弃耕地SOC固持及固持速率显著高于封育草地，封育14年弃耕地SOC固持主要发生在0～140 cm表层土壤；0～100 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著高于封育草地，0～300 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著低于封育草地。以上结果表明，封育和弃耕均可显著提高土壤碳储量，并未明显提升土壤氮储量，弃耕地有较高的SOC固持量及固持速率。

封育草地；弃耕地；土壤有机质；土壤全氮；碳固持

全球土壤碳库为2500 Gt，是大气碳库的3.3倍，是生物碳库的4.5倍，其微小的变化可能引起大气CO2浓度的较大波动，进而影响温室效应和全球气候变化[1]，植被恢复是促进土壤碳氮恢复的重要途径[2]。自1999年以来，国家在黄土高原水土流失区实施了封山禁牧和退耕还林(草)工程措施，有效提高了土壤碳氮储量[3-6]。封育是黄土高原较为普遍的一种植被恢复的工程措施，封育前土地利用形式差异性，决定了天然退化草地或弃耕地封育后对土壤碳氮积累不尽相同，因此系统研究天然退化草地和弃耕地两种工程措施对土壤碳氮贡献，有助于准确评估生态系统碳氮固持及估算草地碳氮固持潜力。

研究表明,退化草地封育不仅有利于草地植被恢复[7-8]，改变着草地土壤的物理结构[3]与养分组成[9]，同时增加了植被生物量，降低了土壤碳的输出速率，进而提高草地碳密度，并且土壤碳密度在封育30年后仍呈增长态势[10-12]，但是，也有研究表明封育虽然可显著提高黄土高原半干旱区草地生态系统碳密度，过长时间的封育阻碍草地的更新和固碳潜力发挥[13]。退耕作为一种重要的土地利用变化方式，由于其在生态系统固碳等方面的优势，已经在许多国家被广泛采用，也成为应对全球气候变化的重要措施之一[13-15]，农地退耕后有效提升黄土高原土壤碳、氮含量[3,6], 研究表明，我国西南喀斯特峰丛洼地[16]和河西走廊中段绿洲[17]退耕后，土壤有机质和其他养分含量均有所增加。然而很少有研究比较分析退化草地和弃耕地对土壤碳氮的影响。

本研究以黄土高原固原丘陵区典型封育草地和弃耕地为对象，分别以放牧草地和农田为参照，通过对比分析封育草地和弃耕地在长期封育过程中深层土壤碳氮固持及固持速率动态，探讨封育措施对草地生态系统固碳能力的影响，以期为黄土高原地区草地资源碳氮精准评估和开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

试验样地位于宁夏固原东北部45 km 处的云雾山草原，处于黄土高原腹地温带半干旱气候区，具有典型的半干旱气候特征，植被类型为典型草原。地理范围为106°21′-106°27′ E，36°10′-36°17′ N，海拔1700～2148 m，年平均气温 7 ℃，年平均降水量425 mm(1980-2014年平均值)，60%～75%的降水集中分布于7-9月，土壤类型以山地灰褐土和黑垆土为主，水资源补给主要来源于大气降水。主要优势植物有长芒草(Stipabungeana)、大针茅(Stipagrandis)、百里香(Thymusmongolicus)、铁杆蒿(Artemisiasacrorum)、星毛委陵菜(Potentillaacaulis)等[18-19]。自20世纪80年代至今，实行了数批严格的封山禁牧措施，具有典型的封育年限梯度，为本研究提供了良好的条件。

1.2 试验方法

1.2.1 野外采样 本研究于2014年7月在云雾山自然保护区缓冲区和实验区分别选取封育14年放牧草地(FG 14a)、封育14年弃耕地(FAL 14a)、放牧草地和种植苜蓿耕地各3块，其中放牧草地作为封育草地对照(CK1)，苜蓿耕地作为弃耕地对照样地(CK2)。首先，每块样地间隔10 m设置一个1 m×1 m样方(每个样地共3个样方)，每个样方土壤样品采样深度均为0～300 cm，每个样方中重复3次取样，每20 cm土壤取样1次，将取好的样品按层分装在自封袋中，并用标签写好样地号，带回实验室备用。其次，去除混入的凋落物和根系后，将土样风干后过2 mm筛备用。最后，将每个样地对应土层土壤样品混合，构成1个土壤样品，即不同封育年限土壤样品重复3次，进行土壤有机碳(soil organic carbon，SOC)、土壤全氮(soil total nitrogen,STN)等土壤理化性质测定。土壤容重采用根钻(直径6 cm)和“环刀钻”交替使用的方式采集。SOC含量采用重铬酸钾容量法测量，STN采用半微量凯氏蒸馏法测量[20]。

1.2.2 数据分析与处理 SOC储量可以根据一定土壤厚度中的SOC含量和土壤容重计算。通常，去除所采土壤中直径>2 mm 的土壤颗粒后，测定土壤容重和SOC含量，然后，通过以下公式计算土壤碳储量(Cs)[21]：

(1)

式中：Cs为土壤有机碳储量(Mg/hm2)；BD为土壤容重(g/cm3)；SOC为土壤有机碳含量(g/kg)；D为土层厚度(cm)，由于样地土壤中几乎无砾石，所以公式中略去砾石含量参数。总体土壤碳储量，将各层碳储量累加。

SOC固持速率的估算根据不同封育年限土壤SOC储量的变化量(SOC固持)进行估算。本研究把过度放牧(封育0年)SOC储量作为基准值来计算封育后SOC储量的变化率；把苜蓿耕地作为基准来计算弃耕地封育后SOC储量的变化率。首先计算封育后土壤SOC储量(Mg/hm2)：

ΔCs=CXyear-C0

(2)

式中：CXyear为草地封育后各阶段的土壤SOC储量(Mg/hm2)；C0为初始土壤有机碳储量，即过度放牧草地或苜蓿耕地土壤有机碳储量(Mg/hm2)，以ΔCs为因变量，以封育年限为自变量，建立一元线性模型：

ΔCs=f(ΔAge)=y0+kxΔAge

(3)

式中：k为土壤固定有机碳速率(Mg/hm2·yr);ΔAge为恢复年限;y0为常数;ΔCs对ΔAge求一阶导数，可求出k值：

(4)

SOC固持计算，封育14年SOC固持为封育14年草地SOC储量与放牧草地SOC储量之差，弃耕地封育14年SOC固持为弃耕地封育14年与苜蓿耕地SOC储量之差。

土壤全氮储量Ns(Mg/hm2)参照公式(1)，将SOC变为STN(g/kg)即可，土壤氮固持速率kn参照公式(2，3，4)，将Cs变为Ns(Mg/hm2)即可。采用SAS 9.1.3软件对数据进行差异性分析，利用Origin 9.0作图。

2 结果与分析

2.1 SOC储量

由表1可知，不同土地管理方式下，SOC储量差异明显。封育14年草地与弃耕地t测验表明，封育14年后0～120 cm土壤每20 cm土层SOC储量无差异(P>0.05)，而120～180 cm土壤中弃耕地SOC储量显著高于封育14年草地(P<0.05)，180～240 cm 封育草地与弃耕地SOC储量无统计学差异，240～300 cm土层弃耕地SOC储量显著高于封育草地。放牧草地和苜蓿地各土层SOC储量进行t测验，结果显示0～60 cm土层放牧草地SOC储量显著高于苜蓿地(P<0.05)，60～80 cm土层SOC储量无差异，80～300 cm各土层土壤SOC储量苜蓿地显著高于放牧草地。通过对不同土地管理方式下同一土层差异性分析可以看出，在0～300 cm土层封育草地SOC储量显著高于放牧草地，0～160 cm土层弃耕地SOC储量显著高于对照苜蓿地，180～300 cm土层弃耕地与对照苜蓿地SOC储量无统计学差异。

封育14年草地和弃耕地0～100 cm土层SOC储量分别为(264±21)和(278±14) Mg/hm2，对照放牧草地和苜蓿地SOC储量分别显著低于封育和弃耕地(P<0.05)，其SOC储量分别为(145±9)和(94±8) Mg/hm2，对照放牧草地SOC储量显著高于对照苜蓿地(P<0.05)；0～200 cm土层和0～300 cm土层封育草地与弃耕地SOC储量无差异，放牧对照与苜蓿地对照之间SOC储量也无显著统计学差异(图1)。同时，由图1可以看出，封育14年草地和弃耕地土壤碳积累主要发生在0～100 cm土层，相对于0～200 cm土层，0～300 cm土层SOC积累较少。

表1 不同土地管理形式不同土层SOC碳储量

Table 1 Soil organic carbon storage of different soil layers in diversification of land manage forms

土层Soillayers(cm)土壤有机碳储量SOCstorage(Mg/hm2)FG14aFAL14aT-testCK1CK2T-test0～2073.12±4.43a76.96±5.12aP>0.0550.64±2.28b21.74±1.32cP<0.0520～4064.82±8.06a63.35±0.84aP>0.0539.76±2.77b18.25±0.90cP<0.0540～6053.63±2.22a53.35±1.92aP>0.0528.72±2.36b20.65±2.39cP<0.0560～8041.90±3.14b47.39±5.04aP>0.0517.25±1.37c16.82±1.84cP>0.0580～10030.12±3.48a34.56±1.06aP>0.058.33±0.74c16.17±1.49bP<0.05100～12026.13±3.77a24.18±4.06aP>0.057.00±0.94c18.43±0.33bP<0.05120～14013.52±2.26b17.20±4.87aP<0.054.73±0.88c13.54±0.63bP<0.05140～16013.00±1.49b17.14±3.69aP<0.054.30±0.36c12.98±0.94bP<0.05160～18011.65±2.53b15.35±1.56aP<0.055.33±0.21c12.19±2.20abP<0.05180～20010.31±2.51b13.58±0.83aP>0.054.98±0.09c11.43±1.22abP<0.05200～2208.58±1.77b9.68±1.75abP>0.055.27±0.69c10.78±1.33aP<0.05220～2408.32±2.45b10.14±2.02aP>0.053.77±0.18c9.68±2.01abP<0.05240～2605.13±1.92b9.93±1.03aP<0.052.40±0.10c9.43±1.49aP<0.05260～2806.50±1.57b8.22±0.79aP<0.053.22±0.31c7.83±0.39abP<0.05280～3005.20±0.15b7.69±1.39aP<0.053.21±0.22c7.19±0.30aP<0.05

注：FG 14a代表封育14年放牧草地，FAL 14a代表封育14年弃耕地，CK1代表放牧草地，CK2代表苜蓿地，t-test 代表t测验显著水平，数据为SOC储量±标准误, 不同字母表示在0.05水平差异显著，下同。
Note:FG 14a is fencing grassland for 14 years, FAL 14a is fencing abandoned lands for 14 years, CK1is pastured farmland, CK2is alfalfa farmland，t-test isttest for variance at different level, the values are mean of SOC storage±SE, different letters mean significant difference at the 0.05 level, the same below.

2.2 STN储量

图1 不同土地利用形式不同土壤深度SOC储量Fig.1 SOC storage of different soil depth in diversification of land manages forms不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。The different letters mean significant differences at the 0.05 level, the same below.

成对数据t测验可知(表2)，封育14年草地0～120 cm土壤每20 cm土层STN储量与弃耕地无差异，在120～200 cm土壤中，封育草地STN储量显著高于弃耕地，200～300 cm土层中封育与弃耕地STN储量并无差异。同时，0～80 cm土壤每20 cm土层STN储量放牧草地显著高于苜蓿地，80～180 cm土壤每20 cm土层STN储量不尽相同，大体表现为放牧草地STN储量大于等于苜蓿草地，180～200 cm土层苜蓿地STN储量显著大于放牧草地(P<0.05), 200～300 cm土层STN储量苜蓿地与放牧草地无显著差异。从方差分析可以得出，0～160 cm土壤每20 cm土层封育14年草地与对照放牧草STN储量并无差异，160～180 cm和180～200 cm土层STN储量封育14年草地显著大于对照放牧草地，200～300 cm土层STN储量封育14年草地与其对照放牧草地相等。而0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土层弃耕地STN储量显著高于对照苜蓿地；除了180～200 cm土层对照苜蓿地STN储量大于弃耕地外，60～300 cm各土层，弃耕地STN储量与对照苜蓿STN储量相等。

表2 不同土地管理形式土壤全氮储量

Table 2 STN storage of different layers in diversification of land manages forms

土层Soillayers(cm)土壤全氮储量STNstorage(Mg/hm2)FG14aFAL14aT-testCK1CK2T-test0～205.59±0.97a5.50±0.55aP>0.055.68±0.22a3.37±0.23bP<0.0520～406.54±0.38a5.52±0.46aP>0.055.64±0.20a3.34±0.30bP<0.0540～605.39±0.78a4.34±0.26aP>0.054.99±0.35a2.96±0.05bP<0.0560～805.52±0.82a3.47±0.43bP>0.054.18±0.60ab3.20±0.26bP<0.0580～1004.06±0.85a2.93±0.33aP>0.053.71±0.35a3.28±0.23aP>0.05100～1204.23±0.79a2.31±0.29aP>0.053.60±0.12a2.69±0.21aP>0.05120～1404.19±0.68a2.18±0.17cP<0.053.71±0.28ab2.71±0.13bcP<0.05140～1603.91±0.71a2.12±0.22bP<0.052.84±0.19ab2.62±0.07bP>0.05160～1803.75±0.51a1.81±0.20bP<0.051.95±0.14b2.96±0.19bP>0.05180～2003.60±0.41a1.74±0.13cP<0.051.96±0.12c2.77±0.15bP<0.05200～2203.23±0.89a1.83±0.12aP>0.052.29±0.18a2.18±0.25aP>0.05220～2402.68±0.29a1.73±0.10aP>0.052.23±0.12a2.46±0.28aP>0.05240～2602.66±0.49a1.91±0.10aP>0.052.08±0.15a2.13±0.35aP>0.05260～2802.56±0.21a1.81±0.26bP>0.052.00±0.18ab2.08±0.16abP>0.05280～3002.65±0.38a1.98±0.21aP>0.052.06±0.26a2.33±0.39aP>0.05

如图2所示，在0～100 cm土壤中， 封育14年草地与对照放牧草地STN储量无统计学差异，数值分别为(27±3.8)和(24±1.7) Mg/hm2，弃耕地与其对照苜蓿地STN储量无差异，分别为(22±2.0)和(16±1.1) Mg/hm2，但是封育14年草地及放牧草地STN储量显著高于苜蓿地(P<0.05)。0～200 cm土壤中封育14年草地STN储量为(47±6.9) Mg/hm2,显著高于弃耕地及两个对照。与0～200 cm相同，0～300 cm土壤中，封育14年草地STN储量为(61±9.2) Mg/hm2,显著高于封育14年弃耕地、对照放牧草地和苜蓿地，弃耕地、放牧草地和苜蓿地0～200 cm和0～300 cm 土层中STN储量无差异。

图2 不同土地管理形式不同土壤深度STN储量Fig.2 STN storage of different soil depth in diversification of land manages forms

2.3 STN与SOC固持及固持速率

长期封育状态下，温带草地可固持大量SOC(表3)。0～40 cm土壤，封育14年草地SOC固持量为(47.5±8.0) Mg/hm2，平均SOC固持速率为(3.66±0.62) Mg/(hm2·年)，弃耕地SOC固持为(100.32±5.31) Mg/hm2,显著高于封育14年草地(P<0.05)，弃耕地SOC固持速率为(7.72±0.41) Mg/(hm2·年)。在0～100 cm土层中，封育14年草地SOC固持及固持速率分别为(118.9±3.6) Mg/hm2和(9.14±0.28) Mg/(hm2·年)，显著低于弃耕地SOC固持及固持速率。在0～200 cm土壤中弃耕地SOC固持与固持速率显著高于封育草地，数值分别为(200.87±16.03) Mg/hm2和(15.45±1.23) Mg/(hm2·年)，但是0～300 cm土壤中封育草地和弃耕地SOC固持量及固持速率并无显著差异(P>0.05)，说明200～300 cm土层中封育草地积累了大量SOC。通过纵向比较可以看出，封育14年草地各土层对SOC固持及固持速率都有贡献，而弃耕地200～300 cm土壤对于SOC固持量及固持速率贡献甚微。

表3 封育草地与弃耕地SOC固持与固持速率

Table 3 SOC quantity and its speed in soil of FG14 and FAL14a

土层Soillayers(cm)FG14aSOC固持量Quantity(Mg/hm2)SOC固持速率Speed[Mg/(hm2·yr)]FAL14aSOC固持量Quantity(Mg/hm2)SOC固持速率Speed[Mg/(hm2·yr)]0～4047.5±8.03.66±0.62100.32±5.317.72±0.410～100118.9±3.69.14±0.28181.98±6.3514.00±0.490～140146.8±3.711.29±0.29191.39±14.4714.72±1.110～200167.2±2.512.86±0.19200.87±16.0315.45±1.230～240175.0±6.513.46±0.50200.22±16.3015.40±1.250～300183.0±9.714.08±0.75201.61±18.4015.51±1.42

表4可以看出，封育对于退化草地能够显著提升STN固持，而对于弃耕地STN固持提升相对较少。0～40 cm土壤，封育14年弃耕地STN固持及固持速率显著高于封育14年草地，分别为(4.31±1.30) Mg/hm2和(0.33±0.10) Mg/(hm2·年)；0～140 cm土壤中封育草地和弃耕地STN固持及固持速率基本相同，0～200 cm土层中封育14年草地STN固持量及固持速率显著高于封育14年弃耕地，数值分别为(8.52±6.74) Mg/hm2和(0.66±0.52) Mg/(hm2·年)，0～300 cm土壤STN固持量及固持速率封育草地显著高于弃耕地。另外，封育14年草地STN固持随着土层的增加而增加，相反封育14年弃耕地STN固持随着土层深度增加而降低，从分析结果可以看出,土层深度大于100 cm时，弃耕地STN固持开始降低，表明100～300 cm土层在封育过程中处于STN流失状态。

表4 封育草地与弃耕地STN固持与固持速率

Table 4 STN quantity and its speed in soil of FG14 and FAL14a

土层Soillayers(cm)FG14aSTN固持量Quantity(Mg/hm2)STN固持速率Speed[Mg/(hm2·yr)]FAL14aSTN固持量Quantity(Mg/hm2)STN固持速率Speed[Mg/(hm2·yr)]0～400.80±1.570.06±0.124.31±1.300.33±0.100～1002.90±4.650.22±0.365.62±1.400.43±0.110～1404.01±6.420.31±0.494.71±1.430.36±0.110～2008.52±6.740.66±0.522.03±1.650.16±0.130～2409.90±6.430.76±0.490.96±2.110.07±0.160～30011.63±5.780.89±0.440.12±3.190.01±0.25

3 结论与讨论

研究表明封育14年草地和弃耕地显著提升SOC储量。封育草地和弃耕地相对于放牧草地和苜蓿耕地，SOC储量显著增加，这与前人研究结果相符合[21-22]。由图1可以看出，相对于CK1和CK2，封育14年草地和弃耕地0～100 cm土壤中SOC储量分别增加了54.1%和66.2%，0～200 cm土壤增加了44.1%和55.4%，表明封育对于表层土壤有机碳的贡献量非常可观。从不同土层SOC储量来看，封育草地0～300 cm每20 cm土层中SOC储量均高于放牧草地CK1，意味着封育草地SOC积累发生在0～300 cm的所有土层，相反封育14年弃耕地在0～160 cm地各土层SOC储量显著高于对照CK2苜蓿地，但在160～300 cm土层中封育耕地相对于CK2并无差异，说明弃耕地封育14年过程中，SOC积累主要发生在0～160 cm土层中，深层土壤变化较小，原因是植被恢复过程中植物根系和枝叶凋落物对于SOC贡献从表层土壤开始，地上和地下部分生物量，进而增加植物向土壤碳的输送[22]，植被恢复与土壤碳储量紧密相关[23-25]。此外，通过比较CK1和CK2在0～100 cm土层SOC储量可以发现，CK1显著高于CK2，耕地相对于放牧草地消耗大量SOC。

由表2和图2对比可以看出，封育14年草地0～100 cm和0～200 cm土层STN储量相对于CK1放牧草地并无显著积累，但是0～300 cm土层中封育14年草地STN储量显著高于CK1，表明相对于放牧草地，封育草地STN积累发生在200～300 cm土层，而0～200 cm土层STN积累和消耗相抵消，处于氮交换平衡状态。相反，对于封育14年弃耕地0～100 cm土层STN储量显著高于苜蓿地CK2，而0～200 cm和0～300 cm二者之间无差异，说明封育14年弃耕地STN积累发生在表层，由表3可以看出，STN积累主要发生在0～60 cm的表层土壤，这与前人研究结果[23,26]有差异。

封育14年草地和弃耕地SOC储量在0～100 cm、0～200 cm和0～300 cm土层均无显著差异(图1)，造成二者在SOC固持上无差异的假象。由于CK2远远小于CK1土壤有机碳储量，因此，封育14年弃耕地SOC固持及其固持速率远高于封育14年草地。所以弃耕地封育14年后SOC储量与封育草地相同的主要原因是其SOC固持速率高，因此可以断定，封育14年草地和耕地SOC储量达到一个相对持平的状态，但是在封育14年后，SOC储量、SOC固持及固持速率如何变化，需要进一步的研究。通过纵向比较可以看出，封育14年草地各土层对SOC固持及固持速率都有贡献，而弃耕地200～300 cm土壤对于SOC固持量及固持速率贡献甚微，意味着弃耕地SOC积累主要发生在0～200 cm土壤中。

封育14年弃耕地STN固持甚微，封育草地STN固持量可观。由于耕地在生产过程中，会人为施入大量氮素，加上CK2苜蓿地为多年生豆科植物，具有一定的固氮能力，因此，封育14年弃耕地在0～300 cm土层STN固持仅为0.12 Mg/hm2。由表4可以看出，草地封育增加深层土壤STN固持，弃耕增加表层土壤STN固持，随着封育土壤深度增加而减小[27-28]，从分析结果可以看出土层深度大于100 cm时，弃耕地STN固持开始降低，表明100 cm以下土层在封育过程中出去STN流失状态。

因此，封育草地和弃耕地显著提高SOC储量，并且在封育14年后，封育草地和弃耕地SOC储量基本相同；但是在封育14年后，0～200 cm土层封育草地和退耕STN储量无差异，而0～300 cm土层STN储量封育草地显著高于弃耕地；弃耕地封育后SOC固持量及固持速率显著高于封育草地，且SOC累积发生在表层(0～140 cm)；封育草地STN固持及固持速率在土壤表层(0～140 cm)低于弃耕地，而在深层(140～300 cm)高于弃耕地。

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Dynamics of soil carbon and nitrogen sequestration and sequestration rate following long-term fencing of grasslands and abandoned farmlands

LI Jian-Ping1, CHEN Jing1, XIE Ying-Zhong1,2*

1.SchoolofAgriculture,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China; 2.BreedingBaseofStateKeyLaboratoryforPreventingLandDegradationandEcologicalRestoration,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China

Determining the effects of different vegetation restoration measures on soil organic carbon (SOC) and total soil nitrogen (TSN) can increase our understanding of carbon and nitrogen cycling in terrestrial ecosystems, which play important roles in moderating the global greenhouse effect. In this study, we evaluated carbon and nitrogen cycling in fenced grassland and abandoned farmland on the Loess Plateau, using grazed grassland and alfalfa farmland as the control and reference sites, respectively. We analyzed SOC storage, TSN storage, SOC sequestration, TSN sequestration, and their sequestration rates in grassland that had been fenced for 14 years and in abandoned farmland (0-300 cm soil depth). The results showed that SOC storage was significantly increased in 14-year-fenced grassland and abandoned farmland, compared with the reference and control sites. The mean values of SOC storage were similar in 14-year-fenced grassland and abandoned farmland; at 0-200 cm depth soil, STN storage in 14-year-fenced grassland was not significantly higher than that in grazed grassland, but at 0-300 cm soil depth, the STN storage was significantly higher in the 14-year-fenced grassland than in abandoned farmland (P<0.05). The amount of SOC sequestration and its rate were significantly higher in abandoned farmland than in fenced grassland. The SOC sequestration in abandoned farmland was almost completely limited to the 0-140 cm depth soil. At 0-100 cm soil depth, the amount of STN sequestration and its rate were significantly higher in abandoned farmland than in fenced grassland, but at 0-300 cm soil depth, the amount of STN sequestration and its rate were significantly lower in abandoned farmland than in fenced grassland. Therefore, 14 years of fencing of grassland and abandoned farmland could significantly increase SOC, but not TSN storage. Compared with fenced grassland, abandoned farmland had a higher SOC sequestration capacity and sequestration rate.

fencing grassland; abandoned farmland; soil organic carbon; soil total nitrogen; carbon sequestration

10.11686/cyxb2016231

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-05-31；改回日期：2016-08-05

中国博士后科学基金面上项目(2015M580896)资助。

李建平(1982-)，男，陕西延安人，讲师，博士。 E-mail:lijianpingsas@163.com*通信作者Corresponding author. E-mail：xieyz@nxu.edu.cn

李建平, 陈婧, 谢应忠. 封育草地与弃耕地土壤碳氮固持及固持速率动态. 草业学报, 2016, 25(12): 44-52.

LI Jian-Ping, CHEN Jing, XIE Ying-Zhong. Dynamics of soil carbon and nitrogen sequestration and sequestration rate following long-term fencing of grasslands and abandoned farmlands. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(12): 44-52.