不同年龄小叶锦鸡儿固沙群落土壤酶活性及微生物生物量的变化

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)是科尔沁沙地广为采用的豆科固沙植物。为探讨采用小叶锦鸡儿固定流沙后,土壤生物活性的变化特点和发展趋势,选取5、10、22年生小叶锦鸡儿人工固沙群落为对象,以半流动沙丘和天然群落为对照,研究了人工固沙群落发育过程中土壤磷酸单酯酶、蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、脱氢酶的活性和微生物生物量C、N、P质量分数的变化特征。土壤按5层取样:0~10,10~20,20~30,30~40,40~50cm。结果表明,随着小叶锦鸡儿固沙群落发育时间的增长,群落内土壤生物活性逐渐改善,沙土中5种酶的活性和土壤微生物生物量C、N和P质量分数均大幅度提高,其中0~10cm土层增幅最大。土壤酶中蔗糖酶的活性增加最为迅速,5、10和22年生群落0~10cm土层中蔗糖酶的活性分别是半流动沙丘的76.80,167.27和261.63倍。22年生群落的土壤生物活性已接近于天然群落,处于相对稳定的状态。小叶锦鸡儿群落中土壤酶和微生物生物量之间存在极显著的正相关关系。以上表明,小叶锦鸡儿不仅具有较好的防风固沙性能,而且表现出强大的改善土壤生物活性的能力,可作为优良的固沙植物材料在本地区大面积推广应用。     

封育对科尔沁沙地植被恢复和土壤特性的影响

过度放牧是科尔沁地区土地沙化的主要原因之一,围栏封育可以有效的抑制牲畜对植被的破坏,促进沙地植被恢复,从而改善区域的生态环境。本研究以科尔沁沙地主要固沙植被——小叶锦鸡儿群落为对象,采用空间序列代替时间序列的方法,分析不同封育年限和自然放牧条件下小叶锦鸡儿群落的土壤种子库和地上植被特征、土壤理化性质和土壤水分动态,较系统地探讨了封育措施对沙地植被和土壤特性的影响。结果表明:①封育措施促使固沙植被区土壤种子库密度显著增加(P<0.05),封育2 a、6 a和12 a的土壤种子库密度分别提高了15.7%、482.5%和728.1%;土壤种子库的物种多样性和均匀度随着封育年限的增加而降低。②封育措施对沙地植被恢复具有显著的促进作用(P<0.05),封育6 a和12 a后植被密度分别提高了108.0%和239.3%,植物盖度分别提高了261.6%和271.6%;适度的封育年限(<6 a)可以提高群落的物种多样性,过长的封育年限(11 a)反而使物种多样性下降。③封育措施促使土壤表层(0-10 cm)的养分(有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾)含量有所提高,土壤含水量无显著变化(P>0.05)。     

汶川地震受损区恢复初期植物与微生物生物量、土壤酶活性对土壤呼吸的影响

为了解汶川地震灾区不同恢复方式土壤呼吸差异性及其影响因素,选取干旱河谷气候区与亚热带季风气候区,设置受损治理、未受损、自然恢复3种恢复方式的固定样地,于2015年9月到2016年9月测定土壤呼吸、植被生物量、土壤微生物生物量和土壤酶活性,分析各指标的季节变化特征及与土壤呼吸的相关关系.结果显示:土壤呼吸速率和9种生物学性质(植被地下生物量和总生物量、土壤微生物量碳和氮含量、土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶和蔗糖酶活性)在两个气候区的季节变化特征整体表现为冬春低、夏秋高.两个气候区的土壤呼吸速率、植物生物量、微生物量碳和氮含量、脲酶和蔗糖酶活性以及亚热带季风气候区碱性磷酸酶和纤维素酶活性、干旱河谷气候区的过氧化氢酶活性均表现为未受损区受损治理区自然恢复区,在受损治理区和自然恢复区各指标的恢复率介于11%-114%.两个气候区土壤呼吸的影响因子存在差异性,干旱河谷气候区主要为植物总生物量、地下生物量、微生物量氮含量以及土壤脲酶活性,亚热带季风气候区主要为碱性磷酸酶、纤维素酶活性.本研究表明不同恢复方式区域土壤呼吸速率存在差异性,群落植被生物量、微生物生物量与土壤酶活性是影响土壤呼吸的主要因子.(图5表2参28)     

三江源区不同建植年限人工草地土壤微生物群落结构特征

近年来,对退化生态系统恢复的研究逐渐由地上向地下部分转移,地下部分特别是土壤微生物群落对土壤的恢复机理和过程已倍受关注.运用常规实验室分析法和磷脂脂肪酸法,研究三江源区不同建植年限人工草地土壤养分和微生物群落结构及其分布特征.结果显示:土壤总磷脂脂肪酸(总PLFAs)、真菌PLFAs(F PLFAs)、细菌PLFAs(B PLFAs)、革兰氏阳性菌PLFAs(G+PLFAs)、革兰氏阴性菌PLFAs(G-PLFAs)含量与PLFA类型随建植年限的增加呈先降低后升高的变化趋势,随土层深度的增加而降低.土壤全量、速效养分含量均随建植年限的增加呈现同样的变化规律.主成分分析表明,在0-10 cm、10-20 cm土层中,4年和16年人工草地土壤微生物群落PLFA类型丰富多样,群落结构更加复杂稳定,而7年和9年的土壤微生物群落结构较为单一.相关分析表明,总PLFAs、B PLFAs、F PLFA s、G+PLFAs和G-PLFAs含量与土壤全量和速效养分含量(除速效氮、速效磷)均呈极显著或显著正相关(P<0.01;P<0.05).综上,在合理放牧条件下,人工草地的建植有利于土壤微生物生物量的提高和群落结构的改变.利用微生物PLFA含量和类型的多样性作为监测土壤环境的指标,能及时有效地判别土壤养分的变化情况,有利于及时管理人工草地.     

植被重建对黑土滩草地植被及微生物群落特征的影响

为明确人为干扰对黑土滩草地植被及微生物群落特征的影响,以黑土滩退化草地和未退化嵩草草甸为对照,于2017年对果洛2015年、2012年、2009年、2006年建植的人工草地植被特征,土壤微生物碳、氮、磷含量,土壤微生物群落多样性和功能结构变化规律进行了研究。结果表明,(1)人工草地随建植年限增加地上生物量呈现先减少后持平的变化趋势,地下生物量则相反。(2)各草地土壤微生物碳、氮、磷均表现为0—10 cm显著高于10—20 cm的土层(P0.05),0—20 cm土层中人工草地土壤微生物碳、氮、磷随建植年限呈现先增加后持平的趋势,其中2012年与2015、2009年人工草地差异显著(P0.05)。(3)土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)、H指数、D指数表现为0—10 cm显著高于10—20 cm(P0.05)。培养2—5 d(AWCD)增长迅速,5 d后增长速率变缓;培养1 d H和D增长迅速,2 d后趋于平缓。(4)土壤微生物对6大类碳源利用情况显示,在0—10 cm土层中,微生物对脂类和羧酸类碳源的利用在不同草地间差异显著。人工草地随着建植年限的增加,对6类碳源的利用除醇类呈现无规律变化外,其余均呈"N"型变化趋势;在10—20 cm土层中,羧酸类、氨基酸类碳源利用在各草地间差异显著;人工草地随种植年限的增加除氨基酸类和胺类"N"型变化,其他草地均呈无规律的变化;Anosim分析显示,各草地土壤微生物群落功能结构有小差异,不同草地土壤微生物对31种碳源的利用种类及利用率存在差异。综上,建植5年后人工草地植被和土壤微生物趋于二次黑土滩退化,土壤微生物较草地植被能更早地作出指示,应采取持续合理的管护措施以维持人工草地的持久性。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段土壤化学与微生物性质

以典型的衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段为研究对象,采用空间序列代替时间序列的方法,选用立地条件基本相似的草坡阶段(Grassplot,GT)、灌草阶段(Frutex and grassplot,FG)、灌丛阶段(Frutex,FX)和乔灌阶段(Arbor and Frutex,AF),通过调查取样和实验分析,对不同恢复阶段的土壤养分、土壤微生物数量、微生物生物量及其相关性进行研究。结果表明,(1)随着植被恢复进行,4个恢复阶段植被土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量的平均值显著增加(P0.05),在每个恢复阶段他们随着土层深度的增加而显著减少(P0.05)。(2)4个恢复阶段植被被土壤细菌数量平均值的大小顺序为:AFFXFGGT,AF细菌数量平均值显著高于其他3个恢复阶段(P0.05)。真菌数量平均值的大小顺序为:FGGTFXAF,AF真菌数量的平均值显著低于其他3个恢复阶段(P0.05)。放线菌数量平均值的大小顺序为:GTFXFGAF,AF放线菌数量的平均值显著低于其他3个恢复阶段(P0.05)。在每个恢复阶段,细菌、真菌和放线菌数量均随着土层深度的增加而显著减少(P0.05)。(3)细菌数量、土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮与土壤有机碳、全氮、碱解氮呈极显著正相关关系(P0.01),真菌数量与土壤有机碳、全氮、碱解氮以及土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮与速效磷、速效钾呈显著正相关关系(P0.05)。研究结果对于构建衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复技术体系具有理论和实践意义。     

衡阳紫色土丘陵坡地退化植被和恢复植被土壤微生物生物量的研究

土壤微生物量常被作为植物所需营养元素的转化因子和资源库,是表明土壤发育状况和生化强度的一项主要指标。为了研究衡阳紫色土丘陵坡地退化植被与恢复植被的土壤微生物生物量特征。以退化植物群落(狗尾草群落)(Ass.Setaria viridis)和恢复植群落(枫香+苦楝-剌槐+牡荆-野菊花+夏枯草群落)(Ass.Liquidamdar formosana+Melia azedarach-Robinia pseudoacacia+Vitex negundo var.cannabifoloa-Chrysanthemum indicum+Prunella vulgaris)作为研究对象,通过调查取样和实验分析相结合的方法,分析2种植物群落的0~10、10~20、20~30、30~40和40~50 cm土层的土壤微生物生物量的变化特征。结果表明:(1)随着土层深度增加,土壤微生物生物量、土壤细菌和丝状微生物生物量均显著降低,其大小顺序为:0~10 cm土层10~20 cm土层20~30 cm土层30~40 cm土层40~50 cm土层(P0.05);(2)恢复植被各土层中的土壤微生物生物量均显著高于退化植被(P0.05);(3)土壤微生物生物量与土壤含水量、土壤容重、土壤有机质和土壤微生物生物量存在显著或极显著的相关关系(P0.05或P0.01)。研究表明:恢复植被有利于土壤微生物生物量的提高和土壤质量的改善。     

沿海侵蚀台地不同恢复阶段土壤团聚体组成及其与丛枝菌根真菌的关系

生态恢复是防治土壤侵蚀、恢复地带性植被并实现可持续发展的重要措施。丛枝菌根真菌能够促进土壤团聚体的形成和稳定,进而改良土壤结构,对退化生态系统的恢复和重建具有重要作用。通过分析小良沿海侵蚀台地不同恢复阶段(裸地—桉树林—阔叶混交林—次生林)土壤团聚体组成、细根生物量、微生物群落结构以及球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-Related Soil Protein,GRSP)质量分数等指标,探讨沿海侵蚀台地植被恢复过程中土壤团聚体组成及其与丛枝菌根真菌的潜在关系。结果表明,(1)随着植被恢复的进行,土壤大团聚体(粒径2 000μm)含量、土壤结构稳定性指数(平均质量直径,Mean Weight Diameter,MWD)、细根生物量、各微生物生物量以及总GRSP(Total GRSP,T-GRSP)质量分数均有所增加。(2)丛枝菌根真菌生物量与细根生物量、各微生物类群生物量以及T-GRSP质量分数间均呈显著的正相关关系。(3)土壤中细根生物量、各微生物类群生物量以及T-GRSP质量分数与其MWD、大团聚体含量呈显著正相关关系。可见,在植被恢复过程中,丛枝菌根真菌能够促进大团聚体的形成与稳定,进而增强土壤结构稳定性,其机制可能在于丛枝菌根真菌生物量的增加能够促进其分泌更多的GRSP,并提高土壤微生物量和细根生物量。     

沙地退化植被恢复过程中灌木发育对草本植物和土壤的影响

应用野外调查和室内分析方法,通过对科尔沁沙地沙丘固定和植被恢复过程中(流动、半流动、半固定和固定沙丘)灌丛内外草本植物的特征和土壤的理化性质分析,研究了灌丛的发育对草本植物和土壤的影响.结果表明,4种沙丘小叶锦鸡儿灌丛下植物的盖度、高度和密度显著高于灌丛外围,由灌丛内向灌丛外呈现出明显下降的趋势.通过差巴嘎蒿、小叶锦鸡儿和冷蒿3种灌丛内、外的理化性质的对比分析表明,沙地灌丛的形成对灌丛下土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮和有效磷均有不同程度的富集作用,特别是对土壤有机碳和全氮有明显的富集作用,其大小顺序为小叶锦鸡儿>冷蒿>差巴嘎蒿;小叶锦鸡儿灌丛对全磷和有效磷的富集作用明显大于其它灌木.这些结果表明在沙丘植被恢复过程中灌丛的发育具有明显的"保种"作用和"肥岛"效应,促进了沙丘植物的侵入和土壤的进一步恢复.     

南方红壤侵蚀区不同恢复年限马尾松人工林土壤和叶片氮磷养分含量及生态化学计量特征

植被恢复是我国水土侵蚀地区的重要治理措施.南方红壤丘陵区是我国第二大水土流失区,但针对该地区植被恢复过程中土壤氮(N)和磷(P)养分动态研究依然不足,尤其关于1 m深土壤N和P养分特征尚未见报道.以南方红壤严重水土侵蚀区不同植被恢复年限林地(裸地、10年、20年和30年生马尾松人工林和天然次生林)为研究对象,比较植物叶片和1 m深度土壤N和P含量及生态化学计量比特征.结果显示:随着马尾松人工林恢复年限增加,0-10 cm土壤N含量显著提高,但深层( 10 cm)土壤N含量并无显著差异,与地带性天然次生林相比,马尾松人工林各土层土壤N含量依然显著偏低;随着恢复年限增加,马尾松人工林各层土壤全P含量未显著提高,且裸地、10年、20年生马尾松人工林和天然次生林各土层土壤全P含量差异不显著;随着恢复年限增加,植物叶片N和P含量呈增加趋势,与未经治理的裸地相比,30年生马尾松人工林叶片N和P含量分别增加42.26%和27.17%,且植物叶片N和P含量与各层土壤N和P养分存在显著正相关关系.本研究表明南方红壤严重侵蚀区土壤N和P养分对植被恢复的响应存在差异;与土壤P养分相比,土壤N养分能够不断增加.施加磷肥措施促进了红壤水土侵蚀区植被恢复,并促进单一马尾松人工林转变为地带性天然次生林植被.(图3表1参46)