不同退化程度高寒草甸土壤理化性质及酶活性分析

为了探讨不同退化程度高寒草甸的土壤性能的变化以及草甸退化与土壤退化的关系,采用常规测定方法对不同退化程度(原生植被、轻度退化、中度退化、重度退化和黑土滩)高寒草甸的土壤理化性质以及酶活性进行测定,并采用主成分分析对5种不同退化程度高寒草甸的13个土壤特性进行分析及综合评价。结果表明,5种不同程度退化草地的土壤含水量、土壤有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾等指标均表现为0-10 cm土层大于10-20 cm土层。在0-10 cm土层中,随着退化程度的加重,土壤含水量、土壤有机质、全氮以及速磷呈下降趋势,且原生草地和轻度退化草地显著高于中度退化、重度退化和黑土滩(P0.05);在10-20cm土层中,土壤pH值、硝态氮、全钾等含量随退化程度的增加呈上升趋势,土壤含水量、土壤有机质、全氮、铵态氮、全磷、速效磷以及速效钾含量随退化程度的增加呈下降趋势。不同程度退化草地的土壤脲酶随着土层深度的增加而增加,中性磷酸酶和蔗糖酶随着土层深度的增加而减少。脲酶活性在0-10 cm土层随着退化程度的加剧有增加的趋势,而中性磷酸酶和蔗糖酶活性均有降低趋势。在10-20 cm土层中,脲酶活性表现为原生与中度退化显著高于重度退化、轻度退化和黑土滩(P0.05);中性磷酸酶活性是中度退化除与原生草地差异不显著外,与其他草地差异显著(P0.05);轻度退化草地的蔗糖酶活性最高,中度退化草地的蔗糖酶活性显著低于其余4种退化草地(P0.05)。通过主成分分析得知,在0-10 cm土层中,综合评分排列顺序为轻度退化原生重度退化黑土滩中度退化;在10-20 cm土层中,不同退化草地排列顺序为原生轻度退化中度退化黑土滩重度退化。以上结果表明,高寒草甸的退化与土壤的退化关系密切,这为高寒草甸的合理利用和恢复提供了理论依据。     

高寒草甸不同植被类型土壤全氮含量变化动态分析

采用凯氏定氮法对高寒草甸不同植被类型土壤全氮进行季节动态测定分析,结果表明:在整个生长季中0～20 cm层土壤全氮质量分数的顺序为:藏嵩草沼泽化草甸(Kobresia-swamp meadow)>露梅灌丛草甸(Dasiphoru fruticosa shrubs)>人工燕麦草地(Avena sativa artficial grassland)>矮嵩草草甸(Kobresia humilis meadow)>矮嵩草退化草地(Kobresia humilis-degraded grassland).原生植被草甸类型下单位面积土壤全氮含量远高于退化草地.藏嵩草沼泽化草甸土壤每平方米的全氮含量最高,达到0.712 kg,金露梅草甸次之,两者之间差异性不显著(p>0.05);其他三种草地类型单位面积土壤全氮含量差异性显著(p<0.05);原生草甸矮嵩草草甸每平方米全氮平均含量为0.406 kg,而退化的矮嵩草草地每平方米全氮平均含量为0.301 kg,可以推算,土地退化导致土壤全氮流失的量为0.105kg,即高寒草地退化导致25.86%氮流失.随着季节的变化,土壤全氮质量分数随生长季均有所增加,最高值都出现在8月份,但各月份之间土壤全氮质量分数变化差异性不显著(p>0.05).原生植被0～10 cm层土壤全氮含量高于10～2O cm层,人工草地与退化草地差异性不显著.     

松嫩草甸不同退化程度生境土壤磷素动态研究

对松嫩草甸不同退化程度生境的几种代表植物群落土壤磷素状况的研究表明,各群落相同土层的全磷含量没有显著的差异,说明土壤磷库具有较强的弹性,土壤退化落后于地上植物群落的退化.各群落土壤全磷的季节变化相似,均经历迅速累积,达到峰值后下降,之后又有一个缓慢积累的过程.羊草、寸草苔和碱茅群落全磷含量随土层的加深而减少,虎尾草群落土壤全磷聚集于10~20cm土层.随退化程度的加重,土壤速效磷含量增加,虎尾草群落土壤速效磷占全磷的比重最高(2.8%),表明退化生境植物群落对速效磷素的利用并不充分.各群落土壤微生物量磷含量均高于速效磷含量,其季节动态均为单峰曲线,峰值出现在8月.虎尾草群落土壤微生物量磷在10~20cm的土层最多,其他群落土壤微生物量磷在0~10cm土层的含量最多.灰色分析的结果表明,土壤速效磷的形成主要受到土壤养分,尤其是碳、氮养分的影响;而土壤温度、水分状况、酸碱状况和盐化程度等因素对土壤微生物量磷的影响较强.图2表3参26     

三江平原退化湿地和农田土壤养分的比较研究

三江平原农业开垦导致地表水位和土壤水分下降,原生湿地退化为沼泽化草甸和典型草甸,或者直接转化为水田和旱田.退化湿地与农田土壤养分的对比研究结果表明,4种样地类型0-30 cm土层土壤有机质含量为水田＞沼泽化草甸＞旱田＞典型草甸,全氮含量差异与有机质含量差异相一致,速效磷含量为水田＞旱田＞沼泽化草甸＞典型草甸.这说明在湿地退化为典型草甸的过程中土壤养分严重下降,水分状况是影响湿地土壤养分下降的关键因素;但是农田土壤养分仍然保持较高水平,主要是由于耕作、施肥等非水分因素的影响.由此可见,水分条件和人为干扰共同决定了退化湿地和农田土壤养分状况.     

三江源区退化高寒草甸浅层土壤冻融作用特征

在三江源区退化高寒草甸设置研究样地,通过野外连续观测,利用不同退化程度草地、不同土层一个完整冻融周期的土壤温度数据,探讨退化高寒草甸浅层土壤冻结和消融的发生时间、土壤温度的时空变化以及土壤温度与气温的相关性等规律。结果表明:在一个冻融周期内,退化高寒草甸土壤冻结至消融历时179～196 d,土温总体呈近似正弦曲线的变化趋势;随着退化程度的加剧,0～40 cm各土层土壤更早冻结和消融,与未退化草地相比,重度退化草地各土层冻结、消融起始日期分别提前7～23和18～38 d,土壤冻结锋面自地表向较深土层下移速度更快,土温梯度和变化速率更大,土壤更易升温和降温;从未退化到重度退化,土温对气温的响应增强,各土层土温与气温的相关系数分别为0.646～0.876、0.751～0.901、0.821～0.930和0.854～0.951;9月和3月是不同土层土温的过渡交替期。在退化高寒草甸研究样地,退化程度、土层深度和气温是影响浅层土壤冻融过程的因素,由退化导致的土壤冻融作用特征的改变,不利于高寒草甸生态系统和冻土环境的稳定。     

三江源区高寒草甸不同退化演替阶段土壤有机碳和微生物量碳的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了三江源区高寒小嵩草草甸不同退化演替阶段群落中土壤有机碳和微生物量碳的变化.结果表明,放牧活动明显地影响了土壤有机碳和微生物量碳的含量.不同退化演替阶段期间,高寒小嵩草草甸土壤有机碳、微生物量碳含量在0～10 cm土层明显较高,且随着退化程度的加剧,分布在0～40 cm土层的土壤有机碳、微生物量碳含量明显降低;不同退化演替阶段,高寒小嵩草草甸由于家畜过度的啃食与践踏,不仅使得植物群落发生了逆向演替,而且土壤的肥力水平显著地下降,土壤向退化方向发展;高寒草甸的退化将使土壤有机质大量流失,氮素损失严重.随着退化演替过程的进行,高寒草甸土壤质量和土壤营养的持续供给能力逐渐退化,土壤有机碳和土壤微生物量碳含量也随放牧强度增加而迅速降低;相关分析表明,土壤有机碳和土壤微生物量碳与土壤含水量、土壤有机质、土壤速效氮呈显著正相关关系(P<0.05),说明土壤微生物量碳可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标,而土壤有机碳和微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标.     

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.     

三江源区退化高寒草甸土壤微生物群落季节特征研究

微生物对环境变化十分敏感,能快速对土壤生态变化作出反应。分析微生物对不同碳源利用能力的差异,明确三江源区高寒草甸土壤微生物群落在不同退化演替阶段的季节变化规律,对草地健康状况评价及可持续利用具有重要意义。采用Biolog-ECO法分析了返青期、生长期和枯黄期不同退化程度(未退化ND,轻度退化LD,中度退化MD,重度退化SD和极重度退化-黑土滩ED)高寒草甸0～10 cm和10～20 cm土层土壤微生物群落对31种碳源的利用特征。结果表明,(1)不同生育期各试验地0～10 cm土壤微生物AWCD值均高于10～20 cm。U指数在返青期0～10 cm和10～20 cm土层间差异不显著,在生长期中度退化和黑土滩草地0～10 cm和10～20 cm土层间均表现显著差异,枯黄期中度退化草地0～10 cm显著高于10～20cm。(2)同一生育期,在0～10cm和10～20cm土层,AWCD值和U指数均以中度退化草地最低。高寒草甸返青期和枯黄期0～10cm土壤微生物AWCD值和U指数均显著低于生长期;而在10～20cm土层,不同生育期间差异不显著。季节和土层交互作用对土壤微生物群落影响显著。(3)微生物群落对6类碳源的相对利用能力表明,同一生育期,随草地退化程度加重,0～10 cm和10～20 cm土壤微生物群落对碳源的相对利用率变化趋势不同。同一时期不同草地相同土层土壤微生物对单一碳源利用率因草地退化程度的不同而表现差异。不同生育期0～10 cm土层土壤微生物群落对6类碳源的利用率差异主要体现在酯类和醇类碳源,而10～20 cm主要体现在糖类和胺类。(4)主成分分析结果表明,在0～10 cm和10～20 cm土层,未退化草地土壤微生物群落对碳源具有较好的利用能力,重度和黑土滩退化草地对碳源的利用能力较为相似,中度退化草地与其他草地相比分异较大;氨基酸类、糖类和胺类碳源对土壤微生物群落起主要分异作用。生长期土壤微生物群落对碳源的利用能力较强,其中糖类、氨基酸类、醇类、羧酸类和胺类具有较大载荷。     

藏北3种高寒草地植物根系碳氮磷密度的非生长季和生长季差异

根系碳(C)氮(N)磷(P)密度影响植物与土壤间碳氮磷养分的循环过程,从而影响生态系统的地球化学循环。以申扎县高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种草地为对象,探究非生长季(4月)和生长季(8月)3种高寒草地根系C、N、P密度的分布规律及其差异。结果表明,(1)3种草地根系C、N、P密度在两个时期均呈现"T"字型空间分布,即3种草地根系C、N、P密度均随着土壤深度的增加而降低,且整体上高寒草甸的养分密度显著高于其他两种草地。3种草地根系C、N、P密度范围分别为57.287—1 130.753、1.457—38.243、0.090—3.217 g·m~(-2)。(2)3种草地的C、N、P密度具有显著的季节差异。生长季,高寒草原总地下C、N密度显著高于非生长季,分别高出非生长季47.822%和60.910%,而总地下P密度无显著差异;而生长季高寒草甸草原总的和每层的地下C、N、P密度显著低于非生长季。高寒草甸总地下C、N、P密度表现为生长季高于非生长季。高寒草原和高寒草甸增加的养分密度集中在0—10 cm深度。高寒草甸、高寒草原及高寒草甸草原的物种组成不同,土壤养分含量差异及土壤水分状况的不同可能是导致3种草地根系养分密度差异的原因。本研究可以为高寒草地根系养分密度季节变化提供基础资料,进一步认识草地根系在养分循环中的作用提供理论支持。     

三江源土壤养分分布特征及其对主要气候要素的响应

选择三江源地区22个高寒草甸样地进行土壤分层(0~10,10~20,20~30 cm)取样,测定土壤的p H值、有机碳(Total organic carbon,TOC)、全氮(Total nitrogen,TN)、速效氮(Available N)、全磷(Total phosphorus,TP)和速效磷(Available P,AP),并与年均温(Mean annual temperature,MAT)和年降水量(Mean annual precipitation,MAP)进行相关分析。结果表明:在研究区域,从西北向东南p H值依次降低,而土壤养分中的有机碳、全氮和速效氮的分布特征则相反。随着土壤深度的增加,p H值先保持不变后稍微增大,土壤各养分含量呈减少趋势,其中10~20和20~30 cm土壤中的全氮含量分别为3.85,3.40 g·kg-1,速效磷含量分别为3.67和3.90 mg·kg-1,即全氮和速效磷含量在深层土壤中变化幅度不大。在对温度降水响应方面,有机碳、全氮和全磷,对年降水量比年平均温度更敏感,呈现显著的正相关关系;土壤p H值与年降水量呈显著的负相关关系;土壤p H值和大部分养分在浅层土壤比深层土壤对温度降水的灵敏度大,然而速效磷与年均温的负相关关系在20~30 cm(-0.617,P0.01)土壤中大于0~10 cm(-0.509,P0.05)、10~20 cm(-0.521,P0.05)土壤。     

青海超净区高寒草甸土壤有机碳及养分分布特征

青海省河南蒙古族自治县被联合国科教文组织誉为亚洲四大超净区之一,该区域土壤中的氮磷钾等养分除了来自大气沉降外,只有输出没有人为输入,这一生产管理方式是否会影响该地区草原生产的可持续性,目前鲜见报道。文章分析了青海省河南县高寒草甸土壤有机碳、全氮、全磷和全钾及速效养分含量的变化特征,以确定该区域土壤供肥能力。研究结果表明,河南县高寒草甸土壤中灌丛型草甸土壤有机碳含量最高,为79.07 g·kg~(-1),禾草型草甸最低,为57.89 g·kg~(-1);灌丛型草甸、杂类草型草甸和沼泽型草甸之间土壤有机碳差异不显著,与矮嵩草型草甸和禾草型草甸差异显著。土壤全氮含量同样为灌丛型草甸最高,为7.14 g·kg~(-1),禾草型草甸最低,为5.52 g·kg~(-1),但5种类型草甸土壤全氮含量均差异不显著。土壤全磷含量以杂类草型草甸最大,为2.0 g·kg~(-1);全钾含量以矮嵩草型草甸最大,为25.21 g·kg~(-1);而土壤全磷和全钾含量均以沼泽型草甸最小,分别为1.93 g·kg~(-1)和21.10 g·kg~(-1),但5种类型草甸土壤的全磷和全钾含量均不显著。灌丛型草甸土壤碱解氮含量最高,为438.72 mg·kg~(-1);禾草型草甸最小,为391.10 mg·kg~(-1)。灌丛型草甸和杂类草型草甸土壤碱解氮含量差异不显著,与沼泽型草甸、矮嵩草型草甸和禾草型草甸差异显著。沼泽型草甸土壤速效磷含量最大,为13.79 mg·kg~(-1),矮嵩草型草甸最小,为10.32 mg·kg~(-1);5种类型草甸土壤速效磷含量差异不显著。杂类草型草甸中土壤速效钾含量最高,为350.94 mg·kg~(-1),沼泽型草甸最小,为246.25 mg·kg~(-1);矮嵩草型草甸、禾草型草甸和杂类草型草甸土壤速效钾含量差异不显著,与灌丛型草甸和沼泽型草甸差异显著。土壤有机碳与全氮和碱解氮均呈极显著正相关。5种类型草甸土壤供氮、供钾潜力均极高,且速效钾含量已达到富钾水平,但供磷潜力较低。     

放牧强度季节调控对短花针茅荒漠草原土壤养分的影响

以内蒙古高原荒漠草原亚带短花针茅(Stipa breviflora)草原为研究对象,设置五个放牧强度季节调控处理和对照处理,对不同处理方式下土壤养分进行研究。结果表明：放牧的季节调控对土壤养分状况有一定的影响。0~10 cm土层全氮、速效氮、NH4-N在各放牧处理下无显著差异（P>0.05）,春季零放牧+夏季重度放牧+秋季适度放牧处理下全氮含量随土层深度的变化无显著差异（P>0.05）,春季零放牧+夏季适度放牧+秋季重度放牧土壤表层全氮高于底层,秋季重度放牧土壤全氮含量有往表层积累趋势。土壤全磷、速效磷含量随土层深度的变化无显著差异（P>0.05）,春季适度放牧+夏季适度放牧+秋季适度放牧下0~10 cm土层全磷、速效磷含量低于其他土层,短期的放牧对草地磷的养分含量无太大的影响。全钾含量在春季零放牧+夏季重度放牧+秋季适度放牧和春季零放牧+夏季适度放牧+秋季适度放牧下无显著差异（P>0.05）。速效钾含量0~10、20~30 cm土层春季零放牧+夏季重度放牧+秋季适度放牧明显高于春季零放牧+夏季适度放牧+秋季适度放牧（P<0.05）,全年载蓄率相同的情况下季节载蓄率的调整能影响钾的有效性。土壤有机质含量在不同放牧处理下较对照区有所增加;在0~10 cm 土层各放牧处理较对照有机质有增加的趋势。速磷与 NH4-N、NO3-N 具有极显著相关关系（P<0.01）,全氮和有机质具有极显著相关关系（P<0.01）。     

不同密度华北落叶松林天然林土壤养分特征研究

采用样地调查和土壤采样分析方法,对五台山地区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)天然林土壤养分特征进行研究,探讨不同林分密度华北落叶松天然林土壤养分特征,旨在为华北落叶松天然林的可持续经营提供理论依据。结果表明,林下土壤总碳、铵态氮和速效钾含量在0~10、10~20、20~30 cm土层之间的差异显著,表现出明显的由上到下递减的趋势;土壤硝态氮和速效钾含量在土层之间的差异不显著,但土壤硝态氮含量也在一定程度上表现出土层之间由上到下递减的趋势;土壤速效磷含量在各土层之间的差异最不显著,但中层略高于表层和下层。在不同土层中,不同林分密度的土壤养分特征存在差异。在0~10、10~20、20~30 cm土层中,土壤总碳、硝态氮、铵态氮、速效钾含量在576~1 568 plant·hm~(-2)密度范围内都表现为随林分密度的增大而先增加后降低的总体变化趋势;速效磷含量则分别表现为:表层先增加后减少,中层缓慢减少,下层先减少后增加。林分密度对表层土壤养分影响最为明显,随着土壤深度加深,营养元素对林分密度的响应发生改变。当华北落叶松天然林林分密度为896~1 216 plant·hm~(-2)时,0~30 cm深度土壤的总碳、硝态氮、铵态氮、速效钾、速效磷保持在相对较高的水平,以土壤养分为评价指标,研究地区华北落叶松天然林适宜的保留密度为896~1 216 plant·hm~(-2)。     

青海湖区紫花针茅草原封育导致的土壤养分时空变化特征

封育导致的生态系统恢复会体现在土壤恢复.以不同封育年限的青海湖区紫花针茅草原为对象,研究封育导致的土壤养分时空变化特征.结果表明:同一样地速效氮、速效磷和速效钾都表现为表层含量最高,显著高于第Ⅱ层,下面几层之间差异不显著;封育对速效养分含量影响不同,对速效钾含量影响不大,而速效磷含量大多显著提高,封育样地速效氮含量稍微高于对照样地.全量养分相比较,封育对土壤全钾和全磷含量影响不大,随土层加深全氮含量降低,封育导致土壤表层全氮含量升高(提高了19.9%).有机质含量随土层加深而降低,长期封育导致土壤有机质含量增加.相关分析表明,速效钾和全钾含量之间相关不显著,速效磷和全磷、速效氮和全氮含量都表现出显著相关,有机质和全量养分之间只有全氮表现出了显著相关.封育后土壤pH值略有升高;随着土层加深,土壤容重升高,但土壤容重变化不大.封育使草原土壤养分含量增加,但是养分的增加是一个非常缓慢的过程,对草原的保护还需继续加强.     

植被根系及其土壤理化特征在高寒小嵩草草甸退化演替过程中的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系。结果表明,不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸群落植被根系和蕴育植被根系的土壤量发生了明显的变化。特别是0~10 cm土层的植被根系在重度退化阶段显著高于其它退化演替阶段（P〈0.05）,而蕴育植被根系的＂载体＂量在重度退化阶段显著低于其它退化演替阶段（P〈0.05）,根土比（根和土的重量比）明显高于其它退化演替阶段（P〈0.05）;随着退化演替阶段的进行,高寒小嵩草草甸群落物种数、地上部分、植被根系锐减,群落结构和功能明显发生变化;不同退化演替阶段,植被根系（0~40 cm）的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中N、P含量存在一定的相关性;不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸土壤理化特性的变化影响草地群落地上部分和植被根系;土壤的稳定性是草地生产稳定和恢复的重要因素,在评价与改良退化草地时,要充分了解土壤的退化程度。在高寒草甸地下根系取样方法难以统一,而且土壤表层根系和土壤很难难以分离,加之根系采样破坏性大、工作量大,根土比可能是指示高寒草甸退化程度相对可靠的量化指标。     

荒漠草地沙漠化对土壤养分和胞外酶活性的影响

为探讨荒漠草地沙漠化过程中土壤养分含量、土壤胞外酶活性的变化特征及土壤养分与土壤胞外酶活性的关系,采用空间序列代替时间演替的方法,对宁夏中北部盐池县荒漠草地不同沙漠化阶段(潜在沙漠化、轻度沙漠化、重度沙漠化、极度沙漠化)草地的土壤养分、土壤胞外酶活性进行了研究。结果表明,荒漠草地沙漠化过程中土壤养分含量和土壤胞外酶活性均表现出不同程度的变化。土壤速效氮、速效磷、铵态氮和硝态氮随着荒漠草地沙漠化程度的加剧均呈逐渐降低趋势;土壤速效氮、铵态氮和硝态氮随着草地沙漠化的加剧呈显著降低趋势,而荒漠草地沙漠化过程中土壤速效磷无显著变化。土壤速效氮对荒漠草地沙漠化的响应更加敏感,轻度沙漠化阶段、重度沙漠化阶段和极度沙漠化阶段土壤速效氮分别比潜在沙漠化阶段降低了12.0%、50.1%和54.4%。荒漠草地沙漠化过程中,土壤α-1,4-葡萄糖苷酶(AG)、β-1,4葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、β-1,4-木糖苷酶(BXYL)、β-1,4-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)和碱性磷酸酶(AP)的活性均表现为潜在沙漠化轻度沙漠化重度沙漠化极度沙漠化,随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,土壤胞外酶的分解能力逐渐变弱。土壤胞外酶活性与土壤速效氮、铵态氮和硝态氮含量呈显著正相关,表明土壤胞外酶可以反映土壤肥力水平。     

藏北高寒草地地下生物量特征及其与土壤水分的关系

植物地下生物量是高寒生态系统重要的碳库,可以反映植物对极端环境的适应特征。以高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种主要草地类型为对象,对比分析了非生长季和生长季的地下生物量,探究不同类型的高寒草地地下生物量分配机制及其动态变化过程。结果表明:(1)3种草地地下生物量的空间分布在生长季和非生长季均呈现"T"字型分布。在这两个时期,3种草地0~10 cm的生物量占总地下生物量的比例均表现为:高寒草原(91.20%,94.72%)高寒草甸草原(83.17%,92.07%)高寒草甸(67.04%,68.38%),且其比例在生长季均有增加;(2)两个时期高寒草甸地下生物量均最高(1 620.39±71.09)g·m~(-2),(3 950.08±291.46)g·m~(-2),非生长季高寒草原最低(136.24±9.14)g·m~(-2),生长季高寒草甸草原最低(133.97±6.93)g·m~(-2);高寒草甸和高寒草原地下生物量在生长季都有显著增加,而高寒草甸草原显著减少;(3)地下生物量与土壤含水量有显著的正相关关系,在同样的温度条件下,土壤含水量是地下生物量的重要影响因子;而生长季是藏北地区降水比较集中的时期,土壤表层水分的增加促使根系向表层生长。     

三江源国家公园不同草地土壤微生物功能基因的差异性分析

土壤微生物在陆地生物地球化学循环过程中起着非常重要的作用。为了探索青藏高原高寒草地类型地上植被特性和地下土壤环境与土壤微生物功能基因之间关系,以三江源国家公园高寒草原、高寒沼泽化草甸及高寒草甸3种典型草地类型为研究对象,利用基因芯片(GeoChip 5.0)技术测定其微生物功能基因丰度,并分析它们之间的差异及影响因素。结果表明:(1)3种草地类型地上群落结构和地下土壤环境存在差异性,其中高寒草原物种多样性指数、pH值较高,沼泽化草甸中土壤含水量、微生物量碳、地上生物量、土壤速效氮含量较高,高寒草甸中则是土壤微生物量氮含量较高;(2)3种高寒草地类型的碳循环、氮循环、磷循环、有机修复的土壤微生物功能基因丰度存在显著差异,其中这些功能基因的丰度在高寒沼泽化草甸最高,高寒草甸、高寒草原次之;(3)地上植物物种多样性虽对功能基因丰度变化的解释率(r2)在57.1%-61.2%之间,但统计学上不显著(P>0.05),而微生物基因丰度随地上生物量的增加而增加,且解释率(r2)为77.5%-80.0%(P<0.05)。在pH、土壤含水量、土壤微生物量等地下土壤环境因子中,pH对功能基因丰度存在显著影响(P<0.01)解释率在83.4%-87.5%间,且土壤微生物功能基因丰度随土壤pH的增加而降低;土壤含水量、土壤微生物量对土壤微生物功能基因丰度的解释率分别为81.9%-83.1%(P<0.05)和76.8%-86.2%(P<0.05),微生物功能基因丰度随这两者含量的增加呈上升趋势。进一步运用RDA分析发现,pH、土壤微生物量、地上生物量是影响微生物功能基因丰度的主要因子,其中土壤微生物量是土壤有机质的重要组成部分,土壤有机质又是通过地上植被凋落物沉积所得到的。因此,地上植被特性的自上而下控制因子影响了土壤环境中自下而上的控制因子,间接的影响了微生物功能基因丰度。由此得出,地上植被特性和地下土壤环境因子共同作用控制了微生物功能基因丰度使其出现差异性。     

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。     

震区生态恢复初期土壤养分含量与微生物生物量特征的关系

为探究地震灾区不同气候区的初期生态恢复过程,选取汶川地震重灾区汶川县(干旱河谷气候区)和绵竹市(亚热带季风性气候区)的受损治理样地与未受损样地,对比研究表层土壤(0-20 cm)全养分(有机碳SOC、全氮TN)、速效养分(水解性氮、有效磷、速效钾)和微生物生物量含量.结果表明:同一气候区内,不同土壤层次SOC含量和0-5 cm、5-10 cm层土壤TN含量均表现为未受损区显著高于受损治理区(P0.05).其中,在亚热带季风气候区,受损治理区的水解性氮(AN)和微生物量碳(MBC)含量在不同土壤层次显著低于未受损区(P 0.05),真菌数量与速效钾(AK),放线菌数量与土壤SOC,TN与细菌、真菌、放线菌数量在未受损区均存在显著相关性(P 0.05);在干旱河谷气候区,未受损区不同层次土壤有效磷(AP)和微生物量氮(MBN)含量显著高于受损治理区(P0.05),MBC与AN、AP,MBN与SOC、TN,细菌数量与AK在受损治理区存在显著相关(P0.05),真菌数量与AP在未受损区存在显著相关(P0.05).典范相关分析发现,土壤中AK、TN含量与细菌数量、MBC含量,AK含量与真菌数量具有正相关关系.因此,震后受损区土壤速效养分、生物肥力不及未受损区,需加大土壤培肥力度,提高土壤速效养分含量,增加土壤微生物数量,从而改善土壤健康状况,促进生态恢复.(图3表5参41)