矿区植被恢复方式对土壤微生物和酶活性的影响

矿区废弃地生态退化形势严峻,生态修复已成为矿区可持续发展的主要措施,土壤微生物和酶活性可作为评价土壤恢复质量的敏感因子.本研究将以山西省安太堡煤矿复垦区作为对象,分析植被恢复方式对土壤微生物和酶活的影响.结果表明,不同植被方式对土壤理化特征、参与氮代谢的3类菌群(固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌)和4种酶活性(蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和多酚氧化酶活)均有显著影响.土壤总氮含量与固氮菌和硝化细菌数量均显著相关,而与反硝化细菌不相关.多酚氧化酶活性与有机碳和总氮含量之间为负相关,而其它3种酶与有机碳和总氮之间呈正相关.通过主成分分析计算综合肥力指标,刺槐-油松混交林土壤综合肥力指标最高,而未复垦综合肥力指标最低.可见,刺槐-油松混交林是晋西北干旱区矿区复垦较为适宜的植被恢复模式.     

黑岱沟露天煤矿排土场不同植被复垦土壤酶活性及理化性质研究

以黑岱沟露天煤矿排土场不同植被恢复方式下复垦土壤为研究对象,主要分析了沙棘、紫穗槐、杨树和沙棘杨树混交林以及玉米这5种人工植被下土壤的基本理化性质和蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶这3种水解酶的活性,并通过简单相关分析和通径分析研究了土壤基本理化性质与酶活性之间的相关关系,揭示了不同植被恢复下土壤酶活性差异的驱动因子,为该区复垦植物的选择及复垦效果评价提供科学合理的建议与参考.结果表明:15种人工植被恢复下排土场土壤基本理化性质得到改善,土壤酶活性有一定提高,但仍未达到天然草地的水平;2沙棘的有机碳和全氮含量最接近草地,达到草地的54.22%和70.00%,且其容重比最大容重紫穗槐的低17.09%,表现出复垦优势;与沙棘林相比,杨树林的土壤有机碳和全氮比沙棘分别低35.64%和32.14%,容重比沙棘林高16.79%;3不同植被间土壤碱性磷酸酶活性差异不大,而土壤脲酶活性能更敏感地反映不同植被恢复对土壤性质的影响.4排土场复垦土壤有机碳和全氮含量的提高,是排土场肥力恢复和生物活性提高的主要原因.     

煤矿复垦地不同恢复模式下土壤特性研究——以黑岱沟露天煤矿为例

以准格尔旗黑岱沟露天煤矿复垦区主要植被类型为研究对象,进行了土壤容重、土壤有机质含量及氮、磷、钾养分状况的调查分析.结果表明,各种植被类型均能有效地改良土壤,但以豆科灌丛对土壤容重的改良效果最明显;不同植被类型土壤养分含量有明显的差异.在9种植被类型和一个裸地对照类型中,混合植被配置土壤有机质高于草地和高大乔木纯林;复垦区土壤中以裸地对照区有机质含量最低,油松 柳 沙棘、锦鸡儿和杨 沙棘各种类型的乔、灌混合林提高土壤有机质含量的效果明显优于其他植被类型,各种植被群落下土壤氮、磷含量均明显高于对照区(裸地).     

不同植被恢复模式对黄土丘陵区侵蚀土壤微生物量的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤微生物量的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30年植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析了植被恢复过程中土壤微生物量、呼吸强度、代谢熵及理化性质的演变特征。结果表明,侵蚀环境下植被恢复后土壤微生物量碳、氮、磷显著增加,增幅分别为109.01%～144.22%、34.17%～117.09%和31.79%～79.94%,微生物呼吸强度增加26.78%～87.59%,代谢熵降低57.45%～77.49%,微生物量的增大和活性增强进一步促进了土壤性状的改善。相关性分析结果显示微生物量碳、磷、呼吸强度与土壤养分相关性极为密切,显然,土壤微生物量可以作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被恢复模式对土壤质量改善作用不同,总体来说混交林作用效果最好,刺槐和柠条纯林次之,荒草地和油松纯林较差,在人工促进生态恢复过程中应持以混交林为主,纯林为辅的原则。     

黄土坡耕地退耕还林后土壤性质变化研究

退耕还林是治理黄土高原水土流失的根本措施。论文以退耕历史较长的黄土丘陵沟壑区安塞县为例,选取不同类型植被恢复和不同恢复年限的退耕样区,探讨了退耕还林还草对土壤理化性质的影响。结果表明,坡耕地退耕后,遭侵蚀破坏的土体构型渐趋恢复,土壤容重、pH值减小,毛管孔隙度、饱和含水量等增大;土壤有机质增加了2.75倍,碳增加了27.29%,氮增加了46.79%;而且,土壤速效养分增加的速度大于土壤全量元素增加的速度。土壤质量恢复效益最大的是刺槐林地,其次是柠条灌木地,最小的是撂荒地。混交林土壤全氮含量最高,柠条最利于铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的积累。不同类型植被,土壤速效养分的差异比土壤全量元素间的差异明显。随恢复时间的增加,土壤结构不断得到改善,土壤有机质、全碳、全氮以及主要离子含量呈明显增加趋势,土壤速效养分增加更明显。土壤有机质在植被恢复5年以上开始明显增加,土壤碳、氮和速效养分则在10年以后增加明显。     

不同植被类型下土壤胡敏酸降解特性

为了解不同植被类型下土壤HA(胡敏酸)降解菌的种类、分布状况及其中C的降解程度,选取退耕还林典型地带,于农田、油松、刺槐、沙棘、混交林0~10cm土样中分别提取HA,利用HA作为唯一C、N源筛选HA降解微生物. 结果表明:相比农田土壤HA,各林地土壤HA中w(C)增加,w(N)有所减少;共分离获得5株HA降解菌,根据16s rRNA序列鉴定,分别为Bacillus licheniformis、Rhizobium nepotum、Microbacterium resistens、Stenotrophomonas maltophilia、Streptomyces azureus,相似度分别为99.65%、99.78%、98.71%、99.23%、99.78%. 农田、刺槐、油松及混交林的降解菌优势种为Bacillus licheniformis,沙棘优势种为Streptomyces azureus,刺槐无Rhizobium nepotum分布,沙棘和混交林无Stenotrophomonas maltophilia分布;降解菌数量为沙棘>刺槐>农田>油松>混交林,混交林仅为沙棘的58.87%;混交林、油松、沙棘、刺槐降解菌的RC(呼吸量碳)分别较农田高出25.35%、11.28%、10.36%、7.11%,混交林与农田差异显著(P<0.05). 沙棘、刺槐、农田、油松降解菌MBC(微生物生物量碳)分别较混交林高出131.91%、68.48%、64.98%、54.47%,刺槐、农田、油松三者与沙棘及混交林差异显著(P<0.05). 沙棘土壤HA的TDR(总降解率)明显高于农田和混交林(P<0.05). 相关性分析表明,降解菌数量与MBC呈极显著正相关,与RC呈极显著负相关(P<0.01). 结果表明,植被类型影响了土壤HA降解菌的群落组成及其降解特性.      

基于矿山废弃地生态恢复的土著树种生态适宜性分析

晋北地区年降水量少且分布不均,长期以来高强度的煤炭资源开采,给当地造成严重的生态破坏,形成许多难以恢复的植被和再利用的废弃荒地。因此,选择耐旱、抗逆、适生的树种是植被恢复的关键。本文采用样方法,分析了柠条、刺槐、榆树、沙棘、柽柳和沙枣6个树种在不同植物配置模式中经过10年自然演替树种的生态适宜性。结果表明:柠条×沙枣×刺槐混交模式是最适宜于当地植被恢复的配置模式,柠条和榆树可作为排土场植被恢复的推广树种。     

基于海州露天矿排土场不同复垦模式下小气候效应研究

以海州露天矿排土场不同复垦模式(草地、农田、白榆林地、刺槐林地、白榆刺槐混交林地)为研究对象,以裸地为对照,采用定点观测的方法,对海州露天矿排土场不同复垦模式下的光照强度、大气温度、相对湿度、5 cm、10 cm处的土壤温度和0～10 cm、10～20 cm的土壤含水量等小气候因子进行连续观测,分析小气候因子的日变化、日较差和日均值。研究结果表明:不同复垦模式均有降温、增湿、保水、减小日较差和日均值的功能。不同复垦模式对小气候调节能力表现为白榆刺槐混交林地白榆林地刺槐林地农田草地裸地。海州露天矿排土场随着植被的恢复,小气候和环境得到良好的改善。     

安太堡露天矿排土场植被恢复模式与土壤因子相关性研究

在中煤平朔矿区设置4种植被恢复模式的样地,采用样方法调查植物群落特征,并对样地内的土壤因子进行了分析,比较了不同植被恢复模式下植物物种组成与土壤因子的相关关系.结果表明:与复垦初期相比,四种植被恢复模式物种丰富度都明显提高,土壤有机质、全氮和速效钾含量与未进行植被恢复前的原地貌土壤相比都有提高.土壤速效钾、有机质、全氮对沙枣、柠条种群特征的影响较大,影响程度依次为:有机质＞速效钾＞全氮.     

黄土高原沟壑区沙棘人工混交林改土效应研究

为了解沙棘人工混交林的改土效应,实验采用国家标准森林分析方法进行研究,结果表明:沙棘人工混交林增强了土壤稳定性,改善了土壤理化性质,具有良好的改土效应。土壤的水稳性团聚体比油松纯林提高了20.8%,而表征土壤团聚体稳定程度的破坏率却比油松纯林低40.76%;土壤容重和坚实度分别较油松林低5.9%和15.1%,孔隙度和通气度分别高12.16%和16.9%,持水量和含水量高13.6%和5.9%;有机质、全N、P2O5、速效P、速效K较油松纯林分别增长了10.5%、22.6%、20.2%、25.4%和12.6%;林内蛋白酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶分别比纯林平均提高了17.5%、89.6%、2.9%、39.1%;沙棘-油松混交林改土效果优于沙棘-侧柏混交林;随着林龄增加,改土效果越佳。     

Effect of petroleum on decomposition of shrub–grass litters in soil in Northern Shaanxi of China

The impacts of petroleum contamination on the litter decomposition of shrub–grass land would directly influence nutrient cycling, and the stability and function of ecosystem. Ten common shrub and grass species from Yujiaping oil deposits were studied. Litters from these species were placed into litterbags and buried in petroleum-contaminated soil with 3 levels of contamination (slight, moderate and serious pollution with petroleum concentrations of 15, 30 and 45 g/kg, respectively). A decomposition experiment was then conducted in the lab to investigate the impacts of petroleum contamination on litter decomposition rates. Slight pollution did not inhibit the decomposition of any litters and significantly promoted the litter decomposition of Hippophae rhamnoides, Caragana korshinskii, Amorpha fruticosa, Ziziphus jujuba var. spinosa, Periploca sepium, Medicago sativa and Bothriochloa ischaemum. Moderate pollution significantly inhibited litter decomposition of M. sativa, Coronilla varia, Artemisia vestita and Trrifolium repens and significantly promoted the litter decomposition of C. korshinskii, Z. jujuba var. spinosa and P. sepium. Serious pollution significantly inhibited the litter decomposition of H. rhamnoides, A. fruticosa, B. ischaemum and A. vestita and significantly promoted the litter decomposition of Z. jujuba var. spinosa, P. sepium and M. sativa. In addition, the impacts of petroleum contamination did not exhibit a uniform increase or decrease as petroleum concentration increased. Inhibitory effects of petroleum on litter decomposition may hinder the substance cycling and result in the degradation of plant communities in contaminated areas.     

三江平原典型湿地类型土壤微生物特征与土壤养分的研究

为探讨不同湿地类型土壤微生物数量和酶活性的分布特征及其与土壤养分的关系,本研究选择了三江平原洪河湿地保护区4种典型湿地类型(小叶章+沼柳湿地、小叶章湿地、毛苔草湿地和芦苇湿地)的土壤为研究对象.结果表明4种湿地类型在0~30 cm土层内:1土壤有机碳、全氮和全磷均随土层深度的增加而减少,速效钾、速效磷和速效氮则未表现出有规律的变化,且不同湿地类型土壤养分含量差异显著.2土壤微生物数量为细菌放线菌真菌,3种微生物菌落数量均随土层深度的增加而减少.土壤微生物总数量以小叶章湿地最多,毛苔草湿地最少.3土壤蔗糖酶和纤维素酶活性均随土层深度的增加而减少,而土壤过氧化氢酶活性未表现出有规律的变化.小叶章+沼柳湿地和小叶章湿地中3种酶活性显著性高于毛苔草湿地和芦苇湿地(P0.05).4相关性分析表明,土壤细菌、真菌和纤维素酶与土壤养分各指标均呈极显著或显著正相关,放线菌和蔗糖酶与速效钾、过氧化氢酶与速效钾、速效磷无显著相关性关系.因此,土壤微生物和酶活性是反映土壤养分状况的重要指标.     

西南喀斯特土地利用变化对植物凋落物-土壤C、N、P化学计量特征和土壤酶活性的影响

以贵州关岭花江喀斯特峡谷原生林、灌木林、草地和坡耕地这4种典型土地利用方式下的凋落物-土壤为研究对象,研究土地利用变化对西南喀斯特植物凋落物-土壤C、N、P化学计量特征和土壤酶活性的影响及其驱动机制.结果表明,4种不同土地利用方式的凋落物-土壤C、N、P含量和土壤酶活性存在显著差异.与其他区域相比,凋落物和土壤分别具有高C低N高P、低C低N高P的格局.脲酶、蔗糖酶和淀粉酶表现出原生林灌木林草地坡耕地,碱性磷酸酶则是原生林灌木林坡耕地草地.未来的生态建设应重视原生林的保护.土壤养分受凋落物C、N、P及其计量比的显著影响,但土壤酶活性与凋落物无显著联系.冗余分析表明,土壤酶活性与土壤TN、SWC、C∶N极显著相关(P 0. 01),与p H和N∶P显著相关(P 0. 05),重要性大小依次为TN SWC C∶N p H N∶P.     

刺槐林恢复过程中土壤微生物碳降解酶的变化及与碳库组分的关系

为揭示黄土高原人工刺槐林恢复过程中土壤微生物碳降解酶活性的变化特征及与碳组分的响应关系,研究该区域不同恢复年限刺槐林土壤碳库组分、碳降解酶活性、微生物呼吸及其熵值的特征,探讨土壤微生物碳降解酶的变化及与碳库组分的关系.结果 表明,微生物呼吸(MR)随刺槐林龄增加呈先增加后减小趋势,微生物代谢熵(qCO2)随刺槐林龄增加...     

生物炭配施磷肥对土壤养分、酶活性及紫花苜蓿养分吸收的影响

生物炭作为一种既能单独施用,又能与化肥共同施用的土壤改良剂,在农业生产实践中被广泛施用.然而,关于不同粒径生物炭与磷肥联合施用对土壤和植物的影响研究较少.采用盆栽试验,研究在两个磷水平下,不同粒径生物炭对土壤养分、酶活性以及紫花苜蓿养分吸收的影响[生物炭根据直径分为：C1(>1 mm)和C2(<0.01 mm)这两种处理].结果表明,生物炭和磷联合施用显著提高了土壤养分、酶活性和苜蓿养分吸收;其中,C2处理显著提高了土壤有效磷含量(P<0.05)和磷酸酶活性(P<0.01),而C1处理对铵态氮、硝态氮、脲酶和过氧化氢酶活性有显著影响(P<0.05).并且,不同粒径生物炭处理间的养分及酶的差异受到土壤磷水平的影响,P0水平下,C1和C2处理的铵态氮和硝态氮含量并没有显著差异;而在P1水平下,C1处理的铵态氮和硝态氮含量比C2处理高24.19%和18.68%(P<0.05),但C1和C2处理的有效磷之间并无显著差异;磷添加显著提高了苜蓿地上和地下部的N和P含量(P<0.05),但是不同粒径生物炭之间苜蓿养分含量并没有显著影响.综上所述,生物炭与磷肥...     

Bacterial diversity and distribution in the southeast edge of the Tengger Desert and their correlation with soil enzyme activities

The nature of microbial communities and their relation to enzyme activities in desert soils is a neglected area of investigation. To address this, the bacterial diversity and distribution and soil physico-chemical factors were investigated in the soil crust, the soil beneath the crust and rhizosphere soil at the southeast edge of the Tengger Desert, using the denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rRNA genes amplified by the polymerase chain reaction. Phylogenetic analysis of the sequenced DGGE bands revealed a great diversity of bacteria. The Proteobacteria, consisting of the α, β, and γ subdivisions, were clearly the dominant group at all depths and in rhizosphere soil. Analysis of the enzyme activities indicated that the rhizosphere soil of Caragana korshinskii exhibited the highest protease and polyphenol oxidase activities, and in the soil crust there were increased activities of catalase, urease, dehydrogenase and sucrase. The bacterial community abundance closely correlated with soil enzyme activities in different soils. The presence of Cyanobacteria correlated with significant increases in protease, catalase and sucrase in the soil crust, and increased urease in the rhizosphere soil of Artemisia ordosica. The occurrence of Acidobacteria was associated with significant increases in urease, dehydrogenase, and sucrase in the rhizosphere soil of C. korshinski. The presence of γ-Proteobacteria correlated with a significant increase in polyphenol oxidase in the rhizosphere soil of A. ordosica. The study indicated a close relationship between the soil bacterial community and soil enzymes, suggesting the necessity of further investigations into bacterial function in this desert ecosystem.     

土地利用方式对喀斯特山区土壤养分及有机碳活性组分的影响

通过对喀斯特山区5种土地利用方式(林地、 花椒林、 火龙果林、 退耕草丛和旱地)土壤养分和活性组分含量的比较研究,探讨了土壤质量对土地利用变化的响应。结果表明,林地土壤养分和活性组分含量最高,其中土壤有机碳、 微生物生物量碳、 氮、 磷、 易氧化有机碳和可溶性有机碳含量分别为44.80 g·kg^-1、 477.86 mg·kg^-1、 102.87 mg·kg^-1、 17.54 mg·kg^-1、 7.72 g·kg^-1和166.43 mg·kg^-1,土壤养分和活性组分含量总体按花椒林、 火龙果林、 退耕草丛和旱地依次下降。除旱地与经自然恢复15 a的退耕草丛土壤养分和活性组分含量较为接近,大多未达显著差异水平外,其他土地利用方式间土壤养分和活性组分均存在显著差异。冗余分析表明,土壤有机碳是影响活性组分变化的主要影响因子;花椒林对土壤养分和活性组分的累积效应仅次于林地,且明显高于火龙果林和旱地。研究阐明了喀斯特土壤的自然修复是一个非常缓慢的过程,需辅以必要的造林措施加速其恢复,花椒林可以作为喀斯特山区农业生产或生态恢复过程中优先考虑的植被类型。     

丛枝菌根真菌对不同含盐量湿地土壤中芦苇生长的影响

采用温室盆栽实验的方法,研究接种Claroideoglomus etunicatum(CE)、Rhizophagus intraradices(RI)、Funneliformis mosseae(FM)和Glomus versiforme(GV)对非盐渍化和盐渍化湿地土壤上芦苇(Phragmites australis)菌根侵染率、生物量、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比和Na+、Cl-含量的影响,旨在为我国湿地生态系统的生态恢复和盐碱化修复提供理论依据和技术支持.结果表明,在2种湿地土壤上4种AM真菌的平均菌根侵染率为2.5%~38%,接种CE的侵染率显著高于其它接种处理;盐渍化湿地土壤上芦苇菌根侵染率与非盐渍化湿地土壤间无显著性差异,非盐渍化湿地土壤芦苇生物量、矿质营养元素的吸收显著高于盐渍化湿地土壤,而Na+和Cl-的含量显著低于盐渍化湿地土壤.对于非盐渍化湿地土壤,接种GV处理显著增加了芦苇地上部的干重,促进了芦苇地上部对N、P、K、Ca和Mg等5种营养元素的吸收,接种GV和RI则显著促进了芦苇根部对P和K的吸收;4种接种处理显著降低了芦苇地上部N∶P,接种FM和GV显著降低了根部C∶N和C∶P;4种接种处理也显著降低了芦苇地上部Cl-的含量,接种RI处理显著降低了芦苇地上部Na+的含量.对于盐渍化湿地土壤,4种接种处理对芦苇生物量、矿质营养吸收和Na+、Cl-的含量均没有显著性影响.结果也表明,AM真菌对于不同含盐量湿地土壤芦苇生长的影响表现出不同的菌根效应,在非盐渍化湿地土壤上对芦苇生长的有益作用明显好于盐渍化湿地土壤.应结合相应的技术措施进一步通过野外实地实验筛选接种效果好的AM真菌菌种,探讨菌根技术对不同含盐量湿地土壤上芦苇生长的实际作用.     

金沙江干热河谷不同区段土壤碳氮磷化学计量和酶活性研究

探明金沙江干热河谷土壤C、N、P化学计量和土壤酶活性特征,是该区域生态恢复的重要决策依据. 2021年1月通过野外调查、土样采集及室内分析,对金沙江干热河谷上、中、下游共32个样地表层土壤的C、N、P化学计量和酶活性特征及其相互关系进行研究. 结果表明:①金沙江干热河谷土壤C、N、P元素含量受气候、土壤和植被等环境因子影响,其含量均表现为上游>下游>中游的特征,而土壤C/N值(含量比)从上游向下游逐渐降低,土壤C/P值(含量比)和N/P值(含量比)均呈从上游向下游逐渐增加的趋势. ②土壤脲酶(Ure)、β-葡萄糖苷酶(BG)和酸性磷酸酶(AP)的酶活性受金沙江干热河谷上、中、下游气候以及土壤、植被等环境因子的影响,其活性均表现为上游>下游>中游的特征. ③金沙江干热河谷不同植被类型土壤C、N、P含量和酶活性均表现为天然林>人工林>稀树灌草丛的特征. 研究显示:金沙江干热河谷上、中、下游土壤C、N、P元素含量及其化学计量比和土壤酶活性存在空间差异,可能与不同区段的气候、土壤、植被等因素有关;适宜的气候、土壤和植被能增加土壤C、N、P元素含量,提高土壤Ure、BG和AP酶活性.