基于Biolog指纹解析黑土滩退化草地土壤微生物群落特征

黑土滩草地退化不仅体现在植被群落特征的退化,同时也体现在土壤微生物群落结构和功能的退化。为明确不同地区黑土滩退化草地土壤微生物群落的空间异质性,探究植被与土壤微生物对黑土滩草地退化的响应规律,利用样方调查法和Biolog-ECO微平板法,分析了青海省海北州野牛沟乡、果洛州大武镇及玉树州巴塘乡3个地区黑土滩退化草地的植被群落特征及土壤微生物群落多样性特征。结果表明,(1)黑土滩退化草地毒杂草化,优良牧草成为群落偶见种。3个地区植被群落组成存在差异:大武地区植物物种丰富度最大,为16.25,野牛沟次之,巴塘最小;植被优势度指数、多样性指数和均匀度指数均为野牛沟大武巴塘;地上生物量和0-10 cm土层地下生物量均为大武地区最大,巴塘次之,野牛沟最小,三者间均存在显著差异(P0.05);大武和巴塘地区10-20 cm土层地下生物量显著大于野牛沟地区(P0.05)。(2)黑土滩退化草地土壤微生物在0-10 cm土层主要利用氨基酸类、酯类和胺类碳源,碳源相对利用率均在19%以上;在10-20 cm土层主要利用氨基酸类和酯类碳源,碳源相对利用率均在22%以上。不同地区黑土滩退化草地土壤微生物对单一碳源的利用存在差异,差异主要来源于酸类、氨基酸类和酯类。(3)土壤微生物AWCD(平均每孔颜色变化率)和H指数(Shannon-Wiener多样性指数)与植物多样性和生物量相关性较高;物种重要值、多样性及生物量对土壤微生物AWCD变化的共同解释率为88.42%。综上,黑土滩退化草地植被物种组成及群落结构存在地域差异,不同地区黑土滩退化草地土壤微生物群落结构不同;黑土滩退化草地利用D-半乳糖酸γ内酯、L-精氨酸、D-半乳糖醛酸、L-天冬酰胺酸、D-甘露醇、L-丝氨酸、N-乙酰基-D-葡萄胺等的功能微生物显著富集,利用i-赤藻糖醇、2-羟苯甲酸、L-苏氨酸、α-丁酮酸、α-D-乳糖等的功能微生物显著分异。     

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。     

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.     

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。     

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。     

新疆盐渍土3种植被类型土壤微生物碳源利用

研究了新疆天山以北三工河流域自然生境下梭梭(Haloxylon ammodendron)、琵琶柴(Reaumuriasoongonica)、隐子草(Cleistogenes chinensis)3种植被群落的土壤微生物碳源利用差异,分析了土壤理化性质与微生物总体活性、功能多样性的相关关系.采用BIOLOG生态板检测了各微生物群落对31种单一碳源的利用情况,结果表明,3种群落的微生物总体活性(AWCD)(F=41.877,P<0.001)、功能多样性(Shannon指数)(F=164.680,P<0.001)、丰富度(R值)(F=20.818,P=0.02)差异显著,其中梭梭植被下微生物群落的AWCD值、Shannon多样性指数、R值明显高于其他两种植被的微生物群落.土壤pH(相关系数=0.958,P<0.001)、土壤总碳相对含量(相关系数=0.718,P<0.05)与微生物总体活性(AWCD)呈显著相关,对微生物碳源利用有重要影响,而土壤可溶盐总量、含水率则与AWCD相关性不显著,微生物群落碳源利用功能多样性和丰富度与土壤理化性质均无显著相关关系.对于所研究的31种单一碳源,梭梭植被下微生物群落的利用情况也好于其他两种植被类型,对11种单一碳源利用情况较好,而琵琶柴、隐子草植被微生物群落分别则仅能对其中6种和5种碳源有较好的利用能力.     

六盘山生态移民迁出区不同植被恢复模式土壤微生物功能多样性研究

为了揭示宁夏六盘山生态移民迁出后,不同植被恢复模式下土壤微生物群落功能多样性的变化特征,以泾源县移民区6种人工混交林(青海云杉Picea crassiflolia+油松Pinus tabuliformis+河北杨Populus hopeiensis、刺槐Robinia pseudoacacia+油松、旱柳Salix matsudana+刺槐+山杏Prunus armeniaca、油松+山杏、刺槐+山杏+紫花苜蓿Medicago sativa、油松+旱柳+红豆草Onobrychis viciaefolia)为对象,自然恢复为对照,采用Biolog-ECO微平板法研究不同植被恢复模式土壤微生物功能多样性特征。结果表明,(1)7种不同植被恢复模式0～20 cm土层土壤微生物AWCD值以刺槐+山杏+紫花苜蓿模式为最高(0.94±0.44),青海云杉+油松+河北杨最低(0.26±0.18)。(2)不同植被恢复模式土壤微生物对各碳源的利用状况有所差异,碳水化合物类是7种植被恢复模式土壤微生物利用的主要碳源,其次为氨基酸类、羧酸类和聚合物类,而其他化合物和胺类的利用较低。(3)7种不同植被恢复模式土壤微生物多样性指数均存在显著性差异(P0.05),其中刺槐+山杏+紫花苜蓿和油松+山杏混交林土壤微生物Shannon指数、Brillouin指数和Pielou均匀度指数显著高于其他植被恢复模式(P0.05)。(4)PCA分析显示,PCA1和PCA2分别占总方差的36.54%和26.83%。刺槐+山杏+紫花苜蓿、油松+山杏、油松+旱柳+红豆草混交模式及自然恢复可利用碳源较多,旱柳+刺槐+山杏混交模式次之,青海云杉+油松+河北杨和刺槐+油松混交模式可利用碳源少。以上结果表明,人工林的不同混交模式对提高土壤微生物群落的代谢活性具有显著差异。该研究区内,刺槐+山杏+紫花苜蓿植被恢复模式较其他植被恢复模式更有利于土壤微生物群落功能多样性的提高。     

大广高速不同护坡植被土壤微生物及理化性质

为了解不同护坡植被对高速公路边坡土壤质量恢复的影响,于2016年10月采集大广高速大名路段栽植6-7年的紫穗槐(Amorpha fruticosa)、杠柳(Periploca sepium)和鸡矢藤(Paederia scandens)3种护坡植被下土壤,分析0-10cm、10-20 cm、20-30 cm土层的土壤理化性质,利用T-RFLP技术测定土壤微生物群落结构,并采用冗余分析(RDA)探讨微生物群落结构与土壤理化性质相关性.结果表明:(1)鸡矢藤植被下土壤理化性质较好,同时3种护坡植被0-10 cm土层的土壤养分、持水量及孔隙度均高于10-20 cm和20-30 cm土层;(2)鸡矢藤0-10 cm和10-20 cm土层中粒径5 mm的团聚体含量高于杠柳和紫穗槐;(3)杠柳和鸡矢藤0-10 cm土层优势细菌种类和0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm土层优势真菌种类数高于紫穗槐;(4)RDA结果显示土壤微生物群落结构主要受土壤物理性质的影响.因此,土壤物理性质能敏感地随土壤质量变化而改变,可通过适当翻埋枯落物等措施改善土壤质量,进而改善边坡土壤生态环境.     

安徽查湾自然保护区常绿阔叶林不同林分土壤微生物群落代谢特征

为探讨亚热带常绿阔叶林不同林分土壤微生物群落特征,在安徽祁门县查湾自然保护区亚热带常绿阔叶林内,分别选择以甜槠(Castanopsis eyrei(Champ.)Tutch.)为单一优势种的林分P1,以青冈栎(Cyclobalanopsis glauca(Thunb.)Oerst.)、甜槠和马尾松(Pinus massoniana Lamb.)为优势种的林分P2,各设置3个重复样地,采用Biolog方法探讨了土壤微生物群落功能多样性与林分结构的关系。结果表明,林分P2土壤养分(铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳氮)均高于林分P1,但没有显著差异(P0.05);两种林分0~10 cm土层的土壤养分含量明显高于10~20 cm土层。培养48 h后,林分P2的0~10 cm与10~20 cm土层AWCD均大于P1,并且0~10 cm土层差异较大,但不同土层AWCD在两种林分之间均未达到显著差异(P0.05)。林分P2 0~10 cm土层AWCD、Shannon指数(H')、Simpson指数(D)、Mclntosh指数(U)和丰富度指数(S)均高于林分P1,林分P2的H'与D显著高于林分P1(P=0.03,P=0.02),但10~20 cm土层所有功能参数在P1与P2之间没有显著差异(P0.05)。0~10 cm土层,林分P1土壤微生物对醇类和糖类利用率较高,林分P2对糖类和酯类利用率较高。10~20 cm土层,林分P1对醇类利用率较高,林分P2对胺类和醇类利用率较高。冗余分析(RDA)显示,铵氮、林分胸高断面积、林分丰富度指数、土壤含水率、溶解性有机碳(DOC)及溶解性氮(DN)对微生物碳源利用影响较大。其中,铵氮、林分丰富度指数、含水率、DN几乎与所有碳源代谢呈正相关。林分结构因子除林分丰富度指数外均与所有碳源代谢呈负相关;蒙特卡罗置换实验显示林分胸高断面积与土壤微生物群落代谢呈显著负相关(r2=0.42,P=0.02)。以上结果说明亚热带北部常绿阔叶林土壤微生物群落代谢特征受林分结构的制约。     

三江源区不同建植年代人工草地群落演替与土壤养分变化

研究了了三源区不同建植期人工修复草地在不同演替阶段毒杂草[主要是甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)]的入侵规律、数量特征,植物群落物种组成、生物苗和草地质最以及土壤养分、微生物活性的变化规律.结果表明,不同建植期人工修复草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异.随着演替时间的推移,人工草地群落盖度、高度、物种数、生物最和多样性指数均表现出"V"字型变化规律,杂类草--甘肃马先蒿的数量特征变化尤为明显,在4 a的人工草地群落中开始局部入侵,在5～6 a的人工草地群落中大面积入侵,其入侵速度、入侵面积达到高峰期.土壤的含水量、容重、土壤中有机质、氮素和磷素在演替过程(7 a、9 a草地)中逐渐降低,到一定时期又逐步增加;随着演替的进行,不同建植期人工草地的土壤微牛物生物量碳和酶活性均呈"V"字型,变化.对于退化生态系统的恢复首先是植被恢复,其次是土壤肥力的恢复.土壤有机质等养分的积累、微生物活性的改善不仅能使土壤-植物复合系统的功能得以恢复,同时也能促进物种多样性的形成,有利于人工草地群落稳定性的提高.在试验区尽管植被恢复演替进行得比较缓慢,但从土壤发展的角度看,仍属进展演替.所以,在退化高寒草甸的恢复过程中,若降低和有效控制外界的干扰(如围栏封育),可为退化草地恢复提供繁殖体与土壤环境,实现人工草地逐步向恢复(正向)演替进行.图3表6参34     

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     

内蒙古多伦县4种植被对沙地土壤的修复效应

为揭示逆沙漠化进程中人工植被对沙地土壤的修复效应,选择内蒙古多伦县治沙园区的山杏(Prunus sibirica,SX)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii,NT)和黄柳(Salix gordejevii,HL)3种人工植被群落和天然草地(CD)群落,对其土壤理化特性进行研究。结果显示:(1)各样地有机碳含量以表层为最高,SX、CD、NT和HL样地分别为21.3、11.0、7.3和2.0 g·kg-1;(2)土壤全氮、全磷和有机碳含量具有基本一致的变化规律;(3)土壤细黏粒(20μm)含量以SX样地为最高,达到26.5%,CD样地次之,为10.8%,HL样地最低,仅为6.5%;(4)0~10cm土层全磷含量、全氮含量、含水量与有机碳含量之间呈显著或极显著正相关关系(P0.05或P0.01),特别是土壤细黏粒含量,几乎与所有土壤养分指标间呈显著相关性。该研究表明,近年来大面积种植的黄柳人工群落对于土壤理化特性的改善效果不显著,而自然发展的草地群落改善效果明显,因此,当地在大量实施人工植被治沙的同时更应注重保护天然草地植被。     

围封和放牧对科尔沁沙质草地植被和土壤的影响

选择科尔沁沙地自由放牧和围封10年的沙质草地为研究对象,通过野外调查与室内分析相结合,分析了围封和放牧对沙质草地群落土壤和植被的影响,旨在为退化沙地恢复与重建提供科学依据。结果表明,(1)围封和放牧草地盖度、密度、地上生物量、高度存在显著差异(P0.01),围封使群落盖度、密度、地上生物量和高度分别增加了67%、79%、71%和44%。(2)放牧草地物种数为15种,围封草地为21种,放牧草地物种数增加了40%,大果虫实、狗尾草、差巴嘎蒿是放牧草地群落的优势物种,其重要值占71%;达乌里胡枝子、狗尾草、画眉草、猪毛菜和虎尾草是围封草地群落的优势物种,其重要值占60%。放牧草地处于一年生杂类草+差巴嘎蒿的沙地退化演替阶段,围封草地处于达乌里胡枝子+一年生禾草+一年生杂类草的沙地恢复演替阶段。(3)围封草地的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数、Pielow均匀度指数均大于放牧草地,说明围封提高了群落的物种多样性。(4)围封和放牧草地群落0~20 cm和20~40 cm的土壤水分、土壤机械存在极显著差异(P0.01),围封使沙质草地群落土壤水分、土壤黏粉粒和细砂粒增加。除速效氮外,围封和放牧草地群落土壤的化学性质差异显著(P0.001)。围封与放牧草地相比,总磷、总氮、速效磷和有机质均呈上升趋势,增幅分别为72%、152%、15%和272%。(5)0~20 cm的土壤理化因子:土壤水分、粗砂粒、细砂粒、粉黏粒、有机质、全氮与植被特征因子显著相关(P0.01),表明群落植被与土壤之间相互影响较强。     

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。     

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.     

科尔沁沙地植被恢复及其对土壤的改良效应

探讨了对科尔沁沙地乌兰敖都地区流动沙丘采取生物和工程措施建立起人工固沙植被的相关配套技术,并就植被恢复程度对土壤改良效应进行了对比研究.结果表明:在流动沙丘进行人工固沙时采用1.0 m×1.0 m草方格内播种小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)种子的措施具有较好的固沙效果,一般经过2年可使沙丘表面得到固定.在围栏封育条件下实施适宜的植被恢复措施,一般可在23年获得明显的固沙效果.小叶锦鸡儿人工固沙群落内土壤养分随着群落的生长发育而发生变化,在030 cm土层中,有机质、速效钾、全氮、水解性氮、全磷、有效磷含量都表现为:11年生群落＞6年生群落＞流动沙丘;小叶锦鸡儿人工群落的建立可大幅度提高土壤微生物生物量,并随着年龄的增加,微生物生物量C、N、P的含量均呈现增加趋势.     

共和盆地沙质荒漠化过程植被群落特征变化

青海共和盆地是我国西部荒漠化比较严重地区之一。荒漠化不仅表现为植被结构和功能的退化,也伴随着土壤性质的退化。作者对共和盆地典型荒漠化区域设置样带进行植被、土壤调查,利用TWINSPAN对研究区植被进行数量分类,在此基础上确定荒漠化发展阶段类型及所包含的植被群落类型,分析了不同荒漠化发展阶段的植被群落组成、盖度、生物量及土壤质地、有机质和全氮含量。结果表明：研究区荒漠化梯度划分为未退化草地、轻度退化草地、轻度沙化草地、中度退化草地、中度沙化草地。随着荒漠化的发展,群落组成从简单趋于复杂再到简单;群落盖度逐渐减小,其中未退化草地样方的平均盖度达到48．40％4±3．25％,而中度沙化草地的平均盖度仅为15．34％±2．78％;轻度干扰下样方群落生物量先增加,随着干扰加剧,生物量逐渐减小,轻度退化草地地上、地下及总生物量均最高,中度沙化草地的均最低;土壤0-20cm,20-40cm层有机质和全氮含量逐渐减小,粒度组成也发生明显变化。沙化对土壤有机质、全氮含量及粒度组成的影响显著。     

黄河源不同区域退化高寒草甸土壤养分空间变异研究

研究黄河源退化高寒草地土壤养分垂直空间变异,为黄河源退化草地治理提供参考。在黄河源选取短暂季节性冻土区(河南县多松乡)、较长季节性冻土区(玛沁县大武镇)、多年冻土区(玛多县花石峡镇)3个高寒草甸样区,每个样区选取3个小流域采集原状土层土壤样品并测定养分含量。结果表明:(1)短暂季节性冻土区、较长季节性冻土区和多年冻土区土层厚度分别为(151.67±14.43)、(155.33±5.03)和(88.33±7.37)cm;(2)草地退化后,除短暂季节性冻土区0—20cm土壤pH升高,其他区域变化不明显;(3)土壤有机质含量随着草地退化而显著降低,短暂季节性冻土区降低减少程度最明显,因此,保护短暂季节性冻土区草地更有利于碳积累和碳汇功能提升;(4)土壤碱解氮含量随土层深度加深和海拔升高而逐渐减少,短暂季节性冻土区、较长季节性冻土区和多年冻土区未退化草地0—20cm土壤碱解氮含量分别是退化草地的1.58、1.11、1.15倍,铵态氮与硝态氮含量分布规律不明显;(5)短暂季节性冻土区草地退化后土壤速效磷含量有所增加,较长季节性冻土区未退化草地表层土壤中速效磷含量较退化草地表层土壤高,多年冻土区草地退化区域土层中土壤速效磷含量较未退化区域高;(6)随着土层深度增加土壤速效钾含量逐渐减少,同一土层中土壤速效钾含量变化规律表现为短暂季节性冻土区较长季节性冻土区多年冻土区。短暂季节性冻土区、较长季节性冻土区和多年冻土区草地退化过程中土壤养分变异特征有所不同,其中有机质含量对草地退化的敏感度最高。因此,在黄河源高寒草地生态修复中应首先治理短暂季节性冻土区的退化高寒草甸。     

植被恢复对寒旱区典型草原群落枯落物分解的影响研究

草地的不同利用方式和利用程度影响枯落物的分解过程,进而影响生态系统的物质循环和能量流动。为了解寒旱区植被恢复后草地生物地球化学循环过程,在内蒙古不同恢复年限(恢复25年、恢复12年和严重重度退化)的典型草原群落开展枯落物原位分解试验,分别于样品投放后的第15、30、45、60、75、300、330和360天回收分解袋,同时测定8个时期枯落物中氮(N)、碳(C)、磷(P)、纤维素、木质素和灰分含量并记录土壤表层温度和含水量,以确定不同恢复阶段植物群落枯落物物质损失情况。结果表明,恢复时间不同的3个群落,枯落物残留率存在显著差异(P0.05),恢复25年群落、恢复12年群落和重度退化群落枯落物的残留率分别为31.57%、44.11%和49.63%。植被恢复对不同群落枯落物分解系数影响较小,但减少了枯落物分解时间。经过25年和12年的恢复,枯落物分解95%需要的时间分别为1 465 d和1 361 d,而重度退化群落为2 864,植被恢复使得分解时间减少大约一半。植被恢复对枯落物中TOC含量存在显著影响(P0.05),植被恢复可以减缓枯落物中有机碳的损失速率。经过一年的分解,重度退化群落枯落物中纤维素、木质素、和灰分的含量显著高于两个恢复群落(P0.05)。植被恢复减少了枯落物分解过程中的难分解物质的含量。植被恢复通过改变植物枯落物中物质的组成,进而改变生物地球化学循环的速率。围封恢复可以加速草地生态系统生物地球化学循环的速率。气温是控制寒旱区草地全年枯落物分解的重要环境因素;在温度条件适宜时,水分条件的变化对枯落物分解速率有一定的影响。     

不同红树植物类群土壤微生物功能多样性的研究

红树林(Mangroves)是重要的湿地植物群落,而土壤微生物是植被-土壤系统的重要组成部分,探究不同红树植物类群土壤微生物功能多样性变化特征,对于了解红树林湿地生态系统内部结构和功能具有重要意义。利用BIOLOG-ECO技术,对三亚铁炉港红树林自然保护区的11种真红树和4种半红树植物类群的土壤微生物功能多样性进行研究。结果表明,不同植物类群土壤微生物的AWCD曲线变化基本一致,但碳源利用能力强弱有别。取96 h处AWCD值进行分析,发现真红树植物中拉关木(Laguncularia racemose)群落土壤微生物总碳源利用能力最高,为0.93,尖瓣海莲(Bruguiera sexangula var.rhynchopetal)最低,为0.48;半红树中阔苞菊(Pluchea indica)最高,为1.27,黄槿(Hibiscus tiliaceus)最低,为0.68。大部分红树植物群落土壤微生物的Shannon指数(H')、Simpson指数(D)和Pielou指数(E)基本一致,没有明显差异,并且对氨基酸类和多聚物类碳源利用程度较高;对不同红树群落土壤微生物的碳源利用进行主成分分析,结果表明,真红树植物群落土壤微生物的PC1和PC2分别占总方差的60.625%和17.356%,半红树的PC1和PC2则分别为67.378%和21.535%,对PC1和PC2起主要贡献作用的是碳水化合物类和氨基酸类碳源。以上结果表明,不同红树林植物类型土壤微生物的群落结构和多样性基本一致,但可能由于不同植被类型及其根系分泌物和环境污染等因素的影响,使得土壤微生物对碳源的利用能力和偏好出现差异。