库布齐沙地四种植被类型土壤呼吸的昼夜变化及其影响因子

采用Li-6400-09土壤呼吸室对库布齐沙地四种植被类型土壤呼吸速率进行测定,分析不同植被类型土壤呼吸速率昼夜变化特征、土壤呼吸日均值差异性及其对水热因子的响应。结果表明:(1)库布齐沙地四种植被类型土壤呼吸的昼夜变化格局不同,固定、半固定沙地油蒿群落呈单峰曲线,中间锦鸡儿群落和苜蓿草地呈双峰型,峰值总体出现在12∶00~16∶00,最低值出现在3∶00~6∶00之间;四种植被类型昼、夜间土壤呼吸速率具有极显著差异(P0.01)。(2)四种植被类型土壤呼吸速率日均值之间存在显著差异,大小为:苜蓿草地中间锦鸡儿群落固定沙地油蒿群落半固定沙地油蒿群落。(3)土壤水热因子的交互作用对土壤呼吸速率的影响高于土壤温度单因子模型。(4)近地面大气温度、湿度与土壤呼吸速率的相关性要高于土壤水热因子,是影响四种植被类型土壤呼吸速率昼夜变化的主要因子。     

不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响

通过对比分析毛乌素沙地9种主要植被类型样地中的土壤有机碳含量和密度及其在土壤剖面上的分布差异,研究了不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响。结果表明,0~80 cm深度的土壤有机碳密度与平均土壤有机碳含量的大小关系均为:马蔺群落>芨芨草群落>旱柳群落>固定沙地油蒿群落>沙柳群落>半固定沙地油蒿群落>农田>中间锦鸡儿群落>流动沙地。随着土层加深,固定沙地油蒿群落、中间锦鸡儿群落、旱柳群落、芨芨草群落、马蔺群落和农田的有机碳含量均显著增加,而半固定沙地油蒿群落、流动沙地、沙柳群落的土壤有机碳含量随土层加深逐渐减少。各植被类型土壤有机碳密度在土壤剖面上的垂直分布格局和有机碳含量相似,但二者变化幅度不同。在流动沙地上进行植被建设有助于土壤固碳,且油蒿群落和沙柳群落的固碳效果较好。应尽量减少和避免强烈的人为干扰,以防止浅层土壤碳发生变化,维持土壤碳库稳定。     

基于Biolog技术的外来种意大利苍耳与本地种苍耳根际土壤微生物功能多样性的比较

通过盆栽试验,采用Biolog技术对比研究了外来入侵植物意大利苍耳与本地植物苍耳根际土壤微生物群落功能多样性及对土壤碳源利用的差异,以未种植任何植物土壤为空白对照。结果表明,入侵植物意大利苍耳的土壤微生物群落功能多样性显著高于本地植物苍耳的土壤微生物群落功能多样性。意大利苍耳显著提高了根际土壤微生物31种碳源的平均颜色变化率(AWCD)(72 h, P<0.05),AWCD变化规律如下:意大利苍耳>苍耳>CK(对照);意大利苍耳的Shannon多样性指数(H)、优势度指数(D)和丰富度指数(S)均显著高于苍耳和空白对照,与苍耳相比,意大利苍耳的H,D,S分别增加了3.13%,0.77%和21.67%,与CK相比,意大利苍耳的H,D,S分别增加了4.59%,0.89%和35.18%,CK最低;碳代谢指纹图谱分析表明意大利苍耳和苍耳的碳源利用存在显著差异,意大利苍耳显著提高了根际微生物对胺类、酚酸类、氨基酸类和糖类等碳源的利用;主成分分析(PCA)表明,两种植物根际土壤微生物碳源利用特征出现分异,意大利苍耳集中在第一主成分,得分系数3.3103,苍耳主要分布在第二主成分,得分系数-1.9616;糖类物质、羧酸类化合物、多聚物和氨基酸类是根际微生物利用的主要碳源。改变入侵地土壤微生物群落的结构与功能,提高根际土壤微生物的代谢活性,形成对自身有益的土壤微生态环境可能是意大利苍耳成功入侵的原因之一。     

黄土丘陵区不同植被类型根际微生物群落功能多样性研究

为了解生态恢复过程中土壤微生物功能特征,采用Biolog-Eco微平板法分析了黄土丘陵区人工灌木(柠条 Caragana korshinskii、沙棘 Hippophaer rhamnoides)、人工草地(沙打旺 Astragalus adsurgens、柳枝稷 Panicum virgatum)和天然草地(阿尔泰狗哇花 Heteropappus altaicus、茵陈蒿 Artemisia capillaries)的根际微生物碳源代谢多样性特征。结果表明:柠条、阿尔泰狗哇花和茵陈蒿的根际微生物对糖类的代谢能力显著高于沙棘、沙打旺和柳枝稷;阿尔泰狗哇花和茵陈蒿对氨基酸类、酚酸类和聚合物类的代谢能力较高。茵陈蒿和阿尔泰狗哇花的微生物代谢功能多样性高于其他4种植物。柠条、阿尔泰狗哇花和茵陈蒿具有相似的根际微生物代谢功能。黄土丘陵区植被类型显著影响微生物群落碳源利用能力,天然草地根际微生物群落代谢功能多样性优于人工灌木和人工草地。     

模拟氮沉降对三江平原小叶章湿地土壤微生物功能多样性的影响

采用Biolog-Eco方法分析了模拟氮沉降对三江平原小叶章（Calamagrostis angustifolia）湿地土壤微生物碳源利用的影响。结果表明：不同氮沉降处理间土壤微生物功能多样性差异显著,AWCD值随培养时间延长而增加。土壤微生物对6大类碳源利用强度存在差异,各处理间土壤微生物对氨基酸类碳源利用率最高,为优势碳源;不同处理间土壤微生物在碳源利用上有明显的空间分异,土壤微生物功能多样性的差异主要体现在对羧酸类、酚酸类和胺类碳源的利用上,其中胺类尤为突出;此外,对不同施氮处理土壤微生物群落功能多样性与土壤理化因子相关分析表明,全氮、铵态氮、全磷会对小叶章湿地土壤微生物组成和功能活性产生显著影响。以上结果表明增加氮沉降改变了土壤微生物功能多样性。     

荒漠草原不同年限灌丛引入过程土壤细菌碳源利用特征

为探究不同年限灌丛引入对荒漠草原土壤细菌群落功能多样性的影响,利用Biolog-ECO法对封育草地（17a）和不同年限引入灌丛地（6,15,25 a）0～20 cm土层展开土壤细菌群落的碳源利用特征研究。结果表明：荒漠草原不同年限灌丛引入后土壤全碳均有所增加,其中25 a时全碳最高,较封育草地显著增加43.5%(P<0.05),有机碳差异不显著,细菌数量与微生物生物量碳均在引入25 a最高,蔗糖酶活性随灌丛引入年限增加显著升高。土壤细菌群落随灌丛引入年限延长对碳源利用程度显著增大,平均增幅92.75%～181.73%,且对6类碳源利用能力均高于封育草地,其中糖类、氨基酸类、羧酸类是引入过程中细菌优先利用的3类碳源。灌丛引入也显著增加了土壤细菌群落功能多样性,特别是Shannon-Wiener丰富度指数、Shannon均匀度指数和Simpson优势度指数随引入年限延长而增大,且土壤全碳、全氮与细菌群落功能多样性呈显著正相关（P<0.05）。综上,近30 a灌丛引入不仅提高了土壤细菌对不同碳源的利用程度,也改变了主要碳源利用类型,从草地的氨基酸、聚合物类等转向灌丛地糖类、氨基酸...     

白三叶返园对苹果园土壤微生物群落的影响

为了解苹果(Malus pumila)园中覆盖和埋置白三叶(Trifolium repens)对土壤微生物群落的影响,采用尼龙袋法将新鲜的白三叶覆盖和埋置到苹果园中,分别在白三叶降解1、3、6个月时,利用Biolog微平板法检测土壤微生物群落的功能多样性。结果表明,覆盖和埋置白三叶均可使苹果园土壤微生物代谢活性显著提高(P0.05),微生物的多样性除6个月外显著增加、丰富度显著增加,均匀度显著降低(P0.05),群落结构发生变化,且覆草处理大于埋草,同时,白三叶降解时间的长短也影响土壤微生物群落。土壤微生物群落主成分分析结果显示,不同返园方式间主要对羧酸类碳源的利用有差异,而导致不同降解时间土壤微生物群落代谢差异的主要是糖类。说明在苹果园覆盖和埋置白三叶可改变土壤微生物群落,而覆盖白三叶对微生物群落结构的改善情况显著优于埋置白三叶。     

库布齐沙地油蒿群落冠层光合有效辐射与地上生物量

采用Sunscan冠层分析仪,对库布齐固定沙地、半固定沙地、流动沙地油蒿群落冠层光合有效辐射截获量(IPAR)进行研究,分层测量地上生物量重量.结果表明库布齐沙地不同沙地类型IPAR固定沙地＞半固定沙地＞流动沙地,不同沙地油蒿群落冠层IPAR与地上生物量具有显著相关性,冠层截获的光合有效辐射增加,固碳量加大,固碳能力提高.     

3种土壤类型桑园根际与非根际微生物种群结构及代谢功能多样性分析

采用常规稀释平板法和Biolog Eco微平板技术,研究湖北省蚕区3种土壤类型桑园获取3种土壤类型桑园的桑树根际和非根际土壤微生物数量、种群结构与代谢功能多样性,为改善桑园土壤质量及改进桑园肥培管理提供依据。7个采样点获取3种土壤类型桑园的桑树根际细菌数量(黄棕壤土样2-2除外)、种群结构、微生物代谢活性(AWCD)、多样性指数等指标均高于非根际土壤,并且桑树根际和非根际土壤微生物均是对糖类的利用能力最强,而对胺类和其他混合物类碳源的利用能力较低。黄棕壤土样2-1检测到的桑树根际细菌数量、多样性指数、AWCD值及对氨基酸类、糖类、羧酸类碳源的利用能力高于其他桑园土壤样品,而石灰岩土样1-2检测到的桑树根际和非根际土壤的细菌与真菌数量、AWCD值最低,碳源利用主成分分析亦表明该土样采集桑园与其他土壤类型桑园间的差异较大。石灰岩土样1-1和黄棕壤土样2-1、2-2、2-3检测到的桑树根际优势菌属中均有Rhizobium,且桑树根际土壤的速效氮含量均高于其他采样点桑园土壤。相关分析表明,土壤的细菌数量与AWCD值和多样性指数两两之间达到了极显著相关(P0.01)或显著相关水平(P0.05),而真菌数量除与AWCD值呈正相关外,与其他各指标间均呈负相关关系。综上认为,黄棕壤土样2-1采集桑园的土壤能够为桑树的生长发育创造良好的微生态环境;石灰岩土样1-2采集桑园则应通过耕作、施肥措施为桑树创造良好的生长发育环境。     

贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性对氮素和水分添加的响应

应用Biolog技术研究了连续2年氮素与水分添加处理对贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,水分添加能够减少氮肥对微生物的抑制作用,增强微生物的代谢活性和微生物对碳源的利用能力,水分添加与N₁₅水平氮处理的交互作用显著提高了土壤微生物对碳源的利用能力和功能多样性。与对照相比,高氮处理(N₁₀₀、N₁₅₀、N₂₀₀和N₃₀₀)下微生物群落丰富度指数和均匀度指数降低,而优势度指数升高。氮素与水分添加处理不仅改变了微生物的功能多样性,也使微生物对碳源的利用模式发生转变。主成分分析表明,低氮肥与高氮肥处理下土壤微生物对碳源利用模式上存在较大差异,氮肥是主要影响因子。糖类、氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物是土壤微生物利用的主要碳源。土壤总有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮含量与微生物群落功能多样性密切相关。     

祁连山不同植被类型土壤微生物群落多样性差异

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有重要的地位。以祁连山中段不同海拔的4种植物群落,即垫状植被(cushion plants,CP)、高寒草甸(alpine meadow,AM)、沼泽化草甸(swamp meadow,SM)和高寒灌丛(alpine shrub,AS)作为实验样地,采用BIOLOG技术,探讨了土壤微生物群落多样性在不用海拔梯度形成的植被条件下的变化特征。结果表明,反映微生物活性的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)的大小顺序为:沼泽化草甸高寒草甸高寒灌丛垫状植被,沼泽化草甸土壤微生物群落代谢活性最高;高寒草甸和沼泽化草甸土壤微生物群落碳源利用模式相似,土壤微生物群落的Shannon-Wiener物种丰富度指数(H)与土壤有机碳和全氮显著相关(P0.05),Simpson优势度指数(D)和Mc Intosh指数(U)与土壤全氮显著相关(P0.05);冗余分析表明,土壤有机碳、p H和全氮可能是土壤微生物利用碳源的控制因子。研究结果为进一步探讨高寒草甸与土壤微生物之间的关系奠定了基础。     

北京西北浅山区退化草地植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响

为了揭示退化草地生态系统恢复过程中土壤微生物群落对植被恢复的响应变化,本研究以补播建植6年的紫花苜蓿（Medicago sativa L.）草地（AF）和无芒雀麦（Bromus inermis Leyss.）草地（SB）为研究对象,采用高通量测序的方法分析土壤微生物细菌和真菌（群落多样性）在不同草地群落中的特征,结合地上植物多样性和土壤理化性质的变化,研究植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响。结果表明：无芒雀麦和紫花苜蓿草地的土壤微生物量碳含量和微生物量氮含量要显著高于自然演替地（P<0.01）;2种人工草地（AF,SB）中土壤真菌和细菌的OTU数量显著地高于自然演替地（CK）（P<0.01）;不同植被恢复群落间的土壤细菌和真菌群落的β多样性差异显著。本研究结果表明利用紫花苜蓿和无芒雀麦进行植被恢复均对土壤微生物群落产生了显著的影响,且不同植被类型对土壤细菌和真菌的群落结构影响不同。     

荒漠草原区不同植被恢复模式土壤微生物菌落分布特征及其与土壤理化性质的相关性

研究土壤微生物菌落变化对土壤肥力的影响,对荒漠草原区草地的恢复管理具有重要的意义。本文以宁夏典型荒漠草原区的天然草地为对照,以平茬人工柠条林地、人工柠条林地、天然柠条林地为研究对象,采用稀释平板法估算各样地0~5,5~10,10~20,20~40 cm土层中微生物菌落数量,并测定对应土层的土壤理化性质及6种可溶性氮组分。通过分析样地内土壤微生物菌落数量变化特征及其与土壤理化性质的相关性可知:人工植被恢复加速土壤微生物菌落结构变化;人工柠条林地下土壤微生物群落数量较多、土壤结构及肥力较好;平茬措施可增加人工柠条林地微生物菌落数量,但微生物菌落总数仍低于未平茬前。综上所述,人工种植柠条更有利于荒漠草原区植被恢复。     

纸坊沟流域撂荒地环境因子对植被变化的典范对应分析

为了解侵蚀环境下植被恢复对环境因子的响应规律,选取典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复0、1、5、7、10、15、20、25、30、40和50年撂荒地长期定位试验点为研究对象,采用典范对应分析(Canonical correspon-dence analysis:CCA)从单因子和显著因子2个方面分析土壤养分、地形因素、恢复年限、土壤微生物和土壤酶活性对植被恢复的影响。结果表明:多酚氧化酶、纤维素酶和物种多样性指数是恢复过程中的关键因子;随着恢复年限的增加,物种多样性增大,土壤性质得到改良;土壤酶活性对植被演替反应迅速,呈现出较高的相关性(P<0.05)。由于土壤酶对土壤系统代谢需求和可利用营养物的直接表达,有助于更加深入地理解微生物群落和养分循环的关键过程,可作为土壤微生物和养分的指示物,同时用以评价土地格局改变对土壤性质的影响。     

Driving Factors That Reduce Soil Carbon,Sugar, and Microbial Biomass in Degraded Alpine Grasslands

Soil carbon and sugars play key roles in carbon (C) cycling in grassland ecosystems. However, little is known about their changes in quantity and composition in degraded alpine meadows in the Tibetan plateau. We compared vegetation C density, soil organic carbon (SOC) density, and soil sugars in nondegraded (ND), degraded (DA; following artificial restoration), and extremely degraded (ED) grasslands and analyzed the relation among these parameters by redundancy analysis (RDA) and structural equation models (SEMs). Belowground biomass, soil microbial biomass C, soil microbial biomass nitrogen (N), belowground biomass C density, SOC density, and soil sugars were lower in DA and ED grasslands than in ND grasslands. In addition, the ratio of belowground biomass to aboveground biomass (BAR) decreased with an increase in degradation. The ratio of belowground biomass to aboveground biomass was identified as the main indirect driving force of ecosystem C density by affecting total vegetation C and SOC densities. Soil dissolved organic carbon (DOC), microbial biomass carbon (SMBC), neutral sugars (NS), and total nitrogen (TN) were identified as main direct driving forces. The ratio of belowground biomass to aboveground biomass altered DOC, SMBC, NS, and TN and, consequently, was the primary driving force for the alpine meadows’ ecosystem C density. It was concluded that land management in alpine meadows should include practices that maintain a relatively high BAR in order to curb degradation and increase ecosystem C density.     

黄土丘陵区不同植被类型下土壤与微生物C,N,P化学计量特征研究

对刺槐林、柠条林、酸桃-柠条混交林、撂荒地和耕地等植被类型的土壤微生物生物量及土壤碳（C）,氮（N）,磷（P）化学计量比的变化特征进行分析。结果表明：与耕地相比,在植被恢复中土壤及微生物C,N,P显著增加,表现为：刺槐林 >柠条林 >混交林 >撂荒地 >耕地,土壤微生物量碳（Microbial Biomass Carbon,MBC）,微生物量氮（Microbial Biomass Nitrogen,MBN）,微生物量磷（Microbial Biomass Phosphorus,MBP）含量变化较土壤C,N,P明显。微生物碳增幅62.78%~366.90%;微生物氮增幅85.48%~737.24%;微生物磷增幅67.83%~167.14%,土壤及微生物C,N,P随土层深度增加呈递减趋势。另外,土壤及微生物C,N,P的化学计量比值也受植被类型和土壤层次垂直分布的影响,表现为C/N为7.21~15.56,均值9.67;C/P为2.36~8.50,均值5.78;N/P为0.26~0.96,均值0.61,MBC/MBN比为5.14~54.34,均值9.36;MBC/MBP比为9.73~40.32,均值28.68;MBN/MBP比为0.19~4.96,均值3.35;且与土壤及微生物C,N,P间均呈显著相关。另外,土壤N/P及MBN/MBP偏低,而磷素含量充足,表明黄土丘陵区植被恢复主要受氮素营养限制。土壤及微生物C,N,P含量变化与植被类型和土壤层次垂直分布存在密切关系且植被恢复对土壤质量得到了极大的改良。