新疆阿勒泰地区荒漠草地土壤有机碳特征及其环境影响因素分析

为探究新疆阿勒泰地区荒漠草地土壤有机碳空间分布特征,采用路线调查和典型样地布设相结合的方法确定104个样地,对0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm土层土壤有机碳含量进行测定,同时运用数量生态学和地统计学方法,揭示荒漠土壤有机碳含量及密度空间变异的影响因素.结果表明:0～20 cm荒漠土壤有机碳含量为0.98～11.80 g·kg-1、平均值为3.79 g·kg-1,土壤有机碳密度为257.57～2904.19 g·m-2、平均值为1057.49 g·m-2;随土层深度的增加,土壤有机碳含量(0～5 cm,5～10 cm,10～20 cm)及土壤有机碳密度(0～10 cm,10～20 cm)呈现降低趋势.高值区均主要集中在富蕴县北部地区,低值区主要分布在哈巴河县、布尔津县和福海县南部地区;在0～20 cm土层中,不同荒漠亚类土壤有机碳含量及密度均表现为土质荒漠>砾砂质荒漠>砾石质荒漠>沙质荒漠,且土质荒漠土壤有机碳含量、有机碳密度分别是沙质荒漠土壤的1.74、1.72倍(P<0.05);从冗余分析结果来看,各环境因子对土壤有机碳的实际解释总量为30.93％,其中植被覆盖度、土石比、根部土壤湿度是引起阿勒泰地区荒漠草地土壤有机碳变化的主导因素.总之,研究结果更新与补充了阿勒泰地区荒漠草地土壤有机碳库数据,初步阐明了有机碳变化的主导因素,为荒漠草地管理和可持续利用及碳预算提供资料支撑.     

新疆伊犁地区草地土壤容重空间格局分析

以新疆伊犁地区146个草地样地表层土壤容重调查测定数据为基础,结合遥感及气象数据,进行草地土壤容重与海拔、年均气温、年均降雨、≥10℃年积温、湿润度和NDVI间的相关及回归分析,构建土壤容重综合评价模型,借助ArcGIS平台加权叠加计算出伊犁地区草地土壤容重的空间分布格局。结果表明,伊犁地区草地土壤容重与海拔、年均气温、年均降雨、≥10℃年积温、湿润度和NDVI间显著相关(P<0.01);综合评价结果与实测值之间的复相关系数R²=0.6025,均方根误差(RMSE)为0.1479 g/cm³,总体偏差为14.39%,平均预测精度达85.61%。空间格局上,土壤容重在河谷地带较高,随着海拔递增呈现出逐渐减小的趋势;伊犁河谷两侧的温带荒漠类草地土壤容重最大,约为1.3340 g/cm³,南部天山北坡的高寒草甸类草地最小,约为0.7310 g/cm³。综合评价结果较好地反映了新疆伊犁地区的土壤容重空间分布情况,与土壤类型和草地类型的分布基本吻合,可以为草地退化安全评估提供参考。     

内蒙古地区草地表层土壤容重空间格局分析

本文以内蒙古地区草地表层土壤容重调查测定数据为基础,结合遥感和气候多重数据,进行草地土壤容重与海拔、年均气温、年均降雨、≥10℃积温、湿润度和NDVI等6个生态要素之间的回归分析。根据回归拟合方程,借助ArcGIS平台进行单因素插值,并通过插值预测结果与实测数据的拟合程度进行各因素对土壤容重影响的权重分析,加权叠加并综合插值出内蒙古草地土壤容重1 km×1 km栅格的空间分布图。结果表明：内蒙古地区草地土壤容重平均值为1.45 g·cm^-3,其中温性荒漠类草地的土壤容重最大,为1.58 g·cm^-3,温性草甸草原类土壤容重最小,为1.27 g·cm^-3;空间格局上,草地表层土壤容重自东向西方向呈现由低到高逐渐递增的趋势。综合插值得到的内蒙古草地表层土壤容重空间格局图,通过预测值与实测值之间的复相关性检验,其复相关系数R²=0.6739,均方根误差（RMSE）为0.1424 g·cm^-3,总体偏差为9.77%,平均预测精度达90.23%。综合空间插值结果较好地反映了内蒙古地区土壤容重空间分布情况,与土壤类型和草地类型的分布基本吻合。     

蒿类荒漠草地土壤种子库特征及其萌发植物多样性对降水增加的响应

为揭示土壤种子库种子萌发对降水增加的适应规律,采用人工模拟降水方法,对不同降水量[对照(CK)、增加5%(W_5)、增加10%(W_(10))、增加15%(W_(15))、增加20%(W_(20))、增加25%(W_(25))]下中度退化伊犁绢蒿荒漠土壤可萌发种子库种子萌发数量及其多样性进行了调测。结果表明:0～5 cm土层土壤种子库萌发物种数及其萌发总密度随降水量增加呈上升趋势,且W_(20)、W_(25)下萌发密度显著高于其他处理(P0.05),萌发物种数较对照(7种)依次增加2.6、2.0倍;5～10 cm土层也呈现相同的变化趋势。无论降水增加与否,0～10 cm土层伊犁绢蒿、木地肤、毛梗顶冰花均有萌发,且降水增加显著促进伊犁绢蒿、木地肤、串珠老鹳草、毛梗顶冰花的萌发。随降水量增加,0～5 cm土层伊犁绢蒿可萌发土壤种子库与地上植被Sorensen相似性总体呈先增后降趋势,且降水增加≥20%处理相似性高于降水增加≤15%处理。降水增加后伊犁绢蒿荒漠土壤种子萌发物种的Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Patrick指数总体呈增加趋势,且0～5 cm土层较5～10 cm土层增加明显。土壤种子库可萌发种子密度具明显的空间异质性,且受空间取样位置及降水的交互影响。综上所述,降水增加促进了伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库可萌发植物种数、种子萌发密度、植物多样性指数的增加,导致其与地上植被的相似性增加,有利于退化蒿类荒漠草地的恢复。     

封育对草地植被功能群多样性及土壤养分特征的影响

为探究不同封育年限下植被功能群、土壤养分及其化学计量学特征的变化规律,对封育0a(En0,对照)、3a(En3)、5a(En5)、8a(En8)的沙质荒漠草地植被功能群多样性、土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、全碳(Total carbon,TC)、全氮(Total nitrogen,TN)、全磷(Total phosphorus,TP)、全钾(Total kalium,TK)及其化学计量学特征进行测定。结果表明:封育提高了沙质荒漠草地植物功能群Patrick指数(Pa)、Simpson指数(D)和Shannon-Wiener指数(H),对Pielou均匀度指数(Jsw)影响不显著。封育后0~50cm土层TC含量增加,且0~5cm显著增加,而5~30cm土层SOC在En5处显著降低。封育后5~50cm土层的TN显著降低,而TP、TK含量则呈"升-降"趋势,En3达到最高,显著高于En0。与En0比,0~5cm土层En3土壤C∶N值增加显著,而En3处理0~50cm土层N∶P值最低。沙质荒漠草地封育过程中,土壤TP、TN含量对土壤养分的恢复及植被多样性的维持具有重要指示作用。适时封育有利于沙质荒漠植被功能多样性及土壤养分的恢复。     

中国北方温带草原区土壤容重分层数据重建与空间格局分析

中国北方温带草原区因其地域跨度较大,地理条件复杂,土壤容重空间格局和分层数据情况仍不清楚。基于此,本研究利用中国北方温带草原区土壤容重调查实测数据,对北方温带草原地区表层土壤容重构建土壤传递函数,进行土壤垂直剖面分层容重数据重建与水平空间的土壤容重数据估算。结果表明：中国北方温带草原区土壤容重在空间上呈现中部和西北部高,东部和山区低的现象,草地平均土壤容重为1.50 g·cm^-3。按地理区域划分,土壤容重最高为南疆盆地,平均为1.99 g·cm^-3,阿勒泰山区土壤容重最低,平均为1.03 g·cm^-3。按照草地类型统计,高寒草甸类土壤容重最低,平均为0.76 g·cm^-3;温性荒漠类土壤容重最高,平均为1.80 g·cm^-3。北方温带草原区草地表层（0~10 cm）土壤容重的平均预测误差、均方根误差、相对误差和复相关系数分别为0.018、0.223、16.2%和0.5386。     

中国北方温带草原区土壤容重分层数据重建与空间格局分析

中国北方温带草原区因其地域跨度较大,地理条件复杂,土壤容重空间格局和分层数据情况仍不清楚。基于此,本研究利用中国北方温带草原区土壤容重调查实测数据,对北方温带草原地区表层土壤容重构建土壤传递函数,进行土壤垂直剖面分层容重数据重建与水平空间的土壤容重数据估算。结果表明:中国北方温带草原区土壤容重在空间上呈现中部和西北部高,东部和山区低的现象,草地平均土壤容重为1. 50 g·cm~(-3)。按地理区域划分,土壤容重最高为南疆盆地,平均为1. 99 g·cm~(-3),阿勒泰山区土壤容重最低,平均为1. 03 g·cm~(-3)。按照草地类型统计,高寒草甸类土壤容重最低,平均为0. 76 g·cm~(-3);温性荒漠类土壤容重最高,平均为1. 80 g·cm~(-3)。北方温带草原区草地表层(0～10 cm)土壤容重的平均预测误差、均方根误差、相对误差和复相关系数分别为0. 018、0. 223、16. 2%和0. 5386。     

两种荒漠土壤和牧草矿物元素含量的比较研究

对砾石和沙质２种不同的荒漠土壤和牧草矿物元素含量进行了分析,结果表明：砾石荒漠土壤和牧草中Ｆｅ,Ｃｏ,Ｍｏ含量极显著高于沙持荒漠（Ｐ〈０．０１）,牧草Ｃｕ：Ｍｏ仅为１．３：１,沙质荒漠牧草Ｃａ含量过高,Ｐ含量偏低,导致牧草中Ｃａ：Ｐ高达５０;１,同时发现,２种荒漠牧草中Ｓｅ,Ｍｎ,Ｚｎ含量均低于反刍动物的营养需要量,其原因可能与土壤中这些元素含量偏低有直接关系。     

青海省海北州不同草地利用方式土壤基本理化性状研究

为探索土地利用方式变化对土壤理化性状的影响,以青藏高原青海省海北州原生矮嵩草(Kobresia humil)草甸、原生灌丛草甸、退化矮嵩草草甸、退化灌丛草草甸、人工草地、农田地为研究对象,对各利用方式下土壤的基本理化性状进行研究。结果表明:退化导致0~10 cm土层土壤容重增大,而对下层土壤容重没有明显影响,2种退化草地0~10 cm土层的土壤容重均大于10~20 cm土层,其中退化灌丛草甸与原生灌丛草甸之间差异显著(P<0.05),人工种植也导致表层土壤容重有升高的趋势,人工种草和开垦均导致0~20 cm土层土壤容重的变异消失。草地退化和开垦均导致土壤有机碳和全氮含量降低,草地退化还导致土壤全磷含量降低,但开垦为农田后对土壤全磷的影响不大;草地退化和开垦也导致土壤有机碳、全氮、全磷含量沿土壤深度的变异消失。草地退化后表层土壤的有机碳、全氮和全磷含量明显降低,而退化对10~20 cm土层的有机碳含量影响不大。草地退化、开垦和农用均导致土壤表层速效氮的损失,草地开垦和农用的损失尤为剧烈;不同利用方式对土壤速效磷的影响较为复杂,未表现出一致的规律性。     

贺兰山西坡不同海拔梯度草地土壤氮特征

以阿拉善左旗境内贺兰山中段(西坡)及山前地带不同海拔下的草地为研究对象,分析不同海拔梯度下草地土壤全氮的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系.结果表明,土壤全氮含量随海拔的降低而逐渐降低,在典型草原中沿土壤垂直剖面依次降低,在高寒草甸、荒漠化草原和草原化荒漠0～20与20～40 cm土层中差异不显著,但高于40～60 cm土层.在海拔1 360～1 380 m草原化荒漠的5个样地上,由于放牧利用程度和植被类型的不同,0～20 cm土层土壤氮的含量变幅在0.022 8%～0.034 7%.0～20,20～40和40～60 cm土层土壤全氮含量与年降水量、植被盖度、草地生产力、土壤含水量、有机碳含量和<0.05 mm颗粒含量呈极显著正相关,与年均温、土壤pH值呈极显著负相关(P<0.001).偏相关分析显示,影响0～20 cm土层全氮(TN)含量最主要的因素是植被盖度(C)和年降水量(AP),相关方程是TN%=0.002 040 C 0.000 585 AP-0.076 800;而影响20～40 cm土层全氮含量的最主要因素是草地生产力(B),与土壤全氮回归方程为TN%=0.001 6 B 0.024 7.而各环境因素中影响土壤全氮含量最主要的因素,0～20 cm土层为土壤有机碳和年降水量,20～40 cm土层主要受土壤有机碳的影响.     

山西铁杆蒿草地群落碳、氮密度区域差异及其驱动因素

为明确山西铁杆蒿（Artemisia sacrorum）群落碳、氮密度的区域差异,以及导致这种空间变化的驱动因素,本试验以山西省铁杆蒿草地群落为研究对象,通过测定晋北半干旱地区和晋南半湿润地区铁杆蒿群落的碳（C）、氮（N）密度,分析了其与年均气温、年降水量、土壤理化性质和地上、地下生物量等生态因子的相关性。结果表明：山西南北铁杆蒿群落碳、氮密度空间分布存在差异,晋南地区铁杆蒿群落的群落碳、氮密度分别为651.83 g C·m^-2和20.63 g N·m^-2,晋北地区铁杆蒿群落的群落碳、氮密度分别为418.89 g C·m^-2和13.90 g N·m^-2。以群落各组分碳、氮密度代表样点进行RDA（Redundancy analysis）冗余分析排序得出造成两地区群落碳、氮密度分异的主要生态因子均为地上生物量、地下生物量、年均气温、年降水量、土壤有机碳含量以及土壤砾石比。可见,山西晋南和晋北地区铁杆蒿群落碳、氮密度空间分布存在差异,不同气候区铁杆蒿群落碳、氮密度空间差异与生物量的积累密切相关,驱动晋南和晋北地区铁杆蒿群落碳氮密度分异的环境因素为年均气温、年降水量、土壤有机碳含量以及土壤砾石比。     

青藏高原高寒草原生态系统植被磷含量分布特征及其影响因素

采用野外调查与室内分析相结合的研究方法,对高寒草原生态系统植被磷含量的分布特征及其影响因素进行研究。结果表明：青藏高原高寒草原19个草地型植物叶片磷含量的平均值为1.8489±0.6411 g·kg^-1,变异系数为34.67%,植物根系磷含量的平均值为1.4130±0.3524 g·kg^-1,变异系数为24.94%,植被磷含量总体呈现出东西部高而中间低的态势和斑块状交错分布格局;影响植物叶片磷含量的关键环境因子为：土壤有机质含量> 土壤总有机碳含量> 全氮> 年均气温> 最冷月均气温> 10~20 cm土壤容重> 20~30 cm土壤容重> 土壤水溶性碳含量> 土壤全磷含量> 土壤pH值> 植被高度> 土壤HCO₃^-含量> 6—9月降水率> 土壤速效钾含量> 土壤速效氮含量;影响植物根系磷含量的关键环境因子则为：年均相对湿度> 年均降水量> 10~20 cm土壤容重> 0~10 cm土壤容重> 10~20 cm土壤含水量> 最冷月均气温> 最暖月均气温> 20~30 cm地下生物量> 土壤pH值。     

内蒙古草地地下生物量空间格局分析

本文以内蒙古地区198个草地样地地下生物量调查测定数据为基础,结合遥感及气象数据,进行草地地下生物量与海拔、年均气温、年均降雨、≥10℃年积温、湿润度和NDVI等6个生态因子间的回归分析。根据回归拟合方程,借助ArcGIS平台进行单因素插值,并通过插值预测结果与实测数据的拟合程度赋予各因素不同的权重,加权叠加估算,并综合插值出内蒙古草地地下生物量1 km×1 km栅格的空间分布图。结果表明:内蒙古地区草地地下生物量平均值为1364.06 g/m²,其中温性草原类草地的地下生物量最大,为1916.64 g/m²,温性荒漠类最小,为80.39 g/m²;草地地下生物量与年均气温、年均降雨、≥10℃年积温、湿润度和NDVI均有着极显著的相关性;空间格局上,自东北向西南方向草地地下生物量呈现由高向低过渡的趋势,呼伦贝尔盟和锡林郭勒盟东部地区的地下生物量最高,阿拉善盟大部分地区地下生物量较低;内蒙古草地植被地下生物量空间插值数据通过了检验,预测精度为66.62%。     

新疆荒漠草地生物量估算及影响因素研究

为探究新疆荒漠草地生物量反演模型及其影响因子,基于Terra/MODIS,NOAA CDR NDVI,SPOT/VGT等遥感产品数据及草地地上生物量实测数据,构建研究区荒漠草地地上生物量植被指数反演模型,分析新疆荒漠草地地上生物量时空分布规律,运用趋势分析法和相关性等方法,揭示了生物量演变趋势与气温、降水的关系。结果表明：建立的不同遥感数据源生物量模型中,指数函数反演模型精度最高,决定系数和估算精度分别为0.66和70.93%;基于2000—2019年归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)变化趋势发现,新疆荒漠草地以稳定和改善为主;研究区2000—2019年间荒漠草地地上生物量空间分布格局整体表现为北高南低的趋势,20年间荒漠草地平均地上生物量为38.92 g·m^-2;2000—2019年气温与降水均上升,年平均升温率和降水率达到了0.32℃·(10 a)^-1和2.18 mm·(10 a)^-1,50%以上的地区荒漠草地与气温、降水呈正相关关系,生物量与降水的相关性优于气温。研究结果可为新疆草地保护和改善、生态环境建设提供科学依据和技术支持。     

晋北黄土高原盐碱化草地的土壤理化性质

为探讨黄土高原不同盐碱化程度草地土壤的理化性质．分别于2008年秋季、2009年春季和秋季,在山西省右玉县盐碱草地0～10、10～20、20～30、30～50、50～75和75～100cm土层取土样,分析其物理特性和化学特性。结果表明,样地平均土壤容重在1．37～11．44g·cm^-3,平均土壤比重在2．67～2．8...     

氮添加对内蒙古不同草原生物量及土壤碳氮变化特征的影响

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象, 设置7种氮添加梯度, 分别为CK（0 g N·m^-2·a^-1）、N₁（5 g N·m^-2·a^-1）、N₂（10 g N·m^-2·a^-1）、N₃（15 g N·m^-2·a^-1）、N₄（20 g N·m^-2·a^-1）、N₅（25 g N·m^-2·a^-1）、N₆（30 g N·m^-2·a^-1）,应用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明：1）氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响（P>0.05）,但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量（P<0.05）,且本研究初步判断在N₃添加时接近饱和阈值, 整体上氮添加使内蒙古草原总生物量平均增加了29.66%,较干旱的荒漠草原对氮添加的响应较为明显。施氮肥使草甸草原的根冠比显著降低（P<0.05）,典型草原根冠比在N₃处理下显著增加（P<0.05）,但对荒漠草原影响不显著（P>0.05）。2）选择不同土层（0~10 cm、10~30 cm）分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响, 结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响（P>0.05）,对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响（P<0.05）,且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3）施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关（P<0.01）,地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关（P<0.01）。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。     

贺兰山西坡草地土壤碳特征及潜在退化损失分析

本研究分析了干旱区贺兰山西坡山前草地土壤碳的分布特征及其与气候、植被和土壤因子的关系,并探讨了潜在退化状态下土壤碳的变化特点。结果表明,随着海拔的增加,土壤有机碳含量和密度逐渐增加,表现为山地草原荒漠草原草原化荒漠;而土壤无机碳、全碳含量和密度随海拔增加先逐渐增加随后有所降低。偏相关及逐步回归分析表明,土壤有机碳含量与全氮显著相关,而影响土壤无机碳含量的因素因土层不同而有所差异,土壤无机碳与土壤容重显著相关,且受年降水量和年均温因子的共同影响。土壤碳密度受土壤碳含量的影响大于土壤容重。另外,当各高海拔草地群落潜在退化为低海拔草地群落时,土壤有机碳含量及密度变化较大,呈减少趋势,无机碳和全碳表现不一致,但当草地类型发生改变时,两指标减少幅度较大。上述结果表明,草地退化对土壤有机碳和无机碳影响显著,且土壤无机碳受土壤母质的影响也强烈。