渭北旱塬区土壤质量对人工植被恢复模式的响应

以植被恢复土壤效果评价7种人工植被恢复模式,应用灰色关联模型和聚类分析方法研究渭北旱塬区植被恢复对土壤综合质量的影响,以确定最优植被恢复模式。结果表明：不同人工植被恢复模式对土壤质量有很大影响,与对照（农地）相比,恢复年限为5年、10年紫花苜蓿（Medicago sativa）草地和恢复年限为30年刺槐（Robinia pseudoacacia）林地均提高了土壤质量,其中10年紫花苜蓿草地恢复效果最好。随着退耕还林还草工程的实施,在渭北旱塬区,种植牧草、建植乔木是较好的生态重建和植被恢复方式。     

紫花苜蓿人工草地土壤养分及土壤微生物特性

以不同生长年限的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)人工草地为研究对象,于2008年分别测定了生长1~5年的紫花苜蓿人工草地土壤的微生物生物量碳和微生物氮、土壤养分和微生物数量。结果表明:不同生长年限的紫花苜蓿人工草地土壤微生物特性及其养分含量存在差异,其中以生长4年的各项指标为最高;土壤表层微生物碳、氮含量高于土层10~20 cm中的含量,土壤养分存在"表聚"现象;表层土壤微生物数量高于10~20 cm土层,固氮菌占优势,真菌的数量较少;土壤有机质含量影响土壤微生物碳、氮含量,微生物碳与土壤速效钾(P<0.05,r=0.916)、微生物氮与速效磷均存在显著正相关(P<0.05,r=0.995)。     

晋北盐碱区不同种植年限人工紫花苜蓿草地土壤质量的评价

以大同盆地盐碱区为典型样区,选择0,1,2,3,6,10,13年等不同种植年限人工紫花苜蓿(Medicago sativa)草地为研究对象,选取了11个指标,采用灰色关联度和聚类分析法评价人工苜蓿草地土壤质量的差异并划分优劣,确定最优种植或利用年限。研究表明:不同种植年限人工苜蓿草地对土壤质量有很大影响,与对照(农地)相比,恢复年限为2,3,6,10,13年紫花苜蓿草地均可提高土壤质量,其中种植10年苜蓿草地土壤质量最好。     

紫花苜蓿生物量分配对植物-土壤化学计量的响应

C∶N∶P化学计量学在植物-土壤养分分配研究中应用广泛,但如何运用化学计量学方法来探究植物地上地下生物量分配还需要进一步研究。本研究选取榆林地区种植1 a, 3 a, 5 a, 7 a和9 a的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)人工草地,测定了紫花苜蓿的地上、地下生物量,土壤理化性质及碳氮磷含量,分析了植物-土壤C∶N∶P化学计量特征及其对紫花苜蓿地上、地下生物量和根冠比变化的响应。结果表明,紫花苜蓿人工草地土壤C∶N,C∶P和N∶P随种植年限延长均而增加,紫花苜蓿植株C∶N,C∶P和N∶P随种植年限延长均呈现先增加后降低变化趋势。种植1～5 a紫花苜蓿种植受N限制,种植7～9 a紫花苜蓿受P限制,紫花苜蓿通过增加自身根冠比来应对日益增强的N∶P,同时庞大的根系使得土壤肥力得到改善。     

蔬菜-牧草轮作5年草地土壤微生物量变化及其群落结构分异

为明晰蔬菜-牧草轮作系统中种植牧草阶段土壤微生物群落年际和季节间的动态特征,本研究以温带气候区有机农牧场低投入蔬菜生产后种植牧草1~5年和永久性草地土壤为研究对象,运用高通量磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,测定土壤微生物脂肪酸种类和含量,通过非度量多维测度(NMS)排序和多响应置换过程(MRPP)分析,探究牧草不同生长年限和季节条件下土壤微生物生物量及其群落结构与功能变化规律。结果表明:1)随着牧草生长年限的延长,土壤中活体微生物的脂肪酸多样性提高,革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌脂肪酸的比例逐渐降低,真菌与细菌脂肪酸比例升高,微生物生物量增加。2)随着季节更替,特定脂肪酸比例、腐生真菌、厌氧菌生物量发生变化,土壤微生物群落结构亦存在差异。3)牧草生长4年后土壤微生物群落结构发生显著改变且趋近于永久性草地,土壤碳矿化和颗粒有机质含量变化驱动了土壤微生物群落结构分异。     

三江源区不同建植年限人工草地根系动态特征

根系动态特征能够反映人工草地植物利用土壤资源的效率和群落恢复演替的程度。本研究以三江源区不同建植年限（5、6、9和13年）人工草地植物根系为研究对象，利用“微根管”技术，连续两个生长季（2015年5-9月和2016年5-9月）探究了4个建植年限人工草地根系动态特征。结果表明：地上生物量和丰富度在建植5~9年呈下降趋势，建植9~13年显著上升；土壤理化性质呈“N”字型变化，不同建植年限间差异显著；随建植年限增加，根系寿命、累积生产量和累积死亡量均波动上升，根系的生长和死亡主要发生在0~10 cm土层；根系平均现存量随建植年限增加持续增加，建植6~9年趋于深层化；根系生产量、死亡量和现存量具有明显季节变化，6月为生长高峰期，7月为现存量高峰期，8月为死亡高峰期，建植9年人工草地根系正生长高峰期迟于其他建植年限；建植年限和土层深度直接影响根系寿命，其余环境因子通过影响土壤速效养分或地上生物量间接影响根系现存量。综上所述，建植人工草地能够增加地上生物量和丰富度，改善土壤质量，促进根系现存量的增加，建植6~9年人工草地的二次退化现象只是暂时性过渡阶段，可在此阶段制定合理的人工管理措施来保证土壤养分的稳定输入，加快群落正向演替的进程，从而提高人工草地的群落稳定性和恢复力。     

黄土区苜蓿人工草地群落生态与生产功能演替

对黄土区苜蓿人工草地群落31年时间序列生态和生产功能演替过程进行了研究,结果显示, 1)人工草地群落生态功能越来越趋向于天然草地。生态功能随群落结构变化显著,其变化过程大致可分为3个演替阶段,即2~6龄紫花苜蓿草地阶段、6~31龄苜蓿人工草地向长芒草天然草地演替的过渡阶段、31龄之后的长芒草次生天然草地阶段;苜蓿种群在6龄后开始退化演替,其重要值、群落多样性指数、均匀度指数和优势度指数逐渐减小,群落结构趋向于复杂化,生态稳定性相对增大,群落演替逐步向天然植被演化。2)苜蓿人工草地群落生产功能呈“倒V”型变化趋势。群落生产力随演替年限延长先增大后减少,6龄苜蓿草地的年生物量最大,之后,年生物量逐渐下降。年生物量与苜蓿种群重要值相关系数最高,与多样性指数的直接通径系数最高,多样性指数和年生物量二者之间的相关性随人工草地生长年限延长呈“倒V”型变化趋势,6龄苜蓿人工草地二者相关性最高,成为人工草地“生产”和“生态”功能的转折点。3)可通过灭杂、施肥、有效利用水分和探索适宜栽培种植方式来遏止人工草地向“生态稳定性”天然草地恢复的趋势,延缓其“生产稳定性”,以保持人工草地的生产、生态可持续。     

荒漠灌区不同种植年限苜蓿草地土壤微生物特性

采用熏蒸-提取法、微生物培养法,研究了荒漠灌区不同种植年限紫花苜蓿（Medicago sativa L. ‘Gannong No.3’）草地0～60 cm土层土壤微生物量和数量,从土壤微生物的角度对荒漠灌区苜蓿的退化机理、人工草地管理做出了评价。结果表明,不同种植年限苜蓿草地土壤微生物量碳、氮及微生物（细菌、真菌、放线菌）数量均呈现随土层深度的增加而减小的趋势;随苜蓿种植年限的增加,土壤微生物量碳、氮,细菌和放线菌数量均呈增加-降低-增加的变化趋势,真菌数量呈先增加后降低的变化趋势;土壤微生物群落以细菌占绝对优势（70.72%）,真菌最少（0.18%）,微生物总数量和微生物生物量均大于撂荒地,且5年生苜蓿地微生物总数最多,是其他各种植年限的1.58～6.17倍,且微生物生物量碳、氮与细菌、放线菌数量呈极显著正相关。微生物生物量及数量表现出明显的季节动态,除土壤真菌数量最大值出现在9月份之外,其余指标最大值均出现在7月份,最小值在4月份。     

紫花苜蓿人工草地土壤肥力的灰色关联度分析

应用灰色系统理论,选择0、1、2、3、6、10、13年等不同年限苜蓿人工草地为研究对象,通过对土壤的有机质、有机碳、pH、全氮、有效氮、有效钾、全磷、水溶性钙、水溶性镁、磷酸酶活性和脲酶活性等11项指标进行分析,建立了紫花苜蓿人工草地土壤综合评估模型,并对其土壤肥力进行了综合评估,结果表明:9年龄紫花苜蓿草地在综合评估模型中得分最高,土壤肥力最好,该种植年限是农牧交错区人工草地的最佳利用年限。     

典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性动态变化研究

选取不同围封年限的生长季围封恢复草地为研究对象,开展典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性动态变化的研究,探讨土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分的相关性。结果表明:与自由放牧草地相比,围封7年、10年、13年和20年的草地,其土壤0~30 cm土层细菌、放线菌和真菌数量显著增加,土壤转化酶、脲酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性增强,土壤微生物量碳、氮含量显著增加(P<0.05),且随围封年限的延长呈增加的变化趋势。典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分呈基本一致的变化规律,三者成密切的正相关关系。     

江河源区不同建植期人工草地土壤养分及微生物量磷和磷酸酶活性研究

研究了"黑土滩"退化草地上建植的2,4和6龄垂穗披碱草人工草地土壤养分、微生物量磷、中性磷酸酶活性变化以及它们之间的相互关系。结果表明,随建植期的增加,土壤pH值呈现先降低后升高的趋势,人工4龄草地土壤pH值最低,人工6龄草地最高。从时间尺度看,人工2龄草地土壤养分含量、土壤微生物量磷含量和土壤中性磷酸酶活性较"黑土滩"退化草地明显升高,随着建植期的增加,人工4龄草地各测定指标明显下降,而人工6龄草地各测定指标再次升高。4种草地土壤养分含量、微生物量磷含量和中性磷酸酶活性在土壤剖面中均呈现随土壤深度的增加而递减的趋势。相关分析结果表明,土壤微生物量磷与有机碳、全氮、速效氮和速效钾含量之间呈极显著正相关关系,与全磷含量间呈显著正相关关系;土壤中性磷酸酶活性与大多数土壤养分呈显著或极显著正相关关系,其中与土壤有机碳的相关系数最大;土壤微生物量磷与中性磷酸酶活性呈极显著正相关关系。     

黄土高原北部紫花苜蓿草地退化过程与植被演替研究

采用空间序列代替时间序列的方法研究了黄土高原北部陕西省神木县六道沟小流域紫花苜蓿人工草地在1~30年的群落演替特征。结果表明,由于气候干旱、土壤贫瘠等原因,黄土高原北部紫花苜蓿草地生产力普遍偏低,最高鲜草产量为4 000~5 000 kg/hm2,而且生长盛期持续时间较为短暂,最多不超过6年。建议对紫花苜蓿草地采取适当的管理措施,比如中耕除草与施肥,改善苜蓿种群的基质条件、缓解种群竞争压力,可以在一定程度上延长人工草地的使用寿命。种植紫花苜蓿可以显著加快植被的自然演替进程,经过10年时间紫花苜蓿草地即可以演替到该地区的稳定草原群落———长芒草群落。豆科、菊科与禾本科3大科植物在紫花苜蓿草地退化过程中处于举足轻重的地位,属于这三大科植物的种数合计占相应演替阶段出现植物种数的54.5%~78.6%。茵陈蒿、草木樨状黄芪与达乌里胡枝子作为长芒草群落的主要伴生植物,反映了研究区干旱的气候条件与贫瘠的土壤肥力特征。     

高寒半湿润沙地草本修复期土壤微生物变化研究

土壤微生物变化对生态恢复过程中土壤养分循环具有重要作用,但高寒半湿润沙地生态修复过程中土壤微生物及养分变化研究较为缺乏。为明确该环境下沙化生态系统的修复过程中土壤环境的变化,选用燕麦、垂穗披碱草、中华羊茅混播修复高寒半湿润沙地,并以未修复沙地为对照,测定0~10 cm和10~20 cm两土层修复4年过程中土壤微生物及土壤养分含量的变化,分析探讨土壤微生物和养分随植被修复的动态,及微生物与土壤养分变化的相关性。结果表明,随修复年限增加,土壤中主要微生物类群以细菌为主,沙地修复4年后土壤中微生物总量由8.30 nmol·g^-1增加到10.58 nmol·g^-1,但是细菌依然占微生物总量的50%以上,植被恢复并未改变细菌占微生物总量比例。两个土壤层土壤微生物生物量(碳、氮、磷)、多样性(细菌、真菌、放线菌、G^-菌、G⁺菌)、土壤养分(有机质、全氮、全磷)含量均呈现先降低后增加趋势,且0~10 cm始终大于10~20 cm土层。草本修复第1年,0~10 cm和10~20 cm土层微生物及养分各组分含量显著降低(P<0.05);修复2年后,0~10 cm土层含量开始增加;到修复第3和4年,土壤微生物与土壤养分中各组分含量均恢复到未治理水平,且有机质、微生物量氮(MBN)含量显著高于未治理沙地(P<0.05)。土壤养分中各组分含量与土壤微生物生物量、微生物总量和细菌含量呈极显著的正相关关系 (P<0.01),与G⁺、G^-菌、真菌、放线菌均呈不同程度的正相关关系。因此,在沙地进行人工草本种植能够提高土壤养分和微生物含量,对帮助高寒地区生态系统修复和稳定具有重要意义。     

农牧交错带人工种草对土壤磷素有效性的影响

在北方农牧交错带,选择种植4年的多年生人工草地,即扁穗冰草、草地雀麦、无芒雀麦、羊草和紫花苜蓿草地,研究了人工种草对土壤磷素有效性的影响。结果表明,人工种草后土壤总有机碳含量接近天然草地水平,而人工草地土壤全磷含量、Ca-P含量显著低于天然草地,且速效磷含量均在3mg/kg以下。人工草地土壤无机磷占全磷的比例显著低于天然草地,且人工草地土壤O-P无法检测出含量(除扁穗冰草草地)。相关分析表明土壤速效磷含量与土壤各形态无机磷均呈显著正相关关系,说明在磷素较低的石灰性土壤中,各形态无机磷都是植物所需磷素的重要来源。     

苜蓿与高羊茅混播牧草生长特点的分析

在河南省黄河滩区气候和土壤条件下,连续4年对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)与高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)混播牧草的物侯特点、生物学指标及生长规律进行了分析,并对单播和混播牧草生物量的时空间动态进行定量研究,以便更好地了解该混播牧草的生长与生产特点,为滩区畜牧业生产服务。结果表明:混播牧草在河南适宜秋季播种,翌年3月中旬进入返青期,6月中旬种子成熟。混播牧草地上生物量动态呈现S型曲线变化,生物量增长最快在禾草的抽穗扬花期,生物量最大值在成熟期,其中蜡熟期是牧草利用最佳时期。牧草混播的生产水平高于各自单播的,但混播草地利用多年后,生产水平下降,需要通过土壤作业和加强管理来恢复其生产力。因此,在河南省黄河滩区,通过苜蓿与高羊茅混播建立人工草地是可行而有效的,只要加强后期管理,可以取得比单播更高更稳定的牧草产量。     

三江源区土地利用方式对草地植物生物量及土壤特性的影响

以三江源区高寒草甸草原、退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地4种土地利用方式为研究对象,研究了不同土地利用方式的地上、地下生物量,土壤容重和土壤主要养分有机碳、全氮、全磷、有效氮和有效磷含量,结果表明总生物量的排序为高寒草甸草原 >退化高寒草原 >退化高寒草甸草原 >人工草地,退化草地和人工草地的生物量明显降低,尤其是地下生物量,退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地的地下生物量分别为高寒草甸草原的31.9%,54.8%和13.9%,总生物量分别仅为高寒草甸草原的32.8%,49.4%和29.5%。人工草地的表层土壤容重显著降低,而退化对土壤容重没有明显影响,3种天然土地利用方式土壤容重在土壤剖面的变异也不明显。4种类型草地土壤碳氮磷养分含量均处于很低的水平,退化主要造成表层土壤碳氮的严重损失,平均分别损失了53.0%和52.4%,4种利用方式土壤有效氮和有效磷含量极低,而退化对土壤的全磷和有效磷影响不大。     

土壤水分胁迫对新疆大叶苜蓿的生长及生物量的影响

采用盆栽法研究了不同土壤水分胁迫(田间持水量的90%,70%,40%,20%)对新疆大叶苜蓿的生长及生物量积累的影响。结果表明,土壤水分含量为田间持水量的70%时,苗高、地径、分枝数及侧根数均高于其他处理,叶片、茎、主根鲜生物量和干生物量均最大,最适宜新疆大叶苜蓿生长;土壤水分含量过高(田间持水量的90%)或过低(田间持水量的20%,40%)时,均不利于新疆大叶苜蓿生物量的形成;土壤水分胁迫抑制了新疆大叶苜蓿的生长发育,随着水分胁迫的加剧,苗高和地径生长速度均减慢。该结果为进一步了解新疆大叶苜蓿对水分胁迫的响应规律并为其在干旱区节水灌溉农业中的推广和种植以及为建立持久稳定高产的畜牧业草业生产体系提供理论依据。     

不同植被重建管理方式对沙质草地土壤及植被性质的影响

以陕北横山县雷龙湾乡恢复15年的退化沙质草地为研究对象,对未封育自然恢复、封育自然恢复、未封育人工恢复和封育人工恢复4种管理方式对植被和土壤性质的影响及二者的相关性进行了研究,以期为退化沙质草地筛选科学的植被恢复模式选择提供科学依据.结果表明:与流动沙地对照组相比较,经过15年的植被恢复4种管理方式均可不同程度的改善退化草地土壤及植被性质,地表植被高度、盖度和生物量分别提高0.12~1.03 m,12.70%~53.18%和7.27~29.08 g·m^-2,土壤容重降低0.12~0.27 g·cm^-3,土壤总孔隙度提高6.80%~17.01%,有机质、阳离子交换量、全氮及速效养分含量也显著提高.封育管理方式下植被与土壤的恢复效果优于未封育方式,人工植被恢复优于自然植被恢复,采取封育与人工植被恢复相结合的管理方式,严重退化沙质草地在植被恢复过程中植被与土壤特征形成了相互作用、相互影响的协调关系.为了促进农牧交错带退化沙质草地生态恢复,研究区应该采取封育与人工恢复相结合的植被恢复管理方式.     

石羊河流域浅山干旱区牧草引种试验

为选择适合石羊河流域干旱地区种植的牧草,对9个多年生禾本科牧草进行了物候期、产草量和适应性研究。结果表明：老芒麦、肥披碱草、垂穗披碱草、冰草和西伯利亚冰草在产草量和适应性方面表现较好,适宜在该地区推广种植,可以作为退耕还草、建立人工草地的优质牧草。