不同封育管理对沙质草地土壤与植被特征的影响

针对退化沙质草地土壤和植被的恢复问题,选取封育19年(人工抚育19年)、封育19年(人工抚育5年)和封育10年(自然恢复)沙质草地为研究对象,同时选取流动沙地作为对照,结合野外调查及室内化学分析方法,进行了不同封育管理沙质草地土壤理化性质和植被特征的比较研究。结果表明,1)与流动沙地相比,封育19年沙质草地(人工抚育19年)植被高度、密度、冠幅、盖度、生物量及土壤养分含量显著增加,0~20 cm层土壤容重、0.05~2 mm的砂粒含量显著降低,退化沙质草地在恢复过程中植被与土壤之间逐渐形成一个相互作用、相互影响的系统。2)封育沙地植被特征和土壤理化性质受坡位影响比流动沙地显著(P<0.05),封育沙质草地中SOC、氮磷钾全量和速效养分含量沿上坡到下坡呈增加趋势。3)天然封育+人工抚育措施对沙质草地的影响和改善程度高于纯天然封育措施,它是促进我国北方退化沙质草地恢复的适宜方法。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠土壤有机氮组分的影响

为探究荒漠土壤有机氮组分对封育年限的响应规律,研究了不同封育年限(封育时间为0、1、4和11a)对中度退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地土壤全氮(total nitrogen,TN)、轻组氮(light fraction organic nitrogen,LFON)、颗粒氮(particulate organic nitrogen,PON)、微生物量氮(soil microbial biomass nitrogen,SMBN)及其分配比例的影响。结果表明,与封育0a相比,其它封育年限5-10、10-20、30-50cm土层的TN含量均显著降低(P0.05),且0-50cm土层TN含量随封育年限延长呈"降-升"趋势;封育11a,0-5cm土层PON含量达到最高,而封育4a,5-10和20-30cm土层PON分配比例显著增加;0-20cm土层LFON含量增加显著,且0-5cm土层含量最高。0-50cm土层SMBN随封育年限增加呈"降-升"趋势,而封育4a,5-10和20-30cm土层SMBN分配比例显著高于封育0a和封育1a(P0.05);0-10cm土层LFON和0-50cm土层LFONR与封育年限呈显著正相关。总之,短期封育(1~11a)下,中度退化伊犁绢蒿荒漠土壤全氮含量仍未得到恢复,但促进了LFON、PON、SMBN及其分配比例的增加。     

封育对沙质荒漠草地植被特征及稳定性影响

以脆弱沙质荒漠草地为对象,研究封育年限(封育3年、封育5年、封育8年及对照)对沙质荒漠草地群落植被特征、物种多样性、主要物种重要值及草地群落稳定性的影响,为沙质荒漠草地恢复,寻找合理封育年限提供依据。结果表明:封育后沙质荒漠草地物种丰富度、Simpson指数、Shannon-wiener指数均显著增长,至封育8年分别从2.8、0.53、0.88增加到4.2、0.65、1.21,Pielou均匀度指数降低;群落生物量、高度和密度均显著增加,分别增加了31.50%~155.03%、25.42%~54.24%、34.91%~66.40%;封育后建群种沙漠绢蒿始终占优势,重要值最大达到0.57,角果藜重要值下降,猪毛菜重要值升高;群落稳定性表现为:封育8年封育5年封育3年对照。因此,封育提高了沙质荒漠草地群落多样性,增加了群落的稳定性。     

封育和放牧对高寒草甸植被群落特征和土壤特性的影响

为探究封育和放牧对高寒草甸植被群落和土壤特性的影响,本研究以封育13年和连续放牧高寒草甸为研究对象,采用野外群落调查和室内土壤分析相结合的方法,探究封育和放牧对植被群落状况和土壤特性的影响。结果表明：封育显著提高了群落的盖度和地上生物量（P<0.01）;封育显著提高了0~30 cm土壤总氮（Total nitrogen,TN）、速效氮（Available nitrogen,AN）、速效磷（Available phosphorus,AP）和速效钾（Available potassium,AK）（P<0.01）;封育显著降低了群落密度、物种丰富度指数、香农-维纳多样性指数和均匀度指数（P<0.01）。总之,封育虽增加了高寒草甸植物群落生物量和土壤养分,但在一定程度上导致草地植物群落多样性的下降,研究建议针对封育13年的高寒草甸进行适当的放牧以增加群落物种多样性和丰富度。     

封育对不同草地类型土壤细菌群落特征的影响

为探究不同类型草地土壤细菌群落结构及多样性对封育的响应规律,本研究以新疆山地草甸和温性草原草地为研究对象,采用野外调查取样和室内分析方法并结合高通量测序技术,对封育区(10 a)和放牧区的退化草地土壤细菌群落结构及其多样性进行测定分析。结果表明：封育后山地草甸和温性草原草地0~10 cm土层变形菌门相对丰度均显著增加(除山地草甸草地5~10 cm土层)(P<0.05);且封育后山地草甸草地细菌Chao 1指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈极显著升高(P<0.01);冗余分析表明,山地草甸草地细菌群落组成的主要驱动因子为pH、土壤容重,但温性草原草地为电导率和植物盖度。总之,封育对不同草地类型土壤细菌群落多样性的影响存在较大差异,且山地草甸草地土壤细菌较温性草原对封育的响应更显著。因此,在对退化草地实施封育措施进行生态恢复时,应着重考虑不同草地类型对封育响应的差异。     

荒漠草原土壤养分和植物群落稳定性对不同管理方式的响应

以宁夏短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,研究不同管理方式(放牧、补播改良和封育)对土壤养分及植物群落稳定性的影响,并分析土壤养分与植物群落稳定性之间的相关性.结果表明:不同管理方式对荒漠草原0～40 cm土壤养分含量影响显著,封育和补播有利于土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量的积累,中等强度的自由放牧较封育降低了土壤有机质、水解氮和速效钾含量;土壤养分的垂直分布规律并不一致,土壤有机质含量和全氮含量5~15 cm土层高于表层,而速效磷含量和速效钾含量表现为0～5 cm最高.不同管理方式下的荒漠草原植物群落均处于不稳定阶段,相比之下封育5年和7年草地植物群落稳定性较高;群落稳定性与土壤速效钾含量成显著正相关关系,与其他养分含量无显著相关性.     

不同干扰方式对滇西北亚高山草甸生物量和碳储量的影响

以滇西北亚高山草甸为对象,探讨不同干扰方式(自由放牧、生长季封育+非生长季放牧、生长季封育+季末割草以及全封育)对草地生物量、植被碳储量、土壤容重、0~30cm土壤碳储量和碳固持量及碳固持速率的影响。结果表明:不同干扰方式对滇西北亚高山草甸的生物量和土壤碳储量、碳固持量等的影响不尽相同。3年全封育草地的总生物量和植被碳储量最高,分别为1104.68g/m2、497.11g/m2;与自由放牧相比,其总生物量和植被碳储量增加了377.76%。封育降低了0~10cm土壤容重(P0.05),3年全封育最低。不同干扰方式下,随着土层的加深,土壤有机碳含量和碳储量呈逐渐降低趋势。0~10cm土层的土壤碳储量:生长季封育+季末割草全封育生长季封育+非生长季放牧自由放牧。生长季封育+季末割草草地0~10cm土层的碳固持量最高,0~30cm土层中3年全封育草地的碳固持速率显著高于其他处理(P0.05),平均固持速率为465.05g·C/m2·a。     

不同恢复措施对宁夏荒漠草原土壤碳氮储量的影响

以放牧(CK)、深翻耕(S)、浅翻耕(Q)、免耕(M)和封育(F)5种不同生态恢复措施处理的荒漠草原为对象,研究不同恢复措施条件下0~40 cm土层土壤有机碳,全氮储量的变化特征。结果表明,0~10 cm和10~20 cm土层,有机碳含量均以浅翻耕处理草地最高,分别为14.90和14.50 g·kg^-1,显著高于深翻耕处理草地、封育草地和放牧草地(P<0.05);20~30 cm土层,不同处理草地有机碳含量变化范围为5.03~9.93 g·kg^-1,以浅翻耕处理草地最高,封育草地最低(P<0.05)。土壤全氮含量,0~10 cm和10~20 cm土层均以浅翻耕处理草地最高,分别为0.17和0.22 g·kg^-1,显著高于封育和放牧草地(P<0.05);20~30 cm和30~40 cm土层均以深翻耕处理草地最高,分别为0.14和0.13 g·kg^-1,显著高于封育草地(P<0.05)。不同处理草地各土层土壤有机碳和全氮密度的分布范围为0.49~1.58 kg·m^-2和0.013~0.039 kg·m^-2,其中,0~40 cm各土层有机碳密度及0~10 cm和10~20 cm土层全氮密度均以浅翻耕处理草地较高,封育草地较低,20~40 cm土层全氮密度以深翻耕处理草地最高,封育草地较低。0~40 cm各土层土壤有机碳和全氮储量均以浅翻耕处理草地最高,分别为47.72和1.09 t·hm^-2,显著高于封育草地(P<0.05)。浅翻耕处理草地更有利于该区荒漠草原土壤有机碳和全氮储量的积累。     

封育对荒漠草原沙芦草群落土壤粒径分形维数及理化性质的影响

退化草地的恢复问题已经成为草地生态学关注的热点之一。作为宁夏草原的主体类型的荒漠草原,既是天然的生态屏障,也是重要的自然资源,对保障国家的生态安全具有重要意义。封育是保护荒漠草原的基本措施,封育的效果不仅表现为植被的恢复,也表现为土壤理化性质的改善。为了更好的恢复与重建荒漠草原退化生态系统,本文通过研究宁夏荒漠草原沙芦草群落围封内外土壤机械组成、土壤养分含量和土壤颗粒分形维数的变化,旨在揭示围封对荒漠草原土壤粒径组成及分形特征的影响,为荒漠草原生态系统的恢复治理与重建提供理论依据参考。研究结果发现：研究区土壤粒径分布在0~250 μm之间。其中,围栏内黏粒（< 2 μm）、粉粒（2~50 μm）含量占主导地位,围栏外以极细砂粒（50~100 μm）所占比例最大,围栏内和围栏外粒径> 250 μm的比例几乎为0。与围栏外相比,围栏内0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的土壤黏粒含量显著增加,而极细砂粒含量显著减少（P<0.05）。围封对土壤养分有不同程度的影响。围栏封育后,0~10 cm土层土壤全N、全P含量显著增加,而碱解氮、速效磷含量显著降低（P<0.05）;10~40 cm土层的土壤养分均没有表现出一定的变化规律。沙芦草群落的土壤粒径分形维数在2.65~2.69之间变动。围栏封育后,0~10 cm、10~20 cm土层的土壤粒径分形维数显著增加（P<0.05）,20~40 cm土层无显著差异。总之,围封可以促使土壤颗粒细化,对土壤养分有不同程度的影响,并有助于提高土壤颗粒的分形维数;土壤粒径分形维数与土壤黏粒、极细砂粒含量均呈极显著的线性关系,说明土壤分形维数能够作为一个用来表征土壤质地以及退化土壤恢复程度的指标。     

荒漠草原不同植被恢复模式地上生物量与土壤水分的关系

以短花针茅荒漠草原不同植被恢复模式的天然草地为对象,研究草地地上部分生物量及不同土层深度土壤水分的变化,分析地上部分生物量与土壤含水量之间的关系。结果表明:围栏封育+灌木条带+施肥复壮、围栏封育+松土补播+草种包衣2种荒漠草原植被恢复模式草地地上生物量在生长末期分别比放牧天然草地,增加31.30g/m2、24.57g/m2;3种植被恢复模式及放牧样地的表层(0～20cm)土壤含水量均较低,随着深度增加,土壤含水量增大;短花针茅荒漠草原地上生物量与土壤含水量间呈正相关关系,围栏封育+灌木条带+施肥复壮、围栏封育+松土补播+草种包衣试验样地、放牧天然草地(CK)的地上生物量与0～20cm土壤含水量呈显著正相关(P0.05),"围栏封育+灌木条带+施肥复壮"试验样地的地上生物量与20～40cm土壤含水量为极显著正相关(P0.01);退化荒漠草原生态恢复过程中,可采取围栏封育、施肥、补播、增加防护灌木带等多种措施以提高生态恢复效果。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

以新疆伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为对象,研究了不同封育年限对草地土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明,0-5 cm土层,土壤碳密度呈封育9年对照封育1年封育6年,易氧化活性有机碳、碳库管理指数为封育9年对照封育6年封育1年,且封育9年土壤碳密度显著高于封育6年,相对增加了36.51%,而其易氧化活性有机碳、碳库管理指数显著高于其他处理(P0.05),分别增加了35.81%~84.89%、35.83%~93.96%;土壤有机质、全量养分分别与土壤易氧化活性有机碳、碳库活度、碳素有效率、氧化稳定系数间呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)相关,而土壤碳库管理指数、易氧化活性有机碳与群落生物量的灰色加权关联度高于土壤有机质和碳密度。土壤碳库活度指数、碳库管理指数能较为敏感地指示土壤碳与草地初级生产力的变化。     

封育草地与弃耕地土壤碳氮固持及固持速率动态

研究植被恢复对土壤碳氮动态的影响,对了解陆地生态系统碳氮循环,应对全球温室效应具有重要意义。本研究以黄土高原丘陵区封育草地和弃耕地为对象,分别以放牧草地和农田为参照,对比分析了封育14年草地和弃耕地0~300 cm土层土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(STN)储量、固持量及固持速率。结果表明,封育草地和弃耕地显著增加SOC储量,并且二者封育14年后SOC储量相同;在0~200 cm土壤中,封育14年草地与弃耕地STN储量相对于对照并无增加,0~300 cm土壤中,封育14年草地STN储量显著高于弃耕地(P<0.05);弃耕地SOC固持及固持速率显著高于封育草地,封育14年弃耕地SOC固持主要发生在0~140 cm表层土壤;0~100 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著高于封育草地,0~300 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著低于封育草地。以上结果表明,封育和弃耕均可显著提高土壤碳储量,并未明显提升土壤氮储量,弃耕地有较高的SOC固持量及固持速率。     

增温对蒿类荒漠草地可萌发土壤种子库及其多样性的影响

为探讨草地土壤种子库种子萌发对全球气候变暖的适应机制,本研究采用常规方法对模拟温度增加[对照（CK）、增加2℃（T2）、增加4℃（T4）、增加6℃（T6）]下中度退化蒿类荒漠草地可萌发土壤种子库数量及其多样性进行了观测。结果表明：0~5,5~10 cm土层土壤种子库萌发的物种数及其幼苗总密度随温度增加呈下降趋势,且T6处理0~5（5~10）cm萌发物种数及萌发密度依次较对照降低57.1%（33.3%）,70.4%（75.0%）。随温度增加,0~5,5~10 cm土层蒿类荒漠可萌发土壤种子库物种组成与地上植被物种组成相似性总体呈下降趋势,且T6处理相似性最低。温度增加后蒿类荒漠土壤萌发物种的Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Patrick指数总体呈下降趋势,且0~5 cm土层较5~10 cm土层下降明显。综上,增温抑制了土壤种子库种子的萌发,可能不利于退化蒿类荒漠草地的恢复。     

宁夏典型草原土壤微生物特征对不同管理方式的响应

草地土壤微生物是土壤养分循环的推动力,可灵敏反映草地生态环境变化,常被用来评价草地土壤质量。本研究以宁夏典型草原为对象,研究了封育、放牧和水平沟改良管理方式下土壤微生物特征及其与土壤有机质的相关性。结果表明,试验区0~40 cm土层土壤微生物数量表现为细菌>放线菌>真菌;细菌和放线菌数量随封育年限增加呈增加趋势,真菌以封育5年草地最高;微生物总数量和微生物量碳、氮含量均表现为随封育年限增加而增加,放牧草地最低;水平沟改良草地微生物特征未表现出明显的优越性;土壤微生物数量表现为5~15 cm土层最高,25~40 cm土层最低;土壤微生物数量与有机质含量之间存在极显著正相关关系。     

围封对宁夏荒漠草原土壤团聚体组成及其稳定性的影响

以空间序列代替时间序列,采用干筛法和湿筛法研究了围封禁牧条件下宁夏荒漠草原恢复演替过程中0~40cm土层土壤团聚体组成、破坏率及平均重量直径(MWD)等指标,以探讨围封对荒漠草原土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:围封有利于荒漠草原土壤团聚体的形成,随围封年限的增加,0.25mm土壤微团聚体含量总体呈下降趋势。其中,0.25mm干筛团聚体含量在0~10cm和10~20cm土层变化显著,均以围封10年的草地最低;0.25mm水稳性团聚体含量在0~10cm和20~40cm土层变化显著,其中0~10cm土层以围封7年的草地最低,20~40cm土层以围封10年的草地最低;随围封年限的增加,土壤团聚体平均重量直径呈先降低后增加的趋势,以围封10年的草地最高,团聚破坏率则以围封7年、10年的草地较低,未封育和封育3年的草地较高。从垂直分布看,随剖面深度的增加,大团聚体特别是5mm粒级团聚体含量显著增加。     

短期封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤氮及其粒径组成的影响

为探讨短期封育对荒漠草地土壤特征的影响,以天山北坡玛纳斯县、呼图壁县、奇台县伊犁绢蒿(Seriphidi-um transiliense)荒漠为对象,采用常规方法,测定了封育内外草地土壤全氮、碱解氮及其粒径组成,结果表明:封育后伊犁绢蒿荒漠草地0～50 cm土层全氮含量范围为1.16～1.82 g·kg-1,差异不显著...     

封育对荒漠草原两种植物群落土壤种子库的影响

土壤种子库作为植被的潜在种源,对荒漠草原植被恢复、群落演替具有重要的指示意义。以宁夏盐池县荒漠草原苦豆子群落和芨芨草群落为研究对象,在2种群落封育和未封育的草地上,选取地势相对平坦、环境条件较为一致的25 m×30 m 的4个大的样方进行群落调查;并在4个大的样方内取0~2 cm、2~5 cm和5~10 cm土层的土样,采取种子过筛直接辨认和种子萌发试验来进行土壤种子库的鉴定。分析了两种植物群落封育前后土壤种子库物种组成、种子密度、多样性及相似性等特征。结果表明:封育可提高两种植物群落土壤种子库中物种数目;而对两种植物群落土壤种子库种子密度的影响不同,苦豆子群落种子密度封育内外差异较小,芨芨草群落封育内种子密度显著提高。随着土层的加深,两种植物群落封育内外土壤种子库物种数和种子密度均呈递减趋势,封育后两种植物群落不同土层物种数均有增加,但封育对两种植物群落土壤种子库中种子密度的垂直分布影响不同。封育可提高两种植物群落土壤种子库的多样性、均匀度和丰富度,但两种植物群落土壤种子库的多样性特征对封育的响应不同,芨芨草群落在荒漠草原的稳定性更高。两种植物群落封育内外土壤种子库相似性相对较高,苦豆子群落封育后有向芨芨草群落演替的趋势。     

宁夏东部荒漠草原不同植被恢复模式的土壤响应特征

利用野外观测数据和室内测定分析方法对宁夏东部荒漠草原5种不同植被恢复模式(封育、补播沙打旺、补播黑沙蒿、柠条地以及补播苜蓿)下的土壤呼吸、水分、化学性质及微生物响应进行了研究。结果表明:不同植被恢复模式土壤呼吸强度范围为0.01~1.47CO_2g/m~2·h,苜蓿地、柠条地显著高于其他恢复措施草地(P0.05);0~200cm土层土壤水分含量在9.22%~21.36%之间,柠条地、补播沙打旺草地显著高于其他恢复措施草地(P0.05);0~100cm土层全氮在0.27~0.51g/kg之间,有机碳均值在1.64~2.44g/kg之间,均表现为苜蓿地高于其他恢复样地;在不同模式恢复下,苜蓿地细菌数量较其他恢复模式的增益显著(P0.05),封育地的真菌数量较高(P0.05);土壤呼吸与土壤水分、有机碳、全氮和土壤微生物均呈线性正相关,与土壤水分极显著相关(P0.01),与有机碳显著相关(P0.05)。     

不同管理措施对青海湖流域高寒草地土壤养分的影响

本文通过野外采样及室内分析比较了围栏封育(FE)、传统放牧(TG)和草灌结合(CGB)3种管理措施对青海湖流域高寒草地不同土层深度土壤养分的影响。结果表明：土壤有机质、速效氮磷和硝态氮含量在不同管理措施下均随土层深度的增加而降低(P<0.05);FE有机质含量均显著高于CGB和TG (P<0.05);不同管理措施对土壤全量养分含量影响较小,主要对0~10 cm土层全氮含量产生影响,该层中FE全氮含量显著高于CGB和TG;不同管理措施对土壤速效养分含量的影响较大,主要体现在0~10 cm和10~20 cm土层,均表现为FE土壤速效养分含量最高(P < 0.05)。综上,围栏封育更有利于青海湖流域土壤养分的固持和青海湖流域退化高寒草地的恢复。     

宁夏荒漠草原自然恢复演替过程中土壤有机碳及其分布的变化

以宁夏荒漠草原自然恢复的围封草地为对象,通过野外调查和室内分析,研究了未封育、封育3、5、7和10年的草地总有机碳及其在土壤剖面和不同粒级团聚体中的分布。结果表明,土壤有机碳含量随封育年限的增加呈波动性增加,除0~5 cm土层外,各土层有机碳含量以封育7年、10年的草地较高;就有机碳在不同粒径团聚体中的分布看,0~10 cm表层土壤以封育3年及未封育草地各粒级团聚体有机碳含量较高,而10~40 cm土层各粒级团聚体有机碳随封育年限的延长呈增加趋势,各土层团聚体有机碳含量均以1~0.5 mm与0.5~0.25 mm粒级较高;各粒级团聚体对有机碳的贡献率在0~10 cm表层以<0.25 mm微团聚体最高,10~20 cm土层以>5 mm粒级和<0.25 mm粒级较高,20~40 cm土层以>5 mm粒级最高。综上所述,封育有利于荒漠草原土壤有机碳的固存,退化荒漠草原生态环境恢复在封育7年时出现转折;随土层的加深,团聚体有机碳贡献率对封育的响应减弱,且大团聚体对全土有机碳的贡献率逐渐增大。