青藏高原高寒草地土壤微生物量碳氮含量特征及其控制要素

青藏高原是我国重要的生态安全屏障,探究地下微生物驱动土壤生化过程,生物量碳氮含量特征及其控制要素,对高寒生态系统功能维持具有重要意义。本研究通过对青藏高原高寒草甸和高寒草原两种草地类型样带调查和研究,探讨了不同高寒草地生态系统类型土壤微生物量碳（MBC）和土壤微生物量氮（MBN）含量特征及其与气候、植物群落和土壤理化性质的关系。结果表明,高寒草甸比高寒草原具有更高的土壤MBC和MBN含量;生长季降水量（GSP）与两种草地类型的MBC和MBN含量呈显著正相关（P<0.01）;而生长季均温（GST）仅与高寒草原MBN含量呈显著负相关（P<0.01）。结构方程模型显示,在生长季降水量的影响下,土壤全氮是影响高寒草甸土壤MBC和MBN的主导因子,土壤有机碳是影响高寒草原MBC和MBN的主导因子。研究结果可为高寒草地生态系统可持续管理提供理论参考。     

退化高寒草甸优势植物根际与非根际土壤养分及微生物量的分布特征

根际是一类特殊的微生态系统,对研究土壤与植物群落间的相互作用具有重要意义。本研究旨在探讨高寒草甸退化过程中根际与非根际土壤的养分和微生物量分布特征,以及优势植物根际养分富集的相关性和差异性。结果表明：不同退化程度条件下,根际土壤中微生物量碳、氮、磷和养分含量显著高于非根际土壤（P<0.05）,且随退化程度加剧呈逐渐下降趋势;随高寒草甸退化程度的加剧,根际微生物量的碳、氮、磷和养分均出现富集效应,其富集率表现为重度退化草地 > 中度退化草地 > 轻度退化草地 > 未退化草地;由相关分析可知,根际与非根际土壤中微生物量碳和微生物量氮与全磷、全氮和有机碳之间均呈极显著正相关关系（P<0.01）。综上所述,草地退化过程中土壤的有效养分和微生物量在植物根际存在富集和活化现象,这对于人们进一步认识和调控根际的养分循环具有重要意义。     

生物结皮演替对高寒草原土壤微生物群落的影响

生物土壤结皮（生物结皮）是高寒草原重要的地表覆盖物,具有调控土壤养分循环和微生物群落结构的作用。本研究采用磷脂脂肪酸（Phospholipid fatty acid,PLFA）法分析典型高寒草原生物结皮的产生和发育演替对表层土壤（0~10 cm）微生物群落结构的影响。结果表明：在所有供试土壤样品中共有22种PLFA,可表征7种微生物类群,其中常见细菌和真菌是主导微生物。各类群微生物生物量与生物结皮的产生和演替不具有显著的相关性（P>0.05）。冗余（Redundancy analysis,RDA）分析结果显示土壤因子与微生物生物量极显著相关（P<0.01）,土壤真菌生物量与全氮含量显著正相关（P<0.05）,放线菌生物量与全磷含量显著正相关（P<0.05）。可见,在高寒草原生态系统中,生物结皮、土壤养分和微生物群落之间存在着较为复杂的相关性。     

生物结皮对高寒草地植物群落和土壤化学性质的影响

生物土壤结皮（生物结皮）是退化高寒草地重要的地表覆盖物,它具有调控土壤养分循环和影响植物群落结构和特征的作用。本研究以不同盖度生物结皮、草本植物群落和土壤化学性质为研究对象,于2018年7月份在青海省贵南县高寒草地展开试验调查和取样。结果表明：生物结皮盖度的变化显著影响了草本植物群落的结构,降低了禾本科植物的比例和植物群落的平均高度（P<0.05）;生物结皮盖度与土壤酸碱度呈极显著的负相关关系（P<0.01）,与土壤全氮含量呈极显著的正相关关系（P<0.01）,与土壤有机碳含量呈显著的正相关关系（P<0.05）。可见,生物结皮的存在和盖度变化会显著影响高寒草地草本植物群落和土壤养分循环,在高寒草地退化问题的治理中可能扮演着重要的角色。     

黄河源高寒湿地有机碳组分对不同退化程度的响应

本研究以黄河源区玛沁县大武滩不同退化高寒湿地为研究对象,分层采集冻融丘和丘间土层样品,分析土壤有机碳组分的变化及其与土壤因子的关系。结果表明：冻融丘和丘间各层轻组分有机碳、重组分有机碳、可溶性有机碳、微生物碳含量随着退化程度的加剧下降,且在未退化与轻度退化、重度退化样地冻融丘0~10 cm土层间差异显著（P<0.05）,冻融丘对退化比丘间敏感;土壤重组分有机碳含量占总有机碳含量的94.00%以上,是有机碳的最主要组成部分;随着退化程度的加剧,冻融丘和丘间土壤微生物碳占比显著减少（P<0.05）,对高寒湿地退化的响应敏感;土壤含水量与有机碳、轻组分有机碳、重组分有机碳、可溶性有机碳和微生物碳含量呈正相关关系。综上所述,高寒湿地退化导致有机碳组分减少,重组分有机碳含量和占比可作为反映土壤有机碳库变化的关键指标,微生物碳含量和占比可作为反映高寒湿地退化的关键指标,均可为高寒湿地生态系统碳库和恢复机理的研究提供数据支撑。     

不同牧草混播对退化高寒草甸土壤养分及生物量的影响

适宜的牧草混播对于改善退化高寒草甸及高寒地区畜牧业现状具有重要的现实意义,但不同牧草混播条件下退化高寒草甸土壤养分及生物量变化特征尚不明确。为此,本研究以垂穗披碱草（Elymus nutans）、早熟禾（Poa pratensis）、呼伦贝尔苜蓿（Medicago falcata）为试验草种,在三江源区重度退化高寒草甸开展为期3年的混播试验,探讨不同牧草混播对退化高寒草甸土壤养分及生物量的影响。结果表明：不同牧草混播条件下,草甸土壤有机碳含量与全氮及不同形态氮素含量呈显著正相关（P<0.05）;草甸土壤养分含量发生显著变化（P<0.05）,EM（垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿）混播的土壤养分状况最佳;草甸地上、地下生物量显著增加（P<0.05）,EM混播的效果最为显著（P<0.05）。综上,在重度退化高寒草甸恢复过程中,如采取人工草地建植手段,建议选择EM混播。     

增温和氮添加对长江源区高寒沼泽草甸生态系统呼吸的影响

为探究高寒湿地生态系统对气候变化的响应,本研究对模拟增温（2.64℃）、氮添加（40 kg N·ha^-2·yr^-1）及其交互处理下的高寒沼泽草甸生态系统呼吸进行了2个生长季的监测。结果表明：增温显著提高了高寒沼泽草甸生态系统呼吸（约25%）,而氮添加对高寒沼泽草甸生态系统呼吸无显著影响;增温降低了高寒沼泽草甸生态系统呼吸对土壤温度变化的敏感性。在相对温暖的2015年生长季,增温和氮添加对生态系统呼吸起到协同促进作用。分析发现高寒沼泽草甸生态系统呼吸主要受表层土壤温度、植物生物量和土壤可溶性有机碳的影响;增温显著提高了植物地上和地下生物量,增强了自养呼吸,是增温提高生态系统呼吸的主要原因。本研究结果表明相比于大气氮沉降增加,高寒沼泽草甸生态系统呼吸对气候变暖的响应更加敏感。     

AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响

为研究气候变化是否影响植物-真菌共生关系及植物的吸收功能,本试验以青藏草原优势植物垂穗披碱草（Elymus nutans）和草地早熟禾（Poa pratensis）为研究对象,选取管柄囊霉属（Funneliformis）丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrizal fungi,AMF）进行室内控制试验。结果表明：增温促进了AMF和植物的共生,接种AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响并不一致。对垂穗披碱草而言,增温增雨对其生长的土壤pH、全氮和有效磷含量均无显著影响,增雨促进了植物磷吸收（P<0.05）,增温处理下接种AMF提高了植物氮磷含量（P<0.05）;对草地早熟禾而言,增温增雨提高了植物氮磷含量和土壤电导率、降低了土壤全氮含量（P<0.05）,增温提高了土壤有效磷含量（P<0.05）,增雨处理下接种AMF后降低了植物氮磷含量（P<0.05）。     

围封对天山北坡荒漠草地土壤有机碳的影响

以天山北坡中段退化荒漠草地为研究对象,通过分析封育与放牧对草地土壤有机碳、易氧化碳、微生物量碳含量及活性有机碳的分配比例的影响,以揭示土壤质量的变化。结果表明：禁牧封育5年后草地土壤有机碳及其活性组分含量低于放牧草地。与封育草地相比,在5～10 cm放牧草地土壤有机碳、微生物量碳及MBC/SOC显著升高（P<0.05）,分别增加了0.81 g·kg^-1,34.12 mg·kg^-1,0.59%;土壤易氧化碳含量及ROC/SOC在10～15 cm土层差异均达显著水平（P<0.05）。可见,荒漠草地在封育5年后土壤质量降低,因此,应该实行合理的围封-放牧体系,更有利于退化荒漠草地生态系统的恢复。     

温带典型草原土壤理化性质及微生物量对放牧强度的响应

为了研究不同放牧强度对草地土壤理化性质及微生物量的影响,本文以内蒙古温带典型草原为研究对象,设置了4个放牧梯度：对照（围封）、28只羊每月放牧3天（轻度）、6天（中牧）、12天（重牧）,采用控制实验分析了不同放牧处理下草原土壤理化性质和土壤微生物量之间的相关关系。结果表明：放牧强度和土壤深度均对土壤pH值、硝态氮和速效磷含量产生极显著影响（P<0.01）,土壤总氮和总有机碳含量受放牧强度极显著影响（P<0.01）,轻牧处理含量显著高于其他处理样地。土壤微生物量碳、磷含量受放牧强度影响显著（P<0.05）。因子分析及相关分析结果表明,土壤MBP含量与土壤因子F1（TN,AN,NO₃^--N,TOC,AP,NH₄⁺-N）极显著正相关（P<0.01）,土壤MBN含量与土壤因子F1显著正相关（P<0.05）,说明MBN和MBP与土壤理化指标之间具有统一性,微生物量氮、磷可以灵敏地反映出放牧强度变化下的土壤理化性质和微生物生物量的变化。     

荒漠草原灌丛转变过程土壤呼吸动态变化及其影响因素研究

探析荒漠草原向灌丛转变过程土壤呼吸动态及其影响因素，对确定干旱半干旱生态系统碳“源”/“汇”状态具有重要意义。本研究以宁夏东部荒漠草原-灌丛镶嵌体为研究对象，选取荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为研究样地，开展各样地微生境(植丛与空斑)下土壤呼吸(Rs)及相关土壤性质研究，结果表明：随着荒漠草原向灌丛地转变，土壤呼吸日动态与季节动态呈上升趋势，季节动态在7月达到峰值(P<0.05)，灌丛地显著高出荒漠草地42.4%；土壤温度为转变过程土壤呼吸日动态的主要影响因子，温度和水分共同影响(R²介于0.44~0.80)土壤呼吸季节动态；回归分析和主成分分析表明，土壤呼吸与全碳、全氮、微生物生物量碳、生物量氮、土壤有机碳呈显著负相关(P<0.01)，与硝态氮呈显著正相关(P<0.05)。综上，近30年灌丛转变过程促使土壤二氧化碳通量增加，加速荒漠草原有机碳养分消耗。     

覆膜种植对高寒区土壤水热、养分和苜蓿越冬的影响

为探究覆膜种植对青藏高原高寒区苜蓿（Medicago）越冬的影响,试验以‘甘农1号’杂花苜蓿为材料,在甘肃省武威市天祝高寒地区进行了3种覆盖模式的苜蓿种植试验,以垄沟（Ridge and furrow,RF）为对照,以垄沟覆膜（Film mulching on ridge and furrow,FMRF）和平作地膜（Film mulching parallel to the ground,MPG）为处理组,研究分析苜蓿生长当年的土壤水热及养分状况。结果表明：和RF相比,FMRF和MPG处理下苜蓿越冬率提高了25.76%和23.79%,覆膜下苜蓿越冬率达88%以上;覆膜可提高高寒区苜蓿地土壤温度和水分,和RF相比,MPG增温2.3℃,增温效果最佳,FMRF增加土壤水分6.93%,保墒效果最佳;土壤氮含量和土壤酶活性在土壤水热改善的基础上也得到增加,土壤氮含量和酶活性在0～30 cm各土层均表现为：FMRF>MPG>RF。在天祝高寒区及类似区域采用覆膜处理可以提升土壤温度和水分,促进微生物活动,使土壤酶活性增加,进而促进土壤氮素循环,使苜蓿种植当年的生物量和越冬率得到提高,且FMRF处理效果优于MPG。     

梯度增温对高寒草甸物种多样性和生物量的影响

本研究以青藏高原高寒草甸为试验对象,利用开顶室增温装置（Open-Top-Chambers,OTCs）,探讨4种增温幅度对物种多样性和生物量的影响。结果表明：群落盖度在高度增温下显著减少（P<0.05）;低度增温下的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数显著低于对照处理（P<0.05）;地上生物量与总生物量在高度增温下显著减少（P<0.05）;10~20 cm处地下生物量在高度增温下显著增加（P<0.05）,0~10 cm处地下生物量在高度增温下下减幅最大,20~30 cm处地下生物量在低度增温下增幅最大。本研究表明,在研究周期内物种丰富度对梯度增温响应不敏感,高度增温减少地上生物量的积累,地下生物量在不同幅度的增温处理下没有显著的变化规律性,响应并不敏感。     

三江源区不同退化梯度高寒草原土壤重金属含量及其与养分和酶活性的变化特征

为了探讨不同退化梯度高寒草地土壤重金属含量对土壤养分和酶活性的影响,本试验以三江源区玛多县周边高寒草地未退化（Non-degraded grassland,ND）、轻度退化（Light degraded grassland,LD）、中度退化（Moderate degraded grassland,MD）以及重度退化（Heavy degraded grassland,HD）4种不同退化梯度为研究对象,分别采取高寒草地0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm的土样,对土壤理化性质（全氮、全磷、全钾和全碳等）、酶活性（脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶）和重金属含量（铜Cu、铬Cr、铅Pb、锌Zn和镉Cd）进行测定和分析。试验结果表明,土壤理化性质、酶活性和重金属含量随着高寒草地退化程度的加剧呈先降低后上升再降低的趋势。土壤理化性质中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤全碳、硝态氮和pH差异显著（P<0.05）;10~20 cm土层土壤全氮、硝态氮、全碳和pH差异显著（P<0.05）;20~30 cm土层土壤全氮和全碳差异显著（P<0.05）。土壤酶中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶,差异显著（P<0.05）;10~20 cm和20~30 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶差异显著（P<0.05）。土壤重金属元素含量中,不同退化程度草地0~10 cm和10~20 cm土层土壤Cu,Cd,Zn以及20~30 cm土层Cu,Cr,Cd差异显著（P<0.05）。同一退化程度随土层加深重金属含量具富集趋势。相关性分析显示5种重金属含量与土壤理化性质和土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶以及过氧化氢酶显著相关（P<0.05）。根据土壤污染负荷指数法计算,各退化梯度土壤均属于重金属中度污染。综上所述,本试验分析了不同退化草地土壤物理变化、酶活性变化及重金属含量变化,可为三江源高寒草地土壤健康、资源可持续利用、防止土壤退化提供参考。