不同退化程度高寒草甸土壤团聚体及其有机碳分布特征

为探究退化对高寒草甸土壤质量的影响,在甘肃省天祝藏族自治县金强河高寒草甸范围内设置未退化、轻度退化、中度退化、重度退化4个退化梯度,采用干筛法研究了不同退化程度高寒草甸0～30 cm土层土壤团聚体及其有机碳分布特征。结果表明：粒径>5 mm的团聚体含量随退化加剧显著降低,<0.25 mm粒级团聚体含量随退化加剧显著升高。大团聚体含量、平均重量直径及几何平均直径随退化加剧逐渐降低。团聚体有机碳含量随退化加剧呈先增加后降低趋势,大团聚体中0.25～0.5 mm粒级团聚体有机碳含量最高,各粒级团聚体有机碳含量均随土层加深而降低。未退化草地对有机碳的贡献率主要是> 5 mm粒级的团聚体,退化加剧,<0.25 mm的微团聚体对有机碳的贡献率逐渐升高。双因素分析表明退化程度与土壤深度的交互作用对团聚体分布、团聚体有机碳含量及有机碳贡献率有显著影响。草地退化导致土壤结构稳定性下降,大团聚体占比降低,对有机碳的贡献率减小。研究结果可从土壤团聚体及有机碳角度对退化草地的治理及可持续利用提供理论指导。     

不同沙化程度高寒草地土壤团聚体有机碳含量特征

为了解高寒沙化草地土壤团聚体组成及其有机碳含量变化特征,对若尔盖四种不同沙化程度的高寒草地土壤团聚体有机碳进行了比较分析。结果表明:在川西北高寒草地中,随着草地沙化程度加剧,土壤中团聚体组成变化明显。当高寒草地从中度沙化向重度沙化转变阶段,≤0.25mm粒级团聚体的增加及0.5-2mm粒级团聚体的减少都较为显著。随着草地沙化程度的增加,土壤各粒级团聚体有机碳含量总体呈下降趋势,并且土壤团聚体有机碳含量的显著下降发生在草地从中度沙化向重度沙化转变阶段。     

宁夏盐池县沙化草地土壤团聚体分异特征

以宁夏盐池县哈巴湖自然保护区不同沙化程度的荒漠草原为对象,研究潜在、轻度、中度和重度沙化草地0~40 cm土壤机械稳定性和水稳定性团聚体的粒径分布,并通过团聚体破坏率、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标分析不同沙化类型草地土壤团聚体稳定性特征。结果表明:各沙化类型草地0~20 cm土层机械稳定性团聚体和0~40 cm土层水稳性团聚体均以<0.25 mm微团聚体为主,分布范围分别为45.78%~88.36%和48.05%~97.79%。随草地沙化程度的加重,0~40 cm各土层<0.25 mm机械稳定性和水稳性微团聚体含量、团聚体破坏率、分形维数及侵蚀因子总体呈增加的趋势,MWD和GMD则逐渐降低,土壤结构趋于不稳定。从剖面变化看,随土层的加深,土壤稳定性增加,尤其是潜在和轻度沙化草地,表明该区域土地沙化主要发生在0~20 cm浅层土壤。土壤团聚体稳定性与有机碳、全氮含量呈极显著正相关(P<0.01),与黏粉粒呈显著正相关(P<0.05),与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01)。伴随着盐池县草地沙化过程中土壤细颗粒的吹蚀和碳氮等养分的搬运,土壤结构分散,物理稳定性降低。     

宁夏盐池县沙化草地土壤团聚体分异特征

以宁夏盐池县哈巴湖自然保护区不同沙化程度的荒漠草原为对象,研究潜在、轻度、中度和重度沙化草地0～40 cm土壤机械稳定性和水稳定性团聚体的粒径分布,并通过团聚体破坏率、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标分析不同沙化类型草地土壤团聚体稳定性特征。结果表明:各沙化类型草地0～20 cm土层机械稳定性团聚体和0～40 cm土层水稳性团聚体均以0.25 mm微团聚体为主,分布范围分别为45.78%～88.36%和48.05%～97.79%。随草地沙化程度的加重,0～40 cm各土层0.25 mm机械稳定性和水稳性微团聚体含量、团聚体破坏率、分形维数及侵蚀因子总体呈增加的趋势,MWD和GMD则逐渐降低,土壤结构趋于不稳定。从剖面变化看,随土层的加深,土壤稳定性增加,尤其是潜在和轻度沙化草地,表明该区域土地沙化主要发生在0～20 cm浅层土壤。土壤团聚体稳定性与有机碳、全氮含量呈极显著正相关(P0.01),与黏粉粒呈显著正相关(P0.05),与土壤容重呈极显著负相关(P0.01)。伴随着盐池县草地沙化过程中土壤细颗粒的吹蚀和碳氮等养分的搬运,土壤结构分散,物理稳定性降低。     

不同土地利用方式下表层土壤大团聚体特征

土壤大团聚体含量能表征土壤结构稳定性,反映土壤结构变化趋势。本研究在辽河干流中下游流域主要沙化区分析湿地、林地、农田和草地4种土地利用方式对0-20cm土层土壤大团聚体(0.25 mm)含量和稳定性的影响,及各粒径大团聚体的空间异质性,并进行空间插值模拟其分布。结果显示,农田土壤团聚体破坏率最大,达到46.98%,林地最小,为26.36%;依据土壤水稳性大团聚体含量、团聚体颗粒平均重量直径和几何平均直径,评价土壤结构稳定性强弱为湿地林地农田草地;4种土地利用导致土壤大团聚体稳定性差异显著(P0.05),湿地和草地之间的差异性最显著;湿地土壤结构相对最好,其次是林地和农田,草地相对最差。本研究结果可为辽河干流流域土地沙化程度评价及分区治理提供参考依据。     

坝上高原区不同退化草地土壤特征分析

为了了解河北省张北坝上草地退化情况,以张北坝上地区不同退化程度草地为研究对象,通过野外调查及室内测定分析的方法,研究了不同退化草地土壤物理、化学和微生物特征。结果表明:从土壤物理性质来看,与未退化草地相比,土壤容重在中度退化和重度退化草地显著增大(P0.05),增幅分别为28.45%、31.03%;土壤总孔隙度在中度退化和重度退化草地显著减小(P0.05),减幅分别为21.97%、23.17%;土壤含水量在中度退化和重度退化草地显著减小(P0.05),减幅分别为65.22%、63.04%;随着草地退化程度的加剧,土壤团聚体的平均重量直径和几何平均直径有减小的趋势,而分维数有增大的趋势。从土壤化学性质来看,与未退化草地相比,土壤pH值在重度退化草地显著增大(P0.05),增幅为19.13%;有机质和全氮含量在重度退化草地显著减小(P0.05),减幅分别为33.74%、28.07%;速效磷含量在中度退化和重度退化草地显著减小(P0.05),减幅分别为19.28%、25.55%;不同程度退化草地土壤速效钾含量无显著变化。从土壤微生物数量来看,随着退化程度的加剧,与未退化草地相比,土壤微生物总数在中度退化和重度退化草地显著减小(P0.05),分别减小了38.85%、67.93%。综合来看,随着退化程度的加剧,草地土壤质量发生明显恶化。     

松嫩草地不同退化阶段的土壤团聚体稳定性

受人类不合理利用和气候影响的综合作用,松嫩草地退化程度逐渐加剧。本研究选取羊草(Leymus chinensis)群落、虎尾草(Chloris virgata)群落、碱茅(Puccinellia distans)群落和碱蓬(Suaeda glauca)群落作为4个草地退化阶段,通过调查植被群落特征、分析土壤理化性质,测定土壤团聚体稳定性指标,揭示草地植被退化过程中对土壤结构的影响。结果表明,随着退化演替的进行,植被生物量、物种多样性指数和总盖度总体上均呈现为降低的趋势;土壤含水率、有机质含量和全氮均降低,而pH和容重均增加,且4种退化演替阶段的土壤pH均高于8.0;土壤水稳性团聚体的粒径分布中微团聚体(0.25mm)所占比例增加,大团聚体(0.25mm)所占比例和水稳性团聚体的稳定性递减,且在同一退化阶段的0-30cm各土层呈现出水稳性团聚体的稳定性随土层深度增加而稳定性递减的趋势。研究结果对揭示松嫩草地不同退化阶段土壤团聚体稳定性特征以及退化草地恢复重建均有重要指导意义。     

东祁连山不同退化程度高寒草甸土壤氮素与团聚体特征及关系研究

为探明高寒草甸土壤团聚体与氮素的关系，本试验研究了祁连山东段不同退化程度的高寒草甸上的不同土层土壤氮素和团聚体的变化特征，探讨了团聚体与土壤氮素的关系。结果表明：随着土层的加深和退化程度的加重，全氮、非颗粒有机氮、颗粒有机氮、铵态氮、硝态氮含量逐渐减小，有机氮含量降低75.82%，无机氮含量降低59.36%，说明与无机氮相比有机氮对草地退化的响应更敏感；随着退化程度的加重，土壤大团聚体数量降低91.09%，小团聚体数量增加70.62%，团聚体组分由大团聚体向小团聚体转变为主；随着退化程度的加重，有机氮含量降低影响土壤团聚体的形成，土壤团聚体平均重量直径逐渐降低，土壤团聚体分形维数逐渐增大，土壤团聚体稳定性逐渐下降，降低团聚体对氮素的固定能力，从而导致氮素流失，进而影响土壤氮库的储量。     

祁连山东段退化高寒草甸土壤水分入渗的变化及团聚体对水分入渗的影响

为探明退化高寒草甸土壤水分入渗特征及其影响因子，本试验以祁连山东段退化高寒草甸为对象，研究了不同退化程度高寒草甸土壤水分入渗率、机械组成和团聚体的变化，探讨了团聚体特性对土壤水分入渗的影响。结果表明：随着高寒草甸退化程度的加剧和土层深度的增加，土壤水分入渗率均表现出逐渐降低的趋势（P<0.05），土壤团聚体由大粒径为主向小粒径为主改变；水分入渗率与土壤有机质含量、砂粒含量、粉粒含量、孔隙度、大粒径团聚体含量之间具有显著的正相关性（P<0.05），与土壤容重、黏粒含量、土壤微团聚体含量之间具有显著的负相关性（P<0.05）。综上所述，随着高寒草甸退化程度的加剧，土壤中大团聚体含量减小，导致土壤孔隙度下降，土壤水分的入渗能力逐渐降低，水源涵养能力变差。     

藏北高原退化高寒草甸土壤团聚体有机碳变化特征

采用湿筛法对藏北高原退化高寒草甸表层(0~10cm)、亚表层(10~20cm)土壤团聚体有机碳及其变化进行了研究。结果表明,高原冷湿环境中退化草地表层、亚表层SAOC的下降幅度随草地退化加剧均趋于显著提高,轻度、严重退化草地表层各粒级SAOC降幅均明显高于亚表层;草地退化缩小了不同土层间SAOC含量的差异,草地退化程度越高则表层、亚表层间SAOC含量的差异越小,退化草地大团聚体(0.25mm)SOC、微团聚体(0.25mm)SOC含量的土层分布亦呈相同趋势。轻度退化草地不同土层大团聚体SOC降幅均较高,严重退化草地不同土层微团聚体SOC降幅则较高;正常草地、轻度退化草地、严重退化草地表层大团聚体SOC/微团聚体SOC比值分别为0.95,0.87,1.55,亚表层分别为0.96,0.72,2.33,表明轻度、严重退化草地中大团聚体SOC含量随土层加深分别更趋下降、更趋提高。退化草地表层、亚表层SAOC贡献率在总体上亦均按2~0.25 mm,2 mm,0.25~0.053mm,0.053mm的顺序依次大幅降低,表明不同土层大团聚体SOC贡献率均较高。土壤团聚体与SAOC、SOC与SAOC间的关系受草地退化程度的影响。     

北疆退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征

研究了新疆北部退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征,探讨了土壤颗粒分形维数与土壤理化性质的关系。结果表明,该退化草地土壤颗粒的分形维数在2．316～2．753,随着草地退化程度加剧,土壤黏粒含量增高,分形维数逐渐增大。表层土壤的分形维数与粉粒含量呈极显著负相关,与黏粒含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数与土壤物理性质没有相关性。由于土壤表层（0～10cm）受放牧影响较大,致使其化学性质与土壤颗粒的分形维数没有相关性。土壤颗粒的分形维数与土壤下层（10-30cm）的全磷、pH值、全钾和速效钾含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数的变化在一定程度上能够很好地表征退化草地土壤的理化性质的变化趋势,可以作为评价退化草地土壤性状的一个综合指标。     

不同退化程度高寒草地植物群落与土壤性质变化及相关性分析

为探究退化高寒草地植物群落组成及土壤性质的变化规律,本研究选择铁卜加、河南县不同退化程度高寒草地为研究对象,对轻、中、重度退化高寒草地的植物群落结构组成和土壤理化性质进行了分析研究。结果表明：随退化程度加剧,植被群落优势种由莎草科为主逐渐转变为杂类草为主;植被高度、盖度、地上-地下生物量逐渐减小;Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数与Pielou指数呈先增后减趋势;土壤含水量、全碳、有机碳、硝态氮含量明显减小且土壤pH值逐渐偏弱碱性,促使土壤养分含量不断流失,贫瘠化加剧;经相关系数矩阵图分析,退化草地群落植被生物量受土壤含水率和氮含量变化影响较为严重。总之,高寒草地退化接替过程中,杂类草逐渐占植物群落组成的主导地位,土壤含水率和氮含量变化是致使这2个地方草地退化的关键性因子。     

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。     

沙化草地土壤有机碳及碳库管理指数的分异特征研究

本研究以宁夏盐池县潜在沙化草地(PD)、轻度沙化草地(LD)、中度沙化草地(MD)和重度沙化草地(SD)为对象，研究了不同沙化程度草地土壤有机碳(SOC)及其在不同粒径团聚体中的分布、活性有机碳组分和碳库指数在0～40 cm土层的变化，以探讨宁夏干旱风沙区沙化草地土壤有机碳及其碳库分配特征。结果表明：沙化导致草地SOC含量、储量及各粒级团聚体SOC含量显著降低，与PD相比，LD，MD和SD均降低40%以上。随草地沙化程度加剧，土壤易氧化有机碳(EOC)含量总体呈下降趋势，由PD的0.46～0.68 g·kg^-1降至SD的0.34～0.47 g·kg^-1，微生物量碳(MBC)含量在不同沙化程度草地之间差异不显著。伴随着草地沙化，EOC和MBC占SOC的比例逐渐升高，而碳库管理指数逐渐降低。由此，草地沙化可能会通过改变土壤有机碳活性而影响荒漠草原土壤碳库稳定性及草地生态环境质量。     

喀斯特山区不同草地土壤结构及分形特征

以喀斯特区域不同草地生态恢复阶段为研究对象,采用时空互代法对喀斯特山区耕地、退耕还草地、草地、林草间作地的土壤颗粒、团聚体、微团聚体粒径分布及分形维数进行研究,并分析分形维数与土壤理化性质的相互关系。结果表明,在石漠化恢复过程中,粗粒径微团聚体、团聚体含量随生态的不断恢复而增加,细粒径含量降低,但土壤机械组成与之相反。0~10 cm土层土壤微团聚体平均重量直径(MWD)表现为林草间作地、草地>耕地>退耕还草地,退耕还草地显著低于其他草地类型,分别比林草间作地、草地、耕地低0.15、0.15和0.11 mm;团聚状况在10~20 cm下均表现为草地>林草间作地>耕地>退耕还草地,其中退耕还草地显著低于林草间作地和草地,分别低8.26%和13.18%;土壤结构特征表明退耕还草地结构最弱。生态恢复过程中,土壤微团聚体和团聚体的分形维数从大到小依次为退耕还草地>耕地>林草间作地>草地,土壤颗粒分形维数从大到小依次为草地>林草间作地>耕地>退耕还草地,表明喀斯特山区土壤结构随生态恢复而逐渐变好,土壤分形维数一定程度上能反映喀斯特石漠化区域生态恢复的过程与特征。同时喀斯特地区土壤分形维数与其理化性质存在较好的相关性,微团聚体及团聚体分形维数能够较好的表征土壤结构及抗蚀能力的强弱。在石漠化区域生态恢复与石漠化治理过程中,通过人工调控措施,缩短退耕还草阶段,加快草地等植被覆盖度的增加,能有效减少水土流失,改善该区生态环境。     

甘南草原不同退化草地植被和土壤微生物特性

为研究草地退化对植被和土壤微生物的影响,本试验以甘南州碌曲县高寒草地为研究对象,调查研究不同退化程度草地植被特征,并测定土壤微生物呼吸、土壤微生物量碳、土壤微生物代谢熵及土壤微生物群落结构变化。结果表明：随着草地退化程度的加重,高寒草地植物种类减少,优势植物种类发生变化,植被高度、盖度、植株数、鲜草产量下降;土壤基础呼吸和诱导呼吸、土壤微生物量碳及土壤代谢熵等指标均有不同程度的下降;土壤总磷脂脂肪酸（Phospholipid fatty acid,PLFA）、土壤细菌、放线菌含量减少,真菌含量增多,土壤微生物群落结构发生变化,压力指数增高;植被与土壤微生物各指数呈一定的相关性。本研究说明高寒草地退化过程中植被演替与土壤微生物变化密切相关。     

高寒地区不同退化草地植被和土壤微生物特性及其相关性研究

以青藏高原东北缘天祝高寒地区不同退化草地为研究对象,通过野外调查及室内测定分析,研究了植被特征、微生物量特性、微生物熵及三者之间的相关性。结果表明,随着草地退化程度的加重,植被种类减少、优势种改变,植物群落高度、盖度、地上生物量显著降低(P<0.05),土壤微生物生物量碳、氮减少。草地植被地上生物量从轻度退化草地(LDG)到重度退化草地(SDG)减少了88.63%;LDG中微生物量碳、氮(218.90 mg/kg、44.32 mg/kg)均显著高于SDG(P<0.05),但中度退化草地(MDG)与SDG差异不显著;微生物熵在不同退化草地中的变化规律不明显。草地地上生物量与土壤微生物量呈显著正相关关系(P<0.05),与微生物熵呈负相关关系,其中微生物熵与微生物量碳的相关系数相对较高。     

青藏高原高寒草甸退化对草地群落生物量及其分配的影响

青藏高原高寒草甸退化严重影响了草地群落结构与生产力。为揭示草地退化对高寒草甸群落结构和生物量地上/地下分配的影响,采用随机区组设计,在青海省海北州选择3个小区,每个小区设置完整的未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4个退化梯度,于2020年8月对样地进行群落调查,同时采集植物样品。结果表明,随着退化程度加剧：1)草地的盖度、高度和地上植物生物量均显著下降;2)地上生物量在不同功能群的分配发生显著变化,物种逐步从以禾草类为优势转变为以杂类草为优势的群落;3)地下生物量显著下降,深层土壤根系生物量占比增加。研究结果表明：随着退化加剧群落结构发生颠覆性变化,且地上和地下生物量同步出现严重衰退。因此,针对该区域退化草地的植被恢复应考虑草地物种组配以及地上和地下生物量同步恢复的相应措施。