放牧对荒漠草原植物生物量及土壤养分的影响

以宁夏荒漠草原为研究对象,探讨放牧对荒漠草原植物多样性、 生物量及土壤养分特征的影响。结果表明, 放牧对荒漠草原植物群落多样性、 均匀度和丰富度影响显著。植物群落多样性和均匀度随着放牧强度的增加均呈先增加后降低的趋势,在轻度放牧达到最大值。同围封禁牧相比,重度、 中度和轻度放牧草地的植物地上和地下部生物量显著降低,分别降低了43.8%、 42.0%、 15.4% 和 27.7%、16.2%、11.9%。土壤有机碳随着放牧强度的增加而降低,而土壤全氮含量随着放牧强度的增加呈先增加后降低的趋势。围封禁牧草地土壤有机碳比重度放牧增加了18.1%,而土壤全磷、 速效磷和全钾含量分别降低了 21.1%、 51.9% 和 11.0%。土壤有机碳含量对植物群落地上和地下部生物量的影响大于土壤全氮、 全磷、 全钾、 速效磷和速效钾。放牧干扰下荒漠草原土壤环境及其养分含量,能在一定程度上反映植物群落多样性和生物量的变化。     

黄土丘陵区草地地上生物量及土壤水分养分对微地形变化的响应

[目的]深入了解地形变化对草地生产力及土壤水分养分的影响，为草地生态系统地形复杂地区的生态恢复以及生产力的维持提供参考和依据，对草地生态系统的合理利用与科学管理具有重要意义。[方法]以黄土丘陵区草地生态系统为研究对象，采用单因素方差分析、Duncan多重比较以及Pearson相关分析等方法对6个不同微地形下的草地地上生物量及0—40 cm的土壤有机碳、全氮、全磷含量和0—100 cm的土壤水分含量进行了研究。[结果](1)在阳坡，地上生物量随坡位的降低逐渐减少且呈极显著差异，土壤有机碳和全氮含量都随坡位的降低而减小，土壤全磷含量随坡位的降低呈“V”字形变化；在阴坡，地上生物量随坡位的降低呈现增加的趋势，土壤全磷含量随坡位降低而增大。土壤有机碳、全氮及全磷含量在不同坡向、坡位上均有显著性差异。(2)土壤有机碳、全氮及全磷含量均随土层加深而减小，其中全磷含量变化不明显；6种微地形的平均水分含量均随土层深度的加深而增加，且在大于40 cm土层上，6种微地形的土壤水分含量之间有显著差异。(3)相关性分析表明，0—20 cm土层的全磷与地上生物量呈显著负相关，20—40 cm土层的有机碳与地上生...     

不同植被恢复措施下高寒沙化草地植被与土壤变化特征

草地沙化是青藏高原草地生态环境恶化的显著问题之一，为研究不同恢复措施对高寒沙化草地植被与土壤的影响，以沙化草地（DG）、人工草本恢复草地（AG）、人工灌丛恢复草地（AS）以及天然草地（NG）为研究对象，基于植被群落和土壤特征的变化及两者的相互关系，评价了不同人工植被恢复措施对高寒沙化草地22年的恢复效果。结果表明：（1） AG和AS分别使DG的地上生物量增加至109.21，1 293.21 g/m²，但2种恢复措施的草本地上生物量均显著低于NG，而AG的植被群落物种丰富度比AS显著低31.48%（p<0.05）。（2）与DG的0—10 cm表层土壤相比，AG的土壤孔隙度、含水量、总碳和总氮含量分别显著提高7.94%，67.95%，22.09%和257.14%，AS的这些指标也分别显著提高6.41%，43.00%，17.18%和242.86%；但2种恢复措施的土壤碳氮养分含量均显著低于NG （p<0.05）。（3） AS和AG的土壤有机碳矿化总累积量分别比DG显著提高133.39%和116.96%，但均显著低于NG，2种恢复措施间无显著差异（p>0.05）。可见，人工植被恢复措施显著促进沙化草地植被以及土壤恢复，但灌丛恢复更有利于提高植被物种丰富度，而草本恢复更有利于增加沙化草地土壤水分。     

呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系

[目的]研究内蒙古呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系,为草原生态系统的保护和恢复提供科学参考。[方法]对呼伦贝尔寸草苔草原95个典型样地进行群落调查,研究呼伦贝尔寸草苔草原4种群落类型间群落特征及物种多样性与土壤理化性质之间的关系。[结果](1)群落特征中,地上生物量、物种丰富度和Shannon-Wiener指数在4种群落类型间以寸草苔—一二年生草类群落最高;土壤理化性质中,全氮和全磷均以寸草苔—根茎型草类群落最高。(2)寸草苔—丛生草类群落和寸草苔—杂类草群落中,土壤有机碳、全氮、全磷与地上生物量、地下生物量呈显著正相关关系。(3)寸草苔—根茎型草类群落和寸草苔—一二年生草类群落中,土壤有机碳、全氮、全磷与Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数呈显著负相关关系。[结论]呼伦贝尔寸草苔草原群落特征在4种群落类型间存在不同程度差异,土壤理化性质中土壤有机碳、全氮和全磷是影响群落特征和物种多样性差异的主要因子。     

长期氮沉降和地上凋落物处理对半干旱区沙质草地表层土壤碳氮组分的影响

为揭示半干旱区沙质草地生态系统中表层土壤C、N组分对长期氮添加和地上凋落物处理的响应特征,以科尔沁沙地西南部国家野外科学观测研究站建立的长期(9年)氮添加和凋落物处理样地为平台,测定并分析该样地表层土壤环境因子、铵态氮、硝态氮、总有机碳、不同碳氮组分。结果表明:(1)持续9年的氮添加和地上凋落物处理对表层土壤环境因子和不同碳氮组分无交互作用;(2)氮添加处理显著降低土壤pH(p<0.01),增加土壤中硝态氮的含量(p<0.05),其增长幅度为37.57%,并显著增加溶解性有机氮(DON)和易变活性氮(LON)的含量(p<0.01,p<0.05);(3)地上凋落物去除显著降低土壤总有机碳(TOC)、易变缓性碳(IOC)、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量(p<0.05);(4)经过9年氮添加和地上凋落物处理,半干旱区沙质草地表层土壤中不同碳氮组分与土壤环境因子间相关性并不密切。即长期氮添加和地上凋落物处理会改变表层土壤不同碳、氮组分的含量,但并未显著改变各碳、氮组分的比值。研究结果为揭示长期氮添加和地上凋落物处理对半干旱区沙质草地土壤C、N贮存和预测未来土壤生物地球化学元素动态研究提供参考资料。     

不同恢复方式下盐渍化弃耕地土壤生物学活性的变化

以干旱区新疆玛纳斯河流域冲积扇缘定点定位试验地为研究对象, 研究灌溉处理、人工草地处理和补植处理对盐渍化弃耕地土壤微生物量、酶活性及土壤呼吸速率的影响。结果表明, 不同恢复方式均明显增加了土壤微生物数量和土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性。不同处理土壤微生物量碳、氮分别比原始弃耕地高17.80%、26.38%、5.33%和7.89%、12.75%、21.93%; 不同处理土壤微生物数量分别是原始弃耕地的4.72倍、6.04倍和4.56倍; 不同处理土壤蔗糖酶活性分别比原始弃耕地高3.4倍、3.2倍和7.7倍, 多酚氧化酶活性比原始弃耕地高1.7倍、1.2倍和1.5倍, 脲酶活性比原始弃耕地高11.1%、52.3%和37.1%; 灌溉处理土壤过氧化氢酶活性最高, 是原始弃耕地的1.53倍, 土壤呼吸速率变化表现为人工草地处理>灌溉处理>补植处理>原始弃耕地, 其中, 人工草地处理土壤呼吸速率比弃耕地高52.25%。相关分析表明, 微生物量碳与微生物C/N和微生物数量之间均呈显著正相关关系(P<0.05); 土壤呼吸速率与土壤脲酶、微生物数量和微生物量碳的相关性达到显著水平(P<0.05), 与土壤微生物量氮呈负相关关系, 但相关性不显著; 土壤蔗糖酶与其他3种酶以及微生物量氮呈显著正相关关系, 土壤脲酶与微生物数量呈显著正相关关系, 多酚氧化酶与过氧化氢酶相关性达到显著水平(P<0.05)。本研究表明干旱区盐渍化弃耕地采用灌溉与人工草地处理有利于土壤养分积累, 可在一定程度上改善土壤质量。     

局域尺度麦田土壤微生物群落构建过程及其驱动因素

为探究局域尺度麦田土壤微生物群落构建过程，本研究采集河南省济源市小麦种植户麦田土壤，应用高通量测序技术，研究局域尺度下麦田土壤细菌群落结构、群落构建过程及其影响因素。结果表明：①土壤细菌群落中优势菌门是酸杆菌门（Acidobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）。通过曼特尔检验以及冗余分析发现有机质和全氮对细菌群落结构影响显著（P<0.05）。②细菌分子生态网络中不同细菌类群之间以合作关系为主，关键物种来自拟杆菌门（Bacteroidetes）、酸杆菌门和变形菌门。③细菌群落在系统发育上聚类，有机质和有效磷对细菌群落系统发育影响显著（P<0.05）。④确定性过程和随机性过程在细菌群落构建中的贡献率分别为74.59%和25.41%。⑤曼特尔检验发现最近物种指数（βNTI）值与有机质、全氮、全磷含量变化呈显著正相关（P<0.05）。有机质、全氮、全磷含量差异的增大导致细菌群落从同质性选择以及均质扩散向异质性选择过程的转变。综上所述，本研究发现确定性过程在局域尺度麦田土壤细菌群落构建中占主导地位，土壤有机质、全氮、全磷是影响细菌群落构建的关键环境因素。有机质和全氮还对细菌群落结构有显著影响。本研究有利于对局域尺度下麦田生态系统土壤微生物多样性形成机制的认识。     

休牧对草原生态系统影响研究进展

对退化草地进行合理休牧已成为当前退化草地生态恢复与重建的有效措施之一。退化草地通过实施休牧措施,对草地地上植被和凋落物及对地下植物根系和土壤等方面产生直接的影响。从植物群落特征变化看,群落高度、密度、盖度随休牧时期的延长主要有3种变化趋势:增加;先增加后降低;先显著降低后显著升高、再显著降低。从群落生物量看,休牧可显著提高草地生产力,地上生物量随季节的变化呈"S"型增长曲线,凋落物量呈"W"型动态变化,对植物地下生物量的增加有促进作用。随着休牧年限增加,禾本科、豆科植物等优良牧草显著增加,菊科植物、杂类草、藜科、有毒有害植物在草群中的比重有所下降。休牧对土壤的恢复效果明显,土壤表层粘粒和粉粒比例总体呈上升趋势,容重随休牧年限的延长先降低后升高,含水量增加,土壤有机质、全氮、全磷、全钾及速效氮、磷、钾含量均有所提高;土壤脲酶、磷酸单酯酶、脱氢酶、蛋白酶活性均有不同程度的增加,氧化酶-多酚氧化酶和过氧化氢酶活性则降低;微生物量提高;草原土壤种子库植物种类和数量增加;从休牧对草地碳储量影响来看,休牧使土壤有机碳含量有明显的增加。但休牧时间过长,也不利于植被的正常发育和更新。为了能够更好地为制定科学的草原休牧策略服务,建议今后应加强休牧对退化草地植物多样性和生产力的影响,休牧对退化草地土壤种子库影响,不同类型、不同退化程度以及不同利用方式草地合理休牧季节、休牧期长短和休牧年限的研究。     

湘北红壤丘岗稻田土壤有机碳、养分及微生物生物量空间变异

通过对湘北典型红壤丘岗254个稻田耕层样(01～8.cm)进行分析,比较了微地形对稻田土壤有机碳、氮、磷和微生物生物量的影响。结果表明,丘岗底部稻田土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性氮含量分别比丘岗中下部稻田高14.6%1、3.6%、24.6%、20.4%和95.8%,丘岗中下部稻田土壤Olsen-P含量比丘岗底部稻田高33.3%,差异均达极显著水平(P0.01)。不同部位稻田土壤全磷、微生物生物量磷含量和有效磷库(微生物生物量磷与Olsen-P之和)含量差异不显著。此外,丘岗底部稻田土壤碳磷比、微生物生物量碳磷比和微生物商比丘岗中下部稻田高12.7%,28.5%,8.2%,其差异达显著(P0.05)或极显著(P0.01)水平。但微生物生物量氮/全氮、微生物生物量磷/全磷、土壤碳氮比和微生物生物量碳氮比差异不显著。     

增温对结皮土壤系统氮转化速率及微生物生物量碳氮与酶活性的影响

探究增温对结皮土壤系统氮转化速率及微生物生物量碳氮与酶活性的影响,从不同水平（功能基因→微生物生物量→酶活性）揭示结皮土壤系统氮转化特征对增温的响应机制,为进一步认知未来气候变化背景下藓类结皮在土壤氮循环中的生态功能提供理论依据。以藓类结皮土壤为研究对象,采用野外培养原状土柱的方法,研究了温带荒漠生态系统藓类结皮土壤氮转化速率、微生物生物量、酶活性和功能基因对增温的响应。结果表明,增温和土壤类型对土壤净氮转化速率（净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率）、酶活性（N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和脲酶）、微生物生物量碳和氮转化功能基因（gdh、hao和amoA）丰度具有显著影响且两者间存在明显交互作用;此外,与对照相比,增温后藓类结皮土壤净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率分别降低49.5%、63.2%和59.7%;土壤酶活性（N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和脲酶）和微生物生物量碳氮均显著降低;除gdh基因外,增温显著抑制了藓类结皮土壤ureC、hao和amoA丰度;相同处理下,藓类结皮土壤净氮转化速率、酶活性、微生物生物量碳氮和氮转化功能基因丰度均显著高于无结皮土壤。综上,增温通过降低土壤酶活性、微生物生物量和功能基因丰度来抑制土壤氮转化过程,而藓类结皮的退化丧失了对土壤微环境的调节作用,进而加速了该过程。     

东祁连山不同高寒草地型牧草返青期土壤碳分布特征

以东祁连山高寒草地为样点,对土壤有机质、K2SO4浸提碳和微生物量碳(氯仿熏蒸浸提法)等进行了研究.结果表明:该区土壤有机质介于82.3～207.2 g·kg-1,植被类型影响土壤有机质含量.土壤K2SO4浸提碳介于23.61～138.81 mg·kg-1,分别占土壤有机质和土壤微生物量碳的0.03%～0.06%和9.97%～18.46%;灌丛草地中,高山柳草地显著低于杜鹃草地(P<0.05);草本草地中,珠芽蓼草地、沼泽草地和嵩草草地显著高于禾草草地(P<0.05).土壤微生物量碳介于156.19～1 182.84mg·kg-1,上层显著高于下层(P<0.05),除2005年沼泽草地外草本草地与灌丛草地间差异显著(P<0.05);微生物量碳对土壤有机质的贡献率介于0.19%～0.48%,禾草草地最低(0.19%),金露梅灌丛草地最高(0.48%),除珠芽蓼草地和沼泽草地外均为上层高于下层;且除禾草草地和嵩草草地外微生物量碳与土壤有机质、全氮和速效磷间呈显著(P<0.05)或极显著正相关(P<0.01),与土壤K2SO4浸提碳在灌丛草地呈显著正相关(P<0.05),在草本草地呈极显著正相关(P<0.01),与微生物量氮、磷间呈极显著正相关(P<0.01).该结果表明微生物量碳及其对土壤有机质的贡献率在草地型闻和土层间差异明显,且与土壤有机质、K2SO4浸提碳、全氮和速效磷关系密切.     

放牧模式对内蒙古典型草原生长季土壤呼吸速率的影响

【目的】放牧改变了典型草原生产力和土壤养分循环,影响了植被和土壤微生物的生长状况,进而使草原土壤碳排放量发生变化。本研究通过分析不同放牧措施下内蒙古典型草原生长季土壤呼吸速率 (Rs) 的差异,了解不同放牧管理模式影响草原碳交换和碳平衡的主要途径。【方法】基于内蒙古典型草原全年放牧、休牧及禁牧三种放牧措施,于2014和2015年的7月和9月对Rs进行原位测定,并分析了不同放牧措施下Rs及其影响因子的差异。【结果】1) 三种放牧措施下,Rs表现为休牧样地 [CO₂ 2.00 μmol/(m2·s)] > 禁牧样地 [CO₂ 1.94 μmol/(m2·s)]> 全年放牧样地 [CO₂ 1.56 μmol/(m2·s)]。放牧对Rs的影响还存在季节效应,7月份放牧降低了Rs,而9月份放牧则提高了Rs。2) 与禁牧措施相比,放牧和休牧管理均降低了地上生物量(70.6%和47.3%)、土壤总碳含量(34.5%和32.0%)、土壤总氮含量(37.0%和34.5%),但休牧显著提高了根系生物量(37.2%)。全年放牧样地中土壤可溶性有机碳提高,但微生物磷脂脂肪酸含量下降。3) 7月份Rs主要与土壤湿度和地上生物量显著正相关,而9月份则与土壤温度和土壤PLFAs含量显著正相关。结构方程模型 (SEM) 结果显示,土壤温度 (0.905) 和湿度 (0.188) 通过影响微生物和根系的代谢环境对生长季Rs起主导作用,放牧通过降低土壤湿度和地上生物量对Rs有抑制作用 (–0.137)。【结论】全年放牧通过抑制微生物的生长降低了土壤呼吸速率,休牧通过提高根系生物量增加了土壤呼吸速率,说明放牧对内蒙古典型草原生长季土壤呼吸速率的影响途径因放牧模式的不同而不同。     

荒漠草原土壤酶与土壤养分的动态研究

研究了内蒙古荒漠草原不同利用强度单元内土壤养分以及5种酶活性,并对土壤酶活性与土壤养分含量之间的相关性进行了分析。结果表明,草原的利用强度直接影响着草地的土壤养分状况和酶活性,轻度利用有利于土壤中5种酶活性的增加,重度利用则导致土壤转化酶和蛋白酶活性显著降低。轻度利用增加了土壤中有机质、全氮和全磷的含量,重度利用则导致土壤有机质、全磷、全氮和全钾含量降低。脲酶和多酚氧化酶的活性在年季内变化幅度较大。相关性分析表明,蛋白酶与各养分之间的相关性最大。     

封育与放牧对黄土高原天然草地土壤化学计量特征的影响

为揭示封育与放牧2种草地利用方式下土壤化学计量特征及其驱动因素,以宁夏固原云雾山封育草地和放牧草地为研究对象,定量分析了0—30 cm土壤化学计量特征及其影响因子。结果表明:(1)封育降低了土壤紧实度、容重和含水率,土壤孔隙度略有上升。(2)封育草地0—10 cm土层以0.25 mm水稳性团聚体为主,其中5 mm团聚体达到了46%,平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)分别为3.78,1.70,显著高于放牧草地(P0.05),但两者分形维数并无差异,封育草地土壤团聚体稳定性有所提高。(3)封育草地0—10 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)分别为17.714,2.018,0.659 g/kg,均高于放牧草地,其中土壤TN含量达到显著水平(P0.05)。(4)封育草地0—20 cm土层碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)均高于放牧草地。(5)封育草地土壤SOC、TN、C/P和N/P与土壤容重和分形维数呈显著性负相关(P0.05),并且SOC和TN与MWD和GWD呈显著性正相关(P0.05),放牧草地土壤化学计量特征与物理特性相关性低于封育草地。封育与放牧相比,改善了土壤物理特性和团聚体结构,土壤养分有所提升,土壤化学计量特征与土壤物理特性密切相关,土壤物理结构可能是影响土壤化学计量特征的主控因子。     

西藏北部不同草地类型土壤碳、氮、磷的变化特征

[目的]探讨西藏北部不同草地类型间土壤碳氮磷含量的分布规律和各养分间相互关系,为草地生态保护和评价提供理论依据。[方法]通过S形土壤取样法对西藏北部不同草地类型的土壤样品进行采集,利用试验测定土壤的碳氮磷含量,基于SPSS进行方差分析和相关性分析。[结果]山脊高寒草甸、高寒灌丛草甸和山腰高寒草甸有机碳含量主要受海拔高度的影响,有机碳含量随着海拔高度的增加而增加,随土层深度加大而降低;有机碳与全氮有极显著正相关关系,相关系数为0.968(p0.01),不同草地类型间全氮含量趋势与有机质趋势相同;除高寒沼泽草甸,其他草地类型的有效氮与全氮分布规律相同,有效氮含量和全氮含量之间存在显著正相关关系,相关系数为0.439(p0.05)。速效磷受全磷含量影响显著,速效磷与全磷的相关系数为0.442,为极显著正相关关系;全磷含量受放牧影响,但放牧对速效养分的影响更加明显。[结论]西藏北部不同草地类型土壤碳、氮、磷的具有一定的变化规律,草地退化与放牧强度具有一定联系。     

半干旱区不同围封年限对草地土壤和微生物碳氮含量的影响

[目的]探究半干旱区草地根际土壤碳氮及土壤微生物量碳氮对不同封禁年限响应特征,为半干旱草地生态系统物质循环研究以及生态系统养分限制判定等提供依据,并为确定合理围封年限提供科学参考。[方法]以宁夏回族自治区固原市云雾山国家级自然保护区半干旱草原为研究对象,应用生态化学计量学方法对比分析放牧地与围封10,25,35 a样地根际土壤有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮和土壤微生物量碳氮含量及其化学计量特征变化过程与规律。[结果]围封显著增加了土壤碳氮含量,其最大值出现在封育25 a样地,随后下降。围封10,25 a和35 a样地土壤有机碳含量分别是放牧样地的1.37,1.83倍和1.38倍;总氮含量分别是放牧样地1.34,1.52倍和1.24倍。但土壤C:N随围封年限增加基本保持稳定,其值与土壤有机碳含量存在极显著相关,而与土壤总氮无明显相关性。与放牧样地相比,围封样地铵态氮含量随封育年限无明显变化,硝态氮含量和硝态氮:铵态氮比值则普遍下降,在围封25 a时最低。围封增加了土壤微生物量碳氮含量,围封10,25,35 a样地土壤微生物量碳含量较放牧地分别提高了20.5%,45.7%和15.1%;微生物量氮含量分别提高了24.7%,60.5%和40.9%。而微生物量C:N则随围封年限延长而下降,微生物量碳占土壤有机碳百分比对围封年限无响应。围封10,25 a样地与放牧地相比,微生物量氮占土壤总氮百分比和化学计量不平衡性(即土壤C:N与微生物量C:N比值)均无显著差异,但其值却在围封35 a样地显著增加。[结论]围封措施能够显著提高半干旱退化草地土壤碳、氮养分,促进土壤微生物活动,有利于退化草地恢复,但封育时间过长则可能产生负效应,封育25 a是草地长期封育措施中一个较为合理的围封年限。     

Resource dynamics in an early-successional plant community are influenced by insect exclusion

The exclusion of insects from terrestrial ecosystems may change productivity, diversity and composition of plant communities and thereby nutrient dynamics. In an early-successional plant community we reduced densities of above- and below-ground insects in a factorial design using insecticides. Beside measuring vegetation dynamics we investigated the effects of insect exclusion on above- and below-ground plant biomass, below-ground C and N storage by plants, litter quality, decomposition rate, soil water content, soil C:N ratio, nutrient availability and soil microbial activity and biomass.The application of soil insecticide had only minor effects on above- and below-ground biomass of the plant community but increased carbon content in root biomass and total carbon and nitrogen storage in roots. In one of the three investigated plant species (Cirsium arvense), application of soil insecticide decreased nitrogen concentration of leaves (−12%). Since C. arvense responded positively to soil insecticide application, this effect may be due to drought stress caused by root herbivory. Decomposition rate was slightly increased by the application of above-ground insecticide, possibly due to an impact on epigeic predators. The application of soil insecticide caused a slightly increased availability of soil water and an increased availability of mineralised nitrogen (+30%) in the second season. We explain these effects by phenological differences between the plant communities, which developed on the experimental plots. Microbial biomass and activity were not influenced by insecticide application, but were correlated to above-ground plant biomass of the previous year. Overall, we conclude that the particular traits of the involved plant species, e.g. their phenology, are the key to understand the resource dynamics in the soil.     

Vegetation characteristics and soil properties in grazing exclusion areas of the Inner Mongolia desert steppe

In arid and semi-arid desert steppe areas, grazing exclusion with fencing is widely regarded as an effective strategy for restoring degraded vegetation and enhancing the quality of degraded soil. In this study, we hypothesized that grazing exclusion caused by fencing enhances both vegetation and soil properties, and that the longer an area is fenced, the more considerable the improvement. We conducted an observational study wherein random sampling was utilized to select 9 plots fenced for ten or more years, 25 plots fenced for four to nine years, 25 plots fenced for one to three years and 29 free-grazing plots within an area of approximately 63,000 km² of Inner Mongolia desert steppe. A one-way ANOVA revealed no significant differences in the characteristics of grassland vegetation or soil properties between grasslands fenced for one to three years and free-grazing grassland. After 4 years of fencing, noticeable increases in above-ground biomass, litter content, Simpson index, soil organic carbon, and available nitrogen were observed. Significant positive differences in vegetation coverage, height, species richness, soil available phosphorus, and available potassium were associated with plots with a minimum of 10 years of fencing. The soil layer with the greatest difference in the fenced-in areas for soil organic carbon was at 0–25 cm. For available nitrogen and available phosphorus, fencing produced the most significant differences in the 0–20 cm soil layer, while for available potassium, fencing produced the most significant differences in the 0–30 cm soil layer. However, the fencing did not indicate any statistically significant differences in terms of clay, silt, and sand content in any soil layer. The data support our hypothesis that grazing exclusion improves both vegetation and soil properties, and that longer periods of grazing exclusion result in greater degrees of improvement. This research offers technical guidance for the reasonable choice of fencing time across a vast area of the Inner Mongolian desert steppe.     

生物质改良剂对川西北地区高寒草地沙化土壤有机碳特征的影响

川西北高寒草原特殊的地理环境、气候条件以及过度人为放牧导致草地沙化问题突出。为了探讨不同生物质改良剂对高寒草地沙化土壤有机碳特征的影响,采用随机区组试验设计方法,设置3种生物质改良剂[秸秆类(JG)、菌渣类(JZ)、生物炭类(SWT)], 2个施用水平(6 t·hm?2和18 t·hm?2),以空白处理(CK)为对照,研究高寒草地沙化土壤总有机碳、活性有机碳和呼吸特征的变化。结果表明:1)施用生物质改良剂显著提高了土壤有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化有机碳(EOC)含量,且提高效果随改良剂施用量的增加而增强。与CK相比,JG、JZ、SWT处理0～10 cm TOC含量分别平均提高60.66%、39.22%、34.99%,且JG处理显著高于JZ和SWT处理; MBC含量在0～10 cm则表现为JZJGSWTCK,且处理间差异达显著水平; EOC含量表现为JG处理最高,在0～10 cm、10～20 cm土层处分别比对照提高108.82%、79.26%。2)不同生物质改良剂处理中, EOC/TOC表现为JGJZSWTCK,MBC/TOC表现为JZJGSWTCK,且不同处理间差异显著。3)施用不同改良剂均显著提高了土壤呼吸速率,且随改良剂施用量的增加,土壤呼吸速率显著增加。与CK相比,施用6 t·hm?2的JG、JZ、SWT的土壤呼吸速率平均提高103.42%、86.31%、18.83%, JZ和JG处理的土壤呼吸速率显著高于SWT和CK处理。相关性分析表明,土壤水分与土壤呼吸速率呈显著正相关关系, TOC、MBC以及EOC与土壤呼吸速率呈极显著正相关关系。4)施入不同改良剂均显著提高了土壤呼吸总量、土壤微生物呼吸总量和净生态系统生产力(NEP值),均表现出较强的碳汇潜力, JG处理的NEP值较JZ和SWT处理分别显著提高56.45%和122.12%,且各处理间差异显著,说明秸秆改良剂具有较高的碳汇强度。该研究可为川西北藏区补充完善高寒草地沙化土壤制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供依据。