黄土丘陵区不同类型生物结皮下土壤微生物的分布特征

【目的】分析黄土丘陵区不同类型生物结皮的发育特征及土壤微生物的分布特征,以明确生物结皮形成过程对土壤微生物的影响。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,调查黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮5类生物结皮的发育特征,并测定生物结皮层及结皮下0~2cm土层的土壤微生物数量和化学性质,最后分析了不同生物结皮发育特征和土壤化学性质与土壤微生物数量之间的相关性。【结果】研究区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮的结皮厚度分别为1.13,3.26,6.31,8.91,12.61mm,藻盖度分别为100%,98.67%,71.61%,27.33%,7.80%,藓盖度分别为0%,0.80%,24.90%,65.87%,81.30%。不同类型生物结皮土壤细菌数量占微生物总数的比例为53.12%~72.09%,放线菌所占比例为27.49%~46.80%,真菌所占比例为0.08%~0.92%。在生物结皮层,土壤微生物总数和细菌数量从浅色藻结皮到藓结皮总体呈增加趋势,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮;在结皮下0~2cm土层,土壤微生物总数和放线菌数量表现为藓结皮浅色藻结皮深色藻结皮藓+少量藻结皮藻+少量藓结皮,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮。在生物结皮层,藓结皮土壤细菌比例较藻结皮有所增加,放线菌比例相应减少,藓结皮真菌比例最高;藓结皮下0~2cm土层真菌比例显著大于其他生物结皮。垂直分布上,生物结皮层土壤细菌数量和比例、真菌数量和比例均大于结皮下0~2cm土层,但放线菌数量和比例小于结皮下0~2cm土层。在生物结皮层和结皮下0~2cm土层,不同类型生物结皮土壤化学性质存在明显差异。生物结皮层微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量与藓盖度和结皮厚度呈显著或极显著正相关关系,放线菌比例与藓盖度和结皮厚度呈显著负相关关系。土壤微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤碳氮含量、碳氮比、电导率呈显著或极显著正相关关系,细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤pH值呈显著或极显著负相关关系。【结论】生物结皮对半干旱地区土壤微生物具有重要影响,藓结皮较其他生物结皮可显著提高土壤微生物数量。     

黄土区生物土壤结皮对土壤生物学性质的影响

试验选取偏关境内有代表性且立地条件相似的3个林龄组油松林,在林内采集不同厚度生物土壤结皮黏连的土壤,以及其下覆盖的不同层次土壤,通过对土壤微生物数量和酶活性的测定,探究生物土壤结皮对土壤生物学性质的影响.结果表明:1)生物土壤结皮覆盖下土壤的生物学性质明显优于无结皮覆盖的土壤,中结皮改良土壤生物学性质效果最佳;2)0～5 cm土壤层(含结皮层)中微生物数量约占20 cm以上土层的50％;3)结皮层土壤的土壤生物学性质明显优于结皮下层土壤,生物土壤结皮对土壤生物学性质的影响主要表现在结皮层及其下0～10 cm土层中.     

黄土区封禁流域生物结皮对土壤微生物量的影响

【目的】研究陕北黄土区封禁小流域中不同类型生物结皮对土壤微生物量碳和氮含量的影响,为该地区植被恢复和生态重建提供参考。【方法】选取陕北黄土区吴起县合沟流域为研究区,以藻类地衣苔藓结皮、藻类地衣结皮、藻类苔藓结皮和物理结皮(对照)为研究对象,分析不同生物结皮类型对结皮层及其以下土层(2~5cm和5~10cm)土壤微生物量碳和氮含量的影响。【结果】与物理结皮相比,3种生物结皮均能显著提高结皮层的土壤微生物量碳和氮含量(P0.05),改善效果的大小顺序为藻类地衣苔藓结皮藻类苔藓结皮藻类地衣结皮物理结皮。生物结皮对结皮层以下土层土壤微生物量碳、氮含量的影响随土壤深度的加深而减小,其改良效果为藻类地衣苔藓结皮最好,藻类地衣结皮和藻类苔藓结皮次之。生物结皮的不同发育阶段与土壤微生物量碳和氮含量呈极显著正相关关系(P0.01)。【结论】生物结皮的形成与发育能显著改善结皮层及其以下土层土壤微生物量碳和氮含量,提高表层土壤的生物活性。     

毛乌素沙地生物土壤结皮对油蒿群落土壤酶活性的影响

  目的  通过研究生物土壤结皮对毛乌素沙地油蒿群落土壤酶活性的影响，探究半干旱区不同类型生物土壤结皮对土壤养分周转的作用，为认识生物土壤结皮对沙地植被恢复的影响提供理论参考。  方法  以宁夏盐池毛乌素沙地油蒿灌丛间的裸地、地衣结皮和苔藓结皮为研究对象，分析油蒿灌丛间裸地土壤（0 ~ 5 cm）、地衣结皮层和苔藓结皮层（0 ~ 1 cm）及其下层土壤（1 ~ 5 cm）的土壤理化性质和土壤酶活性的变化特征。  结果  （1）地衣结皮层和苔藓结皮层均显著改善油蒿灌木群落的土壤理化性质，且苔藓结皮层改善作用更为明显。地衣结皮层和苔藓结皮层相比油蒿灌丛间裸地，土壤有机碳含量（SOC）分别提高3.30倍和6.51倍，微生物量碳含量（MBC）分别显著提高2.79倍和6.58倍，微生物量氮含量（MBN）分别显著提高3.49倍和12.73倍，全氮含量（TN）分别提高2.67倍和4.46倍，全磷含量（TP）分别显著提高1.82倍和2.06倍。生物土壤结皮下层土壤与灌丛间裸地相比微生物量氮（MBN）、TN和TP之间无显著差异，MBC显著降低。（2）与油蒿灌丛间裸地相比，地衣结皮层和苔藓结皮层显著提高了土壤转化酶和脲酶活性，其中，地衣结皮层分别提高转化酶和脲酶活性3.58倍和2.80倍。苔藓结皮层显著提高转化酶活性4.23倍。碱性磷酸酶活性则无显著影响。另外，生物土壤结皮层下土壤3种酶活性均无显著提高。（3）土壤理化性质显著影响3种土壤酶活性。SOC、MBC、MBN、TN和TP与土壤转化酶活性呈显著正相关，pH与土壤转化酶活性显著负相关。SOC、MBN和TP与土壤脲酶活性显著正相关。pH与土壤碱性磷酸酶活性显著负相关。  结论  地衣结皮和苔藓结皮均能加速油蒿灌丛土壤碳素周转；氮素周转则主要由地衣结皮调控。另外，仅结皮层能提高油蒿群落养分周转。研究结果表明，生物土壤结皮可以加速油蒿群落间土壤养分的周转和提高土壤质量，促进该区域植被和荒漠生态系统的恢复。      

生物土壤结皮对毛乌素沙地油蒿群落土壤水分的影响

为进一步探究毛乌素沙地油蒿群落内结皮对土壤水分的影响,研究了结皮(地衣结皮和苔藓结皮)未受干扰和移除处理下的土壤水分入渗、蒸发及含水量状况。结果显示:1)两种结皮均对土壤水分入渗具有抑制作用,移除两种结皮后,土壤水分初渗速率、稳渗速率以及累积入渗量均显著增大(P < 0.05);2)结皮对土壤蒸发的影响与结皮类型及蒸发阶段有关,地衣结皮对整个蒸发过程中日蒸发量及蒸发总量无显著影响(P>0.05),而苔藓结皮对土壤日蒸发量的影响在模拟蒸发前期表现为抑制(第1~5天),后期表现为促进(第6~15天),但对总蒸发量的影响不显著(P>0.05);3)总体来看,地衣结皮覆盖区0~40cm土层含水量高于地衣结皮移除区,而苔藓样地规律则相反。从不同土层来看,相比于移除结皮,地衣结皮覆盖区40cm深度以上各层土壤含水量均较高,苔藓结皮覆盖区土壤含水量在5和10cm深度较高,20和40cm较低。研究结果表明,地衣结皮提高了油蒿群落土壤水分有效性,应对其进行保护;苔藓结皮降低了油蒿种群土壤水分有效性,却提高了浅根系草本土壤水分有效性,这是驱动油蒿群落演替的重要因素之一。研究在为毛乌素沙地油蒿群落提供水分管理依据的同时,也从土壤水分方面为该群落的演替提供一定解释。      

2种植被下生物结皮化学特征及其对下层土壤的影响

以毛乌素沙地的生物结皮层和结皮下层土壤为研究对象,对油蒿、羊柴2种植被条件下的土壤生物结皮层以及生物结皮下层土壤进行了化学性质的研究,探讨了不同植被下土壤生物结皮对土壤化学特征的影响。研究表明:生物结皮的土壤养分含量均高于流动沙地,油蒿灌丛下生物结皮的发育时间长,富集的养分含量也比羊柴灌丛的多,土壤生物结皮对下层土壤养分有明显影响,生物结皮下土壤的有机质、全效养分和速效养分的含量均高于对照流沙土壤土层,且呈随土层深度增加含量降低的趋势。     

贵州石漠化地区生物结皮对土壤氮矿化的影响

为探究贵州石漠化地区生物土壤结皮对土壤氮矿化的影响,以贵州关岭-贞丰花江石漠化综合治理示范区为研究区,通过野外原位埋管培养试验研究花椒林地内苔藓结皮、藻-藓混生结皮和裸地（无结皮）3种不同类型土壤无机氮库与氮矿化速率的季节动态特征。结果表明,3种类型土壤的铵态氮含量均表现为夏季>春季>秋季>冬季,且苔藓结皮在秋、春和夏季铵态氮含量均显著高于混生结皮和裸地,分别为混生结皮的1.64、1.69、1.94倍,分别为裸地的3.36、3.43、4.83倍;混生和苔藓结皮硝态氮含量的最高值均出现在夏季,且苔藓结皮硝态氮含量在冬、春和夏季显著高于裸地,分别为裸地的3.57、4.04、4.81倍;无机氮含量在不同类型土壤同一季节中及同一类型土壤不同季节中的变化规律与硝态氮含量变化趋势相似。3种类型土壤的净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率均表现为冬季最低。苔藓结皮夏季净氨化速率显著高于其他2种类型土壤,分别为混生结皮和裸地的1.90、6.08倍;春、夏两季净硝化速率均显著高于裸地,分别为裸地的4.09、3.18倍;净氮矿化速率则在春季和夏季显著高于混生结皮和裸地。土壤温度和湿度分别是...     

库布齐沙地人工生物结皮区植被恢复状况

[目的]调查库布齐沙地人工生物结皮区高等植被恢复状况,揭示人工生物结皮形成后高等植被群落演替过程。[方法]采用样方法对不同接种年份的人工生物结皮区高等植被的种类、数量、盖度进行系统全面的调查。[结果]共发现42种高等植物,分属于31属10科,优势种为油蒿、沙蓬、绳虫实、猪毛蒿、羊草、披碱草。随着人工生物结皮发育演替时间的延长,高等植被的种类、数量、盖度、生物量、物种多样性和均匀度也逐渐增大。[结论]在人工结皮区,高等植被群落的演替顺序为油蒿、沙蓬、猪毛蒿、羊草群落。     

基于CNKI的“藻结皮”研究文献计量分析

以中国知网数据库(CNKI)为数据来源,检索了2002-2018年间篇名含"藻结皮"的论文,剔除掉不相关文献后,对检索到的63篇论文从研究内容、核心作者、核心机构等角度着手,进行了分析。研究表明:①我国生物土壤结皮领域藻结皮的文献发表数量总体呈现减弱趋势,且近5年发表论文数量明显下降,整体数量仍较少。②我国生物土壤结皮领域藻结皮研究最有影响力的研究人员有饶本强、苏延桂和李新荣研究员,研究热点地区主要分布在古尔班通古特沙漠、准噶尔沙漠以及库布齐沙地等。③我国生物土壤结皮领域藻结皮研究机构主要有中国科学院新疆生态与地理研究所、中国科学院水生生物研究室和中国科学院寒区旱区环境与工程研究所。④我国生物土壤结皮领域藻结皮研究项目资助主要以国家自然科学基金为主,研究主要以机理性的基础研究项目为主。     

陕北黄土区生物土壤结皮抗冲性研究

生物土壤结皮对提高黄土区土壤抗冲刷与抗侵蚀能力起着重要作用,充分认识和了解其作用机理对治理该区土壤侵蚀具有重要意义。该文采用原状土冲刷槽的实验方法,于2008年9月对陕北黄土区不同类型生物土壤结皮冲刷过程中的径流含沙量、冲刷总量及抗冲指数进行了研究,结果表明:①苔藓比例是衡量生物土壤结皮抗冲能力的重要指标,土壤冲刷总量与苔藓比例呈负相关,生物土壤结皮崩解时间与其呈正相关。②生物土壤结皮冲刷过程中,径流含沙量随冲刷时间逐渐增加,在生物土壤结皮完全崩解后,径流含沙量开始减少。③土壤抗冲指数（冲走1 g土所需时间）与时间呈显著二次多项式的关系,即随着时间增加,生物土壤结皮逐渐崩解,土壤抗冲指数随之降低。④生物土壤结皮的盖度与土壤冲刷侵蚀量呈负相关,即盖度越高,侵蚀量越低;在坡度与冲刷强度相同条件下,无结皮土壤径流含沙量是全覆盖结皮土壤的35倍。⑤坡度与生物土壤结皮径流含沙量呈正相关,且在陡坡条件下,生物土壤结皮抗冲刷和抗侵蚀能力更为明显,因此,提高生物土壤结皮盖度、增加生物土壤结皮苔藓含量是提高黄土区土壤抗冲刷能力的有效方法之一。      

油蒿与臭柏沙地生物结皮对土壤理化性质的影响

根据沙地固定情况和生物结皮发育程度选取油蒿(Artemisia ordosica)群落中半固定沙地初期阶段发育的生物结皮(SF-E)、半固定沙地较厚的生物结皮(SF-L)、新固定沙地生物结皮(NF)、中期固定沙地生物结皮(MF)、老固定沙地生物结皮(OF)和苔藓结皮(MOSS)6种类型生物结皮和臭柏(Sabina vulgaris)群落中丘间地(IV)和丘顶(TV)2种生物结皮,比较了不同类型生物结皮对土壤理化性质的影响。结果表明:不同类型生物结皮表层土壤有机质、总N及土壤粒度组成存在差异。随着生物结皮从MS—SF-E—SF-L—NF—MF(MOSS)—OF—IV—TV的发育,表层土壤有机质、总N及粉粒质量分数呈现递增的趋势,而土壤粗砂粒质量分数随生物结皮的发育而递减;表层土壤富集的养分及细颗粒组分有向下位移的现象,导致表层下10 cm处土壤养分质量分数及颗粒组成也随生物结皮的发育程度而发生与表层土壤趋势相同的变化。总之,生物结皮的发育能显著增加表层土壤有机质、总N及土壤细颗粒成分。     

平行高立式沙障对严重沙化草地植被及土壤种子库的影响

以草地严重沙化后形成的沙丘,且其上设置有不同年龄（2～3 a和4～5 a）平行高立式芦苇沙障的地段为研究对象,分别对沙丘不同部位（迎风坡、背风坡和丘间低地）及沙障不同位置（沙障迎风面、背风面和两沙障中间）土壤种子库进行了研究,以同类型未设沙障的地段作对照,并结合沙丘各部位地上植被特征,深入研究了平行高立式沙障对严重沙化草地的影响. 结果表明,在严重沙化草地设置平行高立式沙障,可使植被盖度及植物种类显著增加,有助于生物结皮的发育. 另外,还可有效拦截风沙流中所携带的植物种子,使土壤种子库中具有生命力的种子数量及种类明显增加.      

毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮对凝结水形成和蒸发的影响

在水分极度匮乏的荒漠生态系统,凝结水是除降雨之外最重要的水分来源之一,它对荒漠生态系统结构、功能和过程的维持产生重要的影响。为探明半干旱沙区生物结皮表面的凝结水形成和蒸发特征,采用自制的微型蒸渗计(直径7 cm、高5 cm的PVC管)实验观测了不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和苔藓结皮)对凝结水形成和蒸发的影响。结果表明:(1)观测期间共有20次凝结水形成记录,除降雨天气外,几乎每天都能观测到水分凝结现象;(2)不同类型地表凝结水总量依次为(1.998±0.075),(2.326±0.083),(2.790±0.058)和(3.416±0.068) mm,生物结皮表面的凝结水总量显著大于裸沙(P < 0.05);随生物结皮的发育,不同类型生物结皮表面的凝结水总量呈增加的趋势,凝结水总量之间差异显著(P < 0.05);观测期间不同类型地表日平均凝结水量依次为(0.100±0.003),(0.116±0.004),(0.140±0.002)和(0.171± 0.003) mm,不同类型地表日平均凝结水量之间差异极显著(P < 0.01);(3)凝结水形成过程的观测结果显示,凝结水19:00开始形成,23:00-凌晨1:00形成不明显,1:00-7:00继续形成,除浅灰色藻类结皮外,太阳升出后在黑褐色藻类结皮和苔藓结皮表面继续形成少量的凝结水;凝结水7:30开始蒸发,10:30到11:00之间结束蒸发,凝结水在裸沙和浅灰色藻类结皮中的保持时间显著大于黑褐色藻类结皮和苔藓结皮中的保持时间(P < 0.05);(4)凝结水的形成受大气温度、地表温度、空气相对湿度和大气地表温度差等气象因素的影响,但其形成过程不与某一个气象因素呈简单的线性关系。     

几种外源添加物对生物土壤结皮培育的影响

生物土壤结皮(以下简称“生物结皮”)在防风固沙,改善土壤环境以及生态系统修复等方面扮演着重要的角色,目前正受到广泛关注,然而由于受到水分、养分的限制以及风蚀的影响,其发育演替和恢复仍然较为缓慢。本研究以毛乌素沙地自然发育的生物结皮为种源,采用全因子试验设计进行了室外人工培养试验,探究高吸水性树脂(SAP)、硝酸铵、葡萄糖、沙蒿胶及其交互作用对生物结皮形成发育的影响。结果显示,SAP对生物结皮的形成发育无显著性影响,硝酸铵和葡萄糖显著增加了结皮叶绿素a含量,沙蒿胶显著增加了结皮的抗压强度,低用量的沙蒿胶显著增加了结皮叶绿素a含量,高用量的沙蒿胶对结皮叶绿素a含量无显著性影响。研究结果还显示,硝酸铵、葡萄糖以及少量的沙蒿胶的混合添加极大地提高了结皮的叶绿素a含量。结果表明:外源氮、碳添加有助于生物结皮的形成发育,沙蒿胶能够提高结皮的抗蚀能力,同时加入适量的氮、碳及沙蒿胶,有利于生物结皮的快速形成。      

生物土壤结皮的研究进展

生物土壤结皮存在于沙漠化的土壤中,是荒漠地区最具特色的景观之一。综述了近年来干旱半干旱荒漠地区生物土壤结皮的组成和分布,重点介绍了生物土壤结皮的生态作用以及在退化生态系统植被恢复与重建中的作用,并对其研究前景进行了展望,这对进一步探明生物土壤结皮的生态作用具有重要的理论和实践意义。     

植被恢复措施对沙地土壤真菌数量动态的影响

采用涂抹平板法测定了流动沙丘、荒漠草原和不同建植年代(1956、1964、1981、1987年)人工植被区表层(0~10cm)土壤真菌含量,试图揭示植被恢复措施对沙地土壤真菌数量动态的影响。结果表明:荒漠草原表层土壤真菌数量最高,为(12.31±1.20)×103个.g-1;流动沙丘最低,为(0.36±0.37)×103个.g-1;人工固沙地土壤真菌含量以建植年份排序为:1956年>1964年>1981年>1987年;流动沙丘、荒漠草原和不同建植年代6个样地间土壤表层真菌含量差异达显著性水平(P<0.05).土壤真菌数量与土壤养分间的相关性分析表明二者间呈正相关关系.     

利用土壤线虫生态指标表征砂姜黑土土壤健康状况的探讨

为探讨利用土壤线虫生态指标表征土壤健康状况的可行性,以安徽省农业科学院蒙城砂姜黑土有机肥长期定位试验基地为研究地点,以土壤线虫为研究对象,通过分析长期定位施肥条件下,农田土壤线虫数量、营养类群、生态指数的变化与土壤肥力水平的相关性,并进一步关联作物的产量指标。结果表明:砂姜黑土土壤肥力水平的等级由高到低依次为牛粪配施(NPK+CM)>猪粪配施(NPK+PM)>秸秆配施(NPK+S)>单施化肥(NPK)>不施肥(CK);随着土壤肥力水平的提高,线虫香农多样性指数、均匀度指数和瓦斯乐斯卡指数显著提高,植物寄生线虫成熟度指数显著降低,土壤健康状况变好;同时,NPK、NPK+S、NPK+PM、NPK+CM的产量较CK分别提升了337.87%、396.14%、495.43%、534.24%。因此,利用线虫生态指标的变化来表征砂姜黑土的土壤健康状况具有一定的可行性。     

鄂尔多斯地区沙漠生物结皮特征研究

本文对鄂尔多斯沙漠生物结皮作用进行了初步研究,结果表明结皮层的机械组成以细沙和粗粉沙为主,而流沙以粗沙和细沙为主;生物结皮层影响降水的再分配作用,并影响入渗水的蒸发规律;生物结皮层具有较好的保水特性和养分富集作用。     

改造后的沙丘地春季表层土壤水分空间变异性研究

[目的]为奇台县的防风治沙工程和沙漠植被建设提供参考.[方法]利用改造后的沙丘地和6种土地类型的实地测量数据,通过变异函数、Moran's Ⅰ系数、土壤水分等值线图探讨了改造后的沙丘地春季表层土壤水分的水平空间变异性及其原因.[结果]经种植梭梭改造后的沙丘地的土壤含水量呈现出3个明显与沙丘土壤水分不同的特点.(1)均值大于沙丘,土壤含水量接近于草地;(2)土壤水分半方差函数模型已表现为与沙丘水分的球状模型完全不同的指数模型,且变程小于样点间距,相关性显著;(3)土壤含水量等值线图等值线密集,并呈与梭梭林带走向一致的条带状分布.[结论]奇台县自2000年以来实行的防沙治沙已取得较大的成效.