放牧对小针茅荒漠草原枯落物及植被生产力的影响

在内蒙古苏尼特右旗荒漠草原试验示范基地,设置不同放牧强度和围栏对照5个处理,于2014年的5 ～10月生长季测定不同放牧强度下小针茅草地枯落物的蓄积量、蓄积动态、地上生物量和地下生物量月动态,并探讨了小针茅荒漠草原枯落物蓄积量及地上、地下生物量对放牧强度的响应.研究结果表明:1)围封条件下小针茅群落枯落物蓄积量最大,平均值为29.22g/m2;随着放牧强度的增加枯落物蓄积量减少;极重度放牧条件下小针茅群落枯落物蓄积量比围封对照区减少了57.77％.2)5-10月生长季,小针茅群落枯落物蓄积量在不同放牧强度下均随时间呈”Ⅴ”型的变化规律.3)小针茅群落地上和地下生物量均随着放牧强度的增加而减少,地下根系主要分布在0 ～ 10cm深度土层中,占0-30cm地下生物量的57.23％ ～ 66.83％,该比例随着放牧强度的增加而减少.     

放牧对小针茅荒漠草原土壤微生物分布的影响

以苏尼特右旗小针茅荒漠草原为样本区域,分别设置无牧、轻度、中度、重度和极重度放牧5种放牧梯度,在生长季(5月～9月)内对不同放牧强度下小针茅荒漠草原三大类土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)的分布特征进行了研究.结果表明:不同放牧强度下,小针茅荒漠草原三大类微生物的数量及比例具有明显的季节性分布特征;小针茅荒漠草原土壤微生物数量表现为土壤细菌数量＞放线菌＞真菌,其垂直分布具有明显的差异性,三大类群土壤微生物数量随土层加深而减少;随放牧强度的增加,不同土层三大类群土壤微生物数量均随之减少.     

小针茅草原植被地下与地上生物量季节动态及根冠比变化规律

利用内蒙古苏尼特右旗小针茅荒漠草原生长季地上、地下生物量数据,分析小针茅草原植被地上、地下生物量以及根冠比的季节动态,并建立根冠比季节动态模型。研究结果表明：① 小针茅草原植被地上生物量季节变化呈单峰型曲线,地上生物量的峰值出现在6月下旬,为46.14 g•m^-2,地下生物量季节动态表现为“N”型变化规律,最高值出现在7月下旬,最低值出现在8月下旬,分别为1 275.46 g•m^-2和365.1 g•m^-2。② 2011年小针茅草原植被根冠比季节波动较大,最小根冠比为16.8, 出现在8月下旬, 最大根冠比为51.05, 出现在7月下旬。③ 小针茅草原植被地上生物量与根冠比具有较明显的相关关系,8月的相关关系最好,相关系数达到0.626,可以用8月的地上生物量模拟根冠比的变化。     

内蒙古西部自然植被土壤碳库及其影响因素

选取内蒙古西部的温带森林、温带草原、温带灌丛、温带荒漠和草甸共70个样地,对其土壤有机碳进行研究。结果表明,内蒙古西部不同植被类型的土壤有机碳含量不同,温带森林的固碳效果最好,其次为温带灌丛和草原,再次之为草甸和荒漠。内蒙古西部20cm土壤有机碳储量为11.034×10~8t,100cm土壤有机碳储量为22.062×10~8t,温带草原和荒漠碳储量最高。气候因素对内蒙古西部土壤有机碳含量的影响显著,偏相关分析结果表明气温是主要的影响因子。土壤全氮含量与土壤有机碳含量有明显的线性正相关关系。     

短期增温下青藏高原多年冻土区植物生长季土壤水分的动态变化

以青藏高原腹地典型高寒草甸植被类型为研究对象，采用红外灯加热的方法模拟全球增温，并利用水分探头，于2012年植物生长季（5—9月）获取0~100 cm不同土层深度土壤水分含量数据，并分析其对增温的响应。结果表明：① 短期增温对高寒草甸土壤水分含量有提高作用，但增幅并不显著（P>0.05），平均提高2.85%。② 土壤水分含量随土层深度的增加呈现先减少后增加的趋势，在10~20 cm土层深度处降为最低值13.8%，在60~100 cm土层深度附近达到了20.57%的最高值；对照组5个月10~20 cm土层深度的土壤水分含量显著低于其他土层，而增温组0~20 cm土层深度的土壤含水量显著低于其他土层深度，表明增温对表层（0~10 cm）的土壤含水量影响较大，对深层土壤含水量的影响则较小，而且短期增温不会对土壤水分的垂直分布趋势产生影响。③ 土壤水分含量随时间的变化，在5—8月呈上升趋势，表明在青藏高原北麓河地区植物生长季，8月是其土壤水分含量最充足的月份，到了9月土壤中含水量开始降低，但5个土层深度降幅均不明显；增温组土壤水分含量随时间的变化趋势与对照组基本一致。     

锡林郭勒草原土壤有机碳分布特征及其影响因素

土壤有机碳是土壤养分评测和质量分析的重要指标之一,研究不同草原类型土壤有机碳的空间分布规律有利于草地的生态恢复和土地的合理利用。以锡林郭勒草原为研究对象,运用克里格插值法、相关性分析法、一元线性回归法和主成分分析法探讨土壤有机碳的空间分异规律,以期揭示不同影响因素对草原土壤有机碳的影响程度。结果表明:(1)在草甸草原中,土壤有机碳含量在0～10 cm、20～30 cm、40～50 cm土层的含量依次为23.28 g·kg-1、12.71 g·kg-1、9.28 g·kg~(-1);在典型草原中,含量变化依次为16.75 g·kg~(-1)、10.75 g·kg~(-1)、7.20 g·kg~(-1);在荒漠草原中,含量依次为1.62 g·kg-1、2.00 g·kg~(-1)、1.73 g·kg-1。表明草甸和典型草原土壤有机碳含量随土壤深度增加而逐渐降低,而荒漠草原不同土层间无显著性差异。(2)不同草原类型对土壤有机碳含量的影响程度不同,对于同一土层深度,基本表现为草甸草原典型草原荒漠草原。水平方向上有机碳含量与植被盖度分布相一致,呈由东南向西北逐渐递减的趋势。(3)在对影响因素的分析中,土壤有机碳与海拔、气温、pH均呈极显著负相关关系(P0.01),与降水、土壤含水量、速效氮、速效磷呈极显著正相关关系(P0.01),与坡度、坡向、速效钾无明显相关性关系(P0.05)。(4)影响土壤有机碳的主要因子为速效氮、降水量和气温,次要因子为土壤含水量和速效钾,因此,应注重对不同草原氮素的摄入以及水热条件的把控。     

不同草地类型土壤有效态微量元素含量特征

以贺兰山西坡不同草地类型土壤为对象,研究了土壤中微量元素Fe,Mn,Zn,Cu有效态含量特征及土壤有机碳、pH值、黏粉粒含量与气候因素之间的相互关系。结果表明:土壤有效态Fe,Mn,Zn的含量随着海拔的降低而逐渐降低,有效态Cu含量的积累顺序为:山地草原>荒漠化草原>高山草甸>草原化荒漠。4种元素在各种草地类型的积累量变化为:高山草甸Fe>Mn>Zn和Cu;山地草原和荒漠化草原Fe>Mn>Cu>Zn,草原化荒漠土壤中Fe和Mn含量差异不大,并大于Zn和Cu。土壤有效态Fe,Mn,Zn的含量与年均降水量、土壤有机碳、<0.05 mm黏粉粒含量都呈显著正相关,而与年均温度和土壤pH值呈显著负相关。土壤有效态Cu含量与年降水量、年均温度、土壤有机碳含量和<0.05 mm黏粉粒含量基本呈二次多项式,而与土壤pH相关性不显著。影响土壤有效态Fe和Mn含量的关键因素,0~20 cm土层为有机碳、年降水量和年均温,而20~40 cm土层土壤有机碳是其最重要的影响因素。0~20 cm土层土壤有效态Zn主要受土壤pH、黏粉粒含量和年降水量的影响。     

短期N、P添加对荒漠草原土壤非保护性有机碳的影响

以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究N、P养分添加对荒漠草原0~30 cm土层土壤颗粒有机碳和轻组有机碳含量、分配比例、敏感指数的影响,探讨荒漠草原土壤非保护性有机碳分配比例及其向保护性有机碳的转化速率对N、P添加的响应。研究结果表明:短期N、P添加能促进荒漠草原表层土壤(0~10 cm)土壤颗粒有机碳和轻组有机碳的积累,分别使其增加了50%~70%、15%~31%。短期N、P添加显著增加土壤非保护性有机碳分配比例(25%~52%),而降低了土壤非保护性有机碳向保护性有机碳转化速率常数(24%~42%)。荒漠草原土壤有机碳主要以非保护性有机碳形式储存,短期N、P添加通过影响土壤非保护性有机碳分配比例,使土壤肥力提高,土壤有机碳的活性组分增加,不利于土壤有机碳的稳定。     

盐化灰漠土开垦前后碳存贮与碳释放的分层特征

对盐化灰漠土开垦前后土壤有机碳贮量与碳释放的分层特征进行对比研究。结果表明:与荒漠土壤相比,农田表层(0~20 cm)土壤有机碳含量减少了27%,但20~250 cm土层有机碳含量与贮量显著增加,使得总有机碳贮量(0~250 cm)增加了57%。同时,在0~60 cm土层农田土壤碳释放速率也显著高于荒漠,而在底层(60~250 cm)两者则无明显差异。农田土壤有机碳在表层以消耗为主;中层(20~60 cm)有机碳库受碳存贮与消耗作用的共同控制,但存贮作用更为强烈,该层土壤有机碳量有明显累积;底层(60~250 cm)有机碳以存贮为主,较为稳定。此外,荒漠与农田底层土壤有机碳均在65%以上,碳释放比重达到71%,显示了盐化灰漠土底层土壤碳循环的重要性。开垦使得盐化灰漠土土壤碳库表层流失,但全剖面总碳库明显增加。     

不同放牧压力下荒漠草原土壤有机碳特征及其与植被之间关系的研究

研究了荒漠草原土壤有机碳的特征及其与植被之间的关系。结果表明:0-10cm和10-20cm土层土壤有机碳含量随着放牧强度的增加而降低,未放牧区(CK)>轻度放牧区(LG)>中度放牧区(MG)>重度放牧区(HG),中度放牧区和重度放牧区分别显著低于未放牧区(P<0.05);0-10cm土层土壤有机碳含量与草地地上生物量和植被盖度具有极强的相关性,与草群高度具有较强的相关性;10-20cm土层土壤有机碳与草地地上生物量和植被盖度具有极强的相关性,而与草群高度的相关性较弱;根据相关性的强弱,建立了土壤有机碳与草地地上生物量和植被盖度的线性回归模型。     

干旱区盐渍化荒地不同开垦年限土壤碳氮储量研究

在天山北坡绿洲区分别选取连续开垦3 a、8 a、15 a盐渍化棉田和未开垦的盐渍化荒地,采集0~10、10~20、20~40、40~60、60~100 cm土层土壤样品,测定土壤有机碳、全氮含量。结果表明:盐荒地开垦后棉田0~100 cm土层土壤有机碳含量随开垦年限呈逐渐增加的趋势;开垦后棉田土壤全N含量随开垦年限的增加而增加,但处理间无显著差异;盐荒地与开垦棉田土壤有机碳、全N含量随土层深度增加而降低,其中盐荒地不同土层间土壤有机碳含量差异显著,0~40 cm土层土壤有机碳、全N含量明显高于40 cm以下土层;开垦棉田土壤C/N随开垦年限的增加呈现增加的趋势,盐荒地和开垦棉田土壤C/N随土壤深度的增加而降低,二者之间差异不显著;开垦棉田土壤有机碳储量随开垦年限的增加呈先减少后增加的趋势。结论:干旱区盐荒地开垦后,棉田土壤有机碳、全N含量均随开垦年限的增加而增加,而土壤有机碳储量随开垦年限的增加先减小后增加。盐荒地与开垦棉田土壤有机碳和全N含量随土层深度增加而减少。     

干旱区荒漠新垦土地土壤有机碳含量特征

以克拉玛依生态农业开发区为例,研究了干旱区荒漠新垦土地不同土地利用方式下的土壤有机碳与活性有机碳含量差异及其剖面分布特征,并讨论了干旱区荒漠开垦利用对荒漠"碳汇"功能的促进作用,以及土地利用方式对土壤有机碳与活性有机碳剖面分布特征的影响。结果表明:克拉玛依生态农业开发区土壤有机碳含量普遍较低。在0~20cm深度内,速生杨林地与苜蓿地土壤有机碳含量随土层加深而降低,棉花地、打瓜-棉花地耕作类土壤有机碳垂直分布相对较均匀,但是表层0~5cm土壤有机碳略低于下层,土壤活性有机碳剖面分布特征与有机碳类似。农田与林地的土壤有机碳与活性有机碳含量均明显高于荒漠,农田对土壤有机碳的汇聚作用优于人工林地。     

艾比湖湿地不同植被覆盖下土壤碳蓄积对比分析

以艾比湖湿地两种植被类型覆盖下的土壤为研究对象,运用野外采样、室内分析等方法测试并计算灌木荒漠、小乔木荒漠两种植被类型土壤5个土层深度土壤碳蓄积量。研究结果显示:土壤有机碳含量的分布规律高低次序为小乔木荒漠大于灌木荒漠,小乔木荒漠有机碳含量最高值为19.44 g·kg~(-1),灌木荒漠有机碳含量最高值为8.11 g·kg~(-1)。土壤有机碳含量最高值均出现在土壤表层(0~20 cm),土壤有机碳密度表现为土壤表层(0~20 cm)最高(灌木荒漠为2.48 kg·m~(-2),小乔木荒漠为6.37 kg·m~(-2))。土壤有机碳蓄积量计算结果为:灌木荒漠、小乔木荒漠植被覆盖下土壤碳蓄积量分别为344 856.23、3 743 517.41 kg,小乔木荒漠土壤碳蓄积能力高于灌木荒漠土壤碳蓄积能力。上述研究可对干旱区湿地土壤碳循环、艾比湖湿地生态修复等提供科学参考。     

荒漠草原不同地形条件下土壤水分和地上生物量的时空分异

运用方差分析、多重比较、Pearson相关系数及克里格插值方法,在时间和空间尺度上分析了荒漠草原地形因素对土壤水分及草地生物量异质性的影响以及土壤水分和生物量的关系。结果表明：荒漠草原地区土壤水分垂直分布规律明显,土壤水分的变异系数在0～20 cm最小、60～80 cm最大;地上生物量在整个生长季的空间异质性较大。3种地形条件下土壤水分含量及时空分布格局各不相同,说明地形是土壤水分异质性的关键影响因子;地形对植物的生长动态规律影响很大,却对地上生物量的空间分异影响较小。不同生育期,土壤水分与地上生物量的关系不同,生长初期地上生物量与60～100 cm土壤水分显著负相关,说明生长初期的土壤水分是植物生长的关键影响因子,并且植物生长耗水主要来自60～100 cm土层;生长旺期和末期的生物量与土壤含水量相关性较弱,这可能与干旱区植物耐旱器官的建成有关。
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青藏高原东北缘土壤微生物群落结构变化

选取青藏高原东北缘地区自然降水梯度下土壤样品,利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究了土壤微生物群落结构随年平均降水量变化情况,探讨引起微生物群落结构变化的主要因子。结果表明:随着年平均降水量的下降,土壤有机碳和全氮含量显著下降。细菌、真菌和放线菌含量随着年降水量的下降而显著减少,但在干旱区生物量有增加趋势,表明干旱地区少量的降水不会引起微生物量的显著改变。经相关分析与典范对应分析,在0~5 cm和5~10 cm土层,年降水量与土壤主要理化性质、土壤微生物量有着显著的相关关系,表明在干旱半干旱地区年降水量是影响土壤微生物群落结构的主要因子,并且在0~5 cm土层更加显著。     

围栏封育对草原植被及多样性的影响

通过对乌鲁木齐地区典型草原围栏内外植被特征、多样性指数、土壤种子库及地下生物量的调查研究,结果表明:2年围栏后,草原植物群落的盖度、产量有大幅度提高,显著高于围栏外,且优势种表现更加明显;围栏内外物种丰富度指数S、优势度指数D和Shannon-Wiener指数H'、均匀度指数Jsw差异不显著;围栏内0～5 cm和10～15 cm土层中的地下生物量明显高于围栏外,但地下总生物量差异不显著,且主要分布在0～15 cm的土层中;围栏后的土壤种子总数及分层种子数明显高于围栏外,且种子主要集中在0～5 cm的土层中.     

水分胁迫对典型草原植物群体光合作用的影响

基于锡林浩特国家气候观象台2016—2017年的群体光合作用及同期土壤水分观测数据,分析了不同水分胁迫状态下典型草原植物群落光合作用的受限程度。结果表明:牧草生长初期及末期,群体光合速率处于较低水平,水分胁迫未对群体光合作用产生明显影响,7月牧草进入旺盛生长期,群体光合速率显著升高,并在8月上旬达到最高值(≥10.89μmol·m~(-2)·s~(-1)),水分限制对群体光合作用的影响显著;在牧草生长的初期和中期,群体光合速率、呼吸速率与10～20 cm土层土壤水分含量相关性最显著,表明植物根系和土壤微生物在该层分布最为集中;0～30 cm各土层平均土壤水分含量与群体光合速率之间存在良好的线性回归关系,方程拟合效果为极显著,表明30 cm以上土层土壤水分含量影响典型草原植物群体光合作用;MK突变检验分析表明,当典型草原0～10 cm土层土壤体积含水量低于9%时(对应重量含水量为6.82%,相对含水量为27.60%)、0～30 cm土层平均土壤体积含水量低于12%时(对应重量含水量为9.57%,相对含水量为39.24%),群体光合速率会受到非常明显的抑制。综合分析,在典型草原干旱预报预警中,可将0～10 cm土层土壤体积含水量低于9%、0～30 cm土层平均土壤体积含水量低于12%视为典型草原发生中度干旱时对应的土壤水分临界值。     

巴音布鲁克主要草地类型表层土壤有机碳特征及其影响因素的研究

以新疆天山中段巴音布鲁克主要草地类型为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳(SOC)的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系。结果表明:分布在盆地海拔最低处的高山沼泽化草甸的土壤有机碳含量最高,而分布在盆地中间海拔的高山草原最低,分布在较高海拔的高寒草甸和高山草原化草甸处于高山沼泽化草甸和高山草原之间。0-30cm土壤有机碳含量与空气相对湿度、草地生产力、植被盖度、土壤含水量呈显著正相关(P<0.05),与土壤容重、土壤紧实度、土壤pH呈显著负相关(P<0.05),土壤有机碳与温度存在一定负相关,但未达到显著水平。偏相关分析显示,影响表层土壤有机碳含量最主要的因素是土壤含水量、土壤紧实度、草地生产力、空气相对湿度。     

盐湖区生态系统碳密度及其分配格局

由于对陆地生态系统土壤、植被碳蓄积量了解的缺乏,故在预测气候变化中存在较大分歧,因此很有必要对不同生态系统碳分布情况进行研究。本文以干旱盐湖为研究对象,探究盐湖生态系统碳分布特征。结果表明:土壤有机碳密度分布随土层深度的增加而降低,土壤无机碳呈无规律分布;100 cm土层内有机碳密度介于7.55~15.75 kg·m~(-2)之间,平均为12.54 kg·m~(-2),占植物群落和土壤总有机碳密度的97.84%。黑果枸杞和铃铛刺为盐生群落的优势种,地上平均生物量为261.38 g·m~(-2),占总生物量的70.49%,草本植物群落平均生物量仅为109.45g·m~(-2);灌木和草本层地上生物量显著高于凋落物层(84.81±9.22)g·m~(-2)和(79.76±8.61)g·m~(-2)。盐生植物地下生物量随土层的增加而降低,0~100 cm土层总地下生物量为77.74 g·m~(-2)。盐生植物总生物量碳密度为276.48 g·m~(-2),其中地上、凋落物和地下生物量分别占62.09%、25.75%和12.16%;地上植被和凋落物碳密度显著高于草本植物,根系生物量碳密度在剖面上分布不均,96.55%集中在0~50 cm土层。盐生植物地上地下以及凋落物平均碳含量43.09%,与经验系数(50%)换算得到碳密度相比实际碳密度高出13.80%,这将对植被碳储量的估算产生较大的偏差。     

川西北高寒沙地红柳灌丛内外有机碳及腐殖质碳组分变化特征

为了解川西北高寒沙地红柳对土壤有机碳及腐殖质碳组分的影响,选取了沙地上修复24 a的红柳灌丛作为研究对象,通过野外调查并结合土壤样品采集和室内分析,研究了川西北沙地红柳灌丛根区(SR)、灌丛中部(SM)、灌丛边缘(SE)、灌丛外部(SO)的0~20,20~40 cm和40~60 cm土层土壤有机碳及腐殖质碳组分变化特征。结果表明:随着距灌丛植株水平距离的增加,土壤有机碳(SOC)、胡敏酸碳(HAC)、富里酸碳(FAC)和胡敏素碳(HMC)含量均呈现下降的特征;0~20 cm表层土壤,灌丛根区、灌丛中部和灌丛边缘土壤有机碳含量分别为灌丛外部的1.86倍、2.35倍和1.63倍,灌丛根区、灌丛中部和灌丛边缘土壤腐殖质碳含量分别为灌丛外部的1.96倍、0.68倍和1.22倍;在距灌丛植株水平距离相同条件下,随土层深度增加,土壤有机碳及腐殖质碳各组分含量呈降低趋势;在灌丛根区,20~40 cm和40~60 cm土层土壤有机碳相对于0~20 cm土层分别降低了32.31%和38.38%,20~40 cm和40~60 cm土层土壤腐殖质碳相对于0~20 cm土层分别降低了49.34%和53.40%。研究得出,红柳灌丛内外土壤有机碳及腐殖质碳组分存在空间异质性分布。