江河源区高寒草地土壤微生物数量特征

采用土壤微生物的常规培养方法对青藏高原江河源区不同退化程度高寒草地土壤微生物的数量特征进行了分析。结果表明(1)土壤中微生物3大类群,及微生物总数在未退化高寒草地的数量大于退化高寒草地,差异显著(P<0.05),中度与重度退化草地间差异不显著(P>0.05);(2)分析地6个微生物生理类群中,硝化细菌、好气性固氮菌、嫌气性固氮菌、好气性纤维分解菌的数量随草地的退化而减少,未退化草地与退化草地间的数量差异显著(P<0.05),反硝化细菌、嫌气性纤维分解菌的数量则随草地退化而增加;(3)退化高寒草地土壤微生物数量以细菌占绝对优势,土壤微生物数量变化总体上反映了高寒草地退化的状况,但是与草地退化的关系应该结合地上植被、土壤环境进行综合分析。     

氮添加对退化高寒草地土壤微生物量碳氮的影响

若尔盖高寒草地生态系统脆弱,对环境因子的改变响应敏感。本试验以若尔盖高寒退化草地为研究对象,在2015-2016年每年返青期,以尿素作为氮源在野外开展控制试验,4个氮处理分别为CK(0g·m^-2·a^-1)、N5(5g·m^-2·a^-1)、N10(10g·m^-2·a^-1)、N20(20g·m^-2·a^-1),分析了氮添加下4个不同退化程度的高寒草地土壤微生物量碳氮以及土壤理化性质的变化规律,探讨若尔盖高寒草地对氮添加的响应机制,旨在为脆弱生境草地的治理与恢复提供参考。结果表明,不同退化草地的土壤微生物量碳氮对氮添加的敏感性随退化程度加剧而逐渐降低。氮浓度20g·m^-2·a^-1处理下土壤微生物量碳氮含量变化趋势发生显著变化:轻度退化草地>未退化草地>中度草地>重度退化草地。相关分析表明,土壤微生物量碳氮与速效磷、硝态氮、全氮、全磷、有机碳具有显著正相关,可在一定程度上表征土壤养分状况。氮添加下,土壤微生物量碳氮与土壤理化性质的相关关系发生变化,尤其在N20处理下土壤微生物量碳、氮与其他理化因子间无显著相关关系,需要进一步从土壤微生物对土壤养分的吸收利用方面解释其原因。氮浓度变化显著改变土壤微生物C/N:CK重度退化草地的土壤微生物量碳氮比显著高于其他3个退化样地。N5和N10条件下不同退化草地土壤微生物C/N无显著差异,而N20处理下未退化草地土壤微生物C/N与CK比显著提高33.7%,而重度退化草地与CK比下降了62.5%,说明氮添加在一定程度上对土壤微生物的组成和群落结构产生了影响。     

不同退化阶段高寒草甸草地土壤钾素的变化分析

通过野外实地取样,对轻度、中度、重度和极度退化的天祝高寒草甸草地0～10,10～20和20～30cm土层的土壤样品进行测定与分析,结果表明:(1)同一土层不同退化阶段草地,土壤全钾含量差异显著(P<0.05),呈"轻度>中度>重度>极度"的变化规律,速效钾含量中度和重度退化草地显著高于轻度和极度退化草地,轻度退化草地速效钾含量最少;(2)不同土层同一退化阶段草地,随着土层的加深,土壤全钾和速效钾含量均呈下降趋势,其中,各土层钾含量变化差异不显著(P>0.05)。     

黄河源区建植17年栽培草地退化响应因子分析

为防止高寒地区栽培草地的退化,以黄河源区玛沁县大武滩建植17 a的单播垂穗披碱草(Elymus nutans)栽培草地为研究对象,调查栽培草地不同退化区(重度退化、中度退化、对照区)土壤养分和植物群落特征,共18个响应指标。研究结果表明:重度退化、中度退化、未退化(对照)栽培草地土壤养分含量之间差异不显著(P 0.05);未退化栽培草地垂穗披碱草、禾本科(Poaceae)、杂类草(Forbs)盖度分别与中度、重度退化之间具有极显著差异(P 0.01),中度退化区植物多样性指数最大,未退化与退化草地之间Simpson指数差异显著(P 0.05)。利用随机森林法分析不同退化指标对退化程度敏感度大小的响应,结果发现:植物群落特征禾本科盖度、生殖枝数量对退化程度响应最敏感,禾本科植物盖度小于65%以下时不能作为监测栽培草地是否发生退化的重要指标;而土壤有机质含量、全氮含量对退化程度响应不敏感,说明建植17年栽培草地的土壤理化性质已趋于稳定。故在监测调查栽培草地退化时,禾本科植物盖度可作为重要的评价依据。     

川西北亚高山草地不同退化梯度草地土壤养分变化

通过对轻度退化、中度退化和重度退化3个不同退化程度的亚高山草地土壤的养分成分测定得出,随着草地退化程度的加剧,轻度到重度退化的草地土壤有机质含量分别比对照减少了38.94%,44.58%和48.49%,全氮含量逐渐减少(重牧除外),全磷、速效氮、速效磷和速效钾含量逐渐上升,但不同营养成分其变化幅度各有所不同,全钾含量基本无变化.试验结果同时显示,所有速效养分要比全价养分的变化幅度大,表层(0～10 cm)土壤养分受退化影响程度要比深层土壤大.     

祁连山东段不同退化高寒草甸土壤有机碳密度研究

于2008年在祁连山东段天祝地区选取轻度、中度和重度3个不同退化程度的高寒草地,以土壤有机碳密度为研究对象,探讨高寒草地在不同退化程度干扰下土壤有机碳密度的变化特征。结果表明:随着高寒草地退化程度的加重,土壤含水量降低,容重和pH值增大;土壤有机质和全氮有相似的变化趋势,中度与轻度或重度退化草地土壤有机质和全氮差异显著(P<0.05);土壤有机碳密度在0-10 cm土层显著高于其他土层(P<0.05),并随着土层加深有显著的垂直变化趋势;不同退化程度草地在0-30 cm土层总土壤有机碳密度表现为中度>轻度>重度退化草地。     

青藏高原退化草甸土壤微生物量、酶化学计量学特征及其影响因素

探明草地退化过程中土壤微生物量和酶的变化趋势及其化学计量学特征,对理解草地的退化机理有重要意义。本研究以青藏高原高寒草甸4种不同退化程度（未退化、轻度退化、中度退化、重度退化）草甸为研究对象,分析了土壤微生物量和酶化学计量学特征及其影响因素。结果表明,随草甸退化程度的加剧,土壤有机碳（Soil organic carbon,SOC）、全氮（Total nitrogen,TN）、速效钾（Available potassium,AK）、微生物量碳（Microbial biomass carbon,MBC）和微生物量氮（Microbial biomass nitrogen,MBN）含量显著降低;未退化草甸β-1,4-葡萄糖苷酶（β-1,4-Glucosidase,BG）和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（β-N-Acetylglucosaminidase,NAG）活性显著低于轻度、中度和重度退化;重度退化草甸土壤氮/磷、MBN/MBP显著低于未退化,ln（NAG+LAP）/lnALP取值范围为0.77~0.83,高于全球均值0.44,说明退化引起了该地区的土壤氮限制;相关分析表明微生物量和酶的化学计量比受有机碳和全氮的影响显著。综上,微生物量和酶的化学计量学特征对土壤养分变化响应敏感且能反映土壤养分限制情况。     

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。     

祁连山东麓高寒草甸不同退化程度草地土壤种子库特征研究

通过野外调查和种子萌发法对东祁连山高寒草甸4种不同退化程度草地(未退化,ND;轻度退化,LD;中度退化,MD;重度退化,HD)土壤种子库进行了比较研究。结果表明:4种退化程度草地种子密度大小为:轻度退化草地>未退化草地>中度退化草地>重度退化草地;未退化草地共发现了6种植物,主要为十字花科(Cruciferae)和毛茛科(Ranunculaceae)植物;轻度退化草地共发现了9种植物,主要为禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)和豆科(Leguminosae)植物;中度退化草地共发现了5种植物,主要为车前科(Plantaginaceae)植物;重度退化草地共发现了5种植物,主要为禾本科(Gramineae)植物;对于土壤种子库的物种多样性,轻度退化草地最有利于维持和保护该地区物种多样性,未退化草地和轻度退化草地显著优于中度退化草地和重度退化草地;总体来看,4种退化程度草地种子库种子与地面植被物种相似性均较低。     

不同沙化程度草原地下生物量及其环境因素特征

为探讨草原沙化演替过程中地下生物量的变化规律,以内蒙古正蓝旗温性草原区为例,采用样地调查方法,研究了不同沙化程度草地地下生物量的垂直分布格局及其土壤环境特征。结果表明,1)草地地下生物量由土壤表层向深层急剧下降,总体呈“T”形分布,0~30 cm土层地下生物量占总地下生物量的80%以上;随着草原沙化程度的加剧,地下生物量呈显著下降趋势(P<0.05),未沙化草地、轻度沙化草地、中度沙化草地、重度沙化草地的地下生物量平均密度分别为2 598.67,2 318.45,390.26,117.25 g/m²。2)土壤温度随深度的增加而降低,30 cm以下土壤温度基本保持稳定;沙化草地深层土壤含水量略高于表层含水量,未沙化草地土壤保水能力优于沙化草地。3)在草原沙化演替进程中,土壤理化性质发生了一系列变化,与未沙化草地相比砂粒含量显著增加(P<0.05),沙化草地砂粒含量占90%以上;温性草原土壤pH值总体属于中性,各类型沙化草地间差异不显著(P>0.05);随着沙化程度的加剧,土壤有机质、全氮和速效氮含量均值较未沙化草地显著下降(P<0.05)。     

不同利用程度高寒干旱草地碳储量的变化特征分析

本研究对处于青海湖北部不同退化梯度草地的土壤碳储量以及植被的根系生物碳储量变化进行了研究。调查草地样本包括7个样地和4个土层,样地依次分别为严重退化草场、重度退化草场、中度退化草场、轻度退化草场、正常草场、封育3年草场和人工草场,土层分别为0～10,10～20,20～30与30～40 cm 4个土层。结果表明,在不同退化梯度上,土壤碳储量随着退化程度的减轻依次增大,总体上各样地之间的变化趋势为,在5-7月为轻度退化草地＞无退化草地＞中度退化草地＞重度退化草地＞人工草地草地＞封育草地＞严重退化草地;在8-10月为无退化草地＞轻度退化草地＞中度退化草地＞重度退化草地＞封育草地＞人工草地＞严重退化草地,严重退化草地土壤碳储量最低,其次为封育草地;封育草地和人工草地的碳储量显著的低于轻度退化和无退化草地(P<0.05),但在封育草地和人工草地之间无显著差异(P>0.05)。在不同的土层,土壤碳储量从上至下依次降低,且各层之间表现出显著差异(P<0.05)。在不同的月份,各土层深度的土壤碳储量,总体上均表现为5-6月份降低,6-10月份呈递增的变化趋势,而且不同退化草地都表现出了较为一致的变化趋势。     

三江源区高寒草甸退化对土壤养分和土壤酶活性影响的研究

研究了三江源区高寒草甸退化对土壤养分和土壤酶活性造成的影响,结果表明:在极端环境下高寒草甸退化对土壤有机质和全氮含量的影响一致,随着退化程度的加重出现先升高而后降低的现象,重度退化阶段土壤表层含量降低,中下层土壤含量升高;全磷的含量先随着退化加剧降低,在重度退化阶段升高;退化导致土壤全钾含量降低.速效养分含量的变化也不相同:速效氮的含量在轻度和中度退化阶段降低,在重度退化阶段升高;速效磷的含量呈升高趋势;速效钾的含量先升高后降低.草甸退化使土壤脲酶和蔗糖酶活性出现了显著变化(P<0.05),脲酶活性在不同土层间差异显著(P<0.05),蔗糖酶没有表现出土体层次性差异;相关分析表明,高寒草甸的土壤酶活性与营养成分含量之间相关不显著.     

退化高寒草甸植被与土壤特征

对甘肃省天祝县4个退化梯度高寒草甸的植被特征和土壤养分特征进行了研究。结果表明,随着退化程度的加剧,草地地上生物量、植被高度、盖度、土壤有机碳、全氮、全磷和土壤含水量都显著降低(P0.05),重度退化草地土壤容重显著升高(P0.05)。草地植物群落发生明显退化演替,矮生嵩草(Kobresia humilis)、线叶嵩草(K.capillifolia)和垂穗披碱草(Elymus nutans)的优势种地位被珠芽蓼(Polygonum viviparum)所替代,物种数由未退化样地的19种减少到重度退化样地的7种,退化指示类毒杂草生物量比例逐渐增加,由9.77%上升到62.93%。草地的退化程度会影响草地的植被特征和土壤养分特征,应根据不同退化阶段采取不同的恢复治理策略。     

东祁连山不同退化程度高寒草甸土壤有机质含量及其与主要养分的关系

对东祁连山金强河河谷轻度、中度、重度退化高寒草甸土壤有机质含量变化及其与土壤全磷、全氮、速效磷、速效氮含量之间的关系进行了研究。结果表明：随着退化程度的加重,020 cm层土壤有机质、全氮和速效磷含量均不断下降,全磷含量呈现出先降后升但总体呈下降的趋势,但速效氮含量则不断上升,各养分的变化差异均达到极显著水平(P<0.01)。在划分的轻度退化草地土壤中,有机质含量分别与全磷、全氮、速效磷、速效氮含量之间均不存在显著的相关关系(P>0.05),另外所划分的中度退化和重度退化草地也同样如此。但是通过把3个不同程度退化草地结合起来作为整体进行综合分析,结果表明,除了全磷,土壤有机质含量分别与全氮、速效氮、速效磷含量三者之间存在极显著的相关关系(P<0.01)。在较大尺度上,有机质可以作为土壤营养状况的主要判断指标。在研究高寒草地土壤养分状况及其综合评价中,要特别注意其时空异质性,要重视尺度问题。     

黄河源区不同退化程度高寒草地土壤特征研究

研究了不同退化梯度的高寒草地不同层次（0～10cm,10-20cm和20-30cm）土壤理化性状变化特征。结果表明：随草地退化程度的加重,土壤含水量下降,土壤容重和pH值增加;土壤有机碳含量亦随退化程度加剧而降低,以0-10cm土层的降低最明显,轻度,中度和重度退化的“黑土滩”草地该土层有机碳含量与未退化草地相比,分别下降36．1％,66．79／6和73．5％;草地0-10cm土壤全氮、全磷含量大小顺序为轻度退化〉未退化〉中度退化〉“黑土滩”退化草地,全钾变化趋势不明显。轻度、中度、“黑土滩”退化草地0～10cm土层速效氮分别比未退化草地降低了21％,54％和64％,10-20cm土层中度退化草地和“黑土滩”分别降低了37％和21％;随草地退化程度加大,速效钾含量在各土层的变化趋势不同,但不同土层的最大速效钾含量均出现在轻度退化草地。     

祁连山中段退化高寒草地土壤细菌群落分布特征

为探究祁连山中段不同退化高寒草地土壤细菌群落分布特征,采用Illumina HiSeq PE250高通量测序平台对轻度、中度和重度退化草地土壤细菌群落变化特征进行研究,并对土壤细菌群落与土壤酶活性、土壤理化因子间关系进行分析。结果表明:随着退化程度加剧,植被盖度、高度、地上生物量和多样性指数均明显降低(P<0.05);土壤理化性质和酶活性变化各异且差异显著(P<0.05)。高通量测序共得到257971条有效序列,219017条优质序列和2004个OTUs。细菌群落丰富度指数依次为轻度>中度>重度,多样性指数为轻度>重度>中度,Beta多样性分析表明各样地间差异为轻度>重度>中度。其中,放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为3种退化草地土壤的优势菌门,在轻度、中度和重度退化草地土壤中分别占77.25%、84.27%和78.66%;乳球菌属为3种退化草地土壤的优势菌属,在轻度、中度和重度退化草地土壤中分别占14.29%、38.84%和7.39%。冗余分析表明:土壤酶活性和土壤理化性质均对细菌群落的组成具有影响,其中土壤pH是影响土壤细菌群落分布的主要驱动因子。祁连山中段不同退化高寒草地土壤细菌群落的变化主要受土壤理化性质和酶活性的影响。     

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。     

三江源高寒草甸典型坡面草地退化特征综合分析

以三江源地区高寒草甸退化坡面为研究对象,揭示坡面草甸退化梯度所处不同位置下土壤侵蚀和土壤理化性质的变化规律,对明晰坡面草地因人为载畜破坏发生退化后,自然侵蚀作用对土壤理化性质的变化具有重要意义.结果表明:高寒草甸土壤有机质和全氮在坡面上与137 Cs比活度呈现基本一致的分布规律,表现为轻度退化与中度退化差异较小,中度退化显著高于重度退化,极度退化高于重度退化的分布特征(P＜0.05);随退化程度加剧,土壤有机质和全氮呈现下降的基本规律,并且高寒草甸坡面土壤有机质和全氮在不同草地退化程度下具有不同的坡面运移特征;高寒草甸坡面土壤有机质、全氮含量因退化梯度表现出显著差异(P＜0.05),高寒草甸退化坡面土壤侵蚀模数随退化梯度增加而递增,相应的土壤田间持水量表现为随退化梯度增加而降低.     

青藏高原北麓河流域不同退化程度高寒草甸生产力和群落结构特征

近年来,青藏高原高寒草甸部分地区退化严重,对生态环境及牧民畜牧业生产造成了不利的影响。在草地不同退化阶段中存在着关键阶段,超过了这个阶段,极难恢复。因此,确定草地退化的关键阶段是草地可持续恢复的基础。研究样地设在青藏高原北麓河流域多年冻土区,根据植被和土壤特征选取了未退化到极度退化的5个退化梯度,探讨不同退化程度对植被地上、地下生物量以及群落中各功能群相对盖度的影响,为揭示多年冻土区高寒草甸植被退化关键阶段提供依据。结果表明:1)随着退化程度加剧,禾本科和杂草类植物相对盖度显著增加(P 0.05),而莎草科植物相对盖度则显著降低(P 0.05);2)地上生物量在轻度退化阶段无显著变化(P 0.05),中度退化阶段开始显著降低(P 0.05);3)地下生物量和地下净初级生产力均在中度退化阶段后显著降低(P 0.05),地下净初级生产力在各土壤深度比例有向深处增加的趋势;4)不同退化程度莎草科植物相对盖度和地下净初级生产力在0–10 cm土壤深度所占比例极显著正相关(P 0.01),但与10–20 cm土壤深度地下净初级生产力所占比例无显著相关(P 0.05),与20–30 cm和30–50 cm土壤深度地下净初级生产力所占比例均显著负相关(P 0.05),而杂草相对盖度和地下净初级生产力在各土壤深度所占比例则表现出与莎草科植物相反的趋势。中度退化是草地退化的关键阶段。     

三江源退化高寒草原植物种间亲和性和土壤团聚体特征

为研究三江源地区不同退化程度的高寒草原土壤团聚体和种间亲和性特征,以轻度、中度、重度和极度退化草地为研究对象,对土壤特征和群落特征进行测定。结果表明：随着退化程度的加剧,同一土层相同粒径土壤颗粒的分形维数逐渐减小,>0.5 mm粒径土壤团聚体占比下降、平均重量直径减小,<0.5 mm粒径土壤颗粒的平均重量直径增大,各粒径团聚体分布受土层深度影响较小;中度退化草地物种多样性最高,其种间相关性也最为复杂;随退化程度加剧,正联结种对占比增大,而负联结种对占比下降,种对间的相关性和性质也发生显著变化;退化过程中土壤沙化明显,群落建群种发生变化、杂类草比例显著增加,种对间相关性趋于简单,种间竞争强度逐渐降低。因此,在草地退化过程中维持群落种间亲和性,可有效遏制土壤沙化和草原进一步退化。