不同利用方式对豫西黄土丘陵区土壤微生物生物量及群落结构特征的影响

以豫西黄土丘陵区乔木地、灌木地、果园、弃耕地和耕地土壤为对象,应用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,研究了不同土地利用方式对土壤微生物生物量及其群落结构特征的影响,结果表明,与耕地相比,乔木地和灌木地土壤微生物量碳(MBC)含量分别提高了225.38%和265.73%(P<0.05),微生物量氮(MBN)含量分别提高了206.19%和245.03%(P<0.05),MBC/TOC值显著提高了2.89和3.00(P<0.05),MBN/TN值显著提高了5.05和5.57(P<0.05);果园土壤微生物量碳、微生物量氮含量和MBN/TN值分别提高了107.80%,84.99%和1.23(P<0.05);弃耕3年地土壤微生物量碳、氮、磷与耕地无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤细菌的PLFA含量增加了17.87%和17.18%(P<0.05),真菌增加了24.27%和28.45%(P<0.05);果园土壤细菌PLFA含量增加了9.04%(P<0.05);弃耕3年地土壤细菌、真菌和放线菌的PLFA含量与耕地之间均无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数显著提高(P<0.05),Simpson优势度指数显著降低(P<0.05)。不同利用方式地土壤细菌、真菌及放线菌的PLFA及总PLFA与土壤总有机碳、微生物量碳,全氮、速效氮、微生物量氮,容重显著正相关(P<0.05)。以上结果说明相对于耕地、弃耕地和果园土壤,乔木地和灌木地土壤微生物多样性均提高,不同微生物物种的个体数量分布均匀,群落结构相对稳定,因此这两种利用方式对土壤质量以及微生物群落结构多样性的改良效果更佳。不同土地利用方式引起营养元素的投入和土壤结构的变化是造成微生物群落结构变化的主要原因之一。     

养分添加对贝加尔针茅草原6种植物叶片性状的影响

养分添加是促进退化草地恢复常用的管理措施。以贝加尔针茅草原为研究对象,设置CK(对照,不施肥),N(单施氮肥,100 kg/hm²),P(单施磷肥,100 kg/hm²),K(单施钾肥,100 kg/hm²),NP(氮、磷肥混施,均为100 kg/hm²),NK(氮、钾肥混施,均为100 kg/hm²),PK(磷、钾肥混施,均为100 kg/hm²),NPK(氮、磷、钾肥混施,均为100 kg/hm²),研究贝加尔针茅草原包括建群种和优势种在内的6种植物的比叶面积、叶绿素含量和养分含量等叶片性状对养分添加的响应,旨在探讨草原生态系统中,不同物种叶片特性随养分供给条件发生的变异及其与土壤理化特性之间的关系。结果表明,6种植物的比叶面积(specific leaf area, SLA)、叶绿素含量、叶片养分在不同养分添加下都发生了变化,但变化的范围和方向都不尽相同。综合6种植物进行分析,SLA与叶绿素含量、叶片含N量呈极显著正相关(P<0.01),与叶片含P量呈显著正相关(P<0.05);叶绿素含量与叶片含N量、土壤铵态氮含量呈极显著正相关(P<0.01);叶片含N量与土壤pH呈显著正相关(P<0.05);叶片含P量与土壤P、土壤速效P含量和土壤pH值呈极显著正相关(P<0.01)。综合研究表明,贝加尔针茅草原植物叶片含N量较低,植物叶片性状受N素影响显著,但不同物种对N素添加的反应不同,土壤养分供给的差异是叶片结构特性和叶片养分组成发生变化的重要原因。     

高寒草甸地上净初级生产力、物种多样性及土壤因子的关系

为揭示高寒草甸地上净初级生产力与物种多样性指数及土壤因子的关系,通过样方法分析了高寒嵩草草甸物种多样性、地上植物量及土壤养分。结果表明,群落多样性指数(H)与地上植物量呈极显著负相关(P≤0.01),土壤速效氮、速效钾与地上植物量呈显著负相关(P≤0.05),土壤全氮、土壤速效氮、土壤有机质、土壤速效钾与H呈显著正相关(P≤0.05)。主成分分析表明,不同样地差异来源主要是土壤全氮、土壤全钾、土壤有机质、土壤速效氮、土壤速效磷及土壤速效钾,贡献度为49.76%,高于多样性指数的贡献度。这些结果表明,物种多样性指数和土壤养分相互作用,共同影响高寒草甸群落的变化。     

湄潭茶园土壤养分特征及肥力质量评价

为探明湄潭茶园土壤养分特征及肥力质量现状,选用pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾6个指标,应用主成分分析法对湄潭6种类型茶园土壤养分特征及肥力质量状况进行评价。结果表明:1)湄潭茶园土壤pH为3.73~7.26,均值为5.01,61.11%的茶园土壤达到优质茶园的标准,湄潭茶园土壤pH整体适宜,16.67%的茶园土壤有酸化趋势。2)湄潭茶园土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量整体丰富,均值分别为22.84 g·kg^-1、1.43 g·kg^-1、124.50 mg·kg^-1、44.16 mg·kg^-1和135.61 mg·kg^-1,分别有61.11%、70.37%、61.11%、55.56%和59.26%的茶园土壤达到优质茶园的标准,但各养分指标之间存在着明显的空间差异。3)湄潭茶园土壤肥力综合指标值(IFI)为0.179~0.989,均值为0.683,分别有51.85%和31.48%的茶园土壤处于Ⅰ和Ⅱ级水平,土壤养分状况整体良好;各类型茶园IFI之间存在明显的空间差异,其由大到小分别为:中山黄壤>丘陵黄壤>丘陵石灰土>低山黄壤>中山石灰土>低山石灰土。4) pH与有机质、全氮、有效磷之间呈极显著负相关关系,与碱解氮呈显著负相关关系;各养分指标之间存在着显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)的正相关关系,各养分之间关系比较密切且具有同源性。pH与IFI呈极显著(P<0.01)负相关关系,其他养分指标均与IFI呈极显著(P<0.01)正相关关系。     

河北省森林草原区草本植物物种多样性和功能多样性

理解物种多样性和功能多样性之间的关系以及分析它们对环境变化的响应,有利于揭示生物多样性的影响因素。本研究以塞罕坝地区不同植被类型(草地、灌木林和天然次生林)的草本群落为研究对象,分析了物种多样性(物种丰富度、Shannon-Wiener多样性和Pielou均匀度)和功能多样性测度指标(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)之间的相互关系,并采用相似性分析检验(ANOSIM)和冗余度(RDA)分析等方法研究了它们随植被类型和环境因子的变化规律。结果表明,草地中草本植物物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数显著高于灌木林和天然次生林中的草本群落(P<0.05),而功能丰富度指数在草地中最低(P<0.05),功能均匀度和功能离散度在灌木林中最低(P<0.05),Pielou均匀度指数在不同植被类型间差异不显著(P>0.05);功能丰富度与物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数显著负相关(P<0.01),功能离散度与物种均匀度显著正相关(P<0.01),而功能均匀度与所有物种多样性指数均不相关(P>0.05);影响物种多样性的主要因子有土壤含水量、土壤有机质、土壤pH值、土壤全氮含量和坡向,影响功能多样性的主要因子有土壤有机质、土层深度、土壤含水量和海拔。物种多样性和功能多样性分布主要受土壤因子的影响,分别占到总解释变异的29.1%和29.8%。本研究结果表明研究区草本植物物种多样性和功能多样性变化相对独立,物种多样性可能主要是由资源可利用程度决定,而功能多样性可能是生态位分化即环境筛选和物种间相互作用共同决定。     

祁连山东段不同放牧强度下高原鼢鼠栖息地选择分析

本研究以祁连山东段高寒草甸栖息的高原鼢鼠为研究对象,探讨不同放牧强度下高原鼢鼠栖息地特征及选择因素,为合理控制草原鼠害及保护草地生物多样性提供科学依据。本研究选择4个不同放牧强度小区,调查每个小区的高原鼢鼠相对种群密度、土壤紧实度和容重、植物学组成、植物物种丰富度、地上生物量、可食牧草产量及各植物功能群产量,并分析高原鼢鼠相对种群密度与这些要素之间的关系。结果表明,放牧强度与高原鼢鼠相对种群密度有正相关关系但不显著(P>0.05),重度放牧区下高原鼢鼠相对种群密度最高,禁牧区高原鼢鼠相对种群密度最低;高原鼢鼠相对种群密度与土壤紧实度呈显著负相关(P<0.05),与土壤容重和地上生物量呈负相关但不显著(P>0.05);高原鼢鼠相对种群密度与杂类草产量有正相关关系但不显著(P>0.05),与可食牧草产量、禾草产量和物种丰富度有负相关关系但不显著(P>0.05);多元线性回归方程表明影响高原鼢鼠栖息地选择的主要因素是土壤紧实度(Y=205.36-0.145X₁,X₁为土壤紧实度)。     

阳坡——阴坡高寒嵩草草甸地上生物量、多样性及土壤因子变化

以高寒嵩草草甸为研究对象,通过样方法分析了不同坡向上植物群落多样性、地上生物量及土壤养分变化。结果表明:阳坡样地的地上生物量、物种丰富度指数均显著低于阴坡(P0.05),土壤有机质、全氮、全磷、全钾、土壤速效氮、速效磷和速效钾均是阴坡偏阴坡阳坡偏阳坡。群落多样性指数(H)与地上生物量呈极显著负相关(P0.01),与土壤全氮、土壤速效氮、土壤有机质、土壤速效钾呈显著正相关(P0.05)。     

不同坡向高山嵩草草甸地上生物量多样性及土壤因子变化

以高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸为研究对象,通过样方法分析了不同坡向上植物群落多样性、地上生物量及土壤养分变化。结果表明:阳坡草地的地上生物量、物种丰富度指数均显著低于阴坡(P≤0.05),土壤有机质、全氮、全磷、全钾、土壤速效氮、速效磷和速效钾均是阴坡>偏阴坡>阳坡>偏阳坡。群落多样性指数(H)与地上生物量呈极显著负相关(P≤0.01),与土壤全氮、土壤速效氮、土壤有机质、土壤速效钾呈显著正相关(P≤0.05)。     

高寒草甸土壤异养呼吸对气候变化和氮沉降响应的模拟

利用研究区植被、土壤和气候观测资料,借助CENTURY模型研究了高寒草甸土壤异养呼吸CO₂通量动态变化。结果表明,1)CENTURY模型较好地反映了高寒草甸土壤异养呼吸季节变化。模拟结果与试验点观测结果相吻合,风匣口和干柴滩2个试验点观测值与模拟值的线性回归方程分别为y=0.7776x+23.796(R²=0.6885, n=31)和y=0.9487x-8.6994(R²=0.6062, n=30)。2)过去46年(1960-2005年)研究区年平均气温趋于暖化,平均线性增温率为 0.35℃/10 a。降水量变化不明显,呈振幅较为稳定的波动变化。同期CENTURY模型模拟的高寒草甸土壤异养呼吸CO₂通量呈波动性缓慢上升的趋势,通量变化范围在479.22~624.89 g C/(m²·a) 之间,平均值为(539.56±34.32) g C/(m²·a),通量增加率为16.5 g C/(m²·10 a)。对模拟结果与气温、降水量之间进行的相关性分析结果显示,土壤异养呼吸CO₂通量与气温呈显著正相关(r=0.70,P<0.05),与降水量相关性不显著。3)氮沉降增加显著促进了高寒草甸土壤异养呼吸CO₂通量。中氮(MN)和高氮(HN)与对照(CK)处理间差异极显著(P<0.01),但中氮(MN)与高氮(HN)处理间差异不显著。说明,长期受低温和土壤有效氮限制的高寒草甸对气候变化响应敏感,高原气候的暖化和氮沉降的增加均能引起土壤异养呼吸作用的小幅上升,但可能由于异养呼吸作用对氮沉降存在着一定的“氮饱和”现象,随着大气氮沉降的倍增,其促进效应降低。     

围封对内蒙古典型草原群落特征及土壤性状的影响

围封作为退化草原恢复与重建的重要措施之一,已被广泛应用于我国草原生态恢复工程中。为科学评价围封对退化草原的恢复效果,在内蒙古典型草原,选择围封及其对应的围栏外自由放牧草原,采用野外样方调查与室内分析相结合的方法,分析了围封对群落植物种组成、功能群组成、物种多样性、地上生物量及土壤有机碳和全氮的影响。结果表明,围封处理中植物种类(22种)多于自由放牧处理(17种),群落多样性指数(H)、丰富度指数(Pa)、均匀度指数(JP)和地上生物量在围封和自由放牧处理间无显著差异(P>0.05)。灌木、半灌木和多年生杂类草的重要值、物种所占比例、地上生物量和3种多样性指数(H、Pa和JP)在围封处理中显著大于自由放牧处理(P<0.05);多年生禾草仅地上生物量在围封处理中高于自由放牧(P<0.05);一、二年生草本的重要值、物种所占比例、地上生物量和3种多样性指数在围封处理中显著小于自由放牧处理(P<0.05)。生态类型功能群物种所占比例和地上生物量在围封和自由放牧处理间无显著差异(P>0.05)。土壤有机碳和全氮含量在两种处理间未达到显著差异(P>0.05),但都随土层深度的增加呈现显著下降的趋势(P<0.05),围封处理下降幅度小于自由放牧处理。     

锡林郭勒不同草原类型群落生物量及多样性研究

物种多样性和生物量是表征草地生态系统数量特征的两个重要指标,深入探讨物种多样性和生物量的变化,为草原生态系统的物种保护和生产力维持提供理论依据.本文以锡林郭勒草原为研究对象,利用样方法对草甸草原、典型草原和荒漠草原三种草原类型的植被特征进行调查,分析不同草原类型植被的地上生物量和物种多样性变化及二者与环境因子之间的关联...     

土壤丛枝菌根真菌与宁夏主要草原类型植被群落分布间的相互关系研究

为揭示宁夏不同草原类型土壤丛枝菌根（AM）真菌分布特征及其差异机制,以长期围封的荒漠草原（白草+甘草、短花针茅+牛枝子+猪毛蒿、黑沙蒿、短花针茅）和干草原（长芒草+赖草+甘肃蒿）植被群落为研究对象,利用脂肪酸指纹图谱和Illumina高通量测序的方法,研究了土壤AM真菌多样性、组成与草地植被群落特征、土壤环境因子间的相互关系。结果表明：干草原样地以16：1ω5c中性脂表征的土壤AM真菌生物量与荒漠草原4种植被群落样地间均有极显著差异（P<0.01）。长芒草+赖草+甘肃蒿群落草地土壤AM真菌的香农-维纳指数、辛普森指数、Chao1丰富度指数、Pielou均匀度指数均显著高于荒漠草原4种植被群落样地（P<0.05）。荒漠草原、干草原的5种植被群落下土壤AM真菌分属1门、3纲、4目、7科、8属、50种,球囊霉属（Glomus）、类球囊霉属（Paraglomus）是优势属。不同AM真菌分类水平下,干草原与荒漠草原土壤有11类AM真菌的相对丰度有显著性差异。非度量多维尺度（NMDS）分析表明,干草原与荒漠草原土壤AM真菌群落空间分布距离较远,AM真菌群落间相似性较低（Stress=0.17,P=0.001）。Pearson相关分析显示,AM真菌群落香农-维纳多样性指数、Chao1丰富度指数与对应草地植被群落香农-维纳指数、群落物种数、总生物量、群落重要值呈显著或极显著正相关（P<0.05或P<0.01）。AM真菌的幼套球囊霉属（Claroideoglomus）、类球囊霉属相对丰度与土壤全氮、全磷、碱解氮、有机质、速效钾含量呈显著或极显著正相关。降水量、海拔导致对应植被群落土壤理化性质、植被群落特征差异是驱动荒漠草原和干草原土壤AM真菌多样性及优势属相对丰度显著变化的主要因素。     

宁夏荒漠草原不同群落生物多样性与生物量关系及影响因子分析

通过测定生物多样性各指标、地上－地下生物量、枯落物量、土壤理化因子以及土壤微生物量碳氮,研究了自然状态下荒漠草原6种群落生物多样性与生物量的关系及其影响因子。结果表明：荒漠草原不同群落丰富度、均匀度与多样性指数变化趋势一致;地上生物量与地下生物量呈指数关系,表明荒漠草原群落呈异速生长模式;生物多样性与地上生物量呈单峰曲线,与地下生物量呈线性关系,初步表明荒漠草原不同群落地上部分种间作用、资源利用程度基本一致,生物多样性抑制了地上生物量,但并没有抑制其地下生物量;地表枯落物与地下生物量呈极显著的线性相关关系（P ＜0．01）,初步表明了地下生物量更加依赖于地表枯落物。相关分析表明,荒漠草原生物多样性指数和生物量影响因子存在明显差异,自然条件下土壤含水量、有机碳、全氮以及有效养分对地下生物量贡献较大,土壤含水量和有机碳对地上生物量贡献较大,土壤微生物量碳和氮对群落多样性指数贡献较大。     

高山嵩草草甸初级生产力、多样性与土壤因子的关系

为了揭示高寒草甸初级生产力与土壤因子及多样性指数的关系,本文选择青藏高原三江源区具有代表性的高山嵩草矮嵩草草地型、高山嵩草杂类草草地型和高山嵩草圆穗蓼草地型,进行植物多样性、生产力及土壤养分的分析研究。结果表明：不同类型高山嵩草草甸生物量、群落多样性、土壤理化性质都存在显著差异（P ＜0．05）,其中高山嵩草圆穗蓼草地生产力最高,物种数最多,土壤营养成分含量最高。相关性分析表明：地上生物量及优良牧草生物量与土壤理化性质呈显著相关（P ＜0．05）,优良牧草生物量与土壤有机质呈极显著正相关（P ＜0．01）。物种数的多寡与土壤养分呈显著相关（P ＜0．05）,而群落结构的均匀度及多样性是与植物都需要的大量元素钾呈正相关的（P ＜0．01）。优势物种的竞争能力是通过土壤的有限养分（速效磷）体现的,两者呈显著正相关（P ＜0．05）,因而地上生物量及优良牧草生物量与速效磷呈极显著正相关（P ＜0．01）。而矿物氮（包含碱解氮）对丰富度指数、初级生产力有不可替代的作用。     

降水量对荒漠草原植物群落多样性和C:N:P生态化学计量特征的影响

基于2014年在宁夏荒漠草原设立的降水量变化的野外模拟试验平台(年均降水量减少50%、减少30%、增加30%、增加50%以及对照),研究了植物群落多样性和C:N:P生态化学计量特征的变化,并分析了二者间的关系。结果表明,减少降水量降低了白草(Pennisetum centrasiaticum)种群生物量,但对其他物种种群生物量和群落生物量无明显影响。适量增加降水量促进了多数植物生长,提高了Shannon-Wiener多样性指数和Patrick丰富度指数。但过量增加降水量抑制了苦豆子(Sophora alopecuroides)和猪毛蒿(Artemisia scoparia)生长、降低了Shannon-Wiener多样性指数;减少降水量对植物群落C:N:P生态化学计量特征影响较小。增加降水量降低了植物群落全碳、全氮和N:P;植物种群生物量与植物群落C:N以及土壤含水量存在较强的正相关关系,与植物群落全氮和全磷存在较强的负相关关系。植物群落多样性指数与土壤含水量、植物群落C:N以及土壤C:N存在较强的正相关关系,与植物群落全氮、全磷以及N:P存在较强的负相关关系。以上结果表明改变短期降水量荒漠草原植物群落组成不仅与土壤水分有效性密切相关,而且受植物N和P摄取能力的调控。     

极端干旱对内蒙古荒漠草原植物群落物种多样性和土壤性质的影响

在内蒙古希拉穆仁荒漠草原利用人工设置野外减雨措施(生长季5~8月减雨66%、6~7月减雨100%和自然降雨)探讨荒漠草原植物群落物种多样性和土壤理化性质对极端干旱的响应特征。结果表明:(1)极端干旱改变了荒漠草原植物群落结构组成,促使多年生根茎型及一二年生草本植物成为主要优势种。(2)减雨66%和减雨100%两种极端干旱处理显著降低了Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数(P<0.05),Simpson优势度指数只在减雨100%处理下显著降低(P<0.05),但对Pielou均匀度指数的影响均不显著。(3)除表层土壤含水量在减雨66%条件下显著降低(P<0.05)外,两种极端干旱处理对土壤容重、土壤有机碳含量、土壤全氮含量及土壤碳氮比(C/N)的影响较小。以上结果表明在植物生长季,极端干旱对荒漠草原群落的物种组成和多样性水平影响较大,但对土壤性质的影响较小。     

羊草人工草地生物多样性与生产力关系研究

1984年在内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场建立羊草人工草地,并对其进行了27年的定位观测,应用丰富度指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数对羊草人工草地进行多样性动态、多样性影响因素以及多样性与生产力关系的研究。结果表明:(1)播种羊草后,植物群落发生明显变化,原以冷蒿、糙隐子草和冰草为主的退化草原逐渐形成了由羊草+一二年生植物组成的草原群落。(2)1984～2010年,丰富度指数呈先缓慢升高后逐渐降低的趋势;Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数都呈逐渐增加趋势,并与演替年限(t)存在指数回归关系,即Shannon-Wiener指数(DI)=0.786e0.035t(R=0.782,P<0.05)、Pielou均匀度指数(HI)=0.226e0.038t(R=0.843,P<0.05),且均达显著水平。(3)Shannon-Wiener指数与多年生禾草的生物量、密度呈显著的负相关关系,与蔷薇科和多年生杂类草的生物量、密度呈极显著的正相关关系。(4)演替前期,Shannon-Wiener指数与地上生物量呈负相关关系(r=-0.709,P<0.05);演替后期,二者呈正相关关系(r=0.867,P<0.05),即在不同的演替阶段二者表现出不同的相关关系。     

长期放牧对短花针茅荒漠草原植物功能群特征的影响

为揭示短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原植物功能群特征对长期放牧的响应机制,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,2018年8月对围封14年（2004-2018）不同放牧处理下的植物物种组成、高度、盖度、密度及生产力进行观测,并对功能群植物多样性、丰富度、均匀度和重要值分析。结果表明：随着放牧强度的增加植物种类逐渐减少,在重度放牧区分属不同功能群的植物均有不同程度消失,不同功能群植物株高、盖度、生产力随放牧强度的增加均呈降低的变化趋势;对照区功能群多样性指数显著大于重度放牧区,对照区和轻度放牧区丰富度指数显著大于中度和重度放牧区;不同放牧处理下功能群多样性指数、丰富度指数与生产力呈显著正相关关系。研究认为,长期重度放牧减少了荒漠草原功能群植物多样性和丰富度从而导致草地生产力降低,进而影响草地的可持续利用。     

长期不同放牧强度下短花针茅荒漠草原物种多样性季节性动态变化

为揭示短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原物种多样性季节性动态变化对长期放牧强度的响应机制,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,2018年5月至9月对围封14年（2004-2018）不同放牧处理下的物种组成、植物高度、盖度和密度进行观测,并对物种多样性、丰富度和均匀度分析。结果表明：5次观测对照区物种Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数均显著大于中度放牧区和重度放牧区;所有处理均是7月和8月的物种Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数较高,6月和9月观测值较小;Pielou均匀度指数变化差异由大到小排序为：重度放牧区 > 中度放牧区 > 轻度放牧区 > 对照样地;月份和放牧对短花针茅荒漠草原物种α多样性指数影响均达到极显著水平,且放牧处理对物种α多样性指数影响效应大于月份。研究认为,长期重度放牧对短花针茅荒漠草原物种多样性的影响在6月和9月表现最为明显,且会威胁草地生态系统的稳定性。