黄土丘陵区人工柠条林土壤酶活性与养分变化特征北大核心CSCD

为揭示黄土丘陵区柠条人工林地土壤生物活性与肥力恢复过程,选择退耕种植柠条后恢复15a、30a、40a的林地作为研究对象,并以坡耕地(CK)为对照,研究了柠条林地恢复过程中土壤4种酶活性变化特征及其与碳氮磷养分关系。结果表明:坡耕地种植柠条林后土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性均显著增加,而随着柠条年限的增长,脲酶、蔗糖酶活性变化比过氧化氢酶、碱性磷酸酶更敏感,均呈现出递增的趋势,对比耕地,在0~10cm土层蔗糖酶增幅可达40%,84%,109%,而脲酶增幅可达5.32,6.11,8.58倍,随着土壤深度的增加,酶活性降低。相关性分析表明,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性与土壤可溶性有机碳氮,速效磷,有机碳,全氮,全磷之间都具有显著或极显著的正相关关系(P<0.05,P<0.01),可以作为评价柠条林土壤质量的生物学指标。     

黄土丘陵区人工柠条林土壤酶活性与养分变化特征

为揭示黄土丘陵区柠条人工林地土壤生物活性与肥力恢复过程,选择退耕种植柠条后恢复15 a、30 a、40 a的林地作为研究对象,并以坡耕地（CK）为对照,研究了柠条林地恢复过程中土壤4种酶活性变化特征及其与碳氮磷养分关系。结果表明：坡耕地种植柠条林后土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性均显著增加,而随着柠条年限的增长,脲酶、蔗糖酶活性变化比过氧化氢酶、碱性磷酸酶更敏感,均呈现出递增的趋势,对比耕地,在0～10 cm土层蔗糖酶增幅可达40%,84%,109%,而脲酶增幅可达5.32,6.11,8.58倍,随着土壤深度的增加,酶活性降低。相关性分析表明,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性与土壤可溶性有机碳氮,速效磷,有机碳,全氮,全磷之间都具有显著或极显著的正相关关系（P<0.05,P<0.01）,可以作为评价柠条林土壤质量的生物学指标。     

青藏高原金露梅灌丛草甸土壤质量的微生物学特征

通过对青藏高原金露梅（Potentilla fruticosa）灌丛草甸土壤理化性质、微生物及土壤酶活性的研究,探讨土壤环境因子与微生物、酶活性之间的相互关系,从诸多因子中遴选出表征金露梅灌丛草甸土壤质量的生物学指标。结果表明：土壤细菌数量、放线菌数量、真菌数量、微生物量碳、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶及蛋白酶与土壤理化性状间存在密切的相关性;PCA分析筛选出微生物数量、微生物量碳、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶及蛋白酶可以作为表征金露梅灌丛土壤质量的生物学指标。     

天祝高寒草甸土壤酶活性分析

对青藏高原高寒草甸主要土壤酶种类及活性进行的调查分析结果表明:高寒草甸土壤中存在脲酶、磷酸酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和蛋白酶等8种土壤酶,它们的酶活性存在差异,天然草地中除蔗糖酶和过氧化物酶外其余酶活性均高于燕麦地,并通过主成分分析得到了高寒草甸土壤酶综合评价模型.     

三江源区不同退化演替阶段高寒草甸土壤酶活性和微生物群落结构的变化

 对三江源区不同退化演替阶段的高寒草甸土壤酶活性和微生物群落结构进行分析,结果表明：１）土壤微生物种类和数量并不随着高寒草甸的退化而降低,而是在中度退化阶段达到最高;２）不同退化演替过程,中度退化阶段土壤微生物的结构更加复杂;３）不同土层中,０～１０ｃｍ 土壤微生物的多样性更加丰富,其群落结构能更好地适应外界环境的变化;４）５种土壤酶的酶活性均随土层深度的增加而显著降低（P＜０．０５）。在不同退化演替阶段,碱性磷酸酶的活性随演替的进行而显著降低（P＜０．０５）;蛋白酶和多酚氧化酶的酶活性最大值出现在中度退化演替阶段,最小值则在未退化阶段（原生植被）出现;蔗糖酶和脲酶活性在４个演替阶段中均无显著变化（P＞０．０５）。不同酶活性对外界环境变化敏感性不同,蛋白酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶具有较高的敏感性,而脲酶和蔗糖酶活性的敏感性较低;５）土壤酶活性与土壤微生物在高寒草甸不同退化演替阶段具有显著相关性（P＜０．０５）。土壤酶活性、土壤微生物群落结构可以作为一个综合指标,来指示三江源区高寒草甸的演替阶段和退化程度。     

黄土高原水蚀风蚀交错区5种典型草地群落土壤酶活性的研究

以长芒草(Stipa bungeana)、苜蓿-长芒草-铁杆蒿(Medicago sativa-S.bungeana-Artemisia sacrorum)、苜蓿-铁杆蒿(M.sativa-A.sacrorum)、长芒草-铁杆蒿(S.bungeana-A.sacrorum)和苜蓿-长芒草(M.sativa-S.bungeana)5种弃耕后自然演替形成的草地群落为研究对象,通过分析不同群落中土壤淀粉酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性的分布,进一步阐释黄土高原水蚀风蚀交错区弃耕农地不同植被恢复过程对土壤酶活性的影响。结果表明:除土壤淀粉酶外,土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均受地上植物群落的显著影响,并且土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均随土层的加深而逐渐减小。长芒草群落土壤酶活性低且土壤养分和生物量均低于其他4个群落,表明弃耕后以单一种为优势种的草地群落植被恢复效果并不理想。4种土壤酶活性与土壤养分因子存在显著相关性,表明土壤酶活性可以指示土壤质量的变化。     

三江源区不同退化梯度高寒草原土壤重金属含量及其与养分和酶活性的变化特征

为了探讨不同退化梯度高寒草地土壤重金属含量对土壤养分和酶活性的影响,本试验以三江源区玛多县周边高寒草地未退化（Non-degraded grassland,ND）、轻度退化（Light degraded grassland,LD）、中度退化（Moderate degraded grassland,MD）以及重度退化（Heavy degraded grassland,HD）4种不同退化梯度为研究对象,分别采取高寒草地0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm的土样,对土壤理化性质（全氮、全磷、全钾和全碳等）、酶活性（脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶）和重金属含量（铜Cu、铬Cr、铅Pb、锌Zn和镉Cd）进行测定和分析。试验结果表明,土壤理化性质、酶活性和重金属含量随着高寒草地退化程度的加剧呈先降低后上升再降低的趋势。土壤理化性质中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤全碳、硝态氮和pH差异显著（P<0.05）;10~20 cm土层土壤全氮、硝态氮、全碳和pH差异显著（P<0.05）;20~30 cm土层土壤全氮和全碳差异显著（P<0.05）。土壤酶中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶,差异显著（P<0.05）;10~20 cm和20~30 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶差异显著（P<0.05）。土壤重金属元素含量中,不同退化程度草地0~10 cm和10~20 cm土层土壤Cu,Cd,Zn以及20~30 cm土层Cu,Cr,Cd差异显著（P<0.05）。同一退化程度随土层加深重金属含量具富集趋势。相关性分析显示5种重金属含量与土壤理化性质和土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶以及过氧化氢酶显著相关（P<0.05）。根据土壤污染负荷指数法计算,各退化梯度土壤均属于重金属中度污染。综上所述,本试验分析了不同退化草地土壤物理变化、酶活性变化及重金属含量变化,可为三江源高寒草地土壤健康、资源可持续利用、防止土壤退化提供参考。     

黄土丘陵区不同植被对根际土壤微生物特性的影响

为了解黄土高原植被恢复对根际土壤微生物特性的影响,以黄土丘陵区墩山小流域的6种植被为研究对象,分析了不同植被根际、非根际土壤有机碳、微生物量C、微生物量N、基础呼吸以及酶活性的变化趋势。结果表明:6种植被中,柠条(Caragana korshinskii)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)和茵陈蒿(Artemisia capillaris)根际土壤有机碳高于非根际;沙打旺(Astragalus adsurgens)、柳枝稷(Panicum virgatum)、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿根际pH值均低于非根际;除沙棘(Hippophae rhamnoides)外,其他植被的根际微生物量N高于非根际;沙棘、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿根际土壤微生物量C高于非根际;6种植被的根际基础呼吸和过氧化物酶显著高于非根际(P<0.05),多酚氧化酶两者无显著差异,蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶变化趋势不同。根际与非根际土壤有机碳、微生物量C、微生物量N、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶之间呈极显著正相关(P<0.01),过氧化物酶与基础呼吸呈显著正相关(P<0.05),与多酚氧化酶呈极显著负相关(P<0.01)。无论是根际土壤还是非根际土壤,天然草地(阿尔泰狗娃花和茵陈蒿)的有机碳、微生物量C、微生物量N、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶及过氧化物酶总体高于人工灌木(柠条和沙棘)和人工草地(沙打旺和茵陈蒿)。     

不同耕作方式下春小麦生育期土壤酶时空变化研究

通过设置在陇中黄土高原的保护性耕作长期定位试验,研究了不同耕作方式下土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在春小麦不同生育时期和不同土层深度的动态变化。4种耕作方式包括:传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)。结果表明,NTS可以显著提高耕层0~30 cm土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,春小麦整个生育期分别比T 增加了4.02%,8.74%,20.51%和31.45%;而NT和TS对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性的效应有一定的阶段性。在空间分布上,NT和NTS 处理条件下4种土壤酶活性随着土层加深均呈下降趋势;T处理条件下4种土壤酶活性和TS处理条件下土壤脲酶和碱性磷酸酶活性随土层加深呈先增后减趋势,而TS处理条件下土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性随土层加深呈递减趋势。进一步研究发现,不同因子对土壤酶活性的影响效应各异,其中生育时期对脲酶影响最大,耕作方式和覆盖材料对蔗糖酶影响最大,交互作用对过氧化氢酶影响最大。     

黄土高原不同种植年限苜蓿地土壤酶活性的季节性变化研究

研究黄土高原长期种植紫花苜蓿地的土壤酶活性季节性变化,同时测定紫花苜蓿种植1、2、4、11和16年土壤中的脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性。结果表明:土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性受到紫花苜蓿的种植年限、季节和土层深度的影响。不同种植年限紫花苜蓿地土壤酶活性与季节呈显著相关,土壤脲酶和碱性磷酸酶的活性表现为6月较高,蔗糖酶活性3月较高,而过氧化氢酶活性差异不显著。紫花苜蓿地土壤酶活性具表层富集性,在0～5cm土层中脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性高于5～10cm土层的1～3倍,而过氧化氢酶酶活性在土层之间差异不显著。种植4年紫花苜蓿地土壤酶活性较高,种植11、16年的土壤酶活性显著下降。可见,种植紫花苜蓿达10年以上土壤酶活性下降明显,需加强人工牧草地管理。     

封育草地与弃耕地土壤碳氮固持及固持速率动态

研究植被恢复对土壤碳氮动态的影响,对了解陆地生态系统碳氮循环,应对全球温室效应具有重要意义。本研究以黄土高原丘陵区封育草地和弃耕地为对象,分别以放牧草地和农田为参照,对比分析了封育14年草地和弃耕地0~300 cm土层土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(STN)储量、固持量及固持速率。结果表明,封育草地和弃耕地显著增加SOC储量,并且二者封育14年后SOC储量相同;在0~200 cm土壤中,封育14年草地与弃耕地STN储量相对于对照并无增加,0~300 cm土壤中,封育14年草地STN储量显著高于弃耕地(P<0.05);弃耕地SOC固持及固持速率显著高于封育草地,封育14年弃耕地SOC固持主要发生在0~140 cm表层土壤;0~100 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著高于封育草地,0~300 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著低于封育草地。以上结果表明,封育和弃耕均可显著提高土壤碳储量,并未明显提升土壤氮储量,弃耕地有较高的SOC固持量及固持速率。     

石羊河中下游不同退耕年限次生草地土壤无机氮、酶及微生物量冬季动态研究

为研究石羊河中下游退耕区次生草地冬季土壤肥力状况和微生物机制,测定并分析了石羊河中下游不同退耕年限和不同土层深度土壤无机氮(硝态氮、铵态氮)、酶活性(过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶及蔗糖酶)及微生物生物量冬季动态变化。结果表明,研究区各土层(0~10,10~20,20~30,30~40 cm)土壤铵态氮与硝态氮随退耕年限不同逐年递增;除30~40 cm土层外,各土层土壤微生物量碳在退耕较短年限内(1~5 a)总体逐年递减,而在退耕较长年限内(8~31 a)逐年递增;土壤微生物量氮随恢复年限呈先下降(1~4 a)、后稳定(4~15 a)再上升(15~31 a)的趋势;各土层土壤微生物量磷则呈先上升,后下降,再上升的趋势;不同退耕年限间土壤过氧化氢酶活性差异不显著,脲酶、磷酸酶及蔗糖酶活性差异显著(P < 0.05),土壤酶活性总体随土层加深而降低。本试验为石羊河流域的植被恢复、土壤改良和科学管理提供了科学依据。     

青海湖农场退耕还林草后的土壤碳氮变化

对青海湖农场退耕还林草地以及耕地和天然草地的土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）含量及储量、无机氮（N_inorg）含量、土壤pH等基础理化指标进行了测定分析。结果表明：退耕（还林草）地与耕地和天然草地土壤均偏碱性;退耕地及天然草地土壤容重及N_inorg含量均低于耕地;退耕地和天然草地0~5 cm土层C/N显著高于耕地;退耕地和耕地0~5,5~10,10~20 cm土层的SOC和TN含量低于天然草地;退耕还林草9年后各土层SOC和TN含量与耕地相比差异不显著,说明青海湖区持续耕作60多年后,要恢复土壤肥力仍需较长时间;对于0~30 cm土层的SOC及TN储量,退耕地和天然草地与耕地无显著差异,而退耕地与天然草地之间差异显著（P<0.05）;耕地、退耕地以及天然草地0~20 cm土壤SOC含量分别占0~30 cm土层SOC储量的68.7%,72.9%和78.6%;0~20 cm土层TN含量分别占0~30 cm土层TN储量的68.7%,72.7%和78.2%;与天然草地相比,按耕地开垦60年计算,0~30 cm耕层内,C的损失率为0.11 t C·a^-1·hm^-2,N的损失率为0.015 t N·a^-1·hm^-2;土壤C和N含量与容重共同决定C和N储量的大小,因此土壤容重是影响土壤质量的重要因素之一。     

喀斯特山区不同草地土壤养分与酶活性特征

为探究喀斯特山区植被恢复过程中不同草地的土壤性质,研究了贵州喀斯特山区不同草地土壤酶活性和土壤养分含量的变化规律。结果表明:土壤酶活性和土壤养分含量随着土层厚度增加而减少;过氧化氢酶和磷酸酶活性在3种草地中的变化趋势为林草间作地>荒草地>退耕还草地,脲酶活性在0~10 cm土层的变化趋势为林草间作地>荒草地>退耕还草地,10 cm以下土层的变化趋势为林草间作地>退耕还草地>荒草地,蔗糖酶活性为荒草地>林草间作地>退耕还草地,蛋白酶活性为林草间作地>退耕还草地>荒草地,多酚氧化酶活性在3种草地中的变化各异;土壤养分含量在3种草地土壤中表现为林草间作的高于荒草地和退耕还草地。相关性分析得出:不同草地土壤养分含量与土壤酶活性的关系不同,正负兼有。研究结果表明:随着地表植被逐渐恢复、生物多样性逐渐增加的林草间作地土壤酶活性与土壤养分含量都较高,喀斯特山区生态环境逐渐得到了改善。     

基于最小数据集的喀斯特不同利用方式下土壤质量评价

为了探究贵州喀斯特区域不同土壤利用方式对土壤质量的影响,我们对该地区的林地、人工草地、天然草地、农田、弃耕地5种土地利用方式下的土壤理化性质进行研究。基于最小数据集对该区域的土壤质量进行评价,构建的最小数据集包括：土壤pH值、容重、全盐、阳离子交换量、全氮、有效铜、有效铁等指标。结果表明：全量数据集和最小数据集获得的土壤质量均表现为林地 > 人工草地 > 天然草地 > 农田 > 弃耕地;人工草地、天然草地、农田、林地的土壤质量等级为二级,位于土壤质量分级中的"较高"水平,弃耕地土壤质量为三级,位于"中等"水平。以上结果表明,人为对自然生态系统的开垦降低了土壤的质量。     

纸坊沟流域撂荒地环境因子对植被变化的典范对应分析

为了解侵蚀环境下植被恢复对环境因子的响应规律,选取典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复0、1、5、7、10、15、20、25、30、40和50年撂荒地长期定位试验点为研究对象,采用典范对应分析(Canonical correspon-dence analysis:CCA)从单因子和显著因子2个方面分析土壤养分、地形因素、恢复年限、土壤微生物和土壤酶活性对植被恢复的影响。结果表明:多酚氧化酶、纤维素酶和物种多样性指数是恢复过程中的关键因子;随着恢复年限的增加,物种多样性增大,土壤性质得到改良;土壤酶活性对植被演替反应迅速,呈现出较高的相关性(P<0.05)。由于土壤酶对土壤系统代谢需求和可利用营养物的直接表达,有助于更加深入地理解微生物群落和养分循环的关键过程,可作为土壤微生物和养分的指示物,同时用以评价土地格局改变对土壤性质的影响。     

黄土高原弃耕地植被演替及其对土壤养分动态的影响

弃耕地演替过程中植被和土壤的互动效应对于植被恢复与重建具有重要意义。本研究选择黄土高原不同演替阶段的弃耕地(弃耕时间分别为1、6、12、22年),连续2年调查各弃耕地的物种丰富度、群落地上生物量,测定0~60 cm土层的土壤容重、pH值、土壤有机质和全氮含量,分析弃耕地演替过程中群落地上生物量、土壤理化性质的变化过程和趋势以及植被土壤之间的互动效应。结果表明:1)弃耕地演替过程中,弃耕早期(1~6年)为茵陈蒿+白莲蒿的杂草群落,演替中期(6~12年)为赖草群落,演替中后期(12~22年)为无芒隐子草+短花针茅群落。随着弃耕时间的增加,物种丰富度呈先减少后增加的变化趋势,地上生物量持续增加。2)土壤有机质和土壤全氮在0~10 cm土层中最高,表现出明显的表聚效应;弃耕时间和土层深度对土壤有机质和土壤全氮产生极显著的影响,弃耕时间与土壤有机质和土壤全氮之间均表现为负相关关系,土壤有机质和土壤全氮具有较为明显的时间效应。3)群落地上生物量与弃耕时间呈显著正相关关系,与土壤有机质和土壤全氮二者之间呈负相关关系,弃耕时间对群落生物量产生正效应,土壤有机质和全氮对群落生物量产生负效应。     

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。     

黄土高原水蚀风蚀交错区植被恢复中土壤水分变化

针对黄土高原生态恢复与重建过程中水资源短缺问题,本文采用空间代替时间序列的方法对地处黄土高原水蚀风蚀交错区的六道沟小流域在植被恢复过程中的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征进行了研究,分析了紫花苜蓿地(12,15,17,21,26,41 a)、荒草地(15,32,41 a)、弃耕地(12,21,41 a)、杏树地(14 a)的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征。结果表明:4种植被恢复方式下,土壤储水量的大小顺序为弃耕地 > 荒草地 > 杏树地 > 苜蓿地;苜蓿地、弃耕地0~200 cm储水量随着生长年限的延长先快速增加后缓慢减少,而荒草地的储水量随着生长年限的延长却持续减少。水蚀风蚀交错区植被恢复过程中,植被恢复方式是该地区土壤水分变化的主要影响因素,生长年限对土壤水分动态变化影响不明显。