不同调控措施对中度退化高寒草甸植被及土壤理化性质的影响

为探究退化草地植被和土壤理化性质对不同调控措施的响应,本研究以中度退化高寒草甸为研究对象,采取春季休牧（T1）,春季休牧-划破草皮（T2）,春季休牧-划破草皮-施肥（T3）,春季休牧-划破草皮-播种（T4）,春季休牧-划破草皮-施肥-播种（T5）措施,以中度退化高寒草甸为对照（CK）,探讨各调控措施下植被与土壤理化性质的变化规律。结果表明：与CK相比各调控措施下物种丰富度、多样性、均匀度指数以及地上、地下生物量均显著增加（P<0.05）;补播‘青海’草地早熟禾（Poa pratensis‘Qinghai’）后样地杂类草重要值降低,禾本科重要值增加;CK土壤pH、容重和铵态氮含量最高;T2下土壤速效磷含量最高;T3下土壤硝态氮含量最高;T4下有机磷含量最高;与CK相比,T5下土壤含水量、有机碳、全氮、全钾、速效钾含量均显著增加（P<0.05）。综上,春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施能在短时间内改善退化高寒草甸的现状,提高可食牧草比例,有利于高寒草甸的恢复。     

划破草皮对不同地形高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响

在青藏高原东缘东祁连山高寒草甸草原开展平地划破草皮和缓坡地划破草皮试验,研究了划破改良措施对土壤特征及地下生物量的影响。结果表明,划破干扰对土壤含水量和土壤紧实度的影响主要体现在7-8月,在此期间划破干扰对平地的改良效果均显著优于缓坡地;划破初期,划破干扰减小了平地与缓坡地划破沟内表层地下生物量,但经过4个月的生长季,划破改良显著增加了平地表层土壤地下生物量,而缓坡地表层土壤地下生物量反而较其对照区有所减小;划破处理可以有效增加平地各个土层有机碳含量,而对于缓坡地,反而降低了表层土壤有机碳含量。研究证实,平地划破草皮措施有利于生产力较低的高寒草甸草原禾草-嵩草草甸的综合改良,但划破草皮措施对以嵩草为优势种的缓坡地草甸草原需谨慎使用。     

东祁连山不同退化程度高寒草甸土壤养分特征研究

研究了东祁连山不同退化程度的高寒草甸草地土壤养分特征,结果表明,随着退化加剧,高寒草甸草地的土壤pH值逐渐增加;全氮、全磷、速效锰和速效铁含量逐渐减少;有机质、速效锌、速效氮和速效磷含量先降低后增加,有机质含量以重度退化草地最低,速效锌、速效氮和速效磷含量以中度退化草地最低;全钾和速效铜含量并未因草地退化而改变,且极度退化草地土壤有机质和全氮含量在20～30 cm土层反而高于表层。总体上,随土层加深土壤中有机质、全氮、全磷、速效氮、速效钾、速效磷和速效锌含量下降,速效铁、速效铜和速效锰则增加。     

不同退化演替阶段高寒草甸群落根土比和土壤理化特征分布格局

以高寒草甸不同退化演替阶段原生植被(primary vegetation, PV)、轻度退化(light degradation, LD)、中度退化(moderate degradation, MD)和重度退化(heavy degradation, HD)草甸为研究对象,分析了不同退化演替阶段高寒草甸群落根土比和土壤理化性质分异特征。结果表明:高寒草甸植物群落根土比随退化演替阶段的进行而增大,随土层深度的增加而显著减小。土壤容重随土层深度的增加而增大,而土壤含水量则随土层的加深而显著降低,土壤总氮、全磷、速效磷、速效钾随土层深度的增加而显著降低,硝态氮和全钾没有呈现出规律的变化。高寒草甸退化演替过程中,表层土壤(0~10 cm)养分含量(总氮、速效磷、速效钾)、土壤物理特征(土壤含水量和土壤容重)受退化影响较大。     

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.     

三江源区土地利用方式对草地植物生物量及土壤特性的影响

以三江源区高寒草甸草原、退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地4种土地利用方式为研究对象,研究了不同土地利用方式的地上、地下生物量,土壤容重和土壤主要养分有机碳、全氮、全磷、有效氮和有效磷含量,结果表明总生物量的排序为高寒草甸草原 >退化高寒草原 >退化高寒草甸草原 >人工草地,退化草地和人工草地的生物量明显降低,尤其是地下生物量,退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地的地下生物量分别为高寒草甸草原的31.9%,54.8%和13.9%,总生物量分别仅为高寒草甸草原的32.8%,49.4%和29.5%。人工草地的表层土壤容重显著降低,而退化对土壤容重没有明显影响,3种天然土地利用方式土壤容重在土壤剖面的变异也不明显。4种类型草地土壤碳氮磷养分含量均处于很低的水平,退化主要造成表层土壤碳氮的严重损失,平均分别损失了53.0%和52.4%,4种利用方式土壤有效氮和有效磷含量极低,而退化对土壤的全磷和有效磷影响不大。     

长江源区高寒草地土壤有机质和氮磷含量的分布特征

土壤养分是高寒草地生态系统维系健康的基础。本研究分析了长江源区沼泽化草甸、典型草甸、草原化草甸和沙生草地的土壤养分特征,以期为高寒草地合理管理提供理论依据。研究表明,不同类型高寒草地的土壤有机质和全氮含量存在明显的差异,表现为沼泽化草甸典型草甸草原化草甸沙生草地,土壤有机质和全氮含量在各个草地类型内均随着土层深度增加而显著降低(P0.05);土壤速效氮含量为草原化草甸典型草甸沼泽化草甸沙生草地,草原化草甸含量高达65.5 mg·kg-1,而沙生草地含量仅为11.5 mg·kg-1,除沙生草地外,其他草地类型土壤速效氮含量最大值出现在10-20 cm土层;土壤全磷和速效磷含量在高寒草甸不同退化演替阶段及其各土层中差异不显著(P0.05);高寒草甸退化演替过程中,土壤养分各因素间相互影响,其中,土壤全氮、全磷、速效氮和速效磷与土壤有机质之间呈显著正相关关系,土壤速效氮与全氮和土壤速效磷与全磷之间亦呈显著正相关关系,而土壤p H值与土壤各养分之间的相关性均不显著。     

不同退化程度对高寒草甸土壤无机氮及脲酶活性的影响

以东祁连山围封草地(FG)、轻度退化草地(LD)、中度退化草地(MD)、重度退化草地(HD)4种类型高寒草甸为研究对象,分别在春季、夏季和冬季采集各类型高寒草地0~10cm、10~20cm和20~30cm土层的土壤样品,研究了土壤的无机氮总量、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)含量及土壤脲酶活性,以明确不同退化程度对高寒草甸土壤无机氮和脲酶活性特征及其季节动态的影响。结果表明,草地退化对表层土壤的无机氮总量影响较大,春季和夏季3种不同退化程度高寒草地土壤无机氮总量均显著升高,春季LD、MD和HD分别比FG升高了39.9%、28.9%和68.4%,夏季分别升高了19.1%、28.7%和33.6%,但冬季却显著降低,LD、MD和HD分别比FG降低了20.4%、27.2%和47.4%。土壤无机氮形态的研究结果表明草地退化对土壤无机氮形态的效应存在季节差异,草地退化导致春季表层土壤铵态氮含量升高,而对硝态氮含量影响不大,从而导致土壤无机氮总量升高,而夏季情况正好相反,草地退化对夏季表层土壤的铵态氮含量影响不大,而硝态氮含量升高,同样导致土壤无机氮总量升高。草地退化对脲酶活性的影响同样存在季节差异,相比FG,春季LD和MD的表层土壤脲酶活性显著提高,HD下降,而夏季和冬季随着退化程度的加剧,脲酶活性均表现出逐渐升高的趋势,表明轻度和中度退化加快了春季高寒草甸土壤氮素的转化,增加了土壤无机氮的供应能力。     

添加氮肥对高寒嵩草(Kobresia)草甸群落植物N、P生态化学计量特征的影响

为了探讨尿素对高寒嵩草(Kobresia)草甸植物和土壤N、P养分生态化学计量特征及生物量的影响,试验测定了高寒草甸生物量和植物全氮、全磷、全钾及土壤全氮、全磷、全钾、硝态氮含量。结果表明:在施肥量为450 kg/hm2时,牧草鲜重和干重分别为877.87,341.07 g/m2,显著高于其他处理(P0.05);在施肥量为400 kg/hm2时植物全氮含量最高,为56.53 g/kg,与施肥量为450 kg/hm2时相比差异不显著(P0.05),显著高于其他处理(P0.05);对照处理的植物全磷含量最高;在施肥量为400 kg/hm2时土壤硝态氮含量最高,与施肥量为450,350 kg/hm2相比差异不显著(P0.05),显著高于其他处理(P0.05),对照处理的土壤硝态氮含量最低(0.036 g/kg);与对照相比,各施肥处理下植物氮磷比呈不同程度增加的趋势。说明高寒嵩草草甸植被主要受氮限制,施氮肥能促进植被对氮的吸收,抑制对磷的吸收,提高植物氮磷比。     

不同牧草混播对退化高寒草甸土壤养分及生物量的影响

适宜的牧草混播对于改善退化高寒草甸及高寒地区畜牧业现状具有重要的现实意义,但不同牧草混播条件下退化高寒草甸土壤养分及生物量变化特征尚不明确。为此,本研究以垂穗披碱草（Elymus nutans）、早熟禾（Poa pratensis）、呼伦贝尔苜蓿（Medicago falcata）为试验草种,在三江源区重度退化高寒草甸开展为期3年的混播试验,探讨不同牧草混播对退化高寒草甸土壤养分及生物量的影响。结果表明：不同牧草混播条件下,草甸土壤有机碳含量与全氮及不同形态氮素含量呈显著正相关（P<0.05）;草甸土壤养分含量发生显著变化（P<0.05）,EM（垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿）混播的土壤养分状况最佳;草甸地上、地下生物量显著增加（P<0.05）,EM混播的效果最为显著（P<0.05）。综上,在重度退化高寒草甸恢复过程中,如采取人工草地建植手段,建议选择EM混播。     

微生物菌肥对退化高寒草甸地上生物量和土壤理化性质的影响

本研究以青海省贵南县退化高寒草甸为对象,评估了富含乳酸菌和醋酸杆菌的微生物菌肥在不同的添加梯度（150 mL·m^-2,200 mL·m^-2和250 mL·m^-2）下对高寒退化草甸地上植被生物量和土壤理化性质的影响。研究发现：地上植被的生物量随着微生物菌肥施用量和施用时间的增加整体上呈增加趋势,最大值均出现在施用量为200 mL·m^-2的处理,分别为192.32 g·m^-2（2017年）,191.76 g·m^-2（2018年）和202.68 g·m^-2（2019年）,菌肥施用处理第三年的地上植被生物量比对照高184.24%;土壤有机碳（Total organic carbon,TOC）和全氮（Total nitrogen,TN）含量在0~10 cm土壤表层中均在施用量为200 mL·m^-2处理达到最大,在10~20 cm土层中,TOC和TN在菌肥施用量为250 mL·m^-2时增加至37.49 g·kg^-1和3.32 g·kg^-1;土壤铵态氮含量在微生物菌肥施用前两年显著增加而后下降,而硝态氮含量在施用第三年显著增加。土壤有效磷含量随施用量和施用时间的增加整体上呈增加趋势。结果表明富含乳酸菌和醋酸杆菌的微生物菌肥在退化高寒草地修复中具有改善土壤理化性质的潜力。     

高寒草甸土壤团聚体碳氮磷对退化的响应及其影响因素

植物和土壤微生物是土壤团聚体黏合物和养分的重要来源,因此土壤团聚体组成及其养分库的变化可指示生态系统退化过程。本文在长江源区根据植被群落特征选取未退化、中度和严重退化高寒草甸,研究其土壤中大团聚体(>250μm)、微团聚体(55～250μm)和游离态粉粒黏粒(<55μm)含量、不同粒级团聚体碳氮磷含量及储量随草地退化的变化特征,并分析了植物和微生物活动与这些变化特征的关系。结果表明：未退化和中度退化高寒草甸土壤以微团聚体为主。退化使高寒草甸大团聚体和微团聚体碳氮含量及储量显著下降,但磷含量及储量未发生显著变化。游离态粉粒黏粒氮磷储量在严重退化高寒草甸显著增加。各团聚体碳氮含量与地上生物量和微生物量碳正相关,磷含量与微生物量碳负相关。本研究表明植物及受其影响的土壤微生物变化是造成高寒草甸退化后不同团聚体碳氮磷库变化的主要原因。     

青藏高原高寒草甸退化演替的分区特征

2005-2012年,进行了青藏高原高寒草甸主要分布地区草地状况的调查,禾草-矮嵩草群落是青藏高原高寒嵩草草甸的典型地带性植被,对处于不同退化程度的小嵩草群落采取封育或减牧后,均可恢复到禾草-矮嵩草群落,但由于退化程度的不同,恢复所需要的时间具有极大的差异。青海果洛地区高寒草甸多处于以小嵩草群落草毡表层剥蚀和杂类草-黑土型退化草地演替阶段,玉树地区处于矮嵩草群落向小嵩草群落的演替阶段,祁连山区处于禾草-矮嵩草群落,藏北高原则处于矮嵩草群落向小嵩草群落转化期或正常小嵩草群落时期。禾本科、莎草科等可食牧草逐渐减少和杂类草盖度急剧增加的趋势反映了高寒草甸退化演替过程植被变化的基本特征,草地退化造成了土壤容重增加,且表层土壤对放牧的敏感性高于底层,土壤0～10,10～20和20～40 cm容重分别增加了(0.50±0.08) g/m³,(0.16±0.07) g/m³和(0.04±0.03) g/m³。同时,有机质大幅降低,其降低幅度高达19.3%～53.2%,并随着土层的加深,降幅趋于减小。     

植物根际促生菌菌肥在高寒草甸替代化肥效应研究

为探究青藏高原高寒草甸退化问题,从施肥可以改良草地退化的角度出发,本研究以青海省高寒草甸为研究对象,通过设置不同施肥处理,即对照不施肥（CK）、施加氮肥250 kg·hm^-2（N）、磷肥400 kg·hm^-2（P）、氮磷肥300 kg·hm^-2（NP）、有机肥2 000 kg·hm^-2（O）、植物根际促生菌（Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR）菌肥7.5 kg·hm^-2（J1）,15 kg·hm^-2（J2）,22.5 kg·hm^-2（J3）、PGPR菌肥+70%氮肥（J1+N）、PGPR菌肥+70%磷肥（J1+P）,对不同施肥处理高寒草甸的改良效果、PGPR菌肥的适用性以及菌肥替代化肥的效果进行分析。结果表明：NP显著提高地上生物量（P<0.05）,J1+N处理不仅增加了地上生物量,还可缓解施用N肥造成的物种丰富度下降,同时增加土壤水分和全氮含量（P<0.05）,又不会引起盐渍化。综上所述,J1+N处理能够部分替代化肥,减少无机化肥对生态环境的危害,推荐在高寒草甸施用。     

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。     

东祁连山高寒草地土壤微生物分布特征初探

通过对东祁连山4种不同草地类型土壤微生物分布进行研究,结果显示,东祁连山高寒草地中分布的微生物以细菌和放线菌占优势(数量和比例几乎相当),占微生物总数量的99.7%以上;微生物的数量,禾草草地＞嵩草草地＞珠芽蓼草地＞沼泽草地;垂直动态明显,0～10 cm土层数量较多,与10～20 cm土层微生物数量有显著差异;高寒草地主要生理类群,硝酸细菌的数量最多,其次为反硝化细菌、氨化细菌、好氧固氮菌、芽孢杆菌、好氧纤解菌、嫌气固氮菌、嫌气纤解菌,亚硝酸细菌最少,不同植被类型亦有差异;高寒草地的固氮和纤维素分解,主要是好氧菌发挥作用.     

人类活动对高寒矮嵩草草甸的碳容管理分析

应用空间尺度代替时间尺度的方法研究青藏高原高寒矮嵩草草甸退化演替系列与人工草地恢复演替系列植物、土壤及植物-土壤系统有机碳分布及储量特征,以探讨该类型草地的适宜碳容管理方式。结果表明,随着草地退化程度的加剧,草地载畜能力逐渐下降;地上植物有机碳储量逐渐降低,最高值出现在禾草-矮嵩草草甸,为(145.9±6.7) g/m²;土壤有机碳储量和土壤-植物系统有机碳储量均先增高后降低,最高值均出现在矮嵩草草甸,其土壤及植物-土壤系统有机碳储量分别为(14 023.1±289.5) g/m²和(18 555.7±879.7) g/m²。对极度退化的高寒矮嵩草草甸(黑土滩-杂类草次生裸地)进行人工草地建植,随着建植年限的增加,地上植物、土壤及植物-土壤系统有机碳储量较建植前有不同程度提高。说明矮嵩草草甸是该退化演替系列中碳储能力、经济生产服务能力及生态系统稳定性配比最合理的阶段,是该退化演替系列的适宜碳容管理阶段;对黑土滩-杂类草次生裸地建植人工草地后围栏禁牧,可以明显提高草地的生态及生产服务能力,是该类草地的适宜碳容管理方式。     

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。     

放牧管理模式对高寒草甸草原土壤养分特征的影响

为探讨不同放牧管理模式下高寒草甸草原土壤养分特征的变化,对青藏高原东缘禁牧(NG)、全生长季休牧(RG)、传统夏季休牧(TG)和连续放牧(CG)4种放牧管理模式下高寒草甸草原土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量进行测定和分析。结果表明:(1)NG显著增加了0~30cm土层有机质含量,RG和TG显著增加了0~20cm土层有机质含量;(2)NG,RG和TG显著提高了高寒草甸草原0~30cm土层全氮含量和20~30cm土层速效氮含量,而降低了0~10cm土层的速效氮含量;(3)NG,RG和TG显著提高了高寒草甸草原0~30cm土层全磷和速效磷含量;(4)不同模式放牧对高寒草甸草原土壤全钾含量无显著影响,但总体上,NG,RG和TG高于CG;NG,RG和TG降低了0~10cm土层速效钾含量,而显著增加了10~30cm土层速效钾含量。连续放牧使土壤养分流失严重,从而导致土壤肥力降低,而禁牧和季节性休牧能有效增加青藏高原东缘高寒草甸草原土壤的养分含量,是该区和类似区域草地放牧管理的理想选择。     

退化高寒草地浅层土壤理化性质Meta分析

青藏高原生态地位显著，草地退化影响区域生态安全，针对退化高寒草地土壤理化性质的研究众多但结果存在较大异质性。通过检索纳入79篇与退化高寒草地土壤理化性质相关的文献，采用整合分析方法用于定量述评不同退化程度高寒草地浅层土壤主要理化性质的效应及变化规律。结果表明：高寒草甸0～10 cm、10～20 cm土层内随着退化加剧土壤容重、pH上升，土壤含水量、有机碳、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾下降；高寒草原0～10 cm、10～20 cm土层内随退化加剧，土壤容重上升，pH、含水量、有机碳、速效钾下降。总体反映出不同退化程度对高寒草地土壤主要理化性质产生较大负面影响，研究结果可为青藏高原高寒草地生态保护提供依据。