宁夏东部荒漠草原向灌丛地转变过程土壤微生物响应

为探究荒漠草原向灌丛地人为转变过程中土壤微生物及其酶活性的响应特征,选取宁夏东部荒漠草原近30年典型草地-灌丛地镶嵌体区域的荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为研究样地,开展各样地不同微生境（植丛和空斑）下的0~20 cm土层土壤理化性质、微生物数量、微生物生物量及其酶活性特征研究。结果显示：随转变过程各样地土壤水分、土壤有机碳、全碳、全氮以及全磷含量分别由6.84%、8.54 g·kg^-1、22.67 g·kg^-1、0.85 g·kg^-1、0.32 g·kg^-1显著下降至1.78%、5.85 g·kg^-1、6.63 g·kg^-1、0.16 g·kg^-1、0.23 g·kg^-1（P<0.05）,pH无明显变化。细菌数量呈先降后升变化,荒漠草地略高于灌丛地,真菌数量呈“下降-上升-再下降”非线性变化,灌丛地略高于荒漠草地,放线菌数量下降趋势明显。微生物生物量碳、氮含量分别由87.66、5.94 mg·kg^-1显著下降至9.94、1.85 mg·kg^-1（P<0.05）。过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性呈显著波动或线性下降趋势,荒漠草地均显著大于灌丛地（P<0.05）。土壤微生物特性和酶活性在各样地不同微生境均表现为植丛显著大于空斑（P<0.05）。随着植被转变过程土壤水分、全碳、全氮与土壤微生物（放线菌、土壤微生物量碳氮、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶）呈极显著正相关（P<0.01）,土壤有机碳、全磷与土壤微生物量碳、脲酶呈显著正相关（P<0.05）,pH与土壤微生物无显著关系（P>0.05）;放线菌数量、过氧化氢酶、碱性磷酸酶和脲酶活性与微生物量碳、氮呈极显著正相关（P<0.01）,细菌、真菌数量和蔗糖酶活性与微生物量碳、氮呈正相关（P>0.05）。荒漠草原向灌丛地过渡转变过程,虽各指标存在升高、降低或过渡边界效应,但当过渡到灌丛地均显著低于荒漠草地,表明该年限灌丛地土壤微生物活性显著降低。     

荒漠草原灌丛转变过程土壤呼吸动态变化及其影响因素研究

探析荒漠草原向灌丛转变过程土壤呼吸动态及其影响因素，对确定干旱半干旱生态系统碳“源”/“汇”状态具有重要意义。本研究以宁夏东部荒漠草原-灌丛镶嵌体为研究对象，选取荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为研究样地，开展各样地微生境(植丛与空斑)下土壤呼吸(Rs)及相关土壤性质研究，结果表明：随着荒漠草原向灌丛地转变，土壤呼吸日动态与季节动态呈上升趋势，季节动态在7月达到峰值(P<0.05)，灌丛地显著高出荒漠草地42.4%；土壤温度为转变过程土壤呼吸日动态的主要影响因子，温度和水分共同影响(R²介于0.44~0.80)土壤呼吸季节动态；回归分析和主成分分析表明，土壤呼吸与全碳、全氮、微生物生物量碳、生物量氮、土壤有机碳呈显著负相关(P<0.01)，与硝态氮呈显著正相关(P<0.05)。综上，近30年灌丛转变过程促使土壤二氧化碳通量增加，加速荒漠草原有机碳养分消耗。     

宁夏引黄灌区水肥耦合对苜蓿地土壤分形特征和养分的影响

为了探究不同水肥处理下苜蓿（Medicago sativa L.）地土壤颗粒分形特征和养分变化规律,以连续4年进行4个灌水梯度（W₁,W₂,W₃,W₄）和5个施肥梯度（F₁,F₂,F₃,F₄,F₅）的苜蓿地为研究对象,测定不同水肥处理下土壤颗粒组成和养分指标,运用分形理论计算分形维数,结果表明：灌水和施肥量对土壤分形特征和养分含量均影响显著,且水肥交互作用显著。在0~60 cm土层,黏、粉粒含量和分形维数随灌水量的增加呈先增后减的趋势,砂粒含量呈先减后增的趋势;黏、粉粒含量和分形维数随施肥量的增加呈先减后增的趋势,砂粒含量反之;不同灌水和施肥量对土壤养分含量影响不同。当灌溉量为6 000 m³·hm^-2,施肥量为585 kg·hm^-2时,土壤结构较为稳定。土壤颗粒分形维数与黏粒、粉粒和碱解氮含量呈显著正相关,而与砂粒含量呈显著负相关。     

内蒙古典型草原灌丛化与土壤性质的关系研究

本文以内蒙古典型草原区有灌丛入侵及无灌丛入侵现象草地为研究对象,探讨了土壤性质与草原灌丛化现象间的关系。研究结果表明:在围封状态下,无灌丛化草地土壤粉粒、粘粒及养分(有机质、全氮、全磷)含量在0~60 cm深度均显著高于灌丛化草地,而土壤容重、砂粒则显著低于灌丛化草地,且二者的差异随着土壤深度的增加而增大;在重度放牧状态下,各指标的变化趋势与围封状态相同,但差异性仅在表层0~10 cm显著。草原灌丛化与表层土壤砂粒、容重呈显著正相关性,与土壤粉粒、有机质、全氮、全磷含量呈极显著负相关性。以上结果说明,草原灌丛化的出现与其分布生境的土壤特点有关。相比于草本而言,灌木在粗质贫瘠土壤中更具有竞争性。     

北疆退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征

研究了新疆北部退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征,探讨了土壤颗粒分形维数与土壤理化性质的关系。结果表明,该退化草地土壤颗粒的分形维数在2．316～2．753,随着草地退化程度加剧,土壤黏粒含量增高,分形维数逐渐增大。表层土壤的分形维数与粉粒含量呈极显著负相关,与黏粒含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数与土壤物理性质没有相关性。由于土壤表层（0～10cm）受放牧影响较大,致使其化学性质与土壤颗粒的分形维数没有相关性。土壤颗粒的分形维数与土壤下层（10-30cm）的全磷、pH值、全钾和速效钾含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数的变化在一定程度上能够很好地表征退化草地土壤的理化性质的变化趋势,可以作为评价退化草地土壤性状的一个综合指标。     

浑善达克沙地3种灌木土壤分形特征与养分关系

以浑善达克沙地广泛分布的3种典型荒漠草原灌木柄扁桃、小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿灌丛下土壤为研究对象,测定分析3种灌丛下0~60 cm土层深度的土壤颗粒机械组成、土壤体积分形维数和土壤养分含量的垂直分布特征,探讨草原灌丛化后土壤分形特征与土壤肥力的关系,揭示灌丛植被在荒漠草原的生存与扩散机制。结果表明,3种典型灌丛形态结构存在差异,拦截风沙流后沉积在灌丛下的土壤粒度特征不同,其中粘粉沙体积含量和分形维数在不同物种间差异显著(P<0.05)。土壤分形维数表现为小叶锦鸡儿(2.346)>狭叶锦鸡儿(2.259)>柄扁桃(2.149)>裸沙地(2.057);土壤分形维数主要由粒径小于0.25 mm的粘粉沙(<0.05 mm)、极细沙(0.05~0.1 mm)和细沙(0.1~0.25 mm)体积百分含量决定,其中0.1 mm粒径是决定研究区灌丛下土壤分形维数的临界粒径,即小于该粒径的粘粉沙、极细沙含量越多,土壤分形维数越高。灌丛下土壤有机质和全氮含量与土壤分形维数存在极显著正相关关系(P<0.01);土壤有机质含量随土层深度增加而递减,全氮和全磷含量随土层波动性较强,不同物种间土壤有机质和全氮含量差异显著(P<0.05),而全磷含量差异不显著。灌丛覆盖的土壤结构和肥力均较裸沙地有明显改善,不同物种改良土壤的效果依次为小叶锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>柄扁桃。     

宁夏典型天然草地土壤有机碳及其活性组分变化特征

为探寻宁夏典型温性天然草地土壤有机碳及活性组分变异及储量特征，以宁夏4种典型的天然草地（温性草甸草原、温性草原、温性草原化荒漠和温性荒漠草原）为研究对象，采用野外调查和室内分析相结合的方法，对宁夏全区49个固定监测点，土壤有机碳及其活性有机碳组分（易氧化有机碳、微生物生物量碳和水溶性有机碳）进行采样和室内分析。结果表明：1）宁夏草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原4种天然草地，0~40 cm土层深度土壤有机碳含量分别为34.23、12.84、5.76和3.82 g·kg^-1；单位面积土壤有机碳储量分别为：13.43、5.75、2.58和2.29 kg·m^-2，且均表现为：草甸草原>温性草原>草原化荒漠>荒漠草原。2）4种典型天然草地土样易氧化有机碳含量为0.75~7.43 g·kg^-1，土壤微生物生物量碳含量为102.52~554.77 mg·kg^-1，土壤水溶性有机碳含量为69.66~89.61 mg·kg^-1，均表现为：草甸草原>温性草原>草原化荒漠>荒漠草原。4种草地类型土壤易氧化有机碳储量分别为2.56、1.44、0.62和0.48 kg·m^-2；土壤微生物生物量碳储量分别为：218.31、170.50、81.99和68.26 g·m^-2，均为草甸草原显著高于其他3种草地类型（P<0.05）；水溶性有机碳储量分别为34.36、35.21、37.22和43.14 g·m^-2，表现为荒漠草原显著大于其他3种草地类型（P<0.05）。3）4种典型天然草地易氧化有机碳分配比为18.42%~29.72%，温性草原最高；微生物生物量碳分配比为1.54%~3.83%，草甸草原最低；水溶性有机碳分配比为0.23%~2.01%，表现为：荒漠草原>草原化荒漠>温性草原>草甸草原，且均存在显著性差异（P<0.05）。4）土壤有机碳储量与土壤易氧化有机碳储量、微生物生物量碳储量、全氮、全磷和全钾含量呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关关系；与土壤水溶性有机碳储量、土壤容重及pH值呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）的负相关关系。因此可见，宁夏荒漠草原土壤有机碳稳定性最差，温性草原土壤有机碳活性大，土壤有机碳碳库的生物可利用性最高，宁夏温性天然草地土壤有机碳储量大，不应被低估。     

干旱与半干旱区红砂枯落物分解初期节肢动物群落结构特征

选择宁夏盐池半干旱区和内蒙古乌拉特后旗干旱区荒漠草原为研究样地,以红砂枯落物为研究对象,利用网孔分解袋法,在灌丛内外微生境布设分解袋。通过调查分解袋中节肢动物群落组成与多样性分布特征,结合枯落物化学分析和土壤环境因子测定,研究灌丛微生境红砂枯落物分解初期节肢动物群落结构分布规律。结果表明：1）红砂枯落物节肢动物优势类群在盐池半干旱区灌丛中有3类,裸地中仅2类;而在乌拉特后旗干旱区表现为灌丛内外优势类群均有3类。常见类群在盐池半干旱区灌丛中有7类,而裸地中仅3类;而乌拉特后旗干旱区灌丛中有7类,裸地中有4类。稀有类群在盐池半干旱区表现为仅在裸地出现,而乌拉特后旗干旱区表现为仅在灌丛内出现。2）红砂枯落物节肢动物个体数和类群数在盐池半干旱区均表现为裸地显著高于灌丛,而在乌拉特后旗干旱区均表现为裸地显著低于灌丛（P<0.05）。红砂枯落物节肢动物Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数以及Pielou指数在盐池半干旱区和乌拉特后旗干旱区均表现为灌丛内外无显著差异（P>0.05）。3）红砂枯落物节肢动物个体数在盐池半干旱区仅与土壤pH值呈显著正相关性,而与土壤砂粒含量呈显著负相关性;类群数在盐池半干旱区仅与土壤砂粒呈显著负相关性（P<0.05）。在乌拉特后旗干旱区红砂枯落物节肢动物个体数和类群数与环境因子间均无相关性（P>0.05）。冗余分析（RDA）和偏RDA分析结果表明,枯落物K含量是影响干旱与半干旱区红砂枯落物节肢动物个体数分布的主要环境因子。4）综合表明,红砂枯落物节肢动物个体数和类群数受到灌丛微生境和气候因子的双重影响,但群落多样性受灌丛微生境和气候因子的影响均较小。并且,随干旱程度的加强,灌丛微生境对红砂枯落物节肢动物个体数和类群数分布的影响从溢出效应转变为聚集效应。     

退耕还林与还草对土壤理化性质及分形特征的影响——以宁夏荒漠草原为例

以宁夏荒漠草原区为研究对象,分别选取农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地为研究样地,研究了退耕还林与还草对土壤理化性质及分形维数变化特征的影响。结果显示:1)土壤含水量、pH和电导率既受到退耕还林与还草措施的影响,亦受到季节变化的影响。2)农田实施退耕还林与还草工程后,退耕还草地的土壤全氮和有机碳含量最高,其平均含量分别为0.60%和5.93%。3)农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地的土壤黏粉粒含量分别为10.87%、7.47%、8.73%和6.53%;极细沙含量分别为39.07%、35.20%、38.87%和31.00%;细沙含量分别为29.73%、34.93%、32.80%和36.73%;粗沙粒含量分别为20.27%、21.93%、19.60%和25.73%。退耕还林地与天然草地相比土壤粒径在各粒级中均存在显著差异(P<0.05),退耕还草地与天然草地相比仅极细沙和粗沙粒含量存在显著差异(P<0.05)。4)分形维数介于1.87~2.08。土壤分形维数(D)值从高到低表现为农田(2.08)>退耕还林地(2.01)>退耕还草地(1.94)>天然草地(1.87)。5)土壤黏粉粒与土壤电导率达到正相关水平(P<0.05),与土壤碳氮比为显著负相关关系(P<0.01);土壤细沙粒与土壤pH为负相关关系(P<0.05),与电导率为显著负相关关系(P<0.01),而与碳氮比达到显著正相关水平(P<0.01);土壤分形维数与电导率达到显著正相关水平(P<0.01),与碳氮比呈显著负相关关系(P<0.01);而土壤极细沙粒和粗沙粒与各指标之间均无相关性(P>0.05)。6)土壤粒径分布分形维数与细沙粒含量呈线性负相关关系(P<0.01),而与极细沙粒含量呈线性正相关关系(P<0.01),与黏粉粒含量呈对数相关关系(P<0.01),但与粗沙粒含量未表现出相关性(P>0.05)。研究表明,在宁夏荒漠草原区实施退耕还林与还草工程,对土壤理化性质、土壤粒径分布和分形维数特征均产生一定的影响。与天然草地相比,退耕还草地中土壤有机碳和全氮含量显著提高;而退耕还林地中土壤黏粉粒、极细沙粒的分布及分形维数显著上升。说明实施退耕还林与还草工程,有利于农田退耕导致的退化区域土壤质地的改善以及退化生态系统的有效恢复。     

封育对荒漠草原沙芦草群落土壤粒径分形维数及理化性质的影响

退化草地的恢复问题已经成为草地生态学关注的热点之一。作为宁夏草原的主体类型的荒漠草原,既是天然的生态屏障,也是重要的自然资源,对保障国家的生态安全具有重要意义。封育是保护荒漠草原的基本措施,封育的效果不仅表现为植被的恢复,也表现为土壤理化性质的改善。为了更好的恢复与重建荒漠草原退化生态系统,本文通过研究宁夏荒漠草原沙芦草群落围封内外土壤机械组成、土壤养分含量和土壤颗粒分形维数的变化,旨在揭示围封对荒漠草原土壤粒径组成及分形特征的影响,为荒漠草原生态系统的恢复治理与重建提供理论依据参考。研究结果发现：研究区土壤粒径分布在0~250 μm之间。其中,围栏内黏粒（< 2 μm）、粉粒（2~50 μm）含量占主导地位,围栏外以极细砂粒（50~100 μm）所占比例最大,围栏内和围栏外粒径> 250 μm的比例几乎为0。与围栏外相比,围栏内0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的土壤黏粒含量显著增加,而极细砂粒含量显著减少（P<0.05）。围封对土壤养分有不同程度的影响。围栏封育后,0~10 cm土层土壤全N、全P含量显著增加,而碱解氮、速效磷含量显著降低（P<0.05）;10~40 cm土层的土壤养分均没有表现出一定的变化规律。沙芦草群落的土壤粒径分形维数在2.65~2.69之间变动。围栏封育后,0~10 cm、10~20 cm土层的土壤粒径分形维数显著增加（P<0.05）,20~40 cm土层无显著差异。总之,围封可以促使土壤颗粒细化,对土壤养分有不同程度的影响,并有助于提高土壤颗粒的分形维数;土壤粒径分形维数与土壤黏粒、极细砂粒含量均呈极显著的线性关系,说明土壤分形维数能够作为一个用来表征土壤质地以及退化土壤恢复程度的指标。     

近自然恢复状态下荒漠草原不同群落表土粒度特征研究

通过对希拉穆仁围封区域荒漠草原近自然恢复状态下不同类型群落地表颗粒粒度特征的研究,探讨草地不同类型群落地表土壤风蚀粗粒化差异及特征,从而为该地区草原地表粗化程度评估和植被群落稳定、草地退化防治提供依据。本试验以希拉穆仁荒漠草原围封16年的以蒙古韭（Allium mongolicum）、银灰旋花（Convoloulus ammannii）、克氏针茅（Stipa krylovii）、羊草（Leymus chimensis）、洽草（Koeleria glauca）、短花针茅（Stipa brevii））6种植物为优势种的不同类型群落表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术测量地表0~2 cm土壤粒度组成,分析不同类型群落表层土壤的平均粒径、标准偏差、偏度、峰态等粒度参数变化情况,探讨风蚀颗粒频率分布范围。结果表明：表层土壤粒度组成均以砂粒、粉粒为主,黏粒含量较低。偏度可作为有效粒度参数指标。除克氏针茅群落土壤粒径分布呈单峰分布外,其余群落基本呈双峰或多峰分布。研究区近自然状态下易风蚀颗粒范围为110~250 μm。因此,当地应继续坚持长期围封,防止草原土壤向粗粒化方向发展。     

草地开发与保护过程中土壤颗粒分形特征

为加强草地土壤修复状况的定量化表征,以毛乌素沙区天然草地与人工灌溉饲草料地为研究对象,对开发与保护过程中土壤理化性状变化及其与颗粒分形维数的关系进行了研究,结果表明,不同土壤分形维数为2.352.54;人工草地沙粒含量、分形维数大于天然草地,有机质含量小于天然草地。研究认为,土壤颗粒含量分形维数与粘粉粒、有机质含量呈正相关关系,与沙粒含量呈负相关关系,土壤颗粒分形维数能够定量表征土壤颗粒性状变化,可作为评价沙、退化草地土壤退化程度的定量综合指标。     

景泰绿洲边缘荒漠草地土壤特征研究

为合理利用荒漠草地资源,对景泰绿洲边缘荒漠草地植被及土壤养分（0～150 cm土层）特性进行了较系统研究。结果表明,景泰荒漠绿洲边缘荒漠草地可分为砾质荒漠草地、砂质荒漠草地和盐渍化荒漠草地亚类。砾质荒漠草地亚类植物生长条件差,表现为土层薄、结构差、养分含量低、水分少;主要植物群落类型有红砂Reaumuria songarica群落、猫头刺Oxytropis aciphylla var.群落、霸王Zygophyllum xanthoxylon群落、甘蒙锦鸡儿Caragana opulen群落、膜果麻黄Ephedra przewalskii群落和绵刺Potaninia mongolica群落,植被盖度一般小于30%。砂质荒漠草地亚类以沙土为主,土壤水分差,土壤有机质、氮、磷、钾等养分含量都低于砾质草地亚类的养分含量;主要植物群落有白刺Nitraria tangutorum群落和沙蒿Artemisia desertorum＋甘蒙锦鸡儿;植被盖度介于17.5%～32.6%,产草量低。盐渍化荒漠草地亚类土层深厚,土壤水分含量和盐分含量高;主要植物群落类型有盐爪爪Kalidium foliatum群落和芦苇Phragmites australis群落;植被盖度高达55%,一般为30%～45%,草层高度可达48.8 cm;此类草地由于避风低暖,产草量高,多为家畜冬春放牧地和割草地。     

宁夏盐池县沙化草地土壤团聚体分异特征

以宁夏盐池县哈巴湖自然保护区不同沙化程度的荒漠草原为对象,研究潜在、轻度、中度和重度沙化草地0~40 cm土壤机械稳定性和水稳定性团聚体的粒径分布,并通过团聚体破坏率、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标分析不同沙化类型草地土壤团聚体稳定性特征。结果表明:各沙化类型草地0~20 cm土层机械稳定性团聚体和0~40 cm土层水稳性团聚体均以<0.25 mm微团聚体为主,分布范围分别为45.78%~88.36%和48.05%~97.79%。随草地沙化程度的加重,0~40 cm各土层<0.25 mm机械稳定性和水稳性微团聚体含量、团聚体破坏率、分形维数及侵蚀因子总体呈增加的趋势,MWD和GMD则逐渐降低,土壤结构趋于不稳定。从剖面变化看,随土层的加深,土壤稳定性增加,尤其是潜在和轻度沙化草地,表明该区域土地沙化主要发生在0~20 cm浅层土壤。土壤团聚体稳定性与有机碳、全氮含量呈极显著正相关(P<0.01),与黏粉粒呈显著正相关(P<0.05),与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01)。伴随着盐池县草地沙化过程中土壤细颗粒的吹蚀和碳氮等养分的搬运,土壤结构分散,物理稳定性降低。