黄土丘陵区不同植被类型下土壤与微生物C,N,P化学计量特征研究

对刺槐林、柠条林、酸桃-柠条混交林、撂荒地和耕地等植被类型的土壤微生物生物量及土壤碳（C）,氮（N）,磷（P）化学计量比的变化特征进行分析。结果表明：与耕地相比,在植被恢复中土壤及微生物C,N,P显著增加,表现为：刺槐林 >柠条林 >混交林 >撂荒地 >耕地,土壤微生物量碳（Microbial Biomass Carbon,MBC）,微生物量氮（Microbial Biomass Nitrogen,MBN）,微生物量磷（Microbial Biomass Phosphorus,MBP）含量变化较土壤C,N,P明显。微生物碳增幅62.78%~366.90%;微生物氮增幅85.48%~737.24%;微生物磷增幅67.83%~167.14%,土壤及微生物C,N,P随土层深度增加呈递减趋势。另外,土壤及微生物C,N,P的化学计量比值也受植被类型和土壤层次垂直分布的影响,表现为C/N为7.21~15.56,均值9.67;C/P为2.36~8.50,均值5.78;N/P为0.26~0.96,均值0.61,MBC/MBN比为5.14~54.34,均值9.36;MBC/MBP比为9.73~40.32,均值28.68;MBN/MBP比为0.19~4.96,均值3.35;且与土壤及微生物C,N,P间均呈显著相关。另外,土壤N/P及MBN/MBP偏低,而磷素含量充足,表明黄土丘陵区植被恢复主要受氮素营养限制。土壤及微生物C,N,P含量变化与植被类型和土壤层次垂直分布存在密切关系且植被恢复对土壤质量得到了极大的改良。     

黄土丘陵区不同植被恢复模式对沟谷地土壤碳氮磷元素的影响

选取黄土丘陵区3种代表性植被恢复模式的沟谷地样地:人工刺槐(Robinia pseudoacacia)林沟谷地(G-Rp),人工柠条(Caragana korshinskii)灌丛沟谷地(G-Ck)和天然草地沟谷地(G-Ng).通过分析沟谷地5个坡位样带的土壤样品,评价了不同植被恢复模式对沟谷地土壤碳氮磷元素的影响.结果表明:3种植被恢复模式对沟谷地土壤有机碳和全氮的含量及储量具有显著的改善作用,对土壤全磷含量及储量略有减少的影响,其中柠条灌丛沟谷地土壤磷相对于对照(坡耕地)减少达显著差异(P<0.05);土壤碳氮磷的含量及储量在沟谷地的空间分布存在显著差异(P<0.05),总体呈由上到下递增趋势(除G-Rp沟底);沟谷地土壤碳氮元素间呈正向和极显著的线性相关关系(P<0.0001).在黄土丘陵区沟谷地地貌单元实施植被恢复,可显著地提高沟谷地土壤的碳汇和氮素储量.     

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。     

陕北黄土丘陵区不同植被类型群落多样性与土壤有机质、全氮关系研究

为探讨陕北黄土丘陵区不同植被类型物种多样性与土壤有机质、全氮的关系,在野外调查和室内分析的基础上,采用相关性分析对5种不同植被群落特征、多样性、土壤碳氮之间的关系进行研究。结果表明：植物群落组成主要为菊科、禾本科和豆科,这3大科植物在该区具有较强的生态适应性;不同植被类型群落Gleason丰富度指数为30 a撂荒地最大,16 a撂荒地最小,Simpson指数、Shannon-wiener指数和Sheldon均匀度指数均为30 a刺槐林（Robinia pseudoacacia）最大,16 a撂荒地最小;土壤有机质、全氮含量均随土层深度增加而递减,其平均含量在0~30 cm和30~100 cm土层从大到小为30 a刺槐林>30 a撂荒地>16 a刺槐林>30 a柠条林（Caragana microphylla）>16 a撂荒地,30 a刺槐林表现出较好的土壤碳氮累积效果。相关性分析结果表明,不同植被类型群落物种多样性与土壤有机质、全氮之间显著相关（P<0.05）,表明土壤有机质和全氮是影响植物群落组成和多样性的关键生态因子。     

黄土高原丘陵区冰草和柳枝稷土壤细沟可蚀性季节动态

为了评价黄土高原丘陵区退耕还草水土保持效应,本研究以黄土丘陵区冰草(Agropyron cristatum)和柳枝稷(Panicum virgatum)为研究对象,在不同坡度(S=17.36%~42.26%)和流量(Q=1.0~2.5L·s~(-1))条件下,采用变坡试验水槽测定土壤的分离能力,利用线性回归方法,结合土壤侵蚀过程,运用WEPP模型推求土壤细沟可蚀性(Kr),分析了冰草和柳枝稷生育期内土壤Kr的季节变化规律。结果表明,黄土丘陵区冰草生育期内土壤Kr具有显著的季节变化(P0.05),总体呈下降趋势;柳枝稷生育期内土壤Kr无显著季节变化(P0.05)。冰草土壤Kr表现为下降的季节变化,变化范围为0.002 1~0.022 4s·m~(-1);柳枝稷土壤Kr表现为先升高后降低的季节变化,变化范围为0.003 2~0.021 9s·m~(-1)。土壤黏结力、水稳性团聚体和根重密度是影响冰草和柳枝稷生育期内土壤Kr季节变化的主要因素。土壤细沟可蚀性与土壤黏结力、水稳性团聚体及根重密度间呈显著负相关关系。此外,用土壤黏结力和根重密度能够较好地模拟黄土丘陵区冰草和柳枝稷生育期内土壤细沟可蚀性的季节变化。冰草和柳枝稷土壤细沟可蚀性季节变化主要由根系生长和土壤黏结力变化所致。土壤细沟可蚀性与土壤黏结力、水稳性团聚体和根重密度间呈显著负相关关系。用土壤黏结力和根重密度等参数能够较好地模拟冰草和柳枝稷土壤细沟可蚀性的季节变化规律。     

黄土丘陵区森林草原带不同退耕年限植物群落和土壤N,P化学计量特征

以黄土丘陵森林草原区5个退耕阶段的植物群落和土壤为研究对象,通过测定土壤和植物群落叶片、细根全N、全P含量,阐明了不同退耕阶段植物群落和土壤N,P的化学计量特征。结果表明:各土层全N含量及N/P值在不同退耕年限间差异显著(P < 0.05);同一土层中,全N含量和N/P值随着退耕年限的增加呈现出先减少后增加的趋势,大体在第3阶段(退耕16~22年)值最小;在不同退耕年限内,全N、全P、N/P均随土层加深呈现出逐渐减小的趋势。植物群落叶N含量,叶P含量,叶N/P和根P含量在不同退耕年限间差异极显著(P < 0.01);随着退耕年限的增加,叶N含量,叶P含量和根P含量呈现出先减小后增加的趋势,并且在第3阶段值最小;而根P含量在第4阶段(退耕25~30年)达到最小值;叶N/P大于根N/P。植物群落水平的叶片,细根和土壤的N,P及N/P之间存在不同的相关关系。P是黄土丘陵区森林草原带植物群落生物生长和群落演替的限制因素。     

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。     

土壤因子对黄土丘陵区不同利用方式土地丛植菌根真菌多样性的影响

丛枝菌根多样性是土壤生态系统生物多样性的重要组分之一。本研究对豫西黄土丘陵区柠条（Caragana korshinskii）林、刺槐（Robinia pseudoacacia）林、苹果（Malus pumila Mill）园和撂荒地的地表植被、土壤养分及AM真菌多样性进行了测定分析,结果表明,该区共鉴出AM真菌6属31种,球囊霉属（Glomus）为各样地的优势属,地球囊霉（G.geosporum）和摩西球囊霉（G.mosseae）为各样地的优势种。与苹果园地相比,柠条林地、刺槐林地和撂荒地土壤AM真菌的孢子密度分别提高49.49%,39.62%和91.42%（P<0.05）;种丰度分别提高54.10%,68.85%和90.98%（P<0.05）;多样性指数分别提高36.54%,30.77%和53.85%（P<0.05）。AM真菌物种多样性指数与pH和速效磷含量显著负相关（P<0.05）,与有机碳和速效氮含量显著正相关（P<0.05）。土壤养分因子对AM真菌多样性的影响顺序为：速效磷 > pH > 速效氮 > 有机碳 > 全氮 > 全钾 > 全磷。土壤AM真菌多样性受宿主植物多样性和土壤养分因子综合影响。     

切根对5龄老芒麦根系土壤养分和微生物生物量及C,N,P化学计量特征的影响

本文以5龄老芒麦(Elymus sibiricus L.)为研究对象,采用分光光度计和氯仿熏蒸等方法测定土壤养分和微生物生物量,探讨了“一”字切根(RT1)和“十”字切根(RT2)处理对老芒麦根系土壤养分和微生物生物量及C,N,P化学计量特征的影响。结果表明：除土壤pH和速效钾外,2种切根处理均能改善土壤养分和提高微生物生物量碳氮磷含量,其微生物生物量碳和氮含量在RT1处理下增加更显著。同时,切根处理使土壤碳氮比、碳磷比、微生物量氮磷比增加,氮磷比、微生物量碳氮比降低,表明切根处理可以缓解老芒麦生长过程中受土壤N,P元素的限制。相关性分析表明,土壤有机碳和全氮与微生物量碳、氮和微生物量氮磷比显著正相关,土壤碳磷比与微生物量磷和氮显著正相关。2种切根处理均改善了老芒麦根系土壤环境,为老芒麦人工草地的科学管理提供理论依据。     

黄土高原油松纯林腐殖层土壤对10种植物的化感效应

采集黄土高原丘陵区和残塬区典型油松（Pinus tabulaeformis）纯林和荒地腐殖层土壤对10种常见植物进行盆栽试验,跟踪测定植物种子萌发、幼苗生长和生理活性等指标。结果表明：丘陵区油松纯林土壤显著抑制苜蓿（Medicago sativa）和草木樨（Melilotus officinalis）种子萌发,显著降低紫穗槐（Amorpha fraticosa）、苜蓿和毛苕子（Vicia villosa）的苗高、根长和生物量生长,以及紫穗槐和草木樨的叶片叶绿素含量、 过氧化氢酶（CAT）活性,且显著提高刺槐（Robinia pseudoacacia）、胡枝子（Leapedeza bicolor）、毛苕子和沙打旺（Astragalus adsurgens）叶片丙二醛（MDA）含量。残塬区油松纯林土壤显著抑制沙棘和苜蓿种子萌发,以及胡枝子、小冠花（Coronilla varia）和苜蓿的苗高和生物量生长,降低了草木樨、苜蓿的叶绿素含量和柠条（Caragana korshinskii）、草木樨的CAT活性,显著提高柠条、紫穗槐、小冠花和毛苕子的MDA含量。表明黄土丘陵区油松纯林腐殖层土壤对紫穗槐、苜蓿、草木樨、毛苕子、刺槐和沙打旺以及黄土残塬区油松纯林腐殖层土壤对沙棘（Hippophae rhamnoides）、苜蓿、和沙打旺综合表现为化感抑制作用。     

兰州南北两山五类乔灌木林草地土壤养分与土壤微生物空间分布研究

对兰州南北两山5类乔灌木林草地土壤养分和土壤微生物空间分布进行了研究,结果表明,1)柠条林地的土壤有机质,全氮含量相比其他类型林地显著增加(P<0.05),其土壤化学性质明显改善;土壤养分含量在所研究林草地的排序为:柠条类＞柽柳类＞枸杞类＞红砂类＞侧柏类;并且柠条林地中土壤三大类微生物(细菌、真菌和放线菌)的数量也最多。2)由于土壤有机质等因素影响,不同林草地的土壤养分含量与微生物数量在土壤剖面上具有相似的垂直分布特征,均随着土层深度增加而减少。其中0~10cm土层土壤微生物数量占总量的47.86%。3)植被类型、土壤养分和土壤微生物群落三者之间存在着一定的互作关系。     

黄土丘陵区不同植物凋落叶片的分解及养分释放特性

叶片凋落物的分解对生态系统的养分循环具有重要意义。刺槐、油松和柠条是豫西黄土丘陵区退耕还林时普遍采用的树种,高羊茅是该区分布广泛的建种草本植物。采用分解网袋法,对该区 4 种植物叶片凋落物一年内的分解特征及营养元素的释放规律进行研究。结果表明:1)柠条叶的分解率分别比刺槐叶、油松和高羊茅高8.86%、19.87%和13.18%,分解规律符合Olson 指数模型,分解速率为柠条叶>刺槐叶>高羊茅叶>油松叶。2)分解过程中 4 种凋落叶片的C/N、P含量持续降低,木质素含量缓慢增加,纤维素含量呈先增加后降低的变化趋势;不同凋落叶片分解过程中全C和全N含量的变化趋势存在差异。4 种凋落叶片的C、P元素属于直接释放模式,N元素属于富集—释放模式。3)凋落叶片的分解速率与总C含量、木质素含量和C/N均呈显著负相关关系(P<0.01),因此该地区凋落叶片的总C、木质素含量和C/N可以作为预测该地区凋落物分解的指标,凋落物叶片功能特征(比叶面积、厚度、硬度等)可能是影响其分解速率的重要因素之一。     

刺槐人工林土壤团聚体稳定性与群落特征的相关分析

本研究对黄土丘陵区20,25,40和50年人工刺槐林土壤团聚体稳定性与植物群落特征相关性进行了分析,结果表明,刺槐群落的总物种数和细根密度对土壤团聚体水稳定性有显著影响（R²≥0.96）,物种多样性和禾本科物种数对土壤团聚体机械稳定性作用明显（R²≥0.97）,刺槐群落特征影响土壤团聚体稳定性。     

不同放牧率对草原植物与土壤C、N、P含量的影响

本文研究不同放牧率对草原植物土灌系统中C、N、P含量的影响。结果表明,对照区地上生物量和0～60m土层的总根量显著大于各放牧处理(P＜0.01),而放牧处理间差异不显著(P＞0.05)。对照区和1.33只羊/hm²处理植物的C含量显著大于4只羊/hm²和6.67只羊/hm²,而后两个处理的N、P含量较高。4只羊/hm²处理的C/N和C/P最小。6.67只羊/hm²处理已使根系和根系中的N素明显向表层聚集。对照区0～10cm土层土壤有机C含量显著大于各放牧处理,而各放牧处理间差异则不显著。土壤有机C,N含量与报系生物量成显著正相关。0～10cm土层中无机N在4只羊/hm²处理中最大。土壤微生物量C、P含量在6.67只羊/hm²处理中显著降低,其它处理间差异不显著。其中4只羊和6.67只羊/hm²处理的微生物N含量较高。     

土地利用方式对豫西黄土丘陵区土壤团聚体微生物生物量及群落组成的影响

采用熏蒸浸提和磷脂脂肪酸(PLFA)法研究了豫西黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤团聚体中微生物生物量及其群落组成。结果表明,0.25~2 mm粒级团聚体微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量最高,0.053~0.25mm粒级团聚体MBC和MBN含量最低;阔杂林、刺槐林和灌草地5、2~5和0.25~2mm 3个粒级团聚体的MBC和MBN含量较耕地显著提高(P0.05),果园与耕地之间无显著差异(P0.05)。不同利用方式下,细菌PLFA含量及其占团聚体总PLFA的比例分别以0.25~2和0.053~0.25mm粒级团聚体最高;真菌PLFA含量及其占比为5mm粒级团聚体最高,且随团聚体粒径的减小而降低。MBC和MBN含量与PLFA总量、表征细菌和真菌PLFA含量均显著或极显著正相关(P0.05或P0.01)。与耕地和果园土壤相比较,阔杂林地、刺槐林地和灌草地中5、2~5和0.25~2mm粒级团聚体中表征真菌PLFA的含量显著增加。综上,阔杂林、刺槐林和灌草地较耕地和果园显著提高了0.25mm粒级团聚中微生物生物量及真菌含量。     

苜蓿地撂荒过程中土壤-微生物-胞外酶及化学计量的变化

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为优良修复草种在黄土高原广泛种植,然而随着农村人口迁移及土地利用变化,苜蓿人工草地大量弃置的问题已引起广泛关注。为研究苜蓿弃置草地土壤质量变化规律,本研究分析了不同弃置年限(0年、5年和10年)苜蓿草地土壤养分、微生物量、参与土壤碳氮磷(C,N,P)循环的胞外酶活性及其化学计量变化。结果表明：总体上,土壤和微生物C,N含量随弃置年限呈增加趋势,而C,N相关胞外酶活性和化学计量变化幅度较小;土壤和微生物P含量随弃置年限增加而显著降低,但P相关胞外酶活性及化学计量均有不同程度的增加。进一步分析发现：相较于其他土层,表层(0～20 cm)土壤C,N,P含量及其酶活性较高,其变化趋势与总体结果相似;亚表层土壤(20～40 cm)和(80～100 cm)深层土壤C,N,P含量及其酶活性呈先增后减趋势,且各指标较于表层土壤均降低40%～80%。相关分析表明弃置草地土壤由于P匮乏而逐步退化,可通过补施磷肥改善。