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)。     

库布齐沙地两种植被恢复类型根际土壤微生物群落功能多样性研究

为研究库布齐沙地生态恢复过程中不同植被恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-ECO微平板检测法,对库布齐沙地自然恢复19年的油蒿群落、人工种植19年的中间锦鸡儿群落土壤微生物群落功能多样性进行研究。结果表明:1)土壤微生物群落利用全部碳源的代谢活性和土壤微生物功能多样性指数均表现为两种植被恢复类型显著高于流沙对照,其中,自然恢复的油蒿群落根际、非根际土壤分别高于人工种植的中间锦鸡儿群落根际和非根际土壤;2)随着植被恢复,从流沙对照土壤微生物以氨基酸类、胺类和芳香类为主要碳源,转为主要利用糖类、羧酸类、多聚物类碳源。不同植被恢复类型对碳源的利用不同,油蒿群落以糖类、羧酸类、多聚物类为主要利用碳源,中间锦鸡儿群落以羧酸类、氨基酸类和胺类为主要利用碳源;3)主成分分析表明,不同植被恢复类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中主要贡献者是糖类碳源;4)土壤氮素含量与土壤微生物群落功能多样性密切相关。冗余分析表明,土壤有机质、全氮、速效钾、速效氮、pH和全磷是土壤微生物群落利用碳源的主要控制因子。综合分析认为,植被恢复改变了沙地土壤微生物群落结构和功能多样性,自然恢复的油蒿群落更有利于增加利用多类碳源的微生物种群,在提高微生物利用碳源的整体代谢活性方面具有显著优势。     

石羊河上游两种退化草地植物群落特征分析

采取分层取样法,对石羊河上游阿尔泰狗哇花+阿尔泰针茅型和火绒草+阿尔泰针茅型两种退化草地群落特征进行了分析。结果表明,(1)两种毒杂草型草地物种丰富度之间没有显著差异,但群落数量结构及群落成员型明显不同:阿尔泰狗哇花+阿尔泰针茅型草地中,阿尔泰狗哇花占优势地位,阿尔泰针茅次之;多年生杂类草盖度和植物量高于禾本科牧草;地下植物量自表层向下依次减小,且主要集中在0~20 cm土层。火绒草+阿尔泰针茅型草地,火绒草占优势地位,阿尔泰针茅次之;地下植物量变化趋势同阿尔泰狗哇花+阿尔泰针茅型草地。(2)两种退化草地群落功能型发生明显变化,表现为禾草∶杂类草比例与原生植被相比明显倒置。(3)两种退化草地总盖度略高于原生植物群落,差异不显著,但地上植物量明显高于原生植物群落。     

基于Biolog技术的外来种意大利苍耳与本地种苍耳根际土壤微生物功能多样性的比较

通过盆栽试验,采用Biolog技术对比研究了外来入侵植物意大利苍耳与本地植物苍耳根际土壤微生物群落功能多样性及对土壤碳源利用的差异,以未种植任何植物土壤为空白对照。结果表明,入侵植物意大利苍耳的土壤微生物群落功能多样性显著高于本地植物苍耳的土壤微生物群落功能多样性。意大利苍耳显著提高了根际土壤微生物31种碳源的平均颜色变化率(AWCD)(72 h, P<0.05),AWCD变化规律如下:意大利苍耳>苍耳>CK(对照);意大利苍耳的Shannon多样性指数(H)、优势度指数(D)和丰富度指数(S)均显著高于苍耳和空白对照,与苍耳相比,意大利苍耳的H,D,S分别增加了3.13%,0.77%和21.67%,与CK相比,意大利苍耳的H,D,S分别增加了4.59%,0.89%和35.18%,CK最低;碳代谢指纹图谱分析表明意大利苍耳和苍耳的碳源利用存在显著差异,意大利苍耳显著提高了根际微生物对胺类、酚酸类、氨基酸类和糖类等碳源的利用;主成分分析(PCA)表明,两种植物根际土壤微生物碳源利用特征出现分异,意大利苍耳集中在第一主成分,得分系数3.3103,苍耳主要分布在第二主成分,得分系数-1.9616;糖类物质、羧酸类化合物、多聚物和氨基酸类是根际微生物利用的主要碳源。改变入侵地土壤微生物群落的结构与功能,提高根际土壤微生物的代谢活性,形成对自身有益的土壤微生态环境可能是意大利苍耳成功入侵的原因之一。     

桑树/苜蓿间作对根际土壤酶活性和微生物群落多样性的影响

以桑树(Morus alba)/苜蓿(Medicago sativa)间作系统为研究对象,探讨间作种植模式对根际土壤酶活性及土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明:间作苜蓿的蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别比单作苜蓿提高了30.0%和21.4%,达显著差异水平;而间作桑树则相反,分别比单作桑树降低了23.8%和2.6%,达显著差异水平;间作桑树和间作苜蓿的根际土壤酸性磷酸酶活性分别比单作提高了23.0%和28.9%,而脲酶活性则分别降低了52.4%和44.3%,二者差异显著.在桑树/苜蓿间作体系下,间作桑树的表征土壤微生物代谢活性强弱平均颜色变化率、多样性指数、均匀度指数和优势度指数均显著高于单作桑树,而间作苜蓿均低于单作苜蓿,达显著差异水平.主成分分析表明,间作种植模式改变了作物根际土壤微生物群落的主要碳源类型,使苜蓿的主要碳源变为氨基酸、聚合物和其他化合物,与单作之间具有显著差异.表明桑树/苜蓿间作提高了桑树根际土壤微生物群落的多样性,改变了苜蓿根际土壤微生物群落利用主要碳源的类型.     

桑树间作大豆对桑园土壤微生物多样性的影响

利用稀释平板法与Biolog-Eco技术对桑树单作、桑树-大豆间作的桑园土壤微生物数量、种群结构以及微生物碳代谢多样性进行研究,为桑树合理间作其它作物改良桑园土壤提供理论依据。桑树间作大豆的桑园,桑树根际(IMR)土壤中的细菌和放线菌数量、可培养细菌种群结构、微生物碳代谢活性的平均单孔颜色变化率(AWCD)及多样性指数(H)均显著高于单作桑园,而真菌数量低于单作桑园。争论贪噬菌(Variovorax paradoxus)和沙福芽孢杆菌(Bacillus safensis)是间作桑园的桑树根际土壤中特有的优势菌属。土壤微生物对不同碳源的利用及主成分分析表明,糖类、氨基酸、聚合物和混合物是间作桑园桑树根际土壤微生物利用的主要碳源类型,利用强度均显著高于单作桑园的桑树根际土壤微生物。间作桑园土壤的有机质、速效磷和速效钾含量亦显著高于单作桑园。以上研究结果表明,桑树间作大豆改变了桑树根际土壤微生物群落结构组成,增强了根际土壤微生物群落的碳代谢多样性,改善了土壤养分条件。     

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。     

落地石油量对黄土丘陵区撂荒草地植物群落的影响

为定量反映落地原油对草地植物群落的影响,选择黄土丘陵区撂荒草地进行野外石油污染模拟试验。试验共设5个处理水平,4个重复,周期为11个月。结果表明:随着浇油量的增加,石油对群落的影响逐渐增大,表现为群落的返青时间推迟,返青系数下降,返青系数与浇油厚度呈极显著负相关;浇油厚度为4.3和5.8 mm时,群落盖度降低、植株数减少且在整个生长季增加缓慢,群落物种丰富度指数和Shannon-wiener多样性指数显著低于对照组;不同种群对石油污染的响应不同,达乌里胡枝子(Lespedeza daurica (Laxm.) Schindl.)和阿尔泰狗哇花(Heteropappus altaicus (Willd.) Novopokr.)8月生长系数有相似趋势,都在1.4 mm浇油厚度时达到最大值0.697和0.612,随着浇油厚度的继续增加,二者的生长系数迅速下降;冰草(Agropyron cristatum (L.) Gaertn.)8月生长系数与浇油厚度呈显著负相关。     

化学除草剂不同施用方法对紫花苜蓿根际土壤微生物群落碳源利用的影响

基于Biolog-Eco检测技术研究了紫花苜蓿(Medicago sativa)出苗前后施用化学除草剂对根际土壤微生物群落碳源利用特征的影响,评价紫花苜蓿化学除草剂的施用方法对土壤微生物群落的作用。结果表明:茎叶除草剂处理组,土壤微生物在Biolog微平板上的平均颜色变化率(AWCD)和微生物代谢多样性指数最小,显著低于播后苗前除草剂与未经除草剂处理组(对照),而播后苗前除草剂与未经除草剂处理组间以上指标差异不显著。说明播后苗前除草剂对土壤微生物影响不大,而茎叶除草剂对土壤微生物产生了一定的毒害作用。主成分分析表明,各处理间的根际微生物群落功能多样性差异显著,其中对除草剂变化较敏感的碳源类型为聚合物、羧酸、糖类、氨基酸和双亲化合物类。茎叶除草剂显著降低了微生物群落对Biolog微平板中碳源的利用能力,最为明显的是L-苯丙氨酸、衣康酸、γ-羟丁酸、4-羟基苯甲酸、D,L-α-磷酸甘油、土温80、土温40、α-D-乳糖和i-赤藓糖醇。因此,土壤中残留的苗后茎叶除草剂对土壤微生物的影响不容忽视。     

黄土丘陵区植被恢复重建模式与演替过程研究

在黄土丘陵区,采用封育与重建相结合的方法,按不同坡位建立植被类型配置模式,即坡上部为山桃(Prunus davidiana)或柠条(Caragana korshinskii)+本氏针茅(Stipa bungeana)+芨芨草(Achanatcherum splendens);坡中部为柠条或沙棘(Hippophae rhamnoides)+本氏针茅+芨芨草;坡下部为沙棘或柠条+芨芨草。20多年的定位观测研究表明:人工灌木林、人工草地和天然草地的植物群落结构及种群类型变化差异显著;封育天然草地本氏针茅种群通过种子和根蘖繁殖已占据优势,其演替过程一般分为4个阶段,即荒山荒坡草地(1年)→杂草群聚生长(2-3年)→本氏针茅种群大量出现,杂草和有毒有害植物大幅度消减,(4-5年)→本氏针茅种群稳定阶段(6-8年)。     

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。     

牧草种群生长对家畜践踏的短期响应

通过模拟试验研究了牧草种群生长对家畜践踏的短期响应,试验于2004年6月下旬在甘肃环县温带典型草原区进行.践踏强度分别为:0,40,80,120 次/m2,4次重复.践踏后1个月,观测试验各小区主要牧草种的株高、株基直径、盖度和实生苗密度,并建立了综合响应指数,分析了植物对践踏的敏感性.结果表明,植物对践踏的响应存在明显的种间差异.长芒草、达乌里胡枝子和沙打旺的随践踏强度呈凸抛物线变化;苜蓿、阿尔泰狗娃花和二裂委陵菜随践踏增强而下降;茵陈蒿的综合响应指数随践踏呈现无规律变化.同时,根据植物生长对践踏的响应模式,可以将7种植物分为纵向敏感型,沙打旺和达乌里胡枝子;横向敏感型,长芒草和阿尔泰狗娃花;横向-纵向敏感型,苜蓿和茵陈蒿.因此,适度践踏促进一些植物的生长、繁殖,有利于种群更新.     

黄土丘陵区植被演替中不同草本植物间的化感效应

为了解植被演替过程中不同植物间的化感作用,选取黄土丘陵区退耕地撂荒演替中不同阶段的优势物种茵陈蒿(Artemisia capillaries)和铁杆蒿(Artemisia sacrorum),分析它们对其他植物种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:不同部位水浸提液由于其化感物质及其释放方式的不同,化感作用存在明显差异。演替前期物种茵陈蒿水浸提液对铁杆蒿和白羊草(Bothriochloa ischaemum)种子萌发有明显抑制作用,而对达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和白羊草幼苗的生长总体表现为促进作用;茵陈蒿根际土和根系水浸提液促进铁杆蒿、白羊草和达乌里胡枝子根的生长,而地上部水浸提液可促进白羊草和胡枝子根的生长。演替后期物种铁杆蒿对茵陈蒿和白羊草种子萌发有较强的抑制作用;其根际土和根系水浸提液可促进茵陈蒿、白羊草和达乌里胡枝子幼苗的生长;地上部水浸提液抑制白羊草和达乌里胡枝子幼苗的生长。茵陈蒿和铁杆蒿对于自身种子萌发以及幼苗的生长具有一定的自毒作用,表现为茵陈蒿根系和地上部水浸提液强烈抑制自身种子萌发;高浓度的铁杆蒿根系和地上部水浸提液对自身的种子萌发以及根、芽的生长具有明显抑制作用。综上所述,茵陈蒿和铁杆蒿不同部位水浸提液对4种受体植物种子萌发表现出不同程度的抑制作用,对根和芽的生长呈现出由"高抑低促"的作用。     

氮素添加对黄土高原典型草原植物比叶面积及其重要值的影响

为了解氮素沉降对草地群落植物生长策略和群落组成的影响,通过长期(2009-2012年)氮素添加野外控制试验,研究了黄土高原天然草地禾本科植物长芒草(Stipa bungeana)、赖草(Leymus secalinus),豆科植物达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)以及菊科植物阿尔泰狗哇花 (Heteropappus altaicus) 4种植物在不同施氮水平下叶片比叶面积(SLA)和物种重要值(IV)的变化特征,并探讨了氮素添加对各种植物叶片SLA和物种重要值影响的内在联系.结果显示:沿施氮水平,禾草科植物长芒草和赖草叶片SLA增加幅度较小、物种重要值整体上呈现逐渐增加的趋势,非禾草科植物阿尔泰狗娃花和达乌里胡枝子叶片SLA增加幅度较大,物种重要值整体上呈降低的趋势,施氮对禾草科植物更有利;各物种的重要值与叶片SLA之间无相关关系;物种重要值随着氮素添加量增加所产生的变异系数与该物种在群落中的重要值大小成显著负相关.表明在干旱贫瘠环境中,植物叶片SLA保守性强、可塑性低;氮素沉降对禾草科植物更有利.     

毛乌素沙地高等植物资源

为了解禁牧和退耕后毛乌素沙地的植被状况,2002-2004年在查阅相关资料和野外调查的基础上,对沙地高等植物资源进行统计与分析。结果表明:毛乌素沙地的高等植物共有1106种,分属于98科420属;主要科有菊科、禾本科、豆科、蔷薇科和藜科;主要属有蒿属、黄芪属、葱属、柳属、杨属;主要种有油蒿、沙竹、牛心朴子、沙柳和乌柳;植被类型主要有草原植被、草原和荒漠灌丛、沙生植被、草甸植被、盐生植被、沼泽和沼泽性植被、水生植被,其中沙生植被占主导地位,其次为草甸植被;植物群落主要有油蒿群落、油蒿—柠条群落和沙柳、乌柳、沙棘组成的“柳湾”;简述了毛乌素沙地的植被特征,提出灌木应为该区植被建设的主要物种,加强灌、草、乔之间的结合。     

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.     

阿尔泰狗哇花型退化草地植物功能群特征初探

采用空间序列代替时间序列的方法,以石羊河上游重度放牧条件下形成的阿尔泰狗哇花型退化草地及其原生群落（阿尔泰针茅Stipa krylovii+扁穗冰草Agropyron cristatum-冷蒿Artemisia frigida+阿尔泰狗哇花Heteropappus altaicus）为研究对象,对2种草地植物功能群的季节动态特征进行初探。结果表明：草地退化使禾本科牧草的平均盖度、密度和高度依次降低20.4%33.6%、24.0%34.6%、36.2%59.9%,而杂类草的平均盖度、密度和高度依次升高18.1%63.0%、26.7%82.8%、6.9%80.8%;由此推断随时间推移,禾本科功能群较杂类草空间拓殖速率降低,在群落中的地位下降,此特征与功能群所处的退化阶段无关;禾本科功能群在原生植被中始终保持优势地位,而在退化草地中其地位在7月上旬后被杂类草取代,导致群落成员型发生改变。造成该区草地退化的主要原因很可能同放牧干扰与植物功能群季节生长特性相叠加有关,家畜选择性采食和践踏的双重作用,降低了禾本科功能群对资源空间占有的能力,为杂类草生长提供更多的资源空间,造成了杂类草生长势更强,导致其在群落中地位上升,最终形成以杂类草为景观的退化草地。     

沙化草地改良引种试验

在古浪县腾格里沙漠南缘沙化草地,对花棒Hedgsarum scoparium、白沙蒿Artemisia sphaerocephala、柠条Caragana korshinskii等7个品种不施肥、不灌溉进行引种试验。生育期、株高、产草量、返青率、成活率、夏季生长状况等指标表明,白沙蒿、驼绒藜C.latens、柠条、花棒4个品种是改良沙化草地的优选品种。     

内蒙古太仆寺旗不同草地群落动态监测研究

通过群落调查的方法,对内蒙古太仆寺旗人工草地及围封的天然草地进行调查,研究了不同草地群落在干旱气候影响下的响应机制.结果表明,在干旱胁迫条件下,围封草地群落高度、地上生物量及重要值总体上都优于人工草地,且茎叶比较小,人工草地分蘖数均大于天然草地,人工草地中沙打旺应作为本区草场恢复的首选草种.农牧交错带草地恢复重建中应该以围封和人工草地播种并重,不同地区不同气候条件下应有所侧重.     

黄土高原沙打旺草地群落生态的研究

试验于1981～1988年在黄土高原半干旱的固原县河川北山人工沙打旺草地进行。结果表明:沙打旺从兴到衰,出现一较快的演替系列,其重要值有显著的变化。生长3～6年沙打旺繁茂,但天然牧草受到抑制,由于沙打旺发达的根系,可充分利用土壤深层水分。衰败沙打旺草地水分渗透速率比天然草地和农地快,但上层土壤含水量恢复较好,这样其它野生植物在衰败地上生长较好。沙打旺的根有固氮能力,可改变土壤理化性质,培肥土壤,促进其它植物的生长。