宁夏东部荒漠草原灌丛引入过程中土壤 呼吸响应特征

为探究宁夏东部荒漠草原灌丛引入过程中土壤呼吸响应特征,选取封育草地、放牧地及不同灌丛年限(22、12、3年)和间距(40、6、2 m)的柠条灌丛地(Caragana korshinskii),开展草原–放牧–灌丛引入中土壤呼吸、水分、碳氮、微生物及相关研究。结果表明:0–10 cm土层土壤水分具有明显季节变化,灌丛引入加剧深层土壤水分消耗。土壤呼吸响应表层土壤水分的季节变化,灌丛引入后土壤呼吸减弱,不同年限灌丛地与封育、放牧草地无显著差异(P0.05),但随间距的缩小差异显著(P 0.05)。土壤有机碳在封育、放牧草地随土层加深而降低,且随着灌丛年限的增大和间距的缩小而降低;全氮在封育草地都较高,而放牧地含量较低,随着灌丛年限的增大和间距的缩小而增加,但差异不明显(P 0.05)。灌丛引入使各菌群数量显著增加(P 0.05),但在间距最小(2 m)时显著降低。随着灌丛引入土壤微生物量碳降低,且随年限增长而增加,而在生长到一定年限又随间距的缩小而降低;土壤呼吸熵(qCO2)随年限的增加而减小,随间距的缩小而增大。土壤呼吸与土壤水分、土壤微生物量碳正相关,且与土壤水分极显著正相关(P 0.01),与土壤有机碳、全氮、微生物数量负相关,其与放线菌数量显著负相关(P 0.05)。     

封育对草地植被功能群多样性及土壤养分特征的影响

为探究不同封育年限下植被功能群、土壤养分及其化学计量学特征的变化规律,对封育0a(En0,对照)、3a(En3)、5a(En5)、8a(En8)的沙质荒漠草地植被功能群多样性、土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、全碳(Total carbon,TC)、全氮(Total nitrogen,TN)、全磷(Total phosphorus,TP)、全钾(Total kalium,TK)及其化学计量学特征进行测定。结果表明:封育提高了沙质荒漠草地植物功能群Patrick指数(Pa)、Simpson指数(D)和Shannon-Wiener指数(H),对Pielou均匀度指数(Jsw)影响不显著。封育后0~50cm土层TC含量增加,且0~5cm显著增加,而5~30cm土层SOC在En5处显著降低。封育后5~50cm土层的TN显著降低,而TP、TK含量则呈"升-降"趋势,En3达到最高,显著高于En0。与En0比,0~5cm土层En3土壤C∶N值增加显著,而En3处理0~50cm土层N∶P值最低。沙质荒漠草地封育过程中,土壤TP、TN含量对土壤养分的恢复及植被多样性的维持具有重要指示作用。适时封育有利于沙质荒漠植被功能多样性及土壤养分的恢复。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠群落特征及草场质量的影响

以伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为对象,研究不同封育年限对伊犁绢蒿荒漠草地植被群落特征、物种多样性及草场质量指数的影响.结果表明:伊犁绢蒿荒漠草地总盖度、密度及生物量,随封育时间的增加呈先降后升再降的波动变化,且以封育6年达到最高;围栏封育有利于伊犁绢蒿、木地肤(Kochia prostrata)的生长与恢复,生物量较对照区分别提高了158.63%~221.44%,100%,且封育9年时伊犁绢蒿重要值恢复到首位;封育后群落的物种多样性指数较对照区均有增加,且随封育年限的增加呈现先增后减再增趋势;通过群落物种多样性分析认为,封育9年后伊犁绢蒿荒漠草地尚未恢复到原始顶级状态;以草地的生产力与经济效益来考虑,初步推测封育5年为该区域伊犁绢蒿荒漠草地的最佳围栏时间.     

封育对沙质荒漠草地植被特征及稳定性影响

以脆弱沙质荒漠草地为对象,研究封育年限(封育3年、封育5年、封育8年及对照)对沙质荒漠草地群落植被特征、物种多样性、主要物种重要值及草地群落稳定性的影响,为沙质荒漠草地恢复,寻找合理封育年限提供依据。结果表明:封育后沙质荒漠草地物种丰富度、Simpson指数、Shannon-wiener指数均显著增长,至封育8年分别从2.8、0.53、0.88增加到4.2、0.65、1.21,Pielou均匀度指数降低;群落生物量、高度和密度均显著增加,分别增加了31.50%~155.03%、25.42%~54.24%、34.91%~66.40%;封育后建群种沙漠绢蒿始终占优势,重要值最大达到0.57,角果藜重要值下降,猪毛菜重要值升高;群落稳定性表现为:封育8年封育5年封育3年对照。因此,封育提高了沙质荒漠草地群落多样性,增加了群落的稳定性。     

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。     

封育对不同草地类型土壤细菌群落特征的影响

为探究不同类型草地土壤细菌群落结构及多样性对封育的响应规律,本研究以新疆山地草甸和温性草原草地为研究对象,采用野外调查取样和室内分析方法并结合高通量测序技术,对封育区(10 a)和放牧区的退化草地土壤细菌群落结构及其多样性进行测定分析。结果表明：封育后山地草甸和温性草原草地0~10 cm土层变形菌门相对丰度均显著增加(除山地草甸草地5~10 cm土层)(P<0.05);且封育后山地草甸草地细菌Chao 1指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈极显著升高(P<0.01);冗余分析表明,山地草甸草地细菌群落组成的主要驱动因子为pH、土壤容重,但温性草原草地为电导率和植物盖度。总之,封育对不同草地类型土壤细菌群落多样性的影响存在较大差异,且山地草甸草地土壤细菌较温性草原对封育的响应更显著。因此,在对退化草地实施封育措施进行生态恢复时,应着重考虑不同草地类型对封育响应的差异。     

松嫩草地豆类草群落土壤细菌碳源利用研究

利用Biolog-ECO微平板培养技术,探讨松嫩草地兴安胡枝子（Lespedeza daurica）和草木犀（Melilotus officinalis）两种豆类草群落与羊草（Leymus chinensis）群落土壤微生物在碳源利用上的差异。结果表明：兴安胡枝子群落土壤细菌对碳源的利用程度最好,草木犀群落和羊草群落土壤细菌对碳源利用情况较低且接近。糖类和氨基酸在不同植物群落土壤中均得到较好利用,但胺类均较差,兴安胡枝子群落土壤细菌利用碳源的种类和数量最多。兴安胡枝子群落的Shannon-wiener指数,Pielou均匀度指数以及Gini多样性指数最高,羊草次之,草木犀群落最低。对不同植物群落土壤细菌群落功能多样性与土壤理化因子的RDA分析表明,土壤中有机质和全氮含量对3种植物群落土壤细菌的代谢功能及活性影响最大。     

荒漠草原自然恢复中植物群落组成及物种多样性

摘要：通过调查封育3、4、5、6、7年及未封育荒漠草原群落的特征,研究了不同封育年限下草原植物群落组成及生物多样性的变化,以期探明封育对荒漠草原群落恢复的影响。结果表明,封育改变了草原植物群落组分,表现为随封育年限延长,多年生草本植物,特别是短花针茅(Stipa breviliora)等一些地带性物种比例增加;封育草原的Shannon Wiener指数、Pielou指数、Simpson指数均比未封育草地高,封育5年草原的多样性指数最大。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠草地群落种间关系及稳定性的影响

为了解封育对蒿类荒漠植物群落种间关系及其稳定性的影响,对不同封育年限(封育年限为0年、2年、5年、12年)伊犁绢蒿荒漠植物物种数、物种频度差异、群落总体关联性、种对关联及群落稳定性进行了分析。结果表明:随封育年限增加,伊犁绢蒿荒漠单位面积物种数呈增加趋势。封育对伊犁绢蒿荒漠草地植物群落总体性关联影响不显著,各处理的群落主要物种间总体表现为不显著负相关。随封育年限增加,群落成对物种间负关联种对占总物种对的比例增加,群落内部竞争增强。封育后伊犁绢蒿荒漠植物群落稳定性从高到低依次为封育12年、封育5年、封育0年、封育2年。总之,在研究时间范围内,封育增加了伊犁绢蒿荒漠植物群落的稳定性。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

以新疆伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为对象,研究了不同封育年限对草地土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明,0-5 cm土层,土壤碳密度呈封育9年对照封育1年封育6年,易氧化活性有机碳、碳库管理指数为封育9年对照封育6年封育1年,且封育9年土壤碳密度显著高于封育6年,相对增加了36.51%,而其易氧化活性有机碳、碳库管理指数显著高于其他处理(P0.05),分别增加了35.81%~84.89%、35.83%~93.96%;土壤有机质、全量养分分别与土壤易氧化活性有机碳、碳库活度、碳素有效率、氧化稳定系数间呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)相关,而土壤碳库管理指数、易氧化活性有机碳与群落生物量的灰色加权关联度高于土壤有机质和碳密度。土壤碳库活度指数、碳库管理指数能较为敏感地指示土壤碳与草地初级生产力的变化。     

藏北高寒草原群落维持性能对封育年限的响应

针对近年来退化高寒草原的恢复和合理利用的问题,对自然放牧、封育3年和7年的藏北申扎高寒草原设置样地,采用群落调查、收割法收集地上生物量,根钻法收集地下生物量等,比较分析不同封育年限下草地群落各生态指标。结果表明,高寒草原围栏封育后,随自然放牧到3年禁牧再到7年禁牧,植被高度持续增加,地上地下生物量、总盖度、物种多样性维持性能增加再降低,Pielou 均匀度指数在自然放牧草地最大。随封育年限延长,禾草类及莎草类植物功能群生物量及重要值显著增加,杂草类功能群生物量及重要值显著降低,说明封育措施有利于群落的正向演替。但通过对群落总盖度、地上生物量及群落种类组成与封育年限间关系进行统计分析表明,藏北高寒草原封育达3到5年后以1.23只羊单位/hm²的放牧强度放牧为佳。     

封育对典型草原植物群落物种多样性及土壤有机质的影响

摘要：研究了宁夏云雾山自然保护区不同封育年限典型天然草地植被物种多样性及土壤有机质含量。结果表明,随着封育年限的增加,物种丰富度和多样性呈先增加后降低的趋势,均匀性指数的变化总体与多样性变化趋势相反。不同封育年限土壤有机质含量存在显著差异,封育15年、25年的典型天然草地土壤有机质含量较高,封育5年、20年的典型天然草地土壤有机质含量居中,未封育的典型天然草地土壤有机质含量最低。草原植被物种丰富度指数与多样性指数和土壤有机质含量之间呈负相关关系,植被均匀度指数与土壤有机质含量有正相关关系。     

荒漠草原土壤种子库对灌丛引入和降水梯度的响应特征

为了揭示宁夏荒漠草原土壤种子库对灌丛引入过程及降水的响应特征,采用室内萌发法和野外水分激发法,对宁夏荒漠草原封育草地、放牧地、不同年限(3、12、22 yr)和间距(40、6、2 m)柠条灌丛地开展草地-放牧-灌丛引入过程的土壤种子库萌发及其对不同降水梯度(-60%,-40%,-20%,0,20%,40%)响应特征进行了研究。结果如下:不同年限、间距引入灌丛地0～200 cm年平均土壤水分含量显著低于封育草地和放牧地(P0.05),随着灌丛年限和密度增加,加剧深层土壤水分的消耗,土壤旱化加重,使得灌丛地无明显春季返潮期,土壤水分仅为8.14%、8.83%,分别显著低于同期封育草地和放牧地16.00%、13.00%,在这样的水土条件下不同年限、间距灌丛地室内萌发下的0～10 cm土壤种子库密度分别为6186和5831粒·m~(-2),分别高于封育草地、放牧地2965、2065粒·m~(-2)(P0.05)。各样地主要集中于0～5 cm土层,占萌发总数70.04%,且均以一年生猪毛蒿萌发为主,高达87.12%～96.55%,并随灌丛年限和密度的增大而增加,而多年生草本萌发种类仅为5种;不同降水梯度野外激发下的不同年限、间距灌丛地种子萌发平均数量为855和640粒·m~(-2),以降水量+20%时所激发土壤种子库萌发密度最高,分别为2266和1600粒·m~(-2),一年生与多年生草本种子库萌发密度和种类均随降水量升高而增加,且均在降水梯度最大时(+40%)呈下降趋势,而且相较于多年生草本,一年生草本在不同灌丛地萌发率高达90.58%～100.00%,显著高于放牧地或封育地(P0.05),在灌丛引入过程中对土壤干旱和降水变化表现得更为敏感和适应。     

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。     

短期封育对蒿类荒漠草地现存生物量及植物群落多样性的影响

为明确荒漠草地植物群落特征对短期封育的适应情况,采用成对试验设计,研究短期封育对天山北坡不同区域蒿类荒漠草地地上活体生物量、凋落物生物量、地下生物量及其植物群落多样性的影响。结果表明：封育后新源、玛纳斯、呼图壁、奇台等地的蒿类荒漠草地地上活体生物量较放牧区（CK）分别显著增加98.91%、65.99%、246.66%、91.91%,而博乐的变化不显著。封育后半灌木地上活体生物量较CK显著提高65.56%~265.47%,而多年生草本、一年生草本类因所处样地差异而有所不同。封育促进蒿类荒漠草地地下生物量的积累,仅博乐、呼图壁样地较CK显著增加65.16%~151.89%,且主要集中在0~5 cm,但封育对所有样地凋落物生物量的积累影响不显著。封育后博乐样地Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数较CK分别显著增加15.12%、14.88%、11.54%;新源样地Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数较CK分别显著降低62.12%、64.54%、58.02%、34.81%;玛纳斯样地的Patrick指数较CK显著降低32.48%,而Pielou指数较CK显著增加21.90%;呼图壁样地的Shannon-Wiener指数、Simpson指数较CK分别显著降低73.21%、68.69%;而奇台样地的群落多样性没有显著影响。总体看,短期封育利于退化蒿类荒漠草地生物量的积累,而对植物群落多样性的影响因地区不同而不同。     

荒漠草原土壤种子库对灌丛引入和降水梯度的响应特征

为了揭示宁夏荒漠草原土壤种子库对灌丛引入过程及降水的响应特征,采用室内萌发法和野外水分激发法,对宁夏荒漠草原封育草地、放牧地、不同年限(3、12、22 yr)和间距(40、6、2 m)柠条灌丛地开展草地-放牧-灌丛引入过程的土壤种子库萌发及其对不同降水梯度(-60%,-40%,-20%,0,20%,40%)响应特征进行了研究。结果如下:不同年限、间距引入灌丛地0~200 cm年平均土壤水分含量显著低于封育草地和放牧地(P<0.05),随着灌丛年限和密度增加,加剧深层土壤水分的消耗,土壤旱化加重,使得灌丛地无明显春季返潮期,土壤水分仅为8.14%、8.83%,分别显著低于同期封育草地和放牧地16.00%、13.00%,在这样的水土条件下不同年限、间距灌丛地室内萌发下的0~10 cm土壤种子库密度分别为6186和5831 粒· m^-2,分别高于封育草地、放牧地2965、2065粒·m^-2(P<0.05)。各样地主要集中于0~5 cm土层,占萌发总数70.04%,且均以一年生猪毛蒿萌发为主,高达87.12%~96.55%,并随灌丛年限和密度的增大而增加,而多年生草本萌发种类仅为5种;不同降水梯度野外激发下的不同年限、间距灌丛地种子萌发平均数量为855和640粒·m^-2,以降水量+20%时所激发土壤种子库萌发密度最高,分别为2266和1600粒·m^-2,一年生与多年生草本种子库萌发密度和种类均随降水量升高而增加,且均在降水梯度最大时(+40%)呈下降趋势,而且相较于多年生草本,一年生草本在不同灌丛地萌发率高达90.58%~100.00%,显著高于放牧地或封育地(P<0.05),在灌丛引入过程中对土壤干旱和降水变化表现得更为敏感和适应。     

松嫩草地不同植物功能群土壤细菌的碳源利用

基于Biolog-Eco技术,研究了长期受放牧干扰的松嫩草地羊草(Leymus chinensis)、禾草、豆科植物和杂类草4类植物功能群土壤细菌碳源利用规律。结果表明,4类植物功能群土壤细菌碳源利用情况各不相同。其中,杂类草功能群土壤细菌代谢活性最高,其次是禾草功能群、羊草功能群,豆科植物功能群最低。4类植物功能群土壤细菌均对糖类和氨基酸这两类碳源利用较好,对酚酸和胺类这两类碳源利用情况较差。杂类草的Shannon-Wiener指数,Pielou均匀度指数以及Gini多样性指数最高,而豆科的最低。冗余分析(RDA)表明,土壤中全氮和有机质对杂类草及豆科植物功能群土壤细菌碳源利用情况影响较大,电导率、pH以及含水量则对羊草和禾草功能群土壤细菌碳源利用情况影响较大。     

封育对蒿类荒漠草地植被地上生物量时间稳定性的影响

为明确退化草地恢复过程中草地植被地上生物量时间稳定性变化及影响因素,以天山北坡中段蒿类荒漠草地为对象,采用野外取样和室内分析的方法,测算了封育年限间(2,4,6 a)群落地上生物量时间稳定性及物种异步性等,结果表明：封育2,4,6 a蒿类荒漠草地地上生物量较对照依次提高38.83%,136.26%,87.21%(P<0.05)。封育2 a蒿类荒漠草地群落地上生物量时间稳定性较对照增加38.36%(P<0.05),而封育4,6 a则变化不显著;封育4,6 a蒿类荒漠草地物种丰富度较对照分别降低46.15%,15.93%(P<0.05),物种异步性降低20.13%,17.52%(P<0.05)。物种丰富度与地上生物量时间稳定性无显著相关,但物种异步性及优势种时间稳定性对群落地上生物量时间稳定性有正向促进作用。因此,封育有利于退化蒿类荒漠草地植物地上生物量的恢复,物种异步性和优势物种时间稳定性是驱动群落地上生物量时间稳定性的重要因子。     

模拟氮沉降对三江平原小叶章湿地土壤微生物功能多样性的影响

采用Biolog-Eco方法分析了模拟氮沉降对三江平原小叶章（Calamagrostis angustifolia）湿地土壤微生物碳源利用的影响。结果表明：不同氮沉降处理间土壤微生物功能多样性差异显著,AWCD值随培养时间延长而增加。土壤微生物对6大类碳源利用强度存在差异,各处理间土壤微生物对氨基酸类碳源利用率最高,为优势碳源;不同处理间土壤微生物在碳源利用上有明显的空间分异,土壤微生物功能多样性的差异主要体现在对羧酸类、酚酸类和胺类碳源的利用上,其中胺类尤为突出;此外,对不同施氮处理土壤微生物群落功能多样性与土壤理化因子相关分析表明,全氮、铵态氮、全磷会对小叶章湿地土壤微生物组成和功能活性产生显著影响。以上结果表明增加氮沉降改变了土壤微生物功能多样性。     

基于光谱指数的伊犁绢蒿荒漠草地恢复状况的判定

为了从光谱角度探讨退化伊犁绢蒿封育的适宜年限,对未封育、封育2年、7年和10年的草地从群落数量指标、群落光谱特征及特征植物光谱进行研究。通过对植被数据与光谱数据进行回归分析,对比群落和特征植物光谱指数随封育年限的变化趋势,探讨植被高光谱对伊犁绢蒿荒漠草地恢复状况的响应及最佳封育年限判定的可行性。结果表明：随着封育年限的增加,草地的盖度、密度及生物量呈先增加后降低的趋势;对群落的数量指标、群落光谱指数及建群种光谱指数回归均指示在5年左右达到最大值,表明可以通过植物光谱来对草地恢复状况及封育最佳年限加以判定。