黄河源区建植19年人工草地生物结皮CO2通量与叶绿素荧光参数的变化

为了解黄河源人工草地不同类型生物结皮和植被群落CO₂释放和固定的变化特征,并探讨二者的影响因子,本文通过调查黄河源建植19年人工草地不同类型生物结皮CO₂通量和植被土壤特征变化发现：藻和地衣结皮CO₂通量均显著小于苔藓结皮（10.58 μmol·m^-2·s^-1）（P<0.05）;苔藓结皮对应的植被群落CO₂通量（11.55 μmol·m^-2·s^-1）显著低于藻和地衣结皮（P<0.05）;藻和地衣结皮下的土壤CO₂通量显著大于苔藓结皮（约2倍,P<0.05）。苔藓结皮叶绿素初始荧光参数F₀（Minimal Fluorescence）和最大荧光参数F_m（Maximal Fluorescence）均最大;藻和苔藓结皮的PS Ⅱ最大光化学量子产量F_v/F_m（Optimal/Maximal Quantum Yield of PS Ⅱ）均高于地衣结皮。CO₂通量和叶绿素荧光参数的主要影响因子相似,均与禾本科高度、土壤铵态氮含量正相关,与pH负相关。因此,在研究草地碳平衡过程中应充分考虑生物结皮的贡献,同时需注意不同类型的生物结皮的CO₂通量和叶绿素荧光参数的差异变化。     

高寒矿区植被恢复对渣山表层基质的响应CSCD

针对多年冻土高寒矿区煤矸石山植被恢复问题,本研究以青海木里煤田圣雄矿区2013年在渣山人工种植的3个阳坡(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)为研究对象,结合野外调查及室内分析方法,进行了植被恢复对渣山表层基质响应的研究。结果表明,样地Ⅰ的植被高度、盖度、地下生物量、幼苗高度、总盖度、苔藓盖度和生殖枝数量均与样地Ⅱ和Ⅲ之间有显著差异(P<0.05)。3个样地表层基质速效P、速效K、有机质、pH以及水分含量差异极显著(P<0.01)。坡面苔藓盖度与植被总盖度、幼苗盖度、生殖枝数量以及基质速效K极显著正相关(P<0.01)。利用随机森林方法得出,pH、速效P、幼苗高度、有机质、幼苗盖度是影响渣山坡面表层基质差异最主要的环境因子。因此,在多年冻土矿区植被恢复过程中,调节基质pH、适时补充速效养分和有机质有助于植被恢复。     

黄河源区建植17年栽培草地退化响应因子分析

为防止高寒地区栽培草地的退化,以黄河源区玛沁县大武滩建植17 a的单播垂穗披碱草(Elymus nutans)栽培草地为研究对象,调查栽培草地不同退化区(重度退化、中度退化、对照区)土壤养分和植物群落特征,共18个响应指标。研究结果表明:重度退化、中度退化、未退化(对照)栽培草地土壤养分含量之间差异不显著(P 0.05);未退化栽培草地垂穗披碱草、禾本科(Poaceae)、杂类草(Forbs)盖度分别与中度、重度退化之间具有极显著差异(P 0.01),中度退化区植物多样性指数最大,未退化与退化草地之间Simpson指数差异显著(P 0.05)。利用随机森林法分析不同退化指标对退化程度敏感度大小的响应,结果发现:植物群落特征禾本科盖度、生殖枝数量对退化程度响应最敏感,禾本科植物盖度小于65%以下时不能作为监测栽培草地是否发生退化的重要指标;而土壤有机质含量、全氮含量对退化程度响应不敏感,说明建植17年栽培草地的土壤理化性质已趋于稳定。故在监测调查栽培草地退化时,禾本科植物盖度可作为重要的评价依据。     

基于高寒矿区颗粒有机肥和羊板粪配施的无客土重构土壤理化性质分析

为解决高寒矿区恢复植被退化和土壤肥力下降等问题,选用颗粒有机肥与牧区羊圈羊板粪作为试验材料,对青海木里矿区不同坡度改良土进行双因素随机区组控制试验,以期为高寒矿区生态恢复提供理论依据。羊板粪与矿山渣土配比设置4个水平,分别为0∶10(0 m3/m2,S0)、1.5∶10(0.03 m3/m2,S1)、3∶10(0.06 m3/m2,S2)、4.5∶10(0.09 m3/m2,S3),颗粒有机肥施用量设4个水平,分别为0 kg/m2(M0)、1.2 kg/m2(M1)、2.4 kg/m2(M2)、3.6 kg/m2(M3),羊板粪与颗粒有机肥两两组合共16个处理。分析不同配施处理下试验小区土壤理化性质和土壤酶活性,研究结果表明:(1)M3S2处理下平地土壤最大持水量、毛管持水量、毛管孔隙度分别是M0S0处理(对照)的3.9、4.1和1.8倍,土壤容重相比M0S0处理降低42.8%;M3S2处理下坡地土壤最大持水量、毛管孔隙度分别比M0S0处理高70.6%和75.0%,毛管持水量是M0S0处理的2.2倍。(2)单施羊板粪及其与颗粒有机肥的配施处理,能提高平地土壤养分含量及土壤pH,M1S3处理下平地土壤全氮、全磷、有机质含量分别是M0S0处理的2.0、1.9和1.9倍,M3S2处理下铵态氮含量是M0S0处理的3.1倍。M1S2处理下坡地土壤全氮含量比M0S0处理显著提高64.3%。(3)平地与坡地土壤脲酶活性分别在M1S3、M3S3处理下显著提高。(4)土壤全氮、毛管孔隙度、铵态氮是影响土壤酶活性的驱动因子。总体来看,矿区平地无客土重构土壤以颗粒有机肥与羊板粪配施M1S3处理效果最佳,矿区坡地无客土重构土壤采用M3S2处理效果最好。     

生物土壤结皮对黄河源区人工草地植被与土壤理化性质的影响

为探讨高寒地区生物土壤结皮（Biological Soil Crusts,BSCs）在人工草地演替中的生态作用,揭示其对人工草地植被与土壤养分恢复的影响规律。本研究选择在青海省玛沁县5个建植年限（18,14,11,4,和1年）的人工草地,调查各年限草地中BSCs的分布情况,以及BSCs的特征与植被分布特征和土壤理化性质的关系。结果表明：不同建植年限人工草地中BSCs的类型、盖度、厚度各不相同,较长建植年限人工草地中BSCs的多样性大、种类多,主要包括苔藓、地衣以及藻类,而建植年限短的人工草地中仅分布少量的苔藓,但厚度较大。BSCs盖度与禾本科（Gramineae）植物盖度、密度以及地上生物量显著正相关（P<0.05）,但与植被平均高度以及0~10 cm地下生物量显著负相关（P<0.05）。BSCs能调节pH,对累积土壤养分有明显作用,能显著增加建植年限长（14和18年）的人工草地中表层（0~5 cm）土壤速效养分以及建植年限短（1和4年）的人工草地中的全效养分含量（P<0.05）;在建植年限短的草地中,BSCs可减小（P<0.05）土壤粒径,增加（P<0.05）土壤细颗粒（细砂粒、黏粉粒）含量。本研究揭示,建立人工草地有利于增加BSCs盖度、厚度以及多样性,同时BSCs对人工草地地上生物量的增加和土壤结构和养分的恢复具有重要意义。     

不同施肥处理对高寒矿区渣山改良土酶活性和理化性质的影响

本试验以青海木里江仓矿区渣山表层基质作为研究对象，采用有机肥、硫酸亚铁配施的双因素试验设计方法，探讨了渣土中碱性磷酸酶、脱氢酶、蛋白酶、脲酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性的变化特征，旨在为高寒矿区渣山土壤和植被恢复提供理论参考。结果表明：施用有机肥2 kg·m^-2能显著提高土壤酶活性，尤其是蛋白酶、脲酶、纤维素酶活性；施用有机肥3 kg·m^-2和硫酸亚铁100 g·m^-2能显著增加改良土中的碱解氮、速效磷、有机质含量（P<0.05）；由RDA分析结果可知，渣山改良土壤中全氮、有机质含量、pH、容重是影响渣山表层土壤酶活性的环境因子，有机质含量和土壤容重呈正相关关系，pH和土壤含水量呈正相关关系。以上结果表明，在高寒矿区渣山土壤改良中，施用2 kg·m^-2左右的有机肥即可使煤矿区渣山改良土养分含量和酶活性增加。     

短期恢复下高寒矿区煤矸石山土壤变化特征研究

植物-土壤的相互作用是生态恢复学的主要研究方向之一,明确植被恢复对土壤性质的影响程度,对于合理设计人工恢复措施等意义重大。本研究通过在高寒矿区煤矸石山人工种植垂穗披碱草、冷地早熟禾、星星草,研究不同恢复年限下土壤氮、磷、钾、有机质、pH值、植被盖度变化特征及各指标之间的相关性。结果表明,随着恢复时间的延长,土壤全氮含量与恢复当年相比差异不显著,土壤全磷含量逐步增加,土壤全钾含量逐步下降。恢复4年与恢复当年相比,土壤全磷含量增加了17.39%(P0.05)、土壤全钾下降了12.77%(P0.05)。土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著下降,恢复4年与恢复当年相比分别下降了49.68%(P0.05)、66.07%(P0.05)、18.67%(P0.05)。与恢复当年相比,恢复2和4年后土壤有机质含量分别提高了7.92%(P0.05)、43.02%(P0.05),增加趋势明显。pH值随着恢复时间的延长逐步增加,土壤由酸性逐步向中性过度。人工建植2、4年后盖度未发生明显变化。相关性分析表明,除全氮含量以外,绝大部分土壤营养元素之间相关性显著,植被盖度与土壤pH值之间呈负相关。结合当前研究结果,在高寒矿区煤矸石山人工建植过程中,需及时补充速效肥料,以满足地上植物生长需求。     

短期恢复下高寒矿区煤矸石山土壤变化特征研究

植物-土壤的相互作用是生态恢复学的主要研究方向之一,明确植被恢复对土壤性质的影响程度,对于合理设计人工恢复措施等意义重大。本研究通过在高寒矿区煤矸石山人工种植垂穗披碱草、冷地早熟禾、星星草,研究不同恢复年限下土壤氮、磷、钾、有机质、pH值、植被盖度变化特征及各指标之间的相关性。结果表明,随着恢复时间的延长,土壤全氮含量与恢复当年相比差异不显著,土壤全磷含量逐步增加,土壤全钾含量逐步下降。恢复4年与恢复当年相比,土壤全磷含量增加了17.39%(P<0.05)、土壤全钾下降了12.77%(P<0.05)。土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著下降,恢复4年与恢复当年相比分别下降了49.68%(P<0.05)、66.07%(P<0.05)、18.67%(P<0.05)。与恢复当年相比,恢复2和4年后土壤有机质含量分别提高了7.92%(P<0.05)、43.02%(P<0.05),增加趋势明显。pH值随着恢复时间的延长逐步增加,土壤由酸性逐步向中性过度。人工建植2、4年后盖度未发生明显变化。相关性分析表明,除全氮含量以外,绝大部分土壤营养元素之间相关性显著,植被盖度与土壤pH值之间呈负相关。结合当前研究结果,在高寒矿区煤矸石山人工建植过程中,需及时补充速效肥料,以满足地上植物生长需求。     

黄河源高寒草甸退化过程中CO2通量的变化

为研究草地退化对高寒草甸碳排放的影响,选取青海省黄南州河南县的未退化（No degraded ,ND）、中度退化（Moderate degraded ,MD）和重度退化（Serious degraded,SD）高寒草甸,利用LI-8100A红外气体分析仪测定CO₂通量。结果表明：草地退化能够显著降低高寒草甸CO₂通量。未退化高寒草甸CO₂通量为12.44 μmol/(m·s),显著高于重度退化高寒草甸4.64 μmol/(m·s),中度与重度退化草甸差异不显著。全氮含量在重度退化区最高,全磷含量表现出相反趋势;速效养分随着退化的加剧逐渐减少。随机森林模型分析发现,植被特征中杂类草盖度和地上生物量是降低CO₂通量的关键因子,各土层中土壤pH,0~2、2~5 cm土壤细砂粒比例和5~10 cm土壤全磷含量为关键因子,均与CO₂通量呈显著正相关。说明高寒草甸的退化引起植被类型和土壤特征发生变化,进而导致CO₂通量发生变化,且不同土层关键因子具有差异,因此,研究黄河源高寒草甸碳排放的过程中需要密切关注植被类型和土壤变化。