水氮控制对荒漠草原凋落物分解的影响

为探讨水氮控制对荒漠草原优势植物无芒隐子草和冷蒿凋落物分解的影响,设置自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)3个水分处理以及0(N0)、30kg/hm~2·a(N30)、50kg/hm~2·a(N50)、100kg/hm~2·a(N100)4个氮素(NH_4NO_3)水平,开展水氮交互试验。结果表明:在21个月的分解过程中,无芒隐子草分解速率快于冷蒿。同一分解时间同水分处理,氮沉降促进两种凋落物的分解,CK-N和R-N处理,随施氮水平的增加促进作用先增强后减弱,于N50水平分解最快,分解50%所需时间为2.15a、2.45a和2.37a、2.69a,分解95%需要9.99a、11.37a和10.75a、12.24a;W-N处理,促进作用随施氮水平的增加而增强,于N100水平分解最快,分解50%所需时间为1.87a和2.23a,分解95%需要8.84a和10.30a。同一分解时间同氮素水平,增雨促进凋落物分解。相关分析表明:凋落物分解速率与初始全氮含量呈正相关,与初始全碳、纤维素、C/N、木质素、木质素/N和纤维素/N呈负相关。     

内蒙古河套灌区农田地膜残留量分布特征及影响因素

为摸清河套灌区地膜使用及其在土壤中的残留现状,本研究对不同作物种植区进行问卷调查和典型样点采集分析。结果表明,内蒙古河套灌区地膜污染整体处于中度污染水平,农田地膜残留量介于18.20~418.60kg·hm^-2之间,平均值为131.11kg·hm^-2。地膜残留量受覆膜年限、作物类型、回收情况、土壤质地等因素影响,其中覆膜年限对残膜量的影响最大,随着覆膜年限的延长,地膜残留量显著增加,覆膜20年以上地块残膜量显著高于覆膜年限少于20年地块（P<0.05）。玉米种植区地膜残留量（132.77kg·hm^-2）高于向日葵种植地区（127.88kg·hm^-2）。地膜回收意识是影响河套灌区地膜残留量的重要因素,回收方式主要为人工拾捡或耙地带出农田,研究区地膜回收率仅为38.10%,地膜回收地块的残留量（108.28kg·hm^-2）低于不回收地块（145.03kg·hm^-2）。相同条件下,不同质地土壤中砂质壤土残膜量最多（153.84kg·hm^-2）。研究表明,河套灌区应通过调整种植结构、强化回收意识、提高回收率、推广生物可降解地膜等方式降低地膜污染。     

玉米/大豆间作种植对农田大型土壤动物群落动态变化的影响

为调查玉米/大豆间作种植模式对农田大型土壤动物群落结构动态特征的影响,采用手拣法捕获土壤动物,于2016年6～9月玉米生育期内对大型土壤动物群落组成、多样性、垂直分布和功能群特征进行了研究。结果表明:玉米生育期共捕获大型土壤动物818只,隶属于34个类群。大型土壤动物个体数随玉米生长呈现逐渐增加的趋势,在拔节期间作种植显著提高了土壤动物个体数(P<0.05);玉米拔节、抽穗和成熟期10～20 cm土层大型土壤动物个体数显著高于0～10和20～30 cm土层(P<0.05)。Shannon-Weiner指数和Margalef指数随玉米生长呈现先升高后下降的趋势,在拔节期Shannon-Weiner指数和Margalef指数均最大;Simpson指数总体与Shannon-Weiner指数变化趋势相反,随玉米生长呈现先下降后升高的趋势。间作种植在成熟期显著提高了植食性大型土壤动物个体数,在拔节期显著提高了捕食性和腐食性大型土壤动物个体数(P<0.05);植食性和腐食性大型土壤动物个体数随玉米生长呈增加的趋势;捕食性大型土壤动物个体数随玉米生育期基本呈增加的趋势。     

短花针茅荒漠草原植被群落结构及生物量对水氮变化的响应

为了解降水变化和氮沉降对荒漠草原植被群落结构和生物量的影响,在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原进行水氮交互试验,采用裂区试验设计,主区为CK(自然降水)、W(增水30%)、R(减水30%),副区为0 (N₀)、30 (N₃₀)、50 (N₅₀)、100 (N₁₀₀) kg N·hm^-2·a^-1共12个处理。结果表明:1)水氮的介入导致植物群落组成、重要值发生了明显变化,R中群落物种数最低,提高了优势种在群落中的重要值,氮素添加导致群落物种数呈“抛物线”型,群落物种数先增多后减少。2) CK、W、R条件下随施氮量增加,物种丰富度、Shannon-wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均先增大后减小,2016和2018年在CK-N₃₀、W-N₃₀、R-N₅₀达到最大值,干旱年份(2017)分别在CK-N₃₀、W-N₅₀、R-N₁₀₀达到最大值。水分主效应、氮素和水氮交互作用均对以上3个植物多样性指数有显著影响(P<0.05)。3)水分和氮素刺激了地上生物量的增加,短期氮素添加使多年生禾草生物量在地上总生物量中占比增加,多年生杂草生物量在地上总生物量中占比减小。水分、氮素、水氮交互均对地上生物量有显著影响(P<0.05)。     

降水变化和氮沉降对荒漠草原土壤细菌群落结构及酶活性的影响

为明确降水变化和氮沉降对土壤细菌及酶活性的互作效应，本研究以短花针茅荒漠草原为研究对象，试验设计采用裂区设计，主区为自然降雨（CK）、增雨30%（W）和减雨30%（R） 3个水分梯度，副区为0、30、50、100 kg·hm^-2·a^-1 4个氮素梯度（分别记为N0、N30、N50、N100），共12个处理。结果表明：降水变化和氮沉降改变了土壤细菌群落组成，但未显著改变土壤细菌Alpha多样性；降水变化和氮沉降对土壤酶活性有显著影响。土壤过氧化氢酶活性在R-N100中最低（1.63 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著降低了7.4%；土壤蔗糖酶活性在W-N0中最高（2.20 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著增加了14.6%，在R-N100中最低（1.52 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著降低了20.8%；土壤脲酶活性在W-N0中最高（17.66 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著增加了16.7%，在CK-N100中最低（9.27 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著降低了38.7%。土壤过氧化氢酶与细菌丰富度指数呈显著正相关，蔗糖酶与细菌多样性指数呈显著正相关，与细菌丰富度指数呈极显著正相关；结构方程模型结果进一步表明，土壤细菌群落多样性及pH值是土壤酶活性变化的驱动因子，而土壤硝态氮含量是驱使土壤细菌群落多样性变化的主要环境因素。综合分析表明，降水变化和氮沉降通过改变土壤理化性质影响土壤细菌群落结构及酶活性，细菌群落多样性及土壤pH值是土壤酶活性变化的主控因子，土壤pH值降低抑制土壤酶活性，细菌群落多样性增加有利于增强土壤酶活性。     

降水变化和氮沉降对荒漠草原土壤丛枝菌根真菌群落结构的影响

降水变化和氮沉降是影响植物、微生物和土壤环境变化的两个重要方面。尽管丛枝菌根（AM）真菌在陆地生态系统中起着至关重要的作用，但人们对降水变化和氮添加如何交互影响AM真菌群落仍知之甚少。本研究以短花针茅荒漠草原为研究对象，采用裂区设计，主区为自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)三个水分梯度，副区为0(N0)，30(N30)，50(N50)和100(N100) kg?hm-2?a-1 四个氮素梯度共12个处理，通过高通量测序分析了土壤中AM真菌群落的多样性和组成。结果发现，水分处理对土壤AM真菌的Alpha多样性有促进作用，氮素处理抑制了土壤AM真菌的Alpha多样性，水分增加和氮素添加的交互作用促进了AM真菌的Alpha多样性增加，并改变了土壤AM真菌群落组成。水分和氮素刺激了各功能型植物生物量的增加，氮添加使多年生杂草和半灌木、小半灌木生物量显著增加，多年生禾草生物量显著减少。此外，多型孢子菌科的相对丰度与一二年生植物和半灌木、小半灌木生物量呈显著正相关，一二年生植物和半灌木、小半灌木生物量在氮添加和增雨处理下增加。本研究证明了AM真菌群落在短期气候变化下的稳定性。此外，AM真菌在科水平上的丰度与各生活型植物地上生物量的相关性证明了地上和地下生态系统的连通性。