青藏铁路植被恢复和“黑土型”退化草地治理的实践与启示

由于高、寒和旱的独特特点,青藏高原生态系统具有特殊的环境敏感性和脆弱性。近年来,工程扰动、放牧等人类活动的加剧对青藏高原生态系统稳定性的影响日渐凸显,集中表现为植被退化、土壤贫瘠化和水土流失加剧等。目前,为了尽可能避免人类活动对生态系统造成的负面影响,遏制生态环境的进一步恶化,已采用了多种方式和手段进行环境保护和植被恢复。本研究以青藏铁路工程植被恢复和"黑土型"退化草地治理两个典型案例为例,总结了青藏高原进行植被恢复的经验,提出了青藏高原植被恢复的基本原则和注意事项,对今后青藏高原工程扰动和草地退化后进行植被恢复具有指导意义。     

不同季节放牧对矮嵩草草甸植物叶面积指数的影响

采用样方法对青藏高原高寒矮嵩草草甸冬春季放牧、夏秋季放牧和不放牧样地各类植物叶面积指数、相对生长速率、地上活植物量以及叶茎比进行了调查分析,以研究不同季节放牧对矮嵩草草甸的影响。结果表明,7~8月,地上活植物量都是先增加后降低,7月24日达到峰值,其中夏季放牧地上活植物量最大,322.7 g/m2。不放牧对其叶面积指数的影响不大,夏季放牧其叶面积指数不断增大,8月8日达到最大值3.9;冬季放牧其叶面积指数先降低后增加,7月24日降到最小值2.9;地上活生物量与叶面积指数之间呈正相关。3种处理下矮嵩草草甸植物1个月内相对生长速率变化不同,7月9日~7月24日,群落地上植物量的净积累为正增长过程(RGR0),7月24日~8月9日呈负增长(RGR0),植物量下降。冬春季放牧下矮嵩草草甸各类植物的叶茎比不断增加,8月8日达最大值6;夏秋季放牧先增加后降低,7月24日达最大值6.9;不放牧先降低后增加,7月24日降到最小值4.3,8月8日达到最大值6.6。     

人工植被重建对沙化高寒草地土壤真菌群落特征的影响

采用实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR)和Illumina Miseq高通量测序技术研究了天然草地（NG）、沙化草地（DG）、草本人工草地（AG）和人工灌丛植被（AS）四种不同草地类型的表层（0～10 cm）土壤真菌群落的生物量、多样性和结构,以揭示不同人工植被恢复措施对沙化高寒草地土壤真菌群落恢复的影响及其驱动因子。结果表明：1）草地沙化显著（P<0.05）降低了真菌群落的生物量和α多样性,人工植被重建则明显促进了二者的恢复,22年后与NG无显著差异。2）草地沙化和人工植被重建均极显著（P=0.001）改变了真菌群落结构。草地沙化后,担子菌门相对丰度显著（P<0.05）下降,一些稀有真菌趋于消失,而未分类真菌门的相对丰度则显著（P<0.01）增加。经过22年的生态恢复,绝大多数真菌门的相对丰度与NG无显著差异;AG与NG的真菌群落结构比AS与NG更为相似。3）真菌群落α多样性与植被和土壤属性之间的相关关系因多样性指数的不同而异,而其群落结构与大多数植被和土壤属性极显著（P<0.01）正相关,植被和土壤属性二者结合解释了21...     

沙化和人工植被重建对高寒草地土壤细菌群落特征的影响

土壤微生物群落特征指示着草地的质量和健康状况。本研究以青海省贵南县的天然草地（NG）、沙化草地（DG）、草本人工恢复草地（AG）和灌木人工恢复草地（AS）4种草地类型为研究对象,采用qPCR和Illumina MiSeq高通量扩增子测序技术研究了土壤细菌群落生物量、多样性及其结构的变化,结合植被和土壤属性剖析了高寒草地土壤细菌群落演变的关键影响因子及其贡献。结果表明：草地沙化显著（P<0.05）降低了土壤细菌群落的生物量和α多样性,人工植被重建则促进了土壤细菌群落生物量和α多样性的恢复,22年后基本达到未退化前的水平。草地沙化显著（P<0.05）增加了芽单胞菌门（Gemmatimonadota）的相对丰度,而变形菌门（Proteobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetota）的相对丰度则显著降低（P<0.05）;人工植被重建促进了优势细菌门逐渐向NG方向演变,22年后绝大部分优势细菌的相对丰度基本恢复到未退化之前的状态。然而,DG、AG和AS与NG的土壤细菌群落结构相似性不高,而AG和AS的群落结构则高度相似。土壤细菌群落结构与绝大多数植被和土壤理化指标显著 （P<0.05）正相关,植被属性对其群落结构变化的解释度（10.0%）比土壤物理属性（6.3%）和化学属性（1.9%）更高,植被与土壤所有指标共解释了72.0%的土壤细菌群落结构的变化,表明植被和土壤通过相互作用共同决定了高寒草地土壤细菌群落结构的演变。因此,加强对植被和土壤的保护,防止草地退化,并对沙化草地进行人工植被重建,对于保护和恢复青藏高原高寒草地土壤细菌群落具有重要的生态意义,而选择利用灌木或草本进行人工植被重建对表层土壤细菌群落的影响区别不大。     

东祁连山高寒灌丛草地土壤微生物生理功能群的动态分布研究

通过对2005和2006年东祁连山杜鹃灌丛、高山柳灌丛和金露梅灌丛土壤微生物生理功能群的时空动态进行研究.结果表明,1)各微生物生理类群的季节变化趋势在2005与2006年存在差异;2)从土壤剖面层次来看,0～10 cm土层微生物生理功能群的数量大于10～20 cm土层;3)土壤微生物生理功能群的数量大小顺序为:硝化细...     

高寒草地土壤优势细菌在草地物质循环中的作用初探

选择从高寒草地土壤中分离获得的具有代表性的8株优势细菌和特有细菌菌株NX2（Acinetobacter sp．）、NX4（Arthrobacter sp．）、NX6（Chryseobacterium sp．）、NXIO（Pseudomonas sp．）、NXll（Flavobacterium sp．）、HX1（Lysobacter sp．）、WX15（Brevundimonas sp．）和HX5（Pseudoxanthomonas sp．）,测定了其运动特性、生长温度和对多种碳源、氮源及对大分子物质的分解能力。结果表明：NX2、NX4、NX10和WX15具有较强的运动性;HX1和NX2在5℃下生长良好,NX4、NX6、NXIO、NX11、WX15和HX5在0℃低温下生长良好,表现出对低温很强的适应性;8种细菌对硝酸盐等无机氮、蛋白质等有机氮以及各种碳源的利用能力和利用程度均存在差异,表明细菌对草地土壤中动、植物残体的分解和利用具有一定的选择性,同时反应出这些优势细菌在物质循环和分解利用中互相分工和合作。     

人工布设基质对农田排水沟水质的影响

本研究选择宁夏灵武农场的典型排水支沟进行人工布设基质,在沟中布设土壤、炉渣、秸秆、锯末4种基质处理及铲草处理和对照(不做任何处理),研究分析了基质对农田排水沟水质的影响。对基质的组分分析表明,锯末显著地吸附盐分和全氮,吸附量分别达0.4 g.kg 1和0.3 g.kg 1,土壤、炉渣、秸秆均明显地释放盐分,释放量为5.3~50.8 g.kg 1;秸秆显著地释放有机碳,释放量达54.0 g.kg 1;4种基质对全磷吸附效果不明显。水质分析表明,除秸秆处理和对照外,盐分(TDS)在其他处理下显著减少,而化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)、NO3-N和NH4+-N浓度在锯末和土壤处理下均有不同程度的减小。对于整条试验沟道,农田退水中TDS、TN、TP的浓度随着在沟道迁移距离的增加呈明显减小的趋势,至出水断面时浓度分别为0.60~0.80g.L 1、0.24~0.33 mg.L 1和0.04~0.09 mg.L 1。田间沟道试验说明,农田排水沟能有效地截留农田退水污染物,选择适合的基质进行人工布设实际可行,有助于发挥农田排水沟的生态功能。     

东祁连山高寒草地土壤微生物三大类群的时空动态特征

通过对2005年和2006年东祁连山高寒草地4种不同草地类型(珠芽蓼草地、禾草草地、沼泽草地、嵩草草地)土壤3大类群微生物(真菌、细菌、放线菌)数量的时空动态进行研究。结果表明:(1)不同空间层次草地土壤3大类群微生物数量变化均较大,0-10 cm土层的数量为10-20 cm土层的1.02~3.89倍;(2)不同植被下土壤3大类微生物数量季节变化各有其自身的特点,年际变化也不一致;(3)不同植被下同一时间草地土壤三大类群微生物总数量差异较大,为0.83×107~4.71×107个/g;(4)三大类微生物中,细菌数量最大,放线菌次之,真菌最小,分别占微生物总数的48.9%~67.69%,32.18%~48.96%和0.08%~0.25%。     

不同植被恢复措施下高寒沙化草地植被与土壤变化特征

草地沙化是青藏高原草地生态环境恶化的显著问题之一，为研究不同恢复措施对高寒沙化草地植被与土壤的影响，以沙化草地（DG）、人工草本恢复草地（AG）、人工灌丛恢复草地（AS）以及天然草地（NG）为研究对象，基于植被群落和土壤特征的变化及两者的相互关系，评价了不同人工植被恢复措施对高寒沙化草地22年的恢复效果。结果表明：（1） AG和AS分别使DG的地上生物量增加至109.21，1 293.21 g/m²，但2种恢复措施的草本地上生物量均显著低于NG，而AG的植被群落物种丰富度比AS显著低31.48%（p<0.05）。（2）与DG的0—10 cm表层土壤相比，AG的土壤孔隙度、含水量、总碳和总氮含量分别显著提高7.94%，67.95%，22.09%和257.14%，AS的这些指标也分别显著提高6.41%，43.00%，17.18%和242.86%；但2种恢复措施的土壤碳氮养分含量均显著低于NG （p<0.05）。（3） AS和AG的土壤有机碳矿化总累积量分别比DG显著提高133.39%和116.96%，但均显著低于NG，2种恢复措施间无显著差异（p>0.05）。可见，人工植被恢复措施显著促进沙化草地植被以及土壤恢复，但灌丛恢复更有利于提高植被物种丰富度，而草本恢复更有利于增加沙化草地土壤水分。