宁夏东部荒漠草原向灌丛地转变过程土壤微生物响应

为探究荒漠草原向灌丛地人为转变过程中土壤微生物及其酶活性的响应特征,选取宁夏东部荒漠草原近30年典型草地-灌丛地镶嵌体区域的荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为研究样地,开展各样地不同微生境(植丛和空斑)下的0～20 cm土层土壤理化性质、微生物数量、微生物生物量及其酶活性特征研究.结果显示:随转变过程各样地土壤水分...     

荒漠草原不同植被恢复模式地上生物量与土壤水分的关系

以短花针茅荒漠草原不同植被恢复模式的天然草地为对象,研究草地地上部分生物量及不同土层深度土壤水分的变化,分析地上部分生物量与土壤含水量之间的关系。结果表明:围栏封育+灌木条带+施肥复壮、围栏封育+松土补播+草种包衣2种荒漠草原植被恢复模式草地地上生物量在生长末期分别比放牧天然草地,增加31.30g/m2、24.57g/m2;3种植被恢复模式及放牧样地的表层(0～20cm)土壤含水量均较低,随着深度增加,土壤含水量增大;短花针茅荒漠草原地上生物量与土壤含水量间呈正相关关系,围栏封育+灌木条带+施肥复壮、围栏封育+松土补播+草种包衣试验样地、放牧天然草地(CK)的地上生物量与0～20cm土壤含水量呈显著正相关(P0.05),"围栏封育+灌木条带+施肥复壮"试验样地的地上生物量与20～40cm土壤含水量为极显著正相关(P0.01);退化荒漠草原生态恢复过程中,可采取围栏封育、施肥、补播、增加防护灌木带等多种措施以提高生态恢复效果。     

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。     

草地雀麦种植对坡地土壤水分动态变化的影响

选择15°坡地设置草地雀麦种植试验小区,并以裸露地为对照,在自然降雨条件下观察草地雀麦生物学特性及坡地土壤含水量变化,研究草地雀麦种植对坡地土壤水分动态变化的影响。结果表明:草地雀麦种植对坡地土壤水分动态变化影响显著,且地下生物量越大影响越大。在北京地区草地雀麦种植2年后地上生物量达4412.7kg/hm2,0~30cm地下生物量达3325.3kg/hm2,且0~10cm土层地下生物量是草地水土保持功能发挥的主要组成部分。北京地区土壤水分变化较为明显的时期主要在3~10月份,其动态变化大体可分为雨季前期(3~6月)和雨季(7~10月)两个阶段,其中,雨季前期土壤含水量较低,草地雀麦种植可以减缓坡地0~60cm深度土壤含水量的下降,并以0~20cm土层作用最大,维持土壤含水量在11.5%~12.0%之间;雨季降雨明显增加时,草地雀麦可以促进坡地土壤水分吸收达到相对较高的状态,并在土壤含水量高于23%以上后,加速0~60cm土层尤其是0~20cm土层土壤水分散失,维持土壤含水量在17.5%以下。     

荒漠草原灌丛转变过程土壤呼吸动态变化及其影响因素研究

探析荒漠草原向灌丛转变过程土壤呼吸动态及其影响因素,对确定干旱半干旱生态系统碳“源”/“汇”状态具有重要意义。本研究以宁夏东部荒漠草原-灌丛镶嵌体为研究对象,选取荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为研究样地,开展各样地微生境(植丛与空斑)下土壤呼吸(Rs)及相关土壤性质研究,结果表明：随着荒漠草原向灌丛地转变,土壤呼吸日动态与季节动态呈上升趋势,季节动态在7月达到峰值(P<0.05),灌丛地显著高出荒漠草地42.4%;土壤温度为转变过程土壤呼吸日动态的主要影响因子,温度和水分共同影响(R²介于0.44～0.80)土壤呼吸季节动态;回归分析和主成分分析表明,土壤呼吸与全碳、全氮、微生物生物量碳、生物量氮、土壤有机碳呈显著负相关(P<0.01),与硝态氮呈显著正相关(P<0.05)。综上,近30年灌丛转变过程促使土壤二氧化碳通量增加,加速荒漠草原有机碳养分消耗。     

高寒草地干湿生态系统土壤水分及入渗对降水的响应

为厘清高寒草地土壤水分动态对降水的响应,利用2015-2017年的降水和不同土层(5、10、20、30和40 cm)土壤水分连续观测数据,分析了高寒草原和沼泽草甸生长季土壤水分变化及入渗对降水事件的响应.结果表明:相比于草原,生长季沼泽草甸降水频次较高,小降水事件占比较大.草原和沼泽草甸土壤水分对降水事件的响应存在较大差异,小降水事件(≤5 mm)仅增加了草原5 cm土层土壤含水量,而对沼泽草甸0～40 cm土壤剖面各层土壤含水量均起到微弱的补充;草原5～10 mm的降水事件明显增加了10 cm土层土壤含水量,而>10 mm的降水事件才可明显补充10 cm以下土层土壤含水量;在沼泽草甸>5 mm的降水事件对40 cm土层土壤含水量的增加较上层(0～30 cm)明显.土壤水分增量不仅受降水事件大小和强度的显著影响(P<0.001),同时受降水前表层(0～10 cm)土壤含水量和降水期间气温的显著影响(P<0.05).相比草原,沼泽草甸土壤中湿润锋运移较快;小降水事件发生时,沼泽草甸0～40 cm土壤剖面蓄水量增加较多;大降水事件发生时,沼泽草甸0～40 cm土壤剖面蓄水量增加较少.结果表明,草原大降水事件(>10 mm)占比较大的特征对于土壤剖面蓄水具有重要作用,沼泽草甸高频次降水和雨水渗透更快更深的特征,有利于土壤更频繁获取和有效地保持水分资源.该研究结果可为理解高寒草地区域尺度上复合生态系统土壤水分维持对降水格局的响应提供理论基础.     

黄土高原不同土地利用方式下土壤干层差异

为研究黄土高原不同土地利用方式下土壤干层差异特征,本研究以放牧草地、封育15年草地、15年柠条地和封育30年草地为研究对象,定量分析不同土地利用方式下深层土壤水分特征。结果表明:放牧草地、封育15年草地、15年柠条地、封育30年草地0-500cm土层土壤含水量平均变异系数分别为0.142、0.107、0.067、0.078;土壤干层起始深度分别为80、100、120、360cm;干层厚度分别为380、180、120、100cm;干层内土壤平均含水量分别为9%、8.9%、8.1%、9.7%。4种土地利用类型的土壤剖面均出现了不同程度的干燥化现象,放牧草地和15年柠条地土壤干燥化尤为严重,封育15年草地0-500cm土层土壤含水量显著高于放牧草地(P0.05),封育30年草地0-500cm土层土壤含水量则极显著高于放牧草地(P0.01)。随着封育年限的增加,天然草地土壤含水量显著增加,土壤干层逐渐减轻变薄,向下深移,干层强度下降。     

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)。     

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。     

黄河源区黑土滩垂穗披碱草人工草地土壤水分动态研究

对黄河源区不同龄垂穗披碱草人工草地及黑土滩退化草地土壤水分动态进行了研究。结果表明：各样地0～20cm土层土壤含水量具有明显的季节变化规律,变化趋势总体上为先增高,后降低。人工草地7月下旬土壤含水量达到最高,黑土滩退化草地8月下旬土壤含水量达到最高。各个时期0～20cm土层土壤含水量总体上为黑土滩退化草地〉2龄人工草地〉6龄人工草地。各时期0～20cm土层土壤水分垂直变化为人工草地随土层深度的增加而减小,黑土滩退化草地总体上随土层深度的增加而增大。     

宁南山区雨养苜蓿地土壤水分、养分及根系分布特征

为了探究雨养苜蓿地土壤水分、养分及根系分布特征,采用野外取样调查结合室内分析的方法,对宁南黄土丘陵区人工种植18a的苜蓿地0～720cm土壤剖面根系垂直分布、0～1000cm土壤剖面含水量、全氮、全磷含量变化及其相关性进行分析。结果表明：试验地200～1000cm范围土壤干化(Dried soil layer, DSL),平均含水量为7.11%,在0～1000cm范围土壤储水量(Soil water storage, SWS)较相近的旱作农田减少895.47mm;种植18a的苜蓿地根系和土壤养分分布规律一致,主要集中在0～120cm土层;表层0～120cm范围内土壤平均全氮含量为0.53g/kg、平均全磷含量为0.51g/kg,是0～1000 cm深度范围全氮含量平均值的1.9倍、接近全磷含量平均值。18a老龄苜蓿地0～1000cm土壤剖面含水量显著低于对照(农田);120～480cm土层全氮含量显著高于对照,全磷含量在0～200cm土层显著低于对照。总体上看,与农田对比,苜蓿地干层厚度与根系分布深度更大,对土壤水分和养分有显著影响,这一特征对今后深入揭示半干旱黄土区草地深层土壤水分、...     

黄土高原半干旱区天然草地群落结构与土壤水分关系

气候变化导致水热条件发生变化,从而引起土壤含水量改变,必然影响区域植物群落结构和功能。本研究以黄土高原半干旱区天然草地群落为研究对象,在较大空间尺度上根据随机设置样地法调查区域内典型地带性草地群落,研究黄土高原半干旱区土壤含水量的变化对草地群落的影响。结果表明,1)地上生物量、凋落物质量与土壤含水量呈显著正相关;地下生物量和总生物量与土壤含水量虽正相关但不显著;2)物种多样性和物种丰富度均随着土壤含水量的增加而增加;3)植物功能群受土壤水分的影响,表现为禾本科和豆科随着土壤含水量的增加而增加,而杂类草相反。总之,在半干旱区土壤水分是限制群落生产力和物种多样性的重要因子,而禾本科和豆科作为指示物种可以反映土壤的水分状况。土壤水分的变化可能是导致半干旱区天然草地群落演替的驱动力,草地退化可能与土壤含水量的改变有关。     

宁夏东部荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤粒径分形特征

以宁夏东部荒漠草原-人工灌丛地典型镶嵌区域为研究对象,根据生态界面理论,选取荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为主要转变样地,利用野外采样室内分析的方法,研究荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤性状、土壤粒径分形维数变化特征及其相互关系.结果表明,转变过程各样地土壤颗粒体积百分含量均表现为砂粒>粉粒>黏粒,且砂粒比例随着...     

荒漠草原不同年限灌丛引入过程土壤细菌碳源利用特征

为探究不同年限灌丛引入对荒漠草原土壤细菌群落功能多样性的影响,利用Biolog-ECO法对封育草地（17a）和不同年限引入灌丛地（6,15,25 a）0～20 cm土层展开土壤细菌群落的碳源利用特征研究。结果表明：荒漠草原不同年限灌丛引入后土壤全碳均有所增加,其中25 a时全碳最高,较封育草地显著增加43.5%(P<0.05),有机碳差异不显著,细菌数量与微生物生物量碳均在引入25 a最高,蔗糖酶活性随灌丛引入年限增加显著升高。土壤细菌群落随灌丛引入年限延长对碳源利用程度显著增大,平均增幅92.75%～181.73%,且对6类碳源利用能力均高于封育草地,其中糖类、氨基酸类、羧酸类是引入过程中细菌优先利用的3类碳源。灌丛引入也显著增加了土壤细菌群落功能多样性,特别是Shannon-Wiener丰富度指数、Shannon均匀度指数和Simpson优势度指数随引入年限延长而增大,且土壤全碳、全氮与细菌群落功能多样性呈显著正相关（P<0.05）。综上,近30 a灌丛引入不仅提高了土壤细菌对不同碳源的利用程度,也改变了主要碳源利用类型,从草地的氨基酸、聚合物类等转向灌丛地糖类、氨基酸...     

宁夏东部荒漠草原不同植被恢复模式的土壤响应特征

利用野外观测数据和室内测定分析方法对宁夏东部荒漠草原5种不同植被恢复模式(封育、补播沙打旺、补播黑沙蒿、柠条地以及补播苜蓿)下的土壤呼吸、水分、化学性质及微生物响应进行了研究。结果表明:不同植被恢复模式土壤呼吸强度范围为0.01~1.47CO_2g/m~2·h,苜蓿地、柠条地显著高于其他恢复措施草地(P0.05);0~200cm土层土壤水分含量在9.22%~21.36%之间,柠条地、补播沙打旺草地显著高于其他恢复措施草地(P0.05);0~100cm土层全氮在0.27~0.51g/kg之间,有机碳均值在1.64~2.44g/kg之间,均表现为苜蓿地高于其他恢复样地;在不同模式恢复下,苜蓿地细菌数量较其他恢复模式的增益显著(P0.05),封育地的真菌数量较高(P0.05);土壤呼吸与土壤水分、有机碳、全氮和土壤微生物均呈线性正相关,与土壤水分极显著相关(P0.01),与有机碳显著相关(P0.05)。     

不同载畜率下短花针茅草原土壤水分空间异质性的分析

以短花针茅(Stipa breviflora)草原为研究对象,采用经典统计学和地统计学的方法对不同载畜率样地(不放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧)的土壤水分进行描述性统计、半变异函数及空间插值分析,旨在研究载畜率对荒漠草原土壤水分空间异质性的影响。结果表明,01)各处理的土壤含水量均随载畜率的增大而逐渐升高,各处理的变异系数(CV)在7.29%~9.79%,均呈弱变异性。2)半变异函数分析显示各处理的土壤水分含量均呈指数模型,不放牧的结构比为74.4%,属于中等程度变异。轻度、中度、重度放牧处理的结构比分别为94.4%、91.2%和96.0%,具有强烈的空间自相关性;3)利用克里格插值法对各样地的未知采样点进行插值分析,发现重度放牧处理土壤水分的空间变异程度最大,不放牧处理土壤水分的空间变异程度最低。所以,载畜率对土壤水分的空间分布有明显的影响。     

格姆滩黑土滩人工草地土壤水分动态研究

通过对青海草地早熟禾人工草地和“黑土滩”退化草地土壤水分动态的研究,结果表明：两样地0—20cm土层土壤含水量变化趋势均为先增高,后降低,人工草地7月下旬土壤含水量达到最高值,“黑土滩”退化草地8月下旬达到最高值;各个时期土壤平均含水量人工草地总体上高于“黑土滩”退化草地;各时期0－20cm土壤水分垂直变化,人工草地随土层深度的增加而减小,“黑土滩”退化草地总体上随土层深度的增加而增大。     

大武地区黑土滩人工草地土壤水分动态研究

对大武地区不同龄青海草地早熟禾人工草地和原生植被土壤水分动态进行了研究。结果表明：各样地0—20cm土层土壤含水量具有明显的季节变化规律,变化趋势总体上为先增高,后降低。人工草地7月底土壤含水量达到最高,原生植被9月下旬土壤含水量达到最高。各个时期土壤各层及平均含水量均为原生植被〉5龄人工草地〉4龄人工草地。各样地0—20cm土壤水分垂直变化具有相同的趋势,即随土层深度的增加而减小。     

藏北一年生人工草地不同弃耕年限对植被群落和土壤特征的影响

为了探讨高寒草甸草原类一年生燕麦人工草地弃耕后对植被群落结构和土壤养分变化的影响,于8月份植被生长旺季测定了天然草地(NG)、燕麦人工草地弃耕2年样地(OA-2)和弃耕10年样地(OA-10)植被群落结构和土壤养分,对比分析其变化过程。结果表明,与邻近天然草地相比,OA-2植被群落盖度、建群种相对重要值、Shannon-Wiener指数和Pielou指数均表现为显著性下降。OA-10在自然恢复过程中,0～10cm土壤有机质、土壤全氮和速效氮含量显著升高,10～20cm土层土壤有机质、土壤全氮和速效氮含量显著下降;弃耕导致土壤pH值升高。因此,高寒草甸草原类草地建植一年生人工草地后应谨慎弃耕,短期弃耕的草地应利用人为恢复技术措施加快草地恢复进程,避免草地发生退化。     

短花针茅荒漠草原不同放牧强度土壤线虫群落研究

为探明短花针茅荒漠草原土壤线虫群落分布特征及不同放牧强度对土壤线虫群落的影响,该研究对短花针茅荒漠草原4个不同放牧强度草地的线虫群落进行了系统调查。结果表明：试验区共捕获18属7 200条/100 g干土线虫。拟丽突属、丽突属2个属分别占个体总数的22.78%、41.90%,为该地区的优势类群。多样性分析表明：线虫群落个体数、物种丰富度均为轻度放牧草地大于其余放牧强度草地;群落多样性指数为对照样地>轻度放牧草地>重度放牧草地>中度放牧草地;群落均匀度指数为重度放牧草地>对照样地>（轻度放牧草地=中度放牧草地）。生态指数分析表明：成熟度指数为轻度放牧草地>对照样地>中度放牧草地>重度放牧草地,可见轻度放牧草地和对照样地土壤较稳定,而重度放牧草地土壤受外界活动扰动程度最大;通道指数为中度放牧草地>重度放牧草地>轻度放牧草地>对照样地。此外,通过对不同放牧强度草地植物群落多样性、生物量、盖度、平均高度、枯落物干重、土壤含水量、酸碱度、土壤有机质等环境因子与土壤线虫群落特征指数进行多元逐步回归分析,阐明了放牧条件下影响土壤线虫群落的关键生态变量。研究结果可为确定有益于荒漠草原线虫群落生物多样性维护的放牧强度提供参考。