不同退化程度草地土壤特征的研究

本文从土壤的理化性质、酶活性、微生物及种子库等方面分析了近年来不同退化程度草地的土壤特征,以深入了解草地生态系统的受损程度,从而为合理利用土地资源及退化草地生态系统的恢复与重建提供基础资料.     

退化高寒草地浅层土壤理化性质Meta分析

青藏高原生态地位显著,草地退化影响区域生态安全,针对退化高寒草地土壤理化性质的研究众多但结果存在较大异质性。通过检索纳入79篇与退化高寒草地土壤理化性质相关的文献,采用整合分析方法用于定量述评不同退化程度高寒草地浅层土壤主要理化性质的效应及变化规律。结果表明：高寒草甸0～10 cm、10～20 cm土层内随着退化加剧土壤容重、pH上升,土壤含水量、有机碳、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾下降;高寒草原0～10 cm、10～20 cm土层内随退化加剧,土壤容重上升,pH、含水量、有机碳、速效钾下降。总体反映出不同退化程度对高寒草地土壤主要理化性质产生较大负面影响,研究结果可为青藏高原高寒草地生态保护提供依据。     

围封对当雄县高寒草原土壤微生物和酶活性的影响

过度放牧会严重破坏土壤生态系统,造成土壤退化,土壤一旦退化,即使很长年限也难以恢复。本研究通过围栏禁牧(1、4、6年)对青藏高原当雄县高寒草原退化草地进行修复,分析围封时间对高寒草原土壤理化性质、土壤微生物和酶活性的影响,以期阐明围封对高寒退化草地修复的影响。结果表明,与放牧土壤相比,围封1、4和6年的草地土壤水溶性有机碳和水溶性有机氮含量显著提高(P0.05),围封6年的土壤含水量显著增加,p H值显著降低;围封显著改变了土壤蔗糖酶和L-天冬酰胺酶活性,土壤蔗糖酶和L-天冬酰胺酶活性均随着围封年限的延长有增加的趋势;围封6年土壤细菌、放线菌和革兰氏阳性细菌含量相比放牧显著升高。因此,围封不仅会引起土壤物理化学性质的变化,而且土壤酶活性与土壤微生物群落结构都会发生相应改变。Pearson相关性分析表明,水溶性有机碳、水溶性有机氮、土壤水均与土壤酶活性和微生物类群生物量显著或极显著(P0.01)相关,因此这些指标可以指示退化草地修复状况。围栏禁牧有利于提高土壤易降解有机质含量,从而促进微生物生长,加速营养物质循环,促进高寒草原生态系统的恢复。     

人造湖对毗邻退化草地土壤含水量、电导率和pH的影响

湖泊作为湿地生态系统的一种重要组成,具有保护和改善生态系统环境的生态效应。以毗邻人工湖的持续放牧的退化草地为研究对象,评估人工湖泊对退化草地土壤理化性质的影响,为改善退化草地提供理论依据。试验结果如下:1)毗邻退化草地土壤理化性质对人工湖在距离和深度上产生不同的响应。土壤含水量在距离上随着离湖距离的增加显著降低,0~10cm土层含水量从距湖10~600 m,降幅分别达到50%(2014年)、48%(2015年)和58%(2016年)。土壤pH则表现相反的趋势。土壤电导率(EC)在距离上先升高,在距湖100m处达到最大后降低。土壤水分、pH和距离有显著的线性关系,在0~10cm土层相关系数分别达到70%和50%。2)在建成湖的3年(2014-2016年)间,表层(0~10cm)土壤随着建湖年限的增加土壤电导率显著降低,其中距湖10 m处,2016年相对2014年降低了59%。下层土壤(特别是20~40cm土层)随着建湖年限的增加土壤电导率显著升高,说明土壤盐分自建湖后从表层向下层运移。上层土壤的pH在年际间有显著的降低趋势。综上所述,表明在退化草地上建造人工湖泊后对退化草地的土壤理化性状产生一定的积极作用。     

人造湖对毗邻退化草地土壤含水量、电导率和pH的影响

湖泊作为湿地生态系统的一种重要组成,具有保护和改善生态系统环境的生态效应。以毗邻人工湖的持续放牧的退化草地为研究对象,评估人工湖泊对退化草地土壤理化性质的影响,为改善退化草地提供理论依据。试验结果如下: 1) 毗邻退化草地土壤理化性质对人工湖在距离和深度上产生不同的响应。土壤含水量在距离上随着离湖距离的增加显著降低,0~10 cm土层含水量从距湖10~600 m,降幅分别达到50%(2014年)、48%(2015年)和58%(2016年)。土壤pH则表现相反的趋势。土壤电导率(EC)在距离上先升高,在距湖100 m处达到最大后降低。土壤水分、pH和距离有显著的线性关系,在0~10 cm土层相关系数分别达到70%和50%。2) 在建成湖的3年(2014-2016年)间,表层(0~10 cm)土壤随着建湖年限的增加土壤电导率显著降低,其中距湖10 m处,2016年相对2014年降低了59%。下层土壤(特别是20~40 cm土层)随着建湖年限的增加土壤电导率显著升高,说明土壤盐分自建湖后从表层向下层运移。上层土壤的pH在年际间有显著的降低趋势。综上所述,表明在退化草地上建造人工湖泊后对退化草地的土壤理化性状产生一定的积极作用。     

放牧对草地生态系统温室气体的影响

放牧主要通过影响草地生态系统中土壤的理化性质(土壤含水率、孔隙度、微生物和有机物含量的构成)来影响整个生态系统温室气体的排放。草地生态系统土壤中,植物根系的呼吸作用、土壤微生物的活动以及各种物理、化学和生物作用为温室气体的主要来源。本文在阐述草地生态系统温室气体排放机制和作用的基础上,主要从放牧管理模式、放牧强度、放牧动物等放牧作用对草地生态系统温室气体的排放情况进行了综述,就今后放牧对草地生态温室气体的研究重点和方向进行了展望,总结了适合不同放牧条件下整个生态系统温室气体的减排措施。     

放牧强度对川西北高寒草甸土壤理化性质的影响

土壤是草地生态系统的基础环境,土壤的稳定性(土壤养分的持续供给水平和根土比例)是支撑草地生态系统结构和功能稳定性、生态系统恢复的重要因素。适当的放牧,使植物群落丰富度增加,维持了植物群落的稳定,有利于提高群落的生产力。随着放牧程度的增加,植被盖度、地上生物量、土壤水分含量、有机质、全氮、全磷、全钾、土壤微生物及多数酶的活性呈现下降的趋势,而土壤容重、p H值呈现升高的趋势。长期不合理的放牧将会导致草地退化、盐碱化和生态环境恶化。因此,探讨放牧对草地土壤的理化性质的变化规律,揭示草地退化机理具有重要意义。     

氮添加对退化高寒草地土壤微生物量碳氮的影响

若尔盖高寒草地生态系统脆弱,对环境因子的改变响应敏感。本试验以若尔盖高寒退化草地为研究对象,在2015-2016年每年返青期,以尿素作为氮源在野外开展控制试验,4个氮处理分别为CK(0g·m^-2·a^-1)、N5(5g·m^-2·a^-1)、N10(10g·m^-2·a^-1)、N20(20g·m^-2·a^-1),分析了氮添加下4个不同退化程度的高寒草地土壤微生物量碳氮以及土壤理化性质的变化规律,探讨若尔盖高寒草地对氮添加的响应机制,旨在为脆弱生境草地的治理与恢复提供参考。结果表明,不同退化草地的土壤微生物量碳氮对氮添加的敏感性随退化程度加剧而逐渐降低。氮浓度20g·m^-2·a^-1处理下土壤微生物量碳氮含量变化趋势发生显著变化:轻度退化草地>未退化草地>中度草地>重度退化草地。相关分析表明,土壤微生物量碳氮与速效磷、硝态氮、全氮、全磷、有机碳具有显著正相关,可在一定程度上表征土壤养分状况。氮添加下,土壤微生物量碳氮与土壤理化性质的相关关系发生变化,尤其在N20处理下土壤微生物量碳、氮与其他理化因子间无显著相关关系,需要进一步从土壤微生物对土壤养分的吸收利用方面解释其原因。氮浓度变化显著改变土壤微生物C/N:CK重度退化草地的土壤微生物量碳氮比显著高于其他3个退化样地。N5和N10条件下不同退化草地土壤微生物C/N无显著差异,而N20处理下未退化草地土壤微生物C/N与CK比显著提高33.7%,而重度退化草地与CK比下降了62.5%,说明氮添加在一定程度上对土壤微生物的组成和群落结构产生了影响。     

青藏高原不同退化梯度高寒草地植被与土壤属性分异特征

高寒草地是青藏高原生态系统的重要组成部分,草地退化严重影响区域可持续发展。目前,不同草地退化的演替过程中,土壤属性与植被特征的变化机理尚未理清。本研究以青藏高原为研究对象,整合分析(meta-analysis)不同退化梯度草地的植被群落、生产力及土壤属性特征。结果表明:不同退化梯度下,植被地上和地下生物量均降低,土壤特征均呈恶化趋势。尤其是在重度退化草地中,地上生物量、地下生物量、物种丰富度和物种均匀度较未退化草地分别显著降低了42.44%、60.64%、21.08%和8.36%,土壤含水量、有机碳、全氮和全磷同样较未退化草地分别显著下降了33.57%、45.75%、22.70%和11.23%,而土壤容重显著上升了12.12%(P0.05)。就效应比而言,植被生物量与土壤主要性质(有机碳、全氮和全磷)均呈显著正相关关系,表明草地退化过程中植被生产力与土壤性质互相影响,相较氮和磷含量,碳含量的流失非常严重。研究结果可为青藏高原地区受损草地的修复提供科学依据。     

不同退化程度高寒草地植物群落与土壤性质变化及相关性分析

为探究退化高寒草地植物群落组成及土壤性质的变化规律,本研究选择铁卜加、河南县不同退化程度高寒草地为研究对象,对轻、中、重度退化高寒草地的植物群落结构组成和土壤理化性质进行了分析研究。结果表明：随退化程度加剧,植被群落优势种由莎草科为主逐渐转变为杂类草为主;植被高度、盖度、地上-地下生物量逐渐减小;Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数与Pielou指数呈先增后减趋势;土壤含水量、全碳、有机碳、硝态氮含量明显减小且土壤pH值逐渐偏弱碱性,促使土壤养分含量不断流失,贫瘠化加剧;经相关系数矩阵图分析,退化草地群落植被生物量受土壤含水率和氮含量变化影响较为严重。总之,高寒草地退化接替过程中,杂类草逐渐占植物群落组成的主导地位,土壤含水率和氮含量变化是致使这2个地方草地退化的关键性因子。