放牧干扰对贝加尔针茅草原土壤微生物与土壤酶活性的影响

以贝加尔针茅草原为目标,研究不同程度的放牧干扰对草地土壤微生物数量、土壤酶活性、土壤养分和土壤呼吸的影响及其相互关系,旨在为贝加尔针茅草原生态系统的保护、恢复及重建提供科学依据。结果表明:随着放牧强度的增加,土壤微生物总数量显著降低(P<0.05);各放牧区土壤微生物数量均表现为:细菌>固氮菌>放线菌>真菌;垂直分布为0~10 cm>10~20 cm;随着放牧强度的增加,土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶、磷酸酶均显著降低(P<0.05);0~10 cm土层的土壤酶活性均高于10~20 cm;土壤养分含量、土壤含水量随着放牧强度的增加亦显著降低(P<0.05);土壤pH、土壤容重则逐渐增加,在不同放牧压力处理条件下差异显著(P<0.05)。相关分析表明,土壤酶活性与土壤微生物数量、土壤养分含量密切相关,放牧干扰条件下土壤中真菌数量与脲酶活性呈显著正相关(P<0.05),固氮菌数量与脲酶活性达到极显著正相关(P<0.01),转化酶和磷酸酶与土壤全磷含量呈显著正相关(P<0.05)。     

围封条件下荒漠草原两种植物群落土壤理化性状与酶活性的研究

围栏封育是退耕还林还草工程措施之一,不仅有助于草场植被的恢复,也有助于土壤特性的改善。以宁夏盐池县荒漠草原沙芦草群落和苦豆子群落为研究对象,通过对土壤基本理化性状及4种常见土壤酶活性的测定,研究围封内外两种植物群落的土壤理化性状与酶活性的变化特征。结果表明:1)较围栏外,围栏内的沙芦草群落0~10cm土壤含水量、全氮、全磷均显著提高,土壤容重、pH值、碱解氮和速效磷含量显著降低,10~20cm和20~40cm土层的土壤理化性状之间无显著差异;苦豆子群落除土壤容重显著降低外,围封显著提高了土壤含水量、pH值、有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量。2)围栏内沙芦草群落中土壤脲酶活性显著降低,而土壤蔗糖酶活性在表层(0~10cm)显著提高,过氧化氢酶和磷酸酶活性变化不显著;苦豆子群落围栏内土壤磷酸酶活性显著降低,蔗糖酶和脲酶的活性显著提高,过氧化氢酶活性变化不显著。3)两种植物群落中的土壤酶活性与土壤理化性状之间的相关性不同。苦豆子群落中土壤蔗糖酶活性、土壤脲酶活性与土壤养分之间均极显著正相关(P<0.01),而磷酸酶活性与之呈负相关关系;沙芦草群落中脲酶活性与土壤有机碳、全磷、速效磷含量均为极显著正相关关系(P<0.01),而过氧化氢酶活性与土壤有机碳、全氮、碱解氮含量之间呈显著正相关关系(P<0.05)。研究证实,围封尽管能够增加2种植物群落的表层土壤(0~10cm)含水量和土壤养分,但对4种土壤酶活性的影响没有表现出明显的规律性。     

不同管理措施对高寒草甸土壤微生物氮素生理群数量影响研究

从微观视野认识土壤氮素形成机理,为高寒草甸微生物生长和恢复提供科学依据。本研究采用平板表面涂抹法和稀释法对玛曲高寒草甸4种不同管理措施(不围栏、围栏、围栏+施肥、围栏+补播)土壤微生物氮素生理群数量进行了测定分析,结果表明,1)同一管理措施下,不同空间层次土壤微生物氮素生理群数量变化较大,具有明显的垂直分布规律,0~10 cm和10~20 cm土层的数量均显著高于20~30 cm土层(P<0.05),一般前者是后者的1.23~4.03倍和1.11~2.25倍;且不同土壤微生物氮素生理群之间数量差异显著,氨化细菌>反硝化细菌>硝化细菌>好气性固氮菌>嫌气性固氮菌。2)同一空间层次,不同管理措施土壤微生物氮素生理群间数量差异较大。土壤微生物氮素生理群数量以围栏+施肥和围栏+补播草地最高,围栏草地次之,不围栏草地最少。3)不同管理措施,土壤铵态氮和硝态氮含量随着土层深度增加逐渐减少,但围栏+施肥和围栏+补播处理均显著高于其他处理(P<0.05)。可见,围栏+施肥和围栏+补播措施对玛曲高寒草甸土壤微生物氮素生理群数量和不同形态氮素含量有提高效果。     

青藏高原高寒草甸不同围栏年限土壤酶化学计量特征

为探究土壤酶活性和酶计量比的变化特征及影响机制，本试验以青藏高原若尔盖高寒草甸为对象，研究了围栏2，4，6，8和10年自然恢复条件下土壤理化性质和酶活性差异性规律。结果表明：随着恢复年限的增加，与碳（carbon，C）循环密切相关的β-葡萄糖苷酶、与氮（nitrogen，N）循环密切相关的N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶以及与磷（phosphorus，P）循环密切相关的碱性磷酸酶活性均呈现增加趋势；围栏8年时，土壤C：N酶活性比特征值下降，C：P酶活性比特征值上升，前者与土壤含水量和pH值呈显著负、正相关关系（P<0.05），后者与土壤有机碳显著负相关（P<0.05）。整体而言，严重沙化的高寒草甸，在围栏封育过程中受N养分限制，在围栏6~8年时，与养分循环相关的酶活性对植被特征和土壤属性的响应敏感。     

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。     

坡向坡位和撂荒地对云雾山草地土壤酶活性的影响

对封育21年的云雾山典型草坡不同坡位土壤酶活性进行了研究。结果表明,表层土壤4种酶活性在坡顶和坡底分布均为阴坡>阳坡>撂荒地。蔗糖酶和碱性磷酸酶活性在坡面任何坡位均表现为阴坡>阳坡>撂荒地;过氧化氢酶活性在坡面则表现为阴坡>撂荒地>阳坡。不同坡向、不同坡位剖面土壤4种酶活性随剖面层次的增加而降低;在坡顶和坡中部土壤剖面脲酶活性波动较大,在坡底为阳坡>阴坡>撂荒地。封育增加了土壤蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,其影响深度从坡顶向下而增加;长期封育增加了深层土壤水分和有机碳含量,从而降低了相应土层土壤过氧化氢酶活性。不同坡向、不同坡位剖面土壤4种酶的活性与对应土层土壤有机碳呈极显著正相关关系,土壤酶活性敏感地揭示了植被恢复对土壤肥力提高的积极作用。     

云南山地灌草丛植被恢复研究

通过对云南山地灌草丛植被恢复研究表明,围栏封育、浅耕翻、浅耕翻+补播3种技术措施均可有效恢复山地灌草丛植被,提高草地产量和品质,改良土壤,增强保水保土功效;浅耕翻+补播对退化山地灌草丛植被的恢复效果优于围栏封育和浅翻耕;在浅耕翻+补播处理中,3年平均草层高54.0cm、植被盖度95.4%、植株密度2250.1株/m2、鲜草产量7701.1kg/hm2,分别较对照提高210.34%、147.12%、123.60%和93.25%;土壤全氮(2.05g/kg)和有机质(62.61g/kg)分别较对照增加79.82%和109.82%,容重(0.83g/kg)较对照降低25.89%;地表径流量(5.73m3/hm2)及土壤侵蚀量(6.32kg/hm2)分别较对照下降93.59%和78.85%。     

短期围栏封育对高寒草甸植物群落及土壤理化性质的影响

充分了解围栏封育对植物群落及土壤理化性质的影响,是合理制定草甸恢复和利用相关政策、促进当地畜牧业经济可持续发展的关键。本研究通过对西藏三江并流区封育2年的高寒草甸的群落样方调查与土壤理化性质测定,结果表明,比较自由放牧,围封后地上和地下生物量分别提高26.24%和8.94%,但物种多样性指数略有下降;围封后土壤电导率、盐度和总溶解固体分别下降26.50%,29.03%,30.15%;围栏内地上生物量与土壤盐度、总溶解固体、电导率呈显著正相关(P<0.05),地下生物量与硝态氮、温度呈显著正相关(P<0.05);围栏外地下生物量与介电常数、体积含水率呈显著负相关(P<0.05),与铵态氮呈显著正相关(P<0.05)。研究结果表明,2年短期围封对高寒草甸植物群落及其土壤理化性质均有一定改善,可以作为应对草甸退化的干扰手段与管理措施。     

封育后补播“高寒1号”生态草对玛曲退化高寒草甸生产力的影响

为了研究退牧还草项目中围栏封育和种子补播对退化高寒草甸（亚高山草甸和沼泽化草甸）的改良效果,选取“高寒1号”生态组合草种,在青藏高原东部的退化高寒草甸进行了封育和补播试验。对封育和补播后3年的草甸植被高度、盖度和地上生产力进行研究。与对照相比,封育3年的退化亚高山草甸和退化沼泽化草甸的平均植被高度提高49.57%和53.38%,盖度提高24.73%和25.25%,地上生产力提高16.40%和22.17%,物种数没有显著变化。封育后补播“高寒1号”生态组合草种,比封育具有更好的效果。在封育的基础上,补播进一步使两类退化草甸的植被高度分别提高17.64%和15.78%,盖度提高48.38%和50.50%,地上生产力提高3.24%和9.39%,且物种数有一定的增加。围栏封育和草种补播是改良退化高寒草甸的有效途径,封育后补播比只封育更能提高其改良效果。“高寒1号”生态组合草种在退化高寒草甸的补播改良中表现了良好的适应性和显著的效果。     

青藏高原东缘不同草地类型土壤酶活性研究

以青藏高原东缘4种不同类型草地(高寒草甸、高寒灌丛、沼泽化草甸、山地草原)为研究对象,分析了不同类型草地土壤理化性质、土壤酶活性的变化特征及其相互关系。结果表明,4种类型草地土壤表层(0～15 cm)的酶活性均高于其下层土壤(15～30 cm),而且随草地类型变化的趋势基本一致;土壤β-葡萄糖苷酶活性在4种类型草地中的变化趋势为沼泽化草甸＞高寒灌丛＞高寒草甸＞山地草原,酸性磷酸酶活性为沼泽化草甸＞高寒草甸＞高寒灌丛＞山地草原,脲酶活性在表层为沼泽化草甸＞高寒灌丛＞山地草原＞高寒草甸,下层为山地草原＞沼泽化草甸＞高寒灌丛＞高寒草甸。相关性分析结果表明,土壤β-葡萄糖苷酶活性、酸性磷酸酶活性与土壤有机碳、全氮含量呈极显著正相关,可作为衡量土壤肥力的指标。     

贝加尔针茅草原土壤酶活性及微生物量碳氮对养分添加的响应

通过草地养分添加控制试验,研究了贝加尔针茅(Stipa Baicalensis)草原在CK,K,P,N,PK,NK,NP,NPK不同养分添加方式下土壤酶活性、土壤微生物量碳氮的变化以及他们与土壤养分间的相互关系。结果表明:土壤蔗糖酶在含磷养分添加条件(NP,NPK,P,PK)下活性显著高于CK,脲酶活性在氮磷组合添加条件下(NP,NPK)下有显著提高,碱性磷酸酶活性在NP,NPK和NK处理下有显著的提高,过氧化氢酶在不同养分添加条件下活性与CK无显著差异;NP,NPK,N和PK处理下微生物量碳显著高于其他处理,NP处理下微生物量氮显著高于CK;过氧化氢酶、蔗糖酶活性与速效磷含量呈显著正相关,微生物量碳与脲酶和碱性磷酸酶活性呈显著正相关,与蔗糖酶活性呈极显著正相关,微生物量氮与速效磷、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性呈显著正相关。综合分析表明,氮磷养分组合添加可以提高贝加尔针茅草原土壤酶活性和微生物量碳氮含量,有利于土壤肥力状况改良。     

盐碱草地补播虎尾草、野大麦同时覆盖秸秆对土壤酶活性的影响

在黑龙江省松嫩平原退化盐碱草地,补播虎尾草(Chloris virgata)和野大麦(Hordeum brevisublatum),同时分别覆盖2.0,1.5,1.0和0 kg·m^-2的粉碎玉米(Zea mays)秸秆,连续3年观测土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性。结果表明:补播和覆盖秸秆都可显著提高以上5种土壤酶的活性,同时随处理年限增加呈上升趋势。从土壤酶活性的3年均值来看,补播野大麦优于补播虎尾草。补播野大麦同时覆盖秸秆1.5 kg·m^-2的土壤酶活性最高, 与不覆盖相比,以上5种酶活性可分别提高17.84%,7.39%,24.95%,51.82%,7.20%。补播虎尾草同时覆盖秸秆2 kg·m^-2的土壤酶活性较高,与不覆盖相比,以上5种酶活性可分别提高38.90%,28.22%,69.19%,53.97%,24.67%。由此表明覆盖同时补播虎尾草或野大麦能有效的改善土壤生态环境和养分。     

江河源区退化天然草地的恢复及其生态效益分析

根据天然草地退化程度的差异,采用松耙 补播 施肥 封育(退化较严重的草地)、封育 施肥(轻度退化草地)等措施,植物群落物种组成、多样性等特征值及其植被盖度发生明显变化.研究第2年结果表明,物种数封育 施肥处理最高(32种),对照居中(26种),补播 施肥处理最低(13种);多样性指数大小依次为封育 施肥(3.126)、对照(2.819)、补播 施肥(1.494);均匀度指数大小依次为封育 施肥(0.902)、对照(0.865)、补播 施肥(0.582);群落总盖度大小依次为封育 施肥(85.9%)、补播 施肥(79.7%)、对照(72.9%);补播 施肥 封育处理后地上生物量最大(460.65 g/m2),原生植被 封育 施肥处理居中(310.14 g/m2),对照最低(178.96 g/m2);地下生物量大小依次为封育 施肥(6 920.37 g/m2)、补播 施肥(1 458.96 g/m2)、对照(828.91 g/m2);补播 施肥 封育处理优良牧草较对照提高近50倍,杂草类减少82.81%,封育 施肥处理较对照良牧草比例提高48倍,杂草类比例减少80.46%.半人工草地通过灭除杂草和施肥相结合的示范试验表明:单纯进行灭杂,地上生物量减少,灭杂和施肥相结合不仅可提高地上生物量,而且可提高优良牧草的比例;不同处理区土壤养分含量各不相同,其中封育 施肥处理全氮、全碳、有机碳最高,对照居中,补播 施肥较低.     

不同生长年限紫花苜蓿人工草地土壤酶活性及分布

分层取土样,对不同生长年限紫花苜蓿Medicago sativa人工草地中脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、淀粉酶和纤维素酶的分布特征进行研究,结果表明:在0～40 cm土层内,脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和淀粉酶的活性2年生紫花苜蓿地均相应高于5年生紫花苜蓿地,纤维素酶活性5年生紫花苜蓿地高于2年生紫花苜蓿地;脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性均随土层深度的增加而递减,淀粉酶活性则随土层深度的增加而增高,纤维素酶活性2年生紫花苜蓿地随土层深度的增加而降低,5年生紫花苜蓿地随土层深度的增加而增高.     

黄土丘陵区撂荒对土壤酶活性的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤酶活性的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复1至50年撂荒地长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为对照,分析了植被恢复过程中土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶及理化性质的演变特征。结果表明,土壤酶活性前期变化波动较大,后期(20-30a)年变化趋于稳定;尿酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶与其他因子相关性相对较强,可以作为评价土壤质量的生物学指标;尿酶、淀粉酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性随恢复年限而增加,多酚氧化酶则减少;土壤酶指数可以作为评价土壤质量的方法。     

留膜留茬免耕栽培对旱作玉米田土壤养分、微生物数量及酶活性的影响

为了探讨不同耕作和覆盖方式对陇东黄土旱塬农田耕层土壤养分、土壤容重、酶活性及微生物数量的影响。采用随机区组设计,设置留膜留茬免耕栽培(T)和全膜双垄沟播栽培(CK)2个处理,测定不同生育时期0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm 3个土层土壤养分含量、水解酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)活性及微生物(细菌、放线菌、真菌)数量等指标。结果表明:与 CK 相比,留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)提高了收获期表层(0~10 cm)土壤有机质、全量磷钾及速效磷钾含量,随土层深度增加,有机质及全量和速效磷钾含量均呈递减趋势。碱解氮含量在0~20 cm土层降低,在20~40 cm土层出现聚集。留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)增加了0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤容重,增幅为7.1%~12.4%。不同耕作方式玉米0~40 cm土层微生物数量为细菌>放线菌>真菌。耕作方式对不同土层各生育期土壤微生物数量整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,土壤微生物数量整体上呈减少趋势,以表层(0~10 cm)最高,为T>CK。与CK相比,T的细菌和真菌在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、收获期分别增加23.7%、64.5%、7.6%、44.0%、5.6%和31.1%、91.7%、85.7%、10.5%、33.3%。放线菌在苗期、拔节期、收获期分别增加79.8%、15.1%、17.6%,抽雄期、灌浆期分别减少17.2%、33.2%。耕作方式对不同土层各生育期土壤酶活性整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,酶活性逐渐降低,以表层(0~10 cm)最高,T效果优于CK,与CK相比,T的蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶在玉米全生育期增幅分别为4.7%~126.1%、9.8%~47.0%、5.4%~33.7%、2.3%~43.2%。相关分析表明:土壤酶活性之间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,细菌与蔗糖酶显著(P<0.05)相关,与磷酸酶极显著(P<0.01)相关,放线菌与土壤酶活性呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,表明土壤微生物数量与酶活性能较好地反映土壤肥力水平。因此,留膜留茬免耕栽培在旱作农田条件下有利于土壤有机质及磷钾养分含量、酶活性及微生物数量的提高。     

黄土丘陵区人工柠条林土壤酶活性与养分变化特征

为揭示黄土丘陵区柠条人工林地土壤生物活性与肥力恢复过程,选择退耕种植柠条后恢复15 a、30 a、40 a的林地作为研究对象,并以坡耕地（CK）为对照,研究了柠条林地恢复过程中土壤4种酶活性变化特征及其与碳氮磷养分关系。结果表明：坡耕地种植柠条林后土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性均显著增加,而随着柠条年限的增长,脲酶、蔗糖酶活性变化比过氧化氢酶、碱性磷酸酶更敏感,均呈现出递增的趋势,对比耕地,在0～10 cm土层蔗糖酶增幅可达40%,84%,109%,而脲酶增幅可达5.32,6.11,8.58倍,随着土壤深度的增加,酶活性降低。相关性分析表明,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性与土壤可溶性有机碳氮,速效磷,有机碳,全氮,全磷之间都具有显著或极显著的正相关关系（P<0.05,P<0.01）,可以作为评价柠条林土壤质量的生物学指标。     

鸭茅与伴生种不同混播比例对土壤微生物和酶活性的影响

采用随机区组设计,设4个单播鸭茅、无芒雀麦(Bromus inermis)、白三叶(Trifolium repens)、苜蓿(Medicago sativa)、15个混播处理(9∶1、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9)和无牧草播种处理,研究鸭茅与伴生种在不同混播比例下对土壤微生物数量和土壤酶活性的分布影响。结果表明:土壤微生物数量和土壤酶活性随着土层深度的增加而逐渐降低,且表现为0~10 cm10~20 cm。混播处理相同土层,土壤细菌和放线菌以鸭茅和苜蓿混播时为最多,鸭茅和无芒雀麦混播时次之,鸭茅和白三叶混播时最小。鸭茅和豆科牧草混播时的脲酶活性高于鸭茅和无芒雀麦混播时的活性,鸭茅和苜蓿或无芒雀麦混播时的土壤蔗糖酶和土壤过氧化氢酶高于鸭茅同白三叶混播时的活性。与无牧草播种处理相比,单播和混播处理均提高了土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性。     

轮作豆科牧草对连作马铃薯田土壤微生物菌群及酶活性的影响

本试验研究了轮作不同种类豆科牧草对连作马铃薯田土壤微生物菌群、数量分布及酶活性的影响。结果表明,通过轮作箭筈豌豆、天蓝苜蓿和陇东苜蓿3种豆科牧草,对连作马铃薯田土壤可培养细菌和真菌数量分布,微生物活性,土壤脲酶活性,碱性磷酸酶活性及过氧化氢酶活性均有明显的促进作用,与种植牧草前相比,轮作牧草后土壤中真菌/细菌最高可降低50.72%,说明真菌数量下降,通过轮作不同连作年限马铃薯田土壤微生物菌群从真菌型向细菌型转化;与种植牧草前相比好气型固氮菌数量最高增加283.69%;脲酶活性最高增加6.4倍;碱性磷酸酶活性和过氧化氢酶活性均显著提高。但是对连作土壤的改良作用高低还与豆科牧草种类及土壤连作年限有关,不同连作年限的土壤对不同种类的豆科牧草表现出不同的敏感性。