黄土丘陵区不同植被类型根际微生物群落功能多样性研究

为了解生态恢复过程中土壤微生物功能特征,采用Biolog-Eco微平板法分析了黄土丘陵区人工灌木(柠条 Caragana korshinskii、沙棘 Hippophaer rhamnoides)、人工草地(沙打旺 Astragalus adsurgens、柳枝稷 Panicum virgatum)和天然草地(阿尔泰狗哇花 Heteropappus altaicus、茵陈蒿 Artemisia capillaries)的根际微生物碳源代谢多样性特征。结果表明:柠条、阿尔泰狗哇花和茵陈蒿的根际微生物对糖类的代谢能力显著高于沙棘、沙打旺和柳枝稷;阿尔泰狗哇花和茵陈蒿对氨基酸类、酚酸类和聚合物类的代谢能力较高。茵陈蒿和阿尔泰狗哇花的微生物代谢功能多样性高于其他4种植物。柠条、阿尔泰狗哇花和茵陈蒿具有相似的根际微生物代谢功能。黄土丘陵区植被类型显著影响微生物群落碳源利用能力,天然草地根际微生物群落代谢功能多样性优于人工灌木和人工草地。     

黄土丘陵区铁杆蒿群落植被特性及土壤养分特征研究

对黄土丘陵区森林草原带铁杆蒿种群演替变化中不同恢复年限的群落植被特征和土壤养分进行分析,结果表明,随着植被恢复年限增加,群落物种组成不断变化,群落总盖度、地上与地下生物量逐渐增加,群落多样性指数先增加后减小再趋于稳定,丰富度指数缓慢升高但变幅不大,而均匀度指数与多样性、丰富度指数变化趋势相反;土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾增加且上层土壤养分恢复较下层块。群落植被因子与表层土壤养分相关分析表明,植物群落总盖度、铁杆蒿盖度、群落物种多样性指数、群落地上与地下生物量与表层土壤(0~20 cm)养分间均呈现正相关关系,铁杆蒿盖度与群落总盖度、表层土壤有机碳、碱解氮间呈显著正相关,与群落地下生物量和丰富度指数(Ma)间的相关性达到极显著水平。群落地上与地下生物量、有机碳和碱解氮间存在显著正相关。群落地下生物量与Ma间存在显著正相关,与土壤有机质、碱解氮达到极显著水平。这说明群落生物量可以在土壤养分因素的作用下得以显著恢复,土地生产力的提高又促进演替的进行。     

黄土丘陵区不同植被类型下土壤与微生物C,N,P化学计量特征研究

对刺槐林、柠条林、酸桃-柠条混交林、撂荒地和耕地等植被类型的土壤微生物生物量及土壤碳（C）,氮（N）,磷（P）化学计量比的变化特征进行分析。结果表明：与耕地相比,在植被恢复中土壤及微生物C,N,P显著增加,表现为：刺槐林 >柠条林 >混交林 >撂荒地 >耕地,土壤微生物量碳（Microbial Biomass Carbon,MBC）,微生物量氮（Microbial Biomass Nitrogen,MBN）,微生物量磷（Microbial Biomass Phosphorus,MBP）含量变化较土壤C,N,P明显。微生物碳增幅62.78%~366.90%;微生物氮增幅85.48%~737.24%;微生物磷增幅67.83%~167.14%,土壤及微生物C,N,P随土层深度增加呈递减趋势。另外,土壤及微生物C,N,P的化学计量比值也受植被类型和土壤层次垂直分布的影响,表现为C/N为7.21~15.56,均值9.67;C/P为2.36~8.50,均值5.78;N/P为0.26~0.96,均值0.61,MBC/MBN比为5.14~54.34,均值9.36;MBC/MBP比为9.73~40.32,均值28.68;MBN/MBP比为0.19~4.96,均值3.35;且与土壤及微生物C,N,P间均呈显著相关。另外,土壤N/P及MBN/MBP偏低,而磷素含量充足,表明黄土丘陵区植被恢复主要受氮素营养限制。土壤及微生物C,N,P含量变化与植被类型和土壤层次垂直分布存在密切关系且植被恢复对土壤质量得到了极大的改良。     

黄土丘陵区沟谷地植被恢复群落特征研究

对黄土丘陵区2个不同沟向沟谷地植被群落特征进行样方调查,统计分析沟谷地植物物种频度和植物种群相似系数。调查共记录植物81种,隶属31个科,菊科、禾本科和豆科物种分别占物种总数的19.75%、16.05%和14.81%;封禁20年左右的沟谷地植被演替表现出良性演替的趋势;目前该沟谷地植物群落生活型中草本植物仍占主导地位,尤其是多年生草本,而灌乔生活型植物也已占有重要地位。灌乔木树种对植物群落多样性和结构等方面具有重要影响,沟谷地植被分布的斑块格局较为突出,不同沟向沟谷地的灌乔植物种的重要值构成格局存在一定差异,南北沟向较西东沟向分配均匀;沟向不同,沟谷地所形成的植被种群相似性具有一定差异,主要是由于受到一些伴生种和罕见种的影响。此研究对掌握该地形植被演替方向,明确植被恢复任务和目标具有一定意义。     

祁连山不同草地类型土壤有机质与全氮分布的关系

对祁连山的5种草地类型土壤有机质和全氮分布特征及两者间的关系进行了研究。结果显示,土壤有机质和全氮含量随土层加深而降低,不同草地类型土壤有机质和全氮含量差异明显。5种草地类型中,土壤有机质含量大小顺序为高寒草甸(151g/kg)高寒草原(30g/kg)温性草原(25g/kg)荒漠草原(16g/kg)温性荒漠(9.5g/kg);土壤全氮含量顺序均为高寒草甸(7 600mg/kg)高寒草原(2 100mg/kg)温性草原(2 000mg/kg)荒漠草原(1 800mg/kg)温性荒漠(750mg/kg)。相关性分析结果显示,土壤有机质与全氮呈极显著正相关(P0.01),表明土壤有机质是影响土壤全氮的关键生态因子之一。     

陕北黄土丘陵区撂荒演替中期群落比较异质性研究

对陕北黄土丘陵区撂荒演替中期6块样地进行了群落间异质性和群落异质性分析。结果表明,群落间异质性与环境因素差异多数为正相关,说明环境对撂荒演替中期群落组成与结构起到了一定的塑造作用,典型相关分析进一步表明群落间异质性有84.6%是由环境差异引起的,其中土壤全磷含量与群落间组成异质性、土壤水分与群落结构异质性有较强的正相关关系,说明土壤磷营养对撂荒演替中期群落组成有较大的影响,而土壤水分是影响植物生长和群落结构的重要因素,因此在对撂荒7~15年的耕地进行恢复与重建应注意磷肥的施用和节水、保水措施。     

黄土丘陵区天然群落的植物组成、植物多样性及其与环境因子的关系

选择陕北黄土丘陵区不同立地条件下的4个典型群落,进行群落调查与土壤水分和养分的测定,探索天然群落自然恢复过程中群落的结构组成、植物多样性与环境因子的关系,为该地区的植被恢复提供指导。结果表明:植物群落组成主要集中在菊科、禾本科、豆科和蔷薇科,这4大科植物在该区具有较强的生态适应性;研究区天然群落组成较为简单;铁杆蒿(Artemisia sacrorum)在各立地均有分布,且重要值相对较大,为各个群落的优势种或者亚优势种;植物的生活型中多年生草本植物占优势,其次是半灌木,再其次是一、二年生草本植物,灌木植物所占的比例最少;相同坡向不同坡位的群落较为相似;不同立地条件下群落多样性指数的大小与各立地的水分条件关系密切。植被盖度、坡度、海拔高度和坡向对多样性产生影响,主要是通过直接影响土壤含水量实现的。土壤含水量是影响植物群落组成和多样性最为关键的生态因子,是黄土高原植被恢复和重建的关键性因子。     

祁连山不同植被类型土壤微生物群落多样性差异

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有重要的地位。以祁连山中段不同海拔的4种植物群落,即垫状植被(cushion plants,CP)、高寒草甸(alpine meadow,AM)、沼泽化草甸(swamp meadow,SM)和高寒灌丛(alpine shrub,AS)作为实验样地,采用BIOLOG技术,探讨了土壤微生物群落多样性在不用海拔梯度形成的植被条件下的变化特征。结果表明,反映微生物活性的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)的大小顺序为:沼泽化草甸高寒草甸高寒灌丛垫状植被,沼泽化草甸土壤微生物群落代谢活性最高;高寒草甸和沼泽化草甸土壤微生物群落碳源利用模式相似,土壤微生物群落的Shannon-Wiener物种丰富度指数(H)与土壤有机碳和全氮显著相关(P0.05),Simpson优势度指数(D)和Mc Intosh指数(U)与土壤全氮显著相关(P0.05);冗余分析表明,土壤有机碳、p H和全氮可能是土壤微生物利用碳源的控制因子。研究结果为进一步探讨高寒草甸与土壤微生物之间的关系奠定了基础。     

黄河三角洲不同植被类型下土壤氮的差异研究

依据柽柳、碱蓬、芦苇、棉田4种植物群落下的土壤样品资料,分析了滨海湿地不同植物群落下土壤全氮、有效氮含量的变化差异,结果表明:(1)蒸腾作用及植物对氮素的需求,导致氮素在根际发生积累,从而柽柳、碱蓬、芦苇、棉田4种植物群落的土壤全氮含量的随着土层深度增加而呈波动降低变化,土壤速效氮的垂直变化与全氮相似,其中,芦苇的波动性最大反映出该群落的土壤养分较丰富,尤其是表层。(2)不同植被覆盖下,表土的全氮、有效氮大小顺序为芦苇>柽柳>棉田>碱蓬,反应了不同植物群落固氮能力的差异;就每个群落0-5cm表土而言,芦苇群落的土壤全氮、有效氮变异性都较大,说明在养分含量较高的群落,更易造成局部土壤理化性质的差异。(3)土壤表层与深层全氮的差比大小顺序为柽柳>芦苇>棉田>碱蓬;而速效氮的相差率为芦苇>柽柳>棉田>碱蓬,反映出高腐殖质层的芦苇群落,0-5cm表层是可供植物利用的无机氮的重要储备库。     

黄土丘陵区典型植被生态系统功能的权衡关系

为探究黄土高原植被恢复形成各群落生态系统功能权衡关系,本研究以植被恢复形成的灌木、自然草地、撂荒草地及乔木群落为对象,采用均方根偏差法(Root mean square deviation, RMSD)研究了生物量生产、土壤含水量、土壤养分含量、物种多样性4种生态系统功能差异及其权衡关系。结果表明：各植被类型间生态系统功能差异显著;各植被类型最高权衡均出现在生物量与其他生态系统功能间,RMSD在0.27～0.53间变化;乔木群落生态系统功能严重失衡,需要降低生物量促进各功能协调发展;灌木群落和自然草地群落生态系统功能中度失衡,是较为适合该区域的植被恢复的类型,两种群落分别需要改善土壤养分含量和土壤含水量;撂荒草地失衡程度最轻但生态系统功能低下,需要提升物种多样性及生物量。研究结果为黄土高原植被恢复调控与可持续发展提供依据。     

玉米/大豆不同种植模式对土壤有机质和全氮空间分布的影响

土壤中有机质和全氮的空间分布，及其在土壤微生态、养分循环和农业可持续发展等方面有着巨大的现实意义。因此，本试验于2018—2020年，研究了土壤有机质和全氮在带状套作玉米/大豆连作(MS1)、带状套作玉米/大豆轮作(MS2)、传统套作玉米/大豆(MS3)、玉米单作(M)、大豆单作(S)和休闲地(FL)6个模式下的含量及空间分布。结果表明，套作土壤全氮大豆行含量大于玉米，不同种植模式下有机质含量存在显著差异(P<0.05)。土壤有机质(29.19 g·kg^-1)和全氮(10.19 g·kg^-1)以MS2含量最高。FL土壤有机质含量(1.69 g·kg^-1)和全氮含量(0.64 g·kg^-1)最低。本研究认为，MS2是较好的带状套作种植模式，该模式能增加土壤有机质和全氮的空间分布，从而提高土壤肥力和C∶N比。     

黄土丘陵沟壑区不同植被类型次降雨产流产沙特征

在甘肃省定西市安家沟小流域以径流小区为研究对象,利用径流场在自然降雨条件下监测所得径流泥沙资料,对不同植被类型的次降雨入渗、产流产沙特征进行了对比研究。结果表明：不同植被类型土壤入渗率均随着雨强的增大线性增大,入渗速率与降雨历时呈幂函数关系。油松林的径流系数（15.97%~19.88%）最大,小麦地（10.91%~17.32%）和沙棘林（9.51%~17.47%）次之,冰草地（4.62%~8.30%）和苜蓿地（6.82%~10.66%）的径流系数最小。径流系数（1%~28%）与降雨量之间符合幂函数关系（P<0.05）。径流含沙量平均值排序依次为小麦地（16.49~22.71 g·L^-1）>苜蓿地（12.66~16.91 g·L^-1）>沙棘林（7.04~11.8 g·L^-1）>油松林（6.95~7.78 g·L^-1）>冰草地（5.53~7.71 g·L^-1）。径流含沙量和土壤侵蚀率均与降雨侵蚀力呈正相关关系（P<0.01）,可分别采用线性函数和二次函数进行定量描述。研究成果可为黄土丘陵沟壑区水土保持优化配置提供参考。     

不同草原类型土壤有机碳和全氮的差异

对典型草原和荒漠草原的土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)进行的比较分析结果表明:两种草原土壤SOC和TN含量差异显著,且典型草原的SOC和TN含量高于荒漠草原;在0~20cm土层内,两种草原的SOC和TN含量随土壤深度的增加呈下降趋势。典型草原的气候、植被及土壤质地状况优于荒漠草原,可能是导致上述结果的可能原因。     

不同草原类型土壤有机碳和全氮的差异

对典型草原和荒漠草原的土壤有机碳（OC）和全氮（N）进行的比较分析结果表明：两种草原土壤SOC和TN含量差异显著,且典型草原的SOC和TN含量高于荒漠草原;在0～20cm土层内,两种草原的SOC和TN含量随土壤深度的增加呈下降趋势.典型草原的气候、植被及土壤质地状况优于荒漠草原,可能是导致上述结果的可能原因.     

土壤因子对黄土丘陵区不同利用方式土地丛植菌根真菌多样性的影响

丛枝菌根多样性是土壤生态系统生物多样性的重要组分之一。本研究对豫西黄土丘陵区柠条（Caragana korshinskii）林、刺槐（Robinia pseudoacacia）林、苹果（Malus pumila Mill）园和撂荒地的地表植被、土壤养分及AM真菌多样性进行了测定分析,结果表明,该区共鉴出AM真菌6属31种,球囊霉属（Glomus）为各样地的优势属,地球囊霉（G.geosporum）和摩西球囊霉（G.mosseae）为各样地的优势种。与苹果园地相比,柠条林地、刺槐林地和撂荒地土壤AM真菌的孢子密度分别提高49.49%,39.62%和91.42%（P<0.05）;种丰度分别提高54.10%,68.85%和90.98%（P<0.05）;多样性指数分别提高36.54%,30.77%和53.85%（P<0.05）。AM真菌物种多样性指数与pH和速效磷含量显著负相关（P<0.05）,与有机碳和速效氮含量显著正相关（P<0.05）。土壤养分因子对AM真菌多样性的影响顺序为：速效磷 > pH > 速效氮 > 有机碳 > 全氮 > 全钾 > 全磷。土壤AM真菌多样性受宿主植物多样性和土壤养分因子综合影响。     

三种高寒草甸植被类型植物群落结构及其土壤环境因子研究

对海北定位站地区分布的金露梅灌丛草甸、矮嵩草草甸和沼泽化藏嵩草草甸3种高寒植被类型群落及土壤环境因子的观测结果表明:3种植被类型地上年净生产量依次为矮嵩草草甸(339.594 g/m2)＞沼泽化藏嵩草草甸(339.358 g/m2)＞金露梅灌丛草甸(278.299 g/m2);光能利用率为矮嵩草草甸(0.099%)＞沼泽化藏嵩草草甸(0.091%)＞金露梅灌丛草甸(0.075%);植被群落的种类组成为矮嵩草草甸(54种)＞金露梅灌丛草甸(47种)＞沼泽化藏嵩草草甸(24种).观察矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸0～20 cm土壤温湿度表明,矮嵩草草甸土壤温度＞金露梅灌丛草甸,土壤湿度则相反,其中矮嵩草草甸土壤温度较高,土壤湿度较低,金露梅灌丛草甸则是高土壤湿度和低土壤温度,而沼泽化藏嵩草草甸土壤湿度达饱和甚至超饱和状态,土壤温度显得更低.     

紫色土丘陵坡地不同植被类型土壤活性有机碳组分的比较

探讨湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地不同植被类型对土壤碳循环和土壤有机碳组分的影响。选取草地区（GZ）、草地森林区（GFZ）和森林区（FZ）0～10和10～20 cm土层为研究对象,通过对其活性有机碳组分的研究,为土壤碳循环和不同植被类型对有机碳组分及稳定性的影响提供理论依据。结果表明：微生物量碳和易氧化有机碳大小顺序为FZ > GZ > GFZ（P<0.05）,可溶性有机碳为FZ > GFZ > GZ（P<0.05）,FZ轻组有机碳显著高于GZ和GFZ;0～10 cm土层活性有机碳有效性高于10～20 cm土层;相对于GFZ,GZ中草本植物能提高土壤活性有机碳含量。     

高寒草甸土壤有机碳和全氮变化对牧压梯度的响应

针对高寒草甸土壤碳氮变化对牧压梯度的响应,以青海海北高寒草甸为研究对象,监测分析了禁牧(对照,CK)、轻牧、中牧、重牧试验地土壤有机碳密度、土壤全氮密度的变化特征。结果表明:SOCD和STND均与牧压梯度呈"V"形二次曲线关系(P0.05),说明禁牧可增加SOCD和STND,但放牧强度约高于7.5只羊·hm-2时存在由低向高的一个阈值转折点。同一放牧梯度上0~40cm的SOCD均表现出5月最低,升至7月后,CK、LG到9月持续升高,而MG、HG有所下降,而STND自5月到9月表现为"И"型波动变化规律。随着土层深度加深SOCD和STND下降明显。不论是季节变化还是垂直变化,SOCD和STND相互间均呈显著的正相关关系(P0.05)。C/N随生长季延长逐渐增加,随土层深度的加深而降低,放牧梯度并未改变土壤C/N的变化趋势。     

黄土丘陵区森林草原带不同退耕年限植物群落和土壤N,P化学计量特征

以黄土丘陵森林草原区5个退耕阶段的植物群落和土壤为研究对象,通过测定土壤和植物群落叶片、细根全N、全P含量,阐明了不同退耕阶段植物群落和土壤N,P的化学计量特征。结果表明:各土层全N含量及N/P值在不同退耕年限间差异显著(P < 0.05);同一土层中,全N含量和N/P值随着退耕年限的增加呈现出先减少后增加的趋势,大体在第3阶段(退耕16~22年)值最小;在不同退耕年限内,全N、全P、N/P均随土层加深呈现出逐渐减小的趋势。植物群落叶N含量,叶P含量,叶N/P和根P含量在不同退耕年限间差异极显著(P < 0.01);随着退耕年限的增加,叶N含量,叶P含量和根P含量呈现出先减小后增加的趋势,并且在第3阶段值最小;而根P含量在第4阶段(退耕25~30年)达到最小值;叶N/P大于根N/P。植物群落水平的叶片,细根和土壤的N,P及N/P之间存在不同的相关关系。P是黄土丘陵区森林草原带植物群落生物生长和群落演替的限制因素。