不同土壤水分对青藏高原高寒草甸土壤酶活性的影响

为探究全球气候变化导致的青藏高原降水增加对高寒草甸土壤酶活性的影响,本试验根据研究区域近21年植被生长季的年均降水量(W)设置3种增水处理,即增水50％W( +50％W),25％W( +25％)和不增水处理(CK),来研究不同水分添加对青藏高原高寒草甸土壤理化性质和酶活性的影响.结果表明:随着水分添加量的增加,高寒草甸...     

补播对退化高寒草甸土壤性质及酶活性的影响

退化草地修复不仅是植被的修复,更重要的是土壤状况的修复。为明确补播对退化高寒草甸土壤修复效应,对青藏高原青海草地早熟禾补播草地土壤碳氮磷等化学性质及脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性进行了研究。结果显示:高寒草甸中度退化草地实施补播后,表层土壤酸碱度显著降低;土壤含水量、有机碳、全氮、全钾、硝态氮、碳氮比及土壤脲酶和磷酸酶活性无明显变化;土壤全磷、铵态氮、速效磷、速效钾和土壤蔗糖酶活性显著升高。草地土壤酶活性与土壤铵态氮、全钾及土壤碳氮比无关,补播改变了土壤酶活性与土壤全氮、硝态氮、全磷、速效磷和速效钾的调控关系。     

青藏高原高寒草甸退化对草地群落多样性及土壤特性的影响

为了明确青藏高原高寒草甸退化对草地植被多样性及土壤特性的影响,通过调查甘肃省甘南藏族自治州碌曲县、夏河县和合作市3个地区不同退化程度(轻度退化、中度退化和重度退化)的高寒草地的植被情况,分析其物种多样性及优势种,并采集土壤样品,测定其全氮、全磷、全钾、土壤pH值、全盐、容重、孔隙度、粒径等理化性质,土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶等4种酶活性,以及细菌、放线菌和真菌等微生物数量。结果表明：随着退化程度的加深,碌曲县、夏河县高寒草甸物种多样性呈降低趋势,而合作市轻、中度退化草地的多样性较高,重度退化草地最低,同时,植被的高度、盖度及草产量降低;土壤全氮、全磷、全钾、孔隙度及粉粒总体呈降低趋势,土壤pH值、全盐、容重、黏粒及砂粒呈升高趋势;土壤脲酶、蔗糖酶活性降低;土壤细菌、放线菌数量降低,真菌数量升高。     

高寒草甸不同利用方式对土壤理化性质的影响

为了深入了解高寒草甸土壤理化性质对利用方式的响应,以放牧地、退耕还林地、次生沙棘林地和耕地等4种利用方式的土壤为对象,研究其0～10、10～20 cm土层土壤颗粒组成、pH值、有机碳、全氮、全磷和全钾等理化性质特征。结果表明:放牧地土壤含有的粉粒、粘粒多,粗砂粒少,耕地土壤含有的粗砂粒多,粉粒和粘粒少。土壤pH值由高到低的顺序为:耕地>次生沙棘林地>退耕还林地>放牧地。土壤有机质、全氮含量遵循放牧地>退耕还林地>次生沙棘林地>耕地的变化趋势。有机质和全氮含量之间以及与粘粒比例之间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关关系,和pH值之间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)负相关关系。利用方式对有机质、全氮、粗砂粒和全钾含量的影响较大。     

模拟增温与施肥对高寒草甸土壤酶活性的影响

摘要：采用开顶式生长室模拟增温的方法,研究了气温升高和施肥对高寒草甸土壤酶活性的影响。研究表明,单独增温导致高寒草甸土壤纤维素酶和磷酸酶活性分别提高了12.4%、29.1%,而脲酶活性降低了18.0%,过氧化物酶和多酚氧化酶活性无明显变化,说明增温促进高寒草甸土壤中碳磷循环。在不增温条件下,施肥抑制了土壤纤维素酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性,而施NPK则提高了脲酶和磷酸酶活性。增温条件下,施肥不会引起土壤纤维素酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性的显著变化,而施可溶性碳肥使脲酶活性显著升高（P<0.05）,施NPK使磷酸酶活性显著降低。增温和施肥的交互作用对土壤纤维素酶、过氧化物酶、磷酸酶和脲酶活性有显著影响,而对多酚氧化酶无明显影响。因此,预测在未来气候变暖背景下,高寒草甸土壤中的多种酶活性对施肥的响应可能不显著。     

青藏高原东部乡土植物对高寒沙化草地土壤性质的影响

以青藏高原东部高寒沙化草地为研究对象,通过比较分析狭叶红景天(Rhodiola rosea)、硬秆仲彬草(Kengyilia rigidula)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和高山红柳(Salix cupularis)4种乡土植物对沙化草地的土壤理化性质、土壤酶活性及微生物生物量的影响,旨在为高寒草地沙化地生态植被的重建与恢复选择适宜的治理植物提供理论依据。结果显示:1)种植4种植物治理恢复5年后,土壤含水量均有显著升高(P0.05),土壤容重和土壤pH有不同程度的下降,垂穗披碱草处理下土壤含水量最高,与对照相较增加了357.70%;2)植被恢复显著提高了土壤中与碳氮磷循环相关的各种酶的活性(P0.05),其中狭叶红景天样地中的土壤纤维素酶、过氧化物酶、蔗糖酶、蛋白酶和磷酸酶活性最高,分别为对照的3.19、1.98、3.22、1.87和4.59倍。3)种植4种植物治理恢复5年后,不同土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)均有显著提高(P0.05),狭叶红景天的MBC、MBN和微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)均为最高,分别为对照的4.39、3.46和1.27倍;4)种植狭叶红景天和高山红柳样地,土壤酶活性与土壤理化性质及微生物生物量呈极显著(P0.01)和显著(P0.05)相关,种植垂穗披碱草样地,土壤酶活性与土壤理化性质及微生物生物量相关性较差。研究表明,4种植物种植5年后,狭叶红景天对高寒沙化草地的土壤特性改善更明显。     

高寒草甸群落地表植被特征与土壤理化性状、土壤微生物之间的相关性研究

以青藏高原高寒草甸4种主要草地类型为研究对象,分析了不同植被类型土壤的理化性质、土壤微生物数量、土壤酶活性与生态系统功能间的相互关系。结果表明,不同植被类型群落的土壤特性存在明显差异。藏嵩草沼泽化草甸0～40cm土层土壤容重、土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮和土壤速效氮含量明显不同于矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸,土壤物理特性的改变(土壤养分、土壤容重、土壤湿度等)会引起植被组成、物种多样性变化;细菌数量和真菌数量与植物群落地上生物量之间存在显著正相关关系(P＜0.05)、放线菌数量与生物量之间的相关性不显著,不同植被类型的群落生物量影响着土壤微生物数量和组成;不同草地类型植物群落地上生物量与土壤酶活性(磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶等)之间存在显著的正相关关系(P＜0.05),土壤酶活性对土壤有机质、腐殖质等的合成起到了积极作用。土壤酶活性的高低不仅影响了群落生物量,同时也影响群落物种多样性(物种丰富度),土壤酶活性的高低通过影响土壤微生物种类和数量、土壤养分含量,从而间接影响群落物种多样性。     

休牧对西藏高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征的影响

休牧是西藏主要放牧管理和草地保护的措施之一,目的是通过自然力的作用使退化草地的植被与土壤得到恢复,维持较高的多样性和生物量。本研究以西藏中部高寒草原和高寒草甸为研究对象,通过野外调查和室内试验分析,研究自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植物物种多样性、总生物量、地上地下生物量权衡以及土壤理化性质的影响,对比自由放牧和休牧对高寒草原和高寒草甸植被与土壤特征影响的差异。结果表明:在高寒草原与高寒草甸,休牧6~8年虽一定程度降低了植物群落的Simpson指数、Pielou指数、Shannon-Wiener指数,增加了植被总生物量,但变化均未达到显著水平(P>0.05)。休牧6~8年提高了地上和地下生物量权衡值,并促使植物更多地向地上部分生长,且在高寒草甸的作用效果更为明显。另外,休牧和自由放牧对高寒草甸以及高寒草原草地土壤机械组成、土壤微团聚体、土壤营养元素影响没有显著差异。综合分析发现,休牧对西藏高寒草地的植被恢复尚未产生明显的效果,表现为休牧对群落生物多样性、植被生物量和土壤理化性质影响均未达显著水平,因此,对西藏休牧的实施效果还有待于今后进一步的观测和研究。     

东祁连山高寒草甸土壤微生物量及其与土壤物理因子相关性特征

使用氯仿熏蒸浸提法对东祁连山高寒草甸土壤微生物量进行了研究,结果表明,微生物量碳(646.32~1 132.05μg/g)、氮(31.46~100.57μg/g)和磷(13.00~51.62μg/g)均为上层高于下层,其对土壤有机质、全氮和全磷的贡献率分别为0.45%~0.84%,0.65%~1.30%和0.54%~3.39%;微生物量碳、氮、磷彼此间呈显著正相关(P<0.01);微生物量与含水量和土壤容重在杜鹃、珠芽蓼和禾草草地呈显著负相关(P<0.01),与pH值在金露梅灌丛(P<0.01)、珠芽蓼草地(P<0.05)和嵩草草地(P<0.01)呈显著负相关,在杜鹃(P<0.01)和高山柳灌丛(P<0.05)呈显著正相关。微生物量碳氮比及碳磷比分别为9.59~24.95和17.13~91.65。土壤微生物量碳氮比和微生物量碳对土壤有机质的贡献率可反映草地土壤营养状况。     

牦牛粪沉积对青藏高原高寒草甸土壤酶活性的影响

牦牛粪归还是维持青藏高原草地生态系统功能的主要途径之一。以往的研究主要关注牦牛粪沉积对土壤理化性质的影响,但是对土壤微生物群落及其功能的研究较少。本研究分析了牦牛粪沉积对青藏高原高寒草甸土壤酶活性及其潜在调控因子的影响,结果表明:牦牛粪添加显著增加了土壤微生物生物量碳(MBC)(P 0.001)和土壤微生物生物量氮(MBN)(P 0.001)含量,分别增加了14.24%和20.29%。牦牛粪添加显著增加了土壤β-1, 4-葡萄糖苷酶(BG)(P 0.001)、β-1, 4-木糖苷酶(BX)(P 0.001)和脲酶(URE)(P 0.001)活性,分别增加了8.4%、8.2%和6.6%。牦牛粪添加显著增加了土壤水分含量(SMC)(P 0.01)、可溶性有机碳(DOC)(P 0.001)和可溶性有机氮(DON)(P 0.001)含量,但降低了土壤pH(P 0.001)。冗余分析表明,土壤酶活性与DOC (P 0.001)、DON (P 0.001)、MBC (P 0.001)和MBN (P 0.001)呈显著正相关关系,而与土壤pH (P 0.05)呈显著负相关关系。此外,可利用性基质(DOC和DON)对土壤酶活性的调控比微生物生物量(MBC和MBN)更重要。本研究结果表明,牦牛粪沉积通过为土壤微生物提供易于利用的碳源和养分,促进了土壤微生物活动,在调节青藏高原放牧生态系统土壤碳和养分循环中起着重要作用。     

牦牛粪对高寒草甸植被群落特征和生态位参数的影响

本研究定量分析了青藏高原高寒草甸牦牛粪斑与对照处植被构成、牧草养分、植物种重要值、生态位宽度和生态位重叠值的变化,为高寒草甸植被演替和异质性形成机制的揭示提供科学依据。结果表明,牦牛粪沉积增加植物总生物量和活体质量,使草层高度、盖度和牧草K含量增加,而对死物质质量和物种数无影响。粪沉积降低优势植物紫花针茅(Stipa purpurea)、艹洽草(Koeleria cristata)和矮嵩草(Kobresia humilis)的重要值,增加其生态位宽度,并提高线叶嵩草(Kobresia capillifolia)和扁穗冰草(Agropyron cristatum)的重要值,使优势种植物更倾向于泛化种。粪沉积使伴生种异针茅(S.aliena)的重要值降低,西北针茅(S.krylovii)的重要值增加,珠芽蓼(Polygonum viviparum)的重要值和生态位宽度均降低,使少量种垂穗披碱草(Elymus nutans)、球花蒿(Artemsia pratensis)、茵陈蒿(A.capillaries)、冷蒿(A.frigida)、高山韭(Allium sikkimense)和狼毒(Stellera chamaejasme)的生态位宽度增加。粪沉积使草地植物的整体生态位重叠值增大,使生态位重叠值0.85的种对增加13.8%,生态位重叠值0.45的种对降低42.9%。总之,粪沉积使草地禾草比例增加,促进高寒草甸草地由莎草+禾草群落向禾草群落或禾草+莎草群落转化。     

青藏高原东部高寒草甸牦牛粪便的分解过程和科学管理

放牧家畜粪尿养分回归是影响草地系统的重要方式之一,特别是对于养分分解缓慢的高寒生态系统。本研究对青藏高原东部高寒草甸牦牛粪便自身养分特征以及夏、秋季节养分释放的动态变化进行了初步研究,并通过计算植物生长的养分需求和粪便养分输入量,探讨了高寒草甸牦牛粪便的科学管理问题。研究表明,研究地区典型高寒草甸每公顷每年通过牦牛粪便输入的氮量为79.4 kg,磷为11.8 kg。牛粪在夏季经过85 d的分解后,主要养分降为初始状态的0.48%~6.98%,基本完全分解;秋季养分的分解趋势与夏季相似,但是分解速率缓慢得多,主要养分只降为初始状态的13.44%~40.06%。据估计,研究地区平均每户牧民的牦牛每年可产4.08×105 kg鲜牛粪,其中需有3.08×105 kg牛粪用于维持草地肥力,8.93×104 kg鲜牛粪用于煮饭、烧茶、取暖等的燃料。这样,除了维持草地肥力和生活自用之外,仅剩余2.5%的牛粪。因此,不建议将牛粪用于培养食用菌等商业用途。     

牦牛粪便对高寒草甸群落多样性及生产力的影响

研究了4个不同施牦牛粪便的处理对高寒草句植物群落多样性和生产力的短期影响。结果表明,（1）处理S1,S2和s3的植物群落盖度显著高于对照（SO）（P〈0．05）,各处理的植物群落高度与对照（SO）相比都呈上升趋势,且S3与S0差异显著（P〈0．05）;（2）处理S1、S2和S3的Pielou均匀度指数与sO相比逐渐下降,且S2与sO有显著差异（P〈0．05）。处理S1、s2和S3的Shannon—Wiener物种多样性指数与S0相比逐渐下降,且S2与S0差异极显著（P〈0．01）。而Simpson物种多样性指数的变化则表现为无规律性。（3）施牦牛粪便后植物群落的地上总生物量出现增加趋势,且S2,S3与s0间达到差异显著（P〈0．05）。     

高寒草甸粪斑的温室气体排放

为了解生长季牦牛粪斑覆盖对高寒草甸生态系统温室气体排放的影响, 于2012年6月25日-9月24日基于添加牛粪处理定位试验, 利用静态箱-气相色谱法对高寒草甸生态系统N2O、CH4和CO2通量进行测定。结果表明, 粪斑覆盖对其生态系统N2O、CH4和CO2排放具有刺激效应, 其发生在粪斑覆盖的1―50 d, 且3类温室气体峰值出现时间各异;粪斑覆盖导致的系统温室气体排放潜势较无牛粪覆盖增加了39.2%, 其N2O、CH4和CO2的累积排放量分别为0.095、0.412、2 064 g CO2·m-2, 全球变暖潜势为2 102 g CO2·m-2。因此, 高寒草地牦牛粪斑是重要的温室气体来源之一, 在估测生态系统对气候变化的贡献中不可忽视。     

短期牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤真菌群落的影响

牦牛放牧是青藏高原重要的人为干扰形式,放牧管理方式以及放牧强度对维持草地健康具有重要作用。为了明晰牦牛短期放牧对高寒草甸土壤真菌群落的影响过程,本研究在川西北典型高寒草甸进行牦牛放牧强度试验,设置了对照(禁牧)、轻度放牧(1头牦牛·hm^-2)、中度放牧(2头牦牛·hm^-2)和重度放牧(3头牦牛·hm^-2)4种放牧强度。结果表明短期(2年)放牧处理通过增加土壤中子囊菌门的相对丰度、降低担子菌门的相对丰度从而改变土壤真菌群落结构;土壤真菌群落多样性与丰富度在各放牧强度间差异不显著,但放牧均有增加土壤真菌群落多样性与丰富度的趋势。通过对真菌群落结构变化进行方差分解,发现放牧强度通过改变土壤养分进而影响真菌群落结构;通过对真菌的共现网络进行模块化分析发现,短期的牦牛放牧对真菌相互作用主要模块的相对丰度影响不显著,而放牧强度通过影响土壤中的养分含量来影响模块相对丰度。     

不同管理措施对高寒草甸土壤微生物量的影响研究

采用氯仿熏蒸浸提法对玛曲高寒草甸4种管理措施(不围栏、围栏、围栏+施肥、围栏+补播)土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)和磷(SMBP)连续4年(2011-2014年)变化动态进行研究,结果表明,1)同一年份,不同管理措施,相同空间层次,土壤微生物量表现为:围栏+补播>围栏+施肥>围栏>不围栏(0~20 cm)和围栏+施肥>围栏+补播>围栏>不围栏(20~40 cm);同一年份,相同管理措施,不同空间层次(0~20 cm,20~40 cm),土壤微生物量表现为0~20 cm>20~40 cm, 一般前者为后者的1.22~3.39倍。2)不同年份,相同管理措施,相同空间层次(0~20 cm,20~40 cm),除不围栏(0~20 cm)SMBC外,土壤微生物量年际变化表现为2011至2012年上升至最大值,之后下降;不同年份,相同管理措施,不同空间层次(0~20 cm,20~40 cm),0~20 cm土壤微生物量年际变化幅度大于20~40 cm。土壤微生物量与气温呈负相关关系,土壤微生物量与降水量呈显著正相关关系。运用综合指数法计算出不同管理措施下土壤质量综合指数,其值排序为:围栏+补播>围栏+施肥>围栏>不围栏。围栏+补播对土壤的改善效果明显优于其他3种措施,是玛曲高寒草甸生态恢复的重要途径。     

施氮磷肥对青藏高原高寒草甸土壤线虫群落组成的影响

对典型高寒草甸放牧不施肥(G),放牧施氮肥(GN)(5,10,15 g/m²)和放牧施磷肥(GP)(2,4,8 g/m²)条件下的土壤线虫群落组成进行研究,结果表明,放牧草甸施肥条件下,土壤线虫多样性升高、成熟度指数随施肥梯度升高而降低,但各处理间土壤线虫多样性指数、成熟度指数和数量没有显著差异。放牧施氮肥、放牧施磷肥处理中食真菌和捕食性土壤线虫数量降低,食细菌土壤线虫数量增加,且食细菌土壤线虫在施磷肥处理中增加显著。在少量施氮肥和磷肥时,植食性土壤线虫数量较低,但杂食性土壤线虫数量较高。土壤线虫cp-1和cp-3类群的数量随施肥梯度的升高而增多,其他类群的数量降低。除食细菌土壤线虫外,其他类群土壤线虫与土壤理化性质之间没有显著相关关系。     

青藏高原东部高寒草甸草地土壤物理性状对氮元素添加的响应

依托设置于青藏高原东部夏河县桑科草原的天然草地刈割型草场培育定位试验,探讨不同氮元素添加量对高寒草甸草地土壤物理性状的影响。本试验共设4个处理,分别为对照（CK,0 kg N／hm2）、低氮（LN,50 kg N／hm2）、中氮（MN,100 kg N／hm2）、高氮（HN,150 kg N／hm2）。通过对高寒草甸草地土壤容重、孔隙度、紧实度、土壤团聚体等物理性状进行测定与分析,结果表明,MN 与 HN 处理可显著降低0～10 cm 土壤容重与土壤紧实度、增加土壤总孔隙度、非毛管孔隙度与最大持水量。20～30 cm 土层中 LN、MN、HN 处理均可显著增加土壤容重、土壤紧实度,降低土壤总孔隙度、最大持水量。对土壤团聚体的影响,与 CK 处理相比 MN、HN 处理可显著提高各土层≥0．25 mm 机械稳定性土壤团聚体含量、提升土壤团聚体平均重量直径（MWD）;较之 CK 处理,LN、MN处理可显著提升各土层≥0．25 mm 水稳性团聚体含量,同时不同氮元素添加处理均可显著提升水稳性团聚体和MWD,表明氮元素添加对该区土壤侵蚀性有较好的抑制作用,进而减少水土和养分的流失。对地上和地下生物量的影响,MN、HN 处理能显著提升草地地上生物量;MN 处理显著增加了地下生物量、HN 处理显著降低了地下生物量;LN 处理对地上与地下生物量的影响不显著。通过试验得出结论 MN 处理对土壤物理性状的改善效果较好,该处理改善了土壤容重、孔隙度及土壤紧实度,提高了土壤干筛≥0．25 mm 机械稳定性团聚体与湿筛≥0．25 mm水稳性团聚体含量及其稳定性（MWD）,增加了草地地上生物量和地下生物量。     

青藏高原高寒草甸群落特征对氮沉降和增水的响应

试验选择高寒草甸为研究对象,通过连续两年定位观测,采用模拟氮沉降与增水及其交互作用对高寒草地群落特征的影响,为高寒草地生产力功能提升提供科学依据。结果表明:模拟氮沉降和增水及其交互处理,当年均能够显著增加高寒草甸地上总生物量、禾本科植物、豆科植物生物量,但显著降低莎草科植物生物量;而在第2年,增水处理并未明显增加地上生物量,氮沉降与增水交互作用可以稳定地提高高寒草地生产力,各处理均能够明显提高禾本科和莎草科生物量、降低杂类草生物量。增水当年能够显著提高高寒草甸物种丰富度和生物多样性指数,但氮沉降和增水交互降低物种多样性指数;而在第2年,各处理物种数目和多样性指数均降低,且氮沉降与增水的交互作用影响效应达到极显著性检验水平。综合分析,氮沉降和增水及其交互作用在提升草地生产力、优良牧草生物量的同时,也可能造成高寒草甸物种丰富度和多样性指数降低,在草地的适应性管理方面需要引起足够的关注。