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...     

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)。     

西鄂尔多斯荒漠灌丛土壤粒径分形特征与养分的耦合关系

植物适宜的生长和发育需要理想的土壤机械组成与养分保障,土壤分形维数和养分的分布特征及其关系对研究土壤结构的稳定性、抗风蚀性和水肥运动有着重要的作用。四合木(Tetraena mongolica)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)和霸王(Zygophyllum xanthoxylum)作为西鄂尔多斯地区广泛分布的3种孑遗濒危荒漠灌木物种,既是重要的自然资源,也是天然的生态屏障,对保障荒漠草原生态系统稳定安全具有重要意义。本研究通过测定分析3种灌丛0–60 cm土层深度的土壤颗粒机械组成、土壤体积分形维数和土壤养分含量的垂直分布特征,探讨荒漠草原土壤分形特征与土壤养分的关系,揭示灌丛植被生存与扩散机制。结果表明,3种典型灌丛拦截风沙流后沉积在灌丛土壤粒度特征不同,其中粘粉沙、极细沙体积百分含量和分形维数在不同物种间差异显著(P <0.05),土壤分形维数表现为四合木(2.432±0.041)>沙冬青(2.391±0.046)>霸王(2.276±0.034)>裸沙地(2.218±0.059);土壤分形维数主要由粒径小于0.5 mm的粘粉沙(...     

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...     

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。     

封育对荒漠草原沙芦草群落土壤粒径分形维数及理化性质的影响

退化草地的恢复问题已经成为草地生态学关注的热点之一。作为宁夏草原的主体类型的荒漠草原,既是天然的生态屏障,也是重要的自然资源,对保障国家的生态安全具有重要意义。封育是保护荒漠草原的基本措施,封育的效果不仅表现为植被的恢复,也表现为土壤理化性质的改善。为了更好的恢复与重建荒漠草原退化生态系统,本文通过研究宁夏荒漠草原沙芦草群落围封内外土壤机械组成、土壤养分含量和土壤颗粒分形维数的变化,旨在揭示围封对荒漠草原土壤粒径组成及分形特征的影响,为荒漠草原生态系统的恢复治理与重建提供理论依据参考。研究结果发现：研究区土壤粒径分布在0~250 μm之间。其中,围栏内黏粒（< 2 μm）、粉粒（2~50 μm）含量占主导地位,围栏外以极细砂粒（50~100 μm）所占比例最大,围栏内和围栏外粒径> 250 μm的比例几乎为0。与围栏外相比,围栏内0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的土壤黏粒含量显著增加,而极细砂粒含量显著减少（P<0.05）。围封对土壤养分有不同程度的影响。围栏封育后,0~10 cm土层土壤全N、全P含量显著增加,而碱解氮、速效磷含量显著降低（P<0.05）;10~40 cm土层的土壤养分均没有表现出一定的变化规律。沙芦草群落的土壤粒径分形维数在2.65~2.69之间变动。围栏封育后,0~10 cm、10~20 cm土层的土壤粒径分形维数显著增加（P<0.05）,20~40 cm土层无显著差异。总之,围封可以促使土壤颗粒细化,对土壤养分有不同程度的影响,并有助于提高土壤颗粒的分形维数;土壤粒径分形维数与土壤黏粒、极细砂粒含量均呈极显著的线性关系,说明土壤分形维数能够作为一个用来表征土壤质地以及退化土壤恢复程度的指标。     

北疆退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征

研究了新疆北部退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征,探讨了土壤颗粒分形维数与土壤理化性质的关系。结果表明,该退化草地土壤颗粒的分形维数在2．316～2．753,随着草地退化程度加剧,土壤黏粒含量增高,分形维数逐渐增大。表层土壤的分形维数与粉粒含量呈极显著负相关,与黏粒含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数与土壤物理性质没有相关性。由于土壤表层（0～10cm）受放牧影响较大,致使其化学性质与土壤颗粒的分形维数没有相关性。土壤颗粒的分形维数与土壤下层（10-30cm）的全磷、pH值、全钾和速效钾含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数的变化在一定程度上能够很好地表征退化草地土壤的理化性质的变化趋势,可以作为评价退化草地土壤性状的一个综合指标。     

退耕还林与还草对土壤理化性质及分形特征的影响——以宁夏荒漠草原为例

以宁夏荒漠草原区为研究对象,分别选取农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地为研究样地,研究了退耕还林与还草对土壤理化性质及分形维数变化特征的影响。结果显示:1)土壤含水量、pH和电导率既受到退耕还林与还草措施的影响,亦受到季节变化的影响。2)农田实施退耕还林与还草工程后,退耕还草地的土壤全氮和有机碳含量最高,其平均含量分别为0.60%和5.93%。3)农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地的土壤黏粉粒含量分别为10.87%、7.47%、8.73%和6.53%;极细沙含量分别为39.07%、35.20%、38.87%和31.00%;细沙含量分别为29.73%、34.93%、32.80%和36.73%;粗沙粒含量分别为20.27%、21.93%、19.60%和25.73%。退耕还林地与天然草地相比土壤粒径在各粒级中均存在显著差异(P<0.05),退耕还草地与天然草地相比仅极细沙和粗沙粒含量存在显著差异(P<0.05)。4)分形维数介于1.87~2.08。土壤分形维数(D)值从高到低表现为农田(2.08)>退耕还林地(2.01)>退耕还草地(1.94)>天然草地(1.87)。5)土壤黏粉粒与土壤电导率达到正相关水平(P<0.05),与土壤碳氮比为显著负相关关系(P<0.01);土壤细沙粒与土壤pH为负相关关系(P<0.05),与电导率为显著负相关关系(P<0.01),而与碳氮比达到显著正相关水平(P<0.01);土壤分形维数与电导率达到显著正相关水平(P<0.01),与碳氮比呈显著负相关关系(P<0.01);而土壤极细沙粒和粗沙粒与各指标之间均无相关性(P>0.05)。6)土壤粒径分布分形维数与细沙粒含量呈线性负相关关系(P<0.01),而与极细沙粒含量呈线性正相关关系(P<0.01),与黏粉粒含量呈对数相关关系(P<0.01),但与粗沙粒含量未表现出相关性(P>0.05)。研究表明,在宁夏荒漠草原区实施退耕还林与还草工程,对土壤理化性质、土壤粒径分布和分形维数特征均产生一定的影响。与天然草地相比,退耕还草地中土壤有机碳和全氮含量显著提高;而退耕还林地中土壤黏粉粒、极细沙粒的分布及分形维数显著上升。说明实施退耕还林与还草工程,有利于农田退耕导致的退化区域土壤质地的改善以及退化生态系统的有效恢复。     

荒漠草原灌丛转变过程土壤水分亏缺空间特征及影响因素

草地灌丛化对生态系统结构、功能与服务产生重要影响,目前已经认识到其对土壤水分的负面影响,但还缺乏其在区域尺度的定量评价及其驱动机制研究。在宁夏荒漠草原选取43块成对样地（即荒漠草地和灌丛地）,引入样地土壤水分相对亏缺指数（PCSWDI）评价荒漠草原向灌丛转变后土壤水分亏缺空间格局现状及其驱动因子。结果表明：荒漠草原转变为灌丛后0～100 cm和100～200 cm土壤含水量分别显著下降了27.80%和57.92%,0～100 cm灌丛地的PCSWDI显著低于荒漠草地,表明0～100 cm灌丛地目前不存在土壤水分亏缺现象。地统计学分析表明,荒漠草地和灌丛地的0～100 cm土壤水分相对亏缺指数的结构方差比分别为94.73%和95.29%,均属于强空间自相关,主要受结构性因子控制。此外,地理探测器的因子探测发现0～100 cm土壤储水量、坡向和田间持水量是影响灌丛地土壤水分相对亏缺指数的主导因子;交互探测表明,灌丛地0～100 cm土壤水分相对亏缺指数空间分异是多因子共同作用的结果。尽管分析得到0～100 cm灌丛地不存在土壤水分亏缺,但100～200 cm土壤含水量显著下降已经预示了深层...     

补播对宁夏荒漠草原植物群落及土壤理化性状的影响

研究补播对草地植被和土壤的影响可为退化草地植被建设提供依据。在宁夏荒漠草原,对补播乡土植物3年后的草地、禁牧封育草地的植物组成、植物群落特征、多样性和稳定性、草地0–40 cm土壤水分和理化性质进行了研究,分析了植被变化与土壤性状的关系。结果表明:1)补播草地植物物种数增加,豆科植物和一年生植物比例增加,多年生和半灌木比例降低。2)补播使草地植物丰富度、盖度、高度和地上生物量增加,群落稳定性明显提高(P <0.05),但未改变草地物种多样性、均匀度和优势度。3)土壤表层的水分含量呈补播草地大于封育草地,土壤持水性、毛管孔隙度、总孔隙度、有机质以补播草地较高,速效钾含量在30–40 cm处为补播草地大于封育草地,但土壤全氮和碱解氮处理间无显著差异(P> 0.05)。4)土壤有机碳含量和田间持水量是影响植被特征的最显著因子。研究结果表明,因地制宜进行退化荒漠草原补播,可提高草地生产力,改善草原植物群落及其土壤养分和水分环境。     

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。     

不同封育年限对宁夏荒漠草原土壤粒径及碳氮储量的影响

封育禁牧的时间效应已经成为科学和政府决策关注的焦点,研究以宁夏盐池县典型荒漠草原围封6、10、15年样地的围栏内外2种主要土壤类型——灰钙土和风沙土为研究对象,基于样线调查法及方差分析法,探究不同封育年限对荒漠草原颗粒组成及土壤碳氮储量的影响。结果表明:1)封育会导致灰钙土及风沙土土壤细颗粒含量增加,灰钙土封育6年样地土壤细颗粒较围栏外增加量最明显,后随封育年限的增加而呈现增幅减少的趋势;风沙土封育15年样地围栏内土壤细颗粒增加量高于封育6年样地。2)灰钙土及风沙土封育6年样地均表现为围栏内土壤碳氮(有机碳、全碳、全氮)含量高于围栏外,而围封10年及15年样地围栏内外土壤碳氮含量没有明显差异。3)灰钙土围封6年样地围栏内土壤碳氮比高于围栏外,而围封10年及15年样地无此规律,围封不会影响风沙土土壤碳氮比。围封可以有效使土壤颗粒细化,但不同土质对封育年限的响应有所差异,人工封育的最佳时间尺度应根据草原退化程度和草原不同土壤条件而定。     

宁夏荒漠草原自然恢复演替过程中土壤有机碳及其分布的变化

以宁夏荒漠草原自然恢复的围封草地为对象,通过野外调查和室内分析,研究了未封育、封育3、5、7和10年的草地总有机碳及其在土壤剖面和不同粒级团聚体中的分布。结果表明,土壤有机碳含量随封育年限的增加呈波动性增加,除0~5 cm土层外,各土层有机碳含量以封育7年、10年的草地较高;就有机碳在不同粒径团聚体中的分布看,0~10 cm表层土壤以封育3年及未封育草地各粒级团聚体有机碳含量较高,而10~40 cm土层各粒级团聚体有机碳随封育年限的延长呈增加趋势,各土层团聚体有机碳含量均以1~0.5 mm与0.5~0.25 mm粒级较高;各粒级团聚体对有机碳的贡献率在0~10 cm表层以<0.25 mm微团聚体最高,10~20 cm土层以>5 mm粒级和<0.25 mm粒级较高,20~40 cm土层以>5 mm粒级最高。综上所述,封育有利于荒漠草原土壤有机碳的固存,退化荒漠草原生态环境恢复在封育7年时出现转折;随土层的加深,团聚体有机碳贡献率对封育的响应减弱,且大团聚体对全土有机碳的贡献率逐渐增大。     

黄土丘陵典型草原土壤理化性质对生态恢复措施的响应

研究土壤理化性状及土壤质量变化对草地生态建设具有重要意义。在宁夏黄土丘陵区典型草原,以放牧草地为对照,对封育、水平沟和鱼鳞坑生态恢复措施实施15年草地的0～40 cm土壤粒径、容重、持水性、孔隙度、有机质、氮磷钾等理化性状进行了比较,通过主成分分析和土壤质量综合指数(SQI),评价了不同措施下土壤质量恢复状况。结果表明:1)土层黏粒含量以水平沟措施最高,粉粒以放牧草地最高、砂粒以鱼鳞坑最高;土壤颗粒体积分形维数值(D)从大到小依次为水平沟、封育、鱼鳞坑和放牧草地,土壤粒径垂直变化差异不明显;2)放牧草地土壤容重最高,为1.14 g·cm^-3,封育、水平沟和鱼鳞坑均可显著减小土壤容重,增加土壤持水性和总孔隙度,但对土壤毛管孔隙和非毛管孔隙的改善效果不大;各处理土壤物理性状垂直变化不显著;3)土壤有机质、全氮和碱解氮含量呈封育>放牧>鱼鳞坑>水平沟,全磷含量以放牧和封育草地较高,水平沟最低;速效钾含量以放牧草地最高,封育草地次之,鱼鳞坑最低,土壤养分含量呈表聚性;4)土壤质量综合指数在放牧、封育、水平沟和鱼鳞坑措施下分别为0.337、0.719、0.348和0.281,呈封育>水平沟>放牧草地>鱼鳞坑。基于土壤理化性状,认为草地封育对土壤质量改善最为明显,是研究区最适宜的草地生态恢复措施。     

察布查尔县草原土壤微生物量与土壤理化性质相关性研究

微生物不仅是土壤养分的转化者,同时也是养分的一种存在方式,其生物质量为微生物量。微生物量是土壤养分转化和循环的动力也是养分的库和源,微生物量对环境变化敏感,是土壤质量变化的重要指标。本研究以新疆伊犁察布查尔县1191~2656m海拔草原为研究对象,使用氯仿熏蒸提取法研究不同海拔草原土壤微生物量及其活性的变异特征,研究结果表明微生物量碳(21.05~331.58mg/kg)、微生物量氮(8.75~95.61mg/kg)均为土壤表层大于中、底层,各海拔及土层间差异显著(P0.05),在1191~2216m海拔区间微生物量碳、氮随海拔的增加而增加,并在2216m海拔达到最大值(331.58mg/kg和95.61mg/kg),其后2216~2656m海拔区间微生物量碳、氮显著降低(21.05mg/kg和12.41mg/kg),这可能与随海拔的增加引起此海拔区间气候、降水量、植被类型、植被数量等环境条件的变化有关;通过相关性分析得知微生物量碳、氮、碳氮比彼此间正相关(P0.05);0~20cm土层微生物量碳与含水量呈正显著性相关(P0.05,r=0.755*),微生物量与海拔、容重、有机质、碱解氮呈正相关(P0.05),与pH值、全氮、碳氮比负相关(P0.05)。20~40cm土层微生物量碳与碱解氮呈显著性正相关(P0.05,r=0.829*),微生物量与海拔、全氮正相关(P0.05),与碳氮比负相关(P0.05)。40~60cm土层微生物量与海拔、碳氮比呈负相关(P0.05),与有机质、碱解氮、全氮呈正相关(P0.05)。土壤微生物量可以反映土壤肥力的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

Effects of utilization modes on soil physical and chemical properties of spring-autumn grassland in the Xinyuan county

通过调查确定了新源县则克台镇春秋草地的4种利用方式：打草、自由放牧、分段放牧、划区轮牧,对比分析了不同利用方式下的土壤理化性质。结果表明,自由放牧方式土壤砂粒含量最高,平均达到21．23％,粉粒含量最低,且在10～20cm土层显著高于划区轮牧方式（P〈0．05）。4种利用方式下,土壤容重为1．08～1．26g·cm^-1,土壤没有表现出压实效应。放牧利用方式下土壤有机质、碱解氮、有效磷含量高于打草地,其中,划区轮牧和自由放牧草地土壤有机质含量高于分段放牧方式,自由放牧方式仅使土壤表层碱解氮显著升高,其土壤速效钾和有效磷的含量均低于分段放牧和划区轮牧。因此,划区轮牧和分段放牧是研究区较为合理的利用方式,可防止土壤养分降低。但是,与划区轮牧相比,分段放牧使土壤表层砂粒含量增高,容重增大,有机质含量降低,所以,采用分段放牧时,应适当降低利用强度。     

不同利用方式对新源县春秋草地土壤理化性质的影响

通过调查确定了新源县则克台镇春秋草地的4种利用方式：打草、自由放牧、分段放牧、划区轮牧,对比分析了不同利用方式下的土壤理化性质。结果表明,自由放牧方式土壤砂粒含量最高,平均达到21.23%,粉粒含量最低,且在10～20 cm土层显著高于划区轮牧方式（P<0.05）。4种利用方式下,土壤容重为1.08～1.26 g·cm-3,土壤没有表现出压实效应。放牧利用方式下土壤有机质、碱解氮、有效磷含量高于打草地,其中,划区轮牧和自由放牧草地土壤有机质含量高于分段放牧方式,自由放牧方式仅使土壤表层碱解氮显著升高,其土壤速效钾和有效磷的含量均低于分段放牧和划区轮牧。因此,划区轮牧和分段放牧是研究区较为合理的利用方式,可防止土壤养分降低。但是,与划区轮牧相比,分段放牧使土壤表层砂粒含量增高,容重增大,有机质含量降低,所以,采用分段放牧时,应适当降低利用强度。