东祁连山不同退化草地植物群落特征与土壤养分特性

为探究东祁连山不同退化草地植物群落特征、土壤养分特性及其相关性,以轻度退化草地、中度退化草地和重度退化草地为研究对象,采用野外调查、室内测定和数据统计分析相结合的方法,分析了不同退化草地植被特征、土壤养分特性及其之间的相关性。结果表明:(1)从轻度退化草地-重度退化草地,植物群落特征(地上生物量、高度、密度、频度和总盖度)整体呈现降低趋势,且差异显著(P<0.05),中度退化草地Margalef指数、Shannon指数和Evenness指数最高,Dominance指数最低;(2)研究区植物共有19科38属41种,生态适应性较强的植物主要集中在豆科、禾本科、菊科和蔷薇科,不同退化草地植被型分别为矮生嵩草(K.humilis)+赖草(Leymus secalinus)、矮生嵩草+高山唐松草(Thalictrum alpinum)、矮生嵩草+赖草,其中矮生嵩草是各退化草地的优势种,不同退化草地的功能群以杂类草占优势,其次是禾草类,毒草类所占的比例最少;(3)随草地退化程度加重,土壤速效氮、有效磷、有机碳和含水量呈降低的趋势,而pH整体呈现升高的趋势;(4)不同退化草地土壤因子对植被生长贡献率最高分别为速效氮、有效磷和含水量。综上,随着草地退化程度加重,植物群落结构向单一趋势过渡,土壤养分含量减少,且土壤因子对植物贡献率也相应发生变化。     

不同扰动高寒草地土壤微生物数量时空变化特征

为揭示东祁连山高寒草地不同扰动生境中土壤三大类微生物和氮素生理群数量的时空变化特征,采用2003年、2011年和2017年在相同样地(一年生、多年生、围栏内和围栏外草地)、相同研究方法(平板菌落计数)对草地土壤三大类微生物(真菌、细菌和放线菌)数量和氮素生理群(硝化细菌、反硝化细菌、好气性固氮菌和嫌气性固氮菌)数量进行时空动态比较。结果表明:(1)在相同时间、不同扰动生境中土壤三大类微生物和氮素生理群数量变化差异显著(p0.05),均随着土层的加深而逐渐减少,具有明显的垂直分布规律;(2)在不同时间、不同扰动生境中,土壤三大类微生物和氮素生理群数量变化差异显著(p0.05),土壤细菌、放线菌、硝化细菌和好气性固氮菌数量分布为2003年2011年2017年;真菌、反硝化细菌和嫌气性固氮菌数量分布为2017年2011年2003年;(3)不同扰动生境中微生物总数量变化表现为2003年2011年2017年。2011年、2017年的微生物总数量与2003年相比较,一年生草地分别下降了1.65,2.86倍,多年生草地分别下降了3.12,5.12倍,围栏内草地分别下降了3.05,4.09倍,围栏外草地分别下降了2.11,3.26倍。综上,随着不合理放牧和人为利用方式,东祁连山高寒草地土壤微生物数量随时间变化逐渐减少,为此应对该地区草地的利用和保护给予足够的重视。     

退化高寒草地土壤养分、酶活性及生态化学计量特征

为探究不同退化高寒草地土壤特性的变化规律。对祁连山康乐、皇城和天祝试验点退化高寒草地(轻度退化草地、中度退化草地和重度退化草地)土壤养分含量及其生态化学计量学特征进行测定分析。结果表明:(1)各试验点土壤pH、电导率、含水量和有机质含量均随着土层深度的增加而降低,在0—20cm土层中,土壤pH呈现出升高趋势,电导率呈现出先升高后降低趋势;在20—40cm土层中,土壤pH呈现出先升高后降低趋势,电导率呈现出先降低后升高趋势,土壤含水量和有机质含量在0—20,20—40cm土层中均随着退化程度的加剧而逐渐降低。(2)不同草地土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量均随退化程度的加剧和土层深度的增加而逐渐降低,且各样地间差异显著(p0.05)。(3)在不同退化草地土壤不同土层中,C/N变化范围为19.10~40.48、C/P变化范围为87.85~121.97和N/P变化范围为4.10~6.76。(4)随草地退化程度加剧,土壤纤维素酶活性呈先上升后降低趋势,脲酶、中性磷酸酶、脱氢酶、蔗糖酶和氧化还原酶呈降低趋势。(5)通过土壤理化、酶活性及生态化学计量比间相关性和主成分分析表明,土壤理化、酶活性和土壤生态化学计量比指标可以敏感地反映出不同退化草地土壤质量状况。综上,祁连山不同程度退化高寒草地土壤已逐步恶化,应加强对该地区草地合理利用和科学管理。     

东祁连山高寒草地土壤微生物三大类群的时空动态特征

通过对2005年和2006年东祁连山高寒草地4种不同草地类型(珠芽蓼草地、禾草草地、沼泽草地、嵩草草地)土壤3大类群微生物(真菌、细菌、放线菌)数量的时空动态进行研究。结果表明:(1)不同空间层次草地土壤3大类群微生物数量变化均较大,0-10 cm土层的数量为10-20 cm土层的1.02~3.89倍;(2)不同植被下土壤3大类微生物数量季节变化各有其自身的特点,年际变化也不一致;(3)不同植被下同一时间草地土壤三大类群微生物总数量差异较大,为0.83×107~4.71×107个/g;(4)三大类微生物中,细菌数量最大,放线菌次之,真菌最小,分别占微生物总数的48.9%~67.69%,32.18%~48.96%和0.08%~0.25%。     

高寒草地不同扰动生境土壤微生物氮素生理群数量特征研究

采用平板表面涂抹法和稀释法对天祝高寒草地5种不同干扰生境（围栏内、围栏外、多年生草地、一年生草地和鼠丘地）土壤微生物氮素生理群（氨化细菌、硝化细菌、自生固氮菌和反硝化细菌）数量分布特征进行了测定，结果表明：1）同一扰动生境，不同空间层次草地土壤微生物各氮素生理群数量变化较大，0-20cm数量大于20-40cm，一般前者为后者的1．44-7．32倍；且不同氮索生理群之间数量差异很大，氨化细菌〉自生固氮菌〉反硝化细菌〉硝化细菌；2）不同扰动生境，相同空间层次草地土壤微生物各氮素生理群数量差异也较大，变幅在1．27—9．29倍；且不同扰动生境对各氮素生理群的影响不同，对硝化细菌数量影响最大，反硝化细菌和氨化细菌次之，自生固氮菌较小；3）不同生境土壤微生物氮素生理群数量以一年生草地总数量最大，多年生和围栏内草地次之，鼠丘地和围栏外草地最少；4）不同扰动生境。不同空间层次，虽然不同生理群微生物数量各有特点，但总趋势为：0—20cm，7月份数量较小，8月份上升至最大，9月份下降，20-40cm数量变化趋势与0—20cm相似，但变幅显著变小。     

高寒草地不同退化程度下土壤微生物及土壤酶活性变化特征

为探讨不同退化程度对高寒草地土壤微生物及土壤酶活性的影响,以青藏高原东北缘祁连山3种不同退化程度(轻度退化、中度退化、重度退化)高寒草地为研究对象,测定和分析土壤3大类微生物(细菌、真菌、放线菌)和氮素生理群(氨化细菌、好气性固氮菌、嫌气固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌)数量、微生物量(碳、氮)及土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)变化特征。结果表明:(1)相同土层不同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随退化程度的加重总体呈减小的趋势,重度退化程度下各指标含量最小,中等退化程度可增加10—20cm土壤放线菌、氨化细菌及反硝化细菌数量和20—30cm土壤细菌、真菌、放线菌、好气性固氮菌、反硝化细菌数量;(2)不同土层相同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随土层深度的加深均逐渐减小。研究结果对评价草地退化程度提供了新思路,同时为高寒草地的恢复和重建提供了重要的理论依据。     

高寒生态脆弱区不同扰动生境土壤微生物数量的变化

通过实地调查及平板表面涂抹法和稀释法分别测定了5种不同扰动生境(一年生草地、多年生草地、围栏内草地、围栏外草地和"黑土滩"草地)下,高寒生态脆弱区天祝草原植被状况、土壤细菌、真菌、放线菌及总数量的影响。结果表明,不同扰动生境草地植被状况、土壤细菌、真菌、放线菌数量及总数量分布各不相同。其中一年生草地植被盖度、产量最大,土壤细菌及微生物总数量最高;"黑土滩"草地土壤真菌及放线菌数量最多,但植被盖度最小;围栏外草地地上植物量最小,土壤细菌、真菌、放线菌及微生物总数量最低。该区草地退化和土壤微生物数量减少的趋势并未得到改善。因此,应对该区草地和土壤退化给予足够的重视。     

草场管理措施及退化程度对土壤养分含量变化的影响

以不同管理措施和不同退化梯度的高寒草地土壤为研究对象,分析了两个序列的高寒草地不同土壤层次(0～20cm、20～40cm、40～60cm)中各种养分分布特征并探讨了管理措施和草场退化对高寒草地土壤的影响。结果表明:天然放牧草地经过围栏和翻耕措施后,土壤有机质、全N、全P含量明显升高,土壤速效氮、磷含量也得到明显上升。在20～40cm和40～60cm土层土壤存在类似的变化规律,但由于土层加深,受地表植被的影响减弱,变化规律不明显。比较退化序列草地发现,在各层土壤中,有机质含量变化总趋势是:随草地退化程度的加重,有机质含量下降;同时,土壤有机质含量随深度增加而减少;在0～20cm土层,随着草地退化程度的加重,有机质含量依次下降32.6%和52.1%。土壤中全N、全P含量变化趋势与有机质变化基本一致,全K变化趋势不明显。中度、重度退化草地与轻度退化草地对比发现,速效氮含量分别下降15.1%和28.6%,速效磷含量分别下降25.4%和59.4%。利用围栏和翻耕措施可以恢复退化草地的植被,提高土壤养分含量。但翻耕后,土壤孔隙度和通透性增强,土壤的矿化作用和淋溶作用也增强,导致了有机质的矿化损失和NO3-N淋溶损失,减少了土壤中C的积累量。同时,翻耕会破坏高寒草地固有的生草层,使其下面的沙质基底成为草地沙化的主要物质来源。建议在川西北亚高山区的人工草地建设中慎重选择翻耕措施。     

东祁连山不同高寒灌丛草地土壤抗蚀性研究

为探讨祁连山东段不同高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征,采用野外调查和室内试验的方式,对东祁连山金露梅、柳、杜鹃3类高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征及其影响因素进行了研究。结果表明:不同灌丛草地土壤水稳性团聚体主要以0.5mm的大粒径水稳性团聚体为主,土壤团聚结构破坏率表现为:柳灌丛草地杜鹃灌丛草地金露梅灌丛草地;土壤水稳性指数依次为:杜鹃灌丛草地(97.1%)柳灌丛草地(96.9%)金露梅灌丛草地(95.8%);土壤抗蚀指数表现为:杜鹃灌丛草地最大(95.0%),金露梅灌丛草地最小(92.9%)。总体上,杜鹃灌丛草地的土壤抗蚀性最强,金露梅灌丛草地的土壤抗蚀性最差。通过灰色关联度法,对0.5mm的机械团聚体含量、0.25mm的机械团聚体含量、0.25mm的水稳性团聚体含量、0.5mm的水稳性团聚体含量、土壤结构破坏率、水稳性团聚体平均质量直径、有机质、土壤崩解率、土壤水稳性指数、土壤抗蚀指数10个土壤抗蚀性指标进行评价分析认为,影响高寒灌丛草地土壤抗蚀性最主要的因素是水稳性指数、0.25mm水稳团聚体和水稳性团聚体平均质量直径。     

长期施肥人工草地土壤养分的剖面变化

苜蓿连作长期施P或施NPM均能增加土壤耕层的有机磷，全氮和碱解氮含量，长期施NPM对提高整个土壤剖面内的有机磷含量也有显著作用，而长期施P仅能改善土壤耕层有机碳含量，对耕层以下土壤的有机碳含量则有降低作用；粮草轮作系统中，随苜蓿生长年限的增加，整个土壤剖面的有机碳含量均有一定程度的提高，二、四年生苜蓿土壤的有机碳含量明显高于一年苜蓿土壤，土壤有机碳和全氮的在土壤剖面呈典型的“S”型分布，土壤剖面全氮和碱解氮含量变化有机碳变化有很好的相关性。     

黄河源区人工草地植被群落和土壤养分变化

[目的]研究黄河源区不同年限人工草地植被群落特征和土壤养分的动态变化,揭示高寒地区人工草地稳定机制与演替规律,为退化高寒草甸(湿地)的近自然恢复和缩短退化草地恢复时间提供理论依据。[方法]选择黄河源区青海省玛沁县3,11,17 a单播垂穗披碱草人工草地,对植被与土壤养分特征进行调查。[结果]随着种植年限增加,人工草地优势种垂穗披碱草盖度降低,植物总盖度、生物结皮盖度、杂类草盖度以及生殖枝数量呈倒"V"型变化,而原生植被莎草科植物盖度、物种多样性逐渐增加,17 a人工草地中莎草科植物的盖度是3,11 a的10倍;人工草地土壤养分中全氮、全钾、速效氮、速效钾以及有机质随年限增加呈现积累趋势,土壤pH值逐渐趋于中性。土壤全氮含量在不同恢复年限之间差异最大,平均准确率降低度为25.71,有机质含量次之,其平均准确率降低度为18.55,而全钾含量及均匀度指数最小,平均准确率降低度均小于5。[结论]高寒地区人工草地群落结构和土壤营养随着建植时间的延长在逐渐恢复,建植17 a的人工草地土壤全氮、有机质含量仅是原生高寒草甸土壤的50%左右,因此,17 a人工草地土壤养分完全恢复还需要较长时间。     

东祁连山高寒草甸土壤酶活性及其化学计量特征对海拔和坡向的响应

研究高寒草甸微尺度海拔和坡向下土壤酶活性及其化学计量特征的变化对于探讨草地生态系统养分循环过程具有重要的生态学意义。以东祁连山高寒草甸为研究对象,分析了7个海拔（2 800,3 000,3 200,3 400,3 600,3 800,4 000 m）和2个坡向（阴坡、阳坡）高寒草甸的土壤酶活性、化学计量特征变化规律及其与土壤理化因子之间的关系。结果表明：海拔和坡向的交互效应对土壤亮氨酸氨基肽酶（LAP）、β-葡萄糖苷酶（BG）、多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）酶活性、lnBG/ln （NAG+LAP）、lnBG/lnAP和ln （NAG+LAP）/lnAP有显著影响;LAP、AP、BG、POD、lnBG/ln （NAG+LAP）、lnBG/ln （NAG+LAP）随海拔的升高呈先升高后降低,β—1,4—乙酰基氨基葡萄糖苷酶（NAG）和PPO随海拔升高而降低;同一海拔,阳坡土壤AP、BG、POD、PPO酶活性低于阴坡,阳坡土壤NAG酶活性高于阴坡,海拔3 800 m以下阳坡LAP酶活性低于阴坡,除海拔3 000 m和4 000 m外的其他海拔阳坡的土壤lnBG/ln （NAG+LAP）高于阴坡,海拔3 000~3 400 m的土壤lnBG/lnAP和海拔3 000~3 600 m的土壤ln （NAG+LAP）/lnAP在阳坡低于阴坡。相关分析发现,土壤酶活性及其化学计量特征不同程度受土壤C、N、P资源及土壤水分条件等的调控,土壤含水量和有机碳是影响土壤酶活性的主要因子。综上,土壤酶活性及其化学计量特征在微尺度海拔和坡向上具有差异性,且受土壤C、N、P资源及土壤水分条件的综合影响,以土壤含水量和有机碳尤为突出。     

祁连山东段不同植被下土壤养分状况研究

通过分析祁连山东段天祝县地区5种植被类型（丛生禾草草地、银露梅灌丛、青海云杉林、青海云杉-白桦混交林和白桦林）覆盖下土壤碳、氮、磷含量的变化情况,研究了不同植被对土壤养分的影响。结果表明:植被对土壤养分具有表聚效应,不同植被覆盖下的土壤0-20 cm土层养分含量显著高于20-40 cm土层（p<0.05）,乔木林的表聚效应强于灌丛和草地。随上覆植被从草本植物到灌木再到乔木的变化,土壤有机碳、全氮、铵态氮和速效磷等养分均呈现出逐渐增加的趋势（p<0.05）;硝态氮含量变化情况为白桦林>银露梅灌丛>青海云杉林>青海云杉-白桦混交林>丛生禾草草地,土壤全磷除白桦林下较高外,其他4种植被之间都无显著差异（p>0.05）。青海云杉-白桦混交林维持土壤养分平衡的能力强于其他4种植被。     

不同植被恢复措施下高寒沙化草地植被与土壤变化特征

草地沙化是青藏高原草地生态环境恶化的显著问题之一,为研究不同恢复措施对高寒沙化草地植被与土壤的影响,以沙化草地（DG）、人工草本恢复草地（AG）、人工灌丛恢复草地（AS）以及天然草地（NG）为研究对象,基于植被群落和土壤特征的变化及两者的相互关系,评价了不同人工植被恢复措施对高寒沙化草地22年的恢复效果。结果表明：（1） AG和AS分别使DG的地上生物量增加至109.21,1 293.21 g/m²,但2种恢复措施的草本地上生物量均显著低于NG,而AG的植被群落物种丰富度比AS显著低31.48%（p<0.05）。（2）与DG的0—10 cm表层土壤相比,AG的土壤孔隙度、含水量、总碳和总氮含量分别显著提高7.94%,67.95%,22.09%和257.14%,AS的这些指标也分别显著提高6.41%,43.00%,17.18%和242.86%;但2种恢复措施的土壤碳氮养分含量均显著低于NG （p<0.05）。（3） AS和AG的土壤有机碳矿化总累积量分别比DG显著提高133.39%和116.96%,但均显著低于NG,2种恢复措施间无显著差异（p>0.05）。可见,人工植被恢复措施显著促进沙化草地植被以及土壤恢复,但灌丛恢复更有利于提高植被物种丰富度,而草本恢复更有利于增加沙化草地土壤水分。     

退化演替对高山草地植被和土壤理化特性影响

[目的]分析3种不同草地退化阶段(轻度退化,中度退化和重度退化)草地植被和土壤理化特性的变化规律,为类似区域退化草地植被恢复提供有效途径。[方法]野外植被调查、土壤取样和室内分析。[结果]草地退化不同阶段草地植物群落组成和物种多样性均有差异,退化对草地土壤理化特性有明显影响。重度退化草地土壤容重显著高于轻度退化草地(p0.05)。轻度和中度退化样地0—10cm土壤空隙度显著高于重度退化草地。重度退化草地的土壤有机质、全碳、全钾、全磷和有效钾均明显小于轻度退化草地(p0.05),但土壤pH值和有效氮含量没有显著变化。[结论]高山草地退化演替对该区土壤物理特性具有显著影响。