贺兰山西坡不同海拔梯度草地土壤氮特征

以阿拉善左旗境内贺兰山中段(西坡)及山前地带不同海拔下的草地为研究对象,分析不同海拔梯度下草地土壤全氮的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系.结果表明,土壤全氮含量随海拔的降低而逐渐降低,在典型草原中沿土壤垂直剖面依次降低,在高寒草甸、荒漠化草原和草原化荒漠0～20与20～40 cm土层中差异不显著,但高于40～60 cm土层.在海拔1 360～1 380 m草原化荒漠的5个样地上,由于放牧利用程度和植被类型的不同,0～20 cm土层土壤氮的含量变幅在0.022 8%～0.034 7%.0～20,20～40和40～60 cm土层土壤全氮含量与年降水量、植被盖度、草地生产力、土壤含水量、有机碳含量和<0.05 mm颗粒含量呈极显著正相关,与年均温、土壤pH值呈极显著负相关(P<0.001).偏相关分析显示,影响0～20 cm土层全氮(TN)含量最主要的因素是植被盖度(C)和年降水量(AP),相关方程是TN%=0.002 040 C 0.000 585 AP-0.076 800;而影响20～40 cm土层全氮含量的最主要因素是草地生产力(B),与土壤全氮回归方程为TN%=0.001 6 B 0.024 7.而各环境因素中影响土壤全氮含量最主要的因素,0～20 cm土层为土壤有机碳和年降水量,20～40 cm土层主要受土壤有机碳的影响.     

云雾山不同草地群落土壤活性有机碳分布特征

为探讨黄土高原草地植被演替过程活性有机碳的变化规律,揭示草地退耕后的分布特征,在云雾山草原区采集不同草地群落土壤,采用高锰酸钾氧化法对0~100 cm土层活性有机碳进行分析。结果表明:不同草地群落土壤活性有机碳含量均高于坡耕地,活性有机碳含量大小顺序为:长芒草(Stipa bungeana Trin.)群落>大针茅(Stipa grandis P.Smirn.)群落>铁杆蒿(Artemisia gmelinii Web.ex Stechm.)群落>百里香(Thymus mongolicus Ronn.)群落>退耕草地>坡耕地,且群落间差异达极显著水平(P<0.01);在恢复初期(坡耕地-退耕草地-百里香)活性有机碳含量增加较多,恢复到长芒草群落活性有机碳含量达到最大值,趋于稳定;活性有机碳的密度与含量表现出相同的变化规律,并随着土层的加深而呈现减小趋势。相关性分析表明,活性有机碳含量与土壤总有机碳含量呈极显著线性正相关关系(r=0.9742),土壤活性有机碳比总有机碳更能反映草地植被恢复初期土壤有机碳库的变化。     

贺兰山西坡草地土壤碳特征及潜在退化损失分析

本研究分析了干旱区贺兰山西坡山前草地土壤碳的分布特征及其与气候、植被和土壤因子的关系,并探讨了潜在退化状态下土壤碳的变化特点。结果表明,随着海拔的增加,土壤有机碳含量和密度逐渐增加,表现为山地草原荒漠草原草原化荒漠;而土壤无机碳、全碳含量和密度随海拔增加先逐渐增加随后有所降低。偏相关及逐步回归分析表明,土壤有机碳含量与全氮显著相关,而影响土壤无机碳含量的因素因土层不同而有所差异,土壤无机碳与土壤容重显著相关,且受年降水量和年均温因子的共同影响。土壤碳密度受土壤碳含量的影响大于土壤容重。另外,当各高海拔草地群落潜在退化为低海拔草地群落时,土壤有机碳含量及密度变化较大,呈减少趋势,无机碳和全碳表现不一致,但当草地类型发生改变时,两指标减少幅度较大。上述结果表明,草地退化对土壤有机碳和无机碳影响显著,且土壤无机碳受土壤母质的影响也强烈。     

草地轮作年限和季节对土壤不同组分有机氮含量的影响

为揭示轮作草地不同粒级土壤有机质及其氮含量在时间序列上的动态特征,以有机农牧场低投入蔬菜生产后的5年草地轮作土壤为研究对象,测定不同组分有机质,颗粒有机氮(PON)和非颗粒有机氮(n-PON)含量变化。结果表明:草地轮作5年土壤有机质含量增加18%,土壤总有机氮含量增加20.6%,第5年显著高于第1、3年但低于永久性草地。随着草地轮作年限的增加,土壤总有机氮中PON比例逐渐增加,n-PON比例逐渐降低,冬季n-PON占比小于春、夏、秋季。草地轮作5年土壤PON增加60%,n-PON增加16.5%,且均接近永久性草地含量,春季草地土壤n-PON含量显著高于冬季,季节对轮作草地土壤总有机氮和PON含量无显著影响。PON敏感指示土壤有机氮变化动态,草地轮作提高了土壤有机氮循环强度和有效性。土壤总有机氮、PON、n-PON含量与土壤容重呈极显著负相关,与有效P、K、Ca、Mg含量和阳离子交换量呈极显著正相关。草地轮作5年土壤不同组分有机氮含量发生显著变化,有效改善了土壤养分状况。     

氮添加对内蒙古不同草原生物量及土壤碳氮变化特征的影响

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象, 设置7种氮添加梯度, 分别为CK（0 g N·m^-2·a^-1）、N₁（5 g N·m^-2·a^-1）、N₂（10 g N·m^-2·a^-1）、N₃（15 g N·m^-2·a^-1）、N₄（20 g N·m^-2·a^-1）、N₅（25 g N·m^-2·a^-1）、N₆（30 g N·m^-2·a^-1）,应用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明：1）氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响（P>0.05）,但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量（P<0.05）,且本研究初步判断在N₃添加时接近饱和阈值, 整体上氮添加使内蒙古草原总生物量平均增加了29.66%,较干旱的荒漠草原对氮添加的响应较为明显。施氮肥使草甸草原的根冠比显著降低（P<0.05）,典型草原根冠比在N₃处理下显著增加（P<0.05）,但对荒漠草原影响不显著（P>0.05）。2）选择不同土层（0~10 cm、10~30 cm）分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响, 结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响（P>0.05）,对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响（P<0.05）,且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3）施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关（P<0.01）,地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关（P<0.01）。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。     

青海省不同高寒草地土壤主要养分及可溶性有机碳特性研究

为探索不同高寒草地类型中土壤有机碳、养分和可溶性有机碳的含量差异以及可溶性有机碳分布特征,以青海省4个高寒草地类型土壤0~10 cm和10~20 cm土层为研究对象,分析了土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、可溶性有机碳含量,以及可溶性有机碳芳香性指数和腐殖化指数,并进一步探讨了可溶性有机碳含量与土壤有机碳、各养分含量之间的相关性。结果表明,不同高寒草地类型各土层土壤中全氮、有机碳、可溶性有机碳含量由高到低的顺序依次为:高寒草甸类>高寒草甸草原类>高寒草原类>高寒荒漠类,且不同类型之间差异显著(P<0.05)。随着土层的加深,土壤全氮、有机碳含量有降低趋势。不同类型高寒草地各土层土壤中可溶性有机碳的芳香性指数和腐殖化指数表现出与此相同的变化趋势。不同高寒草地各土层中可溶性有机碳与土壤全氮、有机碳含量之间均呈现出显著正相关关系(P<0.05)。综上所述,高寒草甸和高寒草甸草原土壤有机碳、全氮、可溶性有机碳含量较高,结构复杂。可溶性有机碳的芳香性指数和腐殖化指数在一定程度上能够反映土壤养分状况。     

藏北高原退化高寒草甸土壤团聚体有机碳变化特征

采用湿筛法对藏北高原退化高寒草甸表层(0~10cm)、亚表层(10~20cm)土壤团聚体有机碳及其变化进行了研究。结果表明,高原冷湿环境中退化草地表层、亚表层SAOC的下降幅度随草地退化加剧均趋于显著提高,轻度、严重退化草地表层各粒级SAOC降幅均明显高于亚表层;草地退化缩小了不同土层间SAOC含量的差异,草地退化程度越高则表层、亚表层间SAOC含量的差异越小,退化草地大团聚体(0.25mm)SOC、微团聚体(0.25mm)SOC含量的土层分布亦呈相同趋势。轻度退化草地不同土层大团聚体SOC降幅均较高,严重退化草地不同土层微团聚体SOC降幅则较高;正常草地、轻度退化草地、严重退化草地表层大团聚体SOC/微团聚体SOC比值分别为0.95,0.87,1.55,亚表层分别为0.96,0.72,2.33,表明轻度、严重退化草地中大团聚体SOC含量随土层加深分别更趋下降、更趋提高。退化草地表层、亚表层SAOC贡献率在总体上亦均按2~0.25 mm,2 mm,0.25~0.053mm,0.053mm的顺序依次大幅降低,表明不同土层大团聚体SOC贡献率均较高。土壤团聚体与SAOC、SOC与SAOC间的关系受草地退化程度的影响。     

氮添加对白羊草土壤不同碳组分的影响

大气氮沉降已经成为全球性的环境问题,为更好地了解氮沉降增加对草地土壤质量的影响,2013年7月,以白羊草（Bothrichoa ishaemum）群落为研究对象,通过人工构建白羊草种群小区,在中国科学院水土保持研究所人工干旱大厅进行模拟氮沉降的控制试验。本试验设置了裸地（LD）、对照（N0）和3个氮（尿素）添加处理,依次为2.5 g·m^-2·year^-1（N2.5）,5.0 g·m^-2·year^-1（N5.0）和10 g·m^-2·year^-1（N10.0）,探讨了氮沉降对白羊草群落土壤总有机碳（TOC）和易氧化有机碳（OC）各组分的影响。结果表明,低浓度（N2.5）氮添加提高了白羊草土壤TOC含量,高浓度（N10.0）氮添加降低了土壤TOC含量;氮添加降低了白羊草土壤C_active（活性碳组分）/TOC比例,增加了C_passive（惰性碳组分）/TOC比例;在N5.0和N10.0氮添加水平,C_passive/TOC趋向于达到50%;土壤活性系数随氮添加浓度的增加而降低。综上所述,随着氮添加浓度增加土壤C_active与C_passive含量趋于平衡,土壤碳库更加趋于稳定。     

内蒙古贺兰山马鹿的种群数量及种群结构

为了掌握内蒙古贺兰山国家级自然保护区内马鹿(Cervus elaphus)的种群数量和种群结构,维护内蒙古贺兰山的生态平衡。于2017年11—12月,2018年4—6月、11—12月,2019年4—6月,在内蒙古贺兰山国家级自然保护区内,利用样线法对保护区内的马鹿进行调查,采用Distance R进行数据分析,估测种群数量和种群密度,并对种群结构进行探讨。研究发现,马鹿在2018年冬季种群数量最高约为2452(1678—3578)只,种群密度为3.705(2.539—5.048)只/km²,遇见率为1.943只/km。遇见率年际间变化不明显(F=0.12,P=0.986);混合群出现的次数最高,雄性群出现的次数最低,不同集群类型在不同季节的差异极显著(P<0.001);群大小在不同季节的差异不显著(P=0.132);雌雄比在不同季节中没有太大变化。     

氮添加对贝加尔针茅草原土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

以贝加尔针茅草原为研究对象,施氮模拟氮沉降增加,设置N₀,N₅₀,N₁₀₀,N₂₀₀,N₃₀₀(0,50,100,200,300 kg N·hm^-2·年^-1)5个氮添加水平,研究不同氮添加水平变化对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响。结果表明,与对照N₀相比,N₅₀、N₁₀₀、N₂₀₀和N₃₀₀处理显著提高了土壤易氧化有机碳和可溶性有机碳含量,显著降低了土壤微生物量碳含量。N₁₀₀处理显著提高了土壤易氧化有机碳和可溶性有机碳的组分比例,显著提高了土壤碳库活度、碳库活度指数和碳库管理指数。N₂₀₀和N₃₀₀处理显著降低了土壤易氧化有机碳组分比例,显著降低了土壤碳库活度、碳库活度指数和碳库管理指数。分析结果表明,土壤易氧化有机碳分配比例、可溶性有机碳分配比例、微生物量碳分配比例、碳库活度指数和碳库管理指数之间呈极显著相关性(P<0.01)。在未来氮沉降持续增加的情况下,贝加尔针茅草原土壤碳库质量可能会降低。     

贺兰山西坡不同海拔梯度草地土壤磷特征及其影响因素

对贺兰山西坡不同海拔的不同类型草地土壤磷素的空间分布特征以及环境及植被因素对土壤磷素的影响进行了研究。结果表明,0-10和10-20 cm土层土壤全磷(TP)含量随着海拔由高到低而显著降低;两土层中,土壤全磷与土壤有机碳、土壤中0.05 mm粘粉粒含量及植被盖度之间呈显著正相关(P＜0.05),土壤全磷沿土壤剖面的垂直分布没有一致规律性;土壤速效磷含量随着海拔高度和草地类型的变化没有呈现出一定的变化规律,两土层中土壤速效磷/全磷比值(AP/TP)与土壤pH值以及年平均气温呈显著正相关(P＜0.05),说明该区土壤pH值和温度的变化能显著影响土壤磷的活化;多数样地0-10 cm土层速效磷显著高于10-20 cm土层,可能归因于植物对磷素的表聚作用。     

长期封育对内蒙古羊草草地土壤有机碳组分的影响

封育是当前恢复和改良内蒙古草地的重要措施,也是实现草地固碳效应最有效的途径之一。本文利用内蒙古封育32年和自由放牧的羊草草地,分析了其土壤有机碳组分、土壤团聚体和土壤腐殖质组分碳含量的变化,并运用¹³C核磁共振波普法对土壤腐殖质的有机碳组分进行波普分析,探讨了长期封育对羊草草地土壤有机碳组分和土壤有机质结构的影响,期望能为科学地评估长期封育状况下草地固碳效应及其稳定性提供理论依据。实验结果表明:长期封育显著提高了草地土壤有机碳含量;在土壤有机碳组分中,除土壤微生物碳(MBC)含量降低外,其碳组分含量都相应增加。其中,易氧化有机碳(EOC)含量增加最为明显,长期封育草地是自由放牧草地土壤的4.53倍;长期封育显著提高了草地土壤0.25~2 mm团聚体所占比例及其有机碳含量;长期封育提高了草地土壤腐殖质中的胡敏酸碳(HAC)、胡敏素碳(HUC)含量和胡敏酸/腐殖质碳,降低了富里酸碳(FAC)的含量,封育草地土壤的HAC/FAC是自由放牧草地土壤的5.66倍。此外,长期封育草地土壤的脂族碳含量显著增加,芳香度相应增加,疏水碳/亲水碳增大。总之,长期封育不仅提高了草地土壤有机碳贮量,还能改善草地土壤结构、增强土壤有机碳的稳定性。     

2000-2007年内蒙古锡林郭勒盟草地土壤有机碳变化估计

以内蒙古锡林郭勒盟历年草地管理面积和不同草地管理下土壤有机碳变化的文献数据为基础,分别采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》Tier2和基于文献数据的转移矩阵方法,估算2000-2007年该盟草地土壤有机碳变化。结果表明,研究期内该盟草地土壤有机碳增加量为20.85~29.80 Tg,年均增加量2.61~3.72 Tg。其中,东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、苏尼特左旗、苏尼特右旗、阿巴嘎旗和锡林浩特市有机碳增加占全盟总增加量的80%以上。采用IPCC方法2与转移矩阵法估算的土壤有机碳变化量在空间上具有很好的一致性,但前者的估计值比后者约低1/3。用两种方法估算的逐年有机碳变化量在时间序列上不具可比性,IPCC方法2估算的土壤碳贮量前3年增加迅速,转移矩阵法估算的土壤碳贮量后5年增加迅速。     

内蒙古灌丛化草地取样位置对评估土壤碳氮贮量的影响

长期过度放牧或不合理放牧使内蒙古草地大面积退化,并出现了以小叶锦鸡儿为主的草地灌丛化现象,显著增加了草地土壤碳氮贮量的空间异质性。如何科学地设置取样点,已成为准确评估该地区灌丛化草地土壤碳氮贮量及其碳汇功能所亟须解决的重要问题。本研究在锡林河流域附近选取了3个不同退化程度的灌丛化草地,分析了灌丛化草地不同位置(灌丛内部、灌丛边缘和灌丛外部)的碳氮含量和贮量的差异。结果表明,灌丛化草地碳贮量在不同取样位置具有较大的差异;以轻度退化草地为例,0~100 cm土壤碳贮量为灌丛内部(8831.26 g C/m²)>灌丛边缘(8174.59 g C/m²)>灌丛外部(7716.48 g C/m²)。如果将灌丛内部、灌丛边缘和灌丛外部分别取样后计算的值作为灌丛化草地土壤碳贮量的真实值,则仅从灌丛内部取样会造成5.74%~27.62%的误差,仅在灌丛边缘取样会造成-3.76%~9.81%的误差,仅在灌丛外部取样的误差为-6.06%~-0.70%。虽然内蒙古地区灌丛化草地的碳氮含量存在显著的空间异质性(或沃岛效应),但由于灌丛面积与土壤碳氮含量在不同程度退化草地内存在密切的负相关关系,因而,从灌丛外部取样的传统方法能准确评估内蒙古地区灌丛化草地的土壤碳氮贮量。     

贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性对氮素和水分添加的响应

应用Biolog技术研究了连续2年氮素与水分添加处理对贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,水分添加能够减少氮肥对微生物的抑制作用,增强微生物的代谢活性和微生物对碳源的利用能力,水分添加与N₁₅水平氮处理的交互作用显著提高了土壤微生物对碳源的利用能力和功能多样性。与对照相比,高氮处理(N₁₀₀、N₁₅₀、N₂₀₀和N₃₀₀)下微生物群落丰富度指数和均匀度指数降低,而优势度指数升高。氮素与水分添加处理不仅改变了微生物的功能多样性,也使微生物对碳源的利用模式发生转变。主成分分析表明,低氮肥与高氮肥处理下土壤微生物对碳源利用模式上存在较大差异,氮肥是主要影响因子。糖类、氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物是土壤微生物利用的主要碳源。土壤总有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮含量与微生物群落功能多样性密切相关。     

不同利用方式对贝加尔针茅草原土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳能够准确反映土壤有效性,表征土壤质量变化,是探索可持续草地管理措施的关键指标之一。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,采用围封、放牧和刈割野外控制试验,探讨不同利用方式对土壤有机碳（SOC）和活性有机碳的影响,发现不同利用方式下土壤SOC含量表现为围封>刈割>放牧,其中围封区和刈割区土壤SOC含量显著大于放牧区,围封区与刈割区土壤SOC含量差异不显著,在土壤活性有机碳中土壤可溶性有机碳（DOC）含量表现为放牧>围封>刈割。土壤微生物量碳（MBC）和土壤易氧化有机碳（ROC）含量均表现为围封>刈割>放牧,围封区与刈割区土壤MBC和土壤ROC平均含量差异不显著,且均显著大于放牧区。土壤MBC、ROC和SOC之间呈极显著相关性（P<0.01）。土壤ROC和土壤MBC与土壤全氮和土壤全磷呈极显著相关性（P<0.01）。围封与刈割有利于土壤SOC、MBC、ROC的提升,放牧对土壤DOC有一定累积作用。围封和刈割增强了土壤SOC的稳定性,活性有机碳与土壤有机碳和土壤理化性质密切相关,能够敏感地反映土壤有机碳的变化。