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。     

不同恢复措施对宁夏荒漠草原土壤碳氮储量的影响

以放牧(CK)、深翻耕(S)、浅翻耕(Q)、免耕(M)和封育(F)5种不同生态恢复措施处理的荒漠草原为对象,研究不同恢复措施条件下0～40 cm土层土壤有机碳,全氮储量的变化特征。结果表明,0～10 cm和10～20 cm土层,有机碳含量均以浅翻耕处理草地最高,分别为14.90和14.50 g·kg~(-1),显著高于深翻耕处理草地、封育草地和放牧草地(P0.05);20～30 cm土层,不同处理草地有机碳含量变化范围为5.03～9.93 g·kg~(-1),以浅翻耕处理草地最高,封育草地最低(P0.05)。土壤全氮含量,0～10 cm和10～20 cm土层均以浅翻耕处理草地最高,分别为0.17和0.22 g·kg~(-1),显著高于封育和放牧草地(P0.05);20～30 cm和30～40 cm土层均以深翻耕处理草地最高,分别为0.14和0.13 g·kg~(-1),显著高于封育草地(P0.05)。不同处理草地各土层土壤有机碳和全氮密度的分布范围为0.49～1.58 kg·m~(-2)和0.013～0.039 kg·m~(-2),其中,0～40 cm各土层有机碳密度及0～10 cm和10～20 cm土层全氮密度均以浅翻耕处理草地较高,封育草地较低,20～40 cm土层全氮密度以深翻耕处理草地最高,封育草地较低。0～40 cm各土层土壤有机碳和全氮储量均以浅翻耕处理草地最高,分别为47.72和1.09 t·hm~(-2),显著高于封育草地(P0.05)。浅翻耕处理草地更有利于该区荒漠草原土壤有机碳和全氮储量的积累。     

不同恢复措施对宁夏荒漠草原土壤碳氮储量的影响

以放牧(CK)、深翻耕(S)、浅翻耕(Q)、免耕(M)和封育(F)5种不同生态恢复措施处理的荒漠草原为对象,研究不同恢复措施条件下0~40 cm土层土壤有机碳,全氮储量的变化特征。结果表明,0~10 cm和10~20 cm土层,有机碳含量均以浅翻耕处理草地最高,分别为14.90和14.50 g·kg^-1,显著高于深翻耕处理草地、封育草地和放牧草地(P<0.05);20~30 cm土层,不同处理草地有机碳含量变化范围为5.03~9.93 g·kg^-1,以浅翻耕处理草地最高,封育草地最低(P<0.05)。土壤全氮含量,0~10 cm和10~20 cm土层均以浅翻耕处理草地最高,分别为0.17和0.22 g·kg^-1,显著高于封育和放牧草地(P<0.05);20~30 cm和30~40 cm土层均以深翻耕处理草地最高,分别为0.14和0.13 g·kg^-1,显著高于封育草地(P<0.05)。不同处理草地各土层土壤有机碳和全氮密度的分布范围为0.49~1.58 kg·m^-2和0.013~0.039 kg·m^-2,其中,0~40 cm各土层有机碳密度及0~10 cm和10~20 cm土层全氮密度均以浅翻耕处理草地较高,封育草地较低,20~40 cm土层全氮密度以深翻耕处理草地最高,封育草地较低。0~40 cm各土层土壤有机碳和全氮储量均以浅翻耕处理草地最高,分别为47.72和1.09 t·hm^-2,显著高于封育草地(P<0.05)。浅翻耕处理草地更有利于该区荒漠草原土壤有机碳和全氮储量的积累。     

翻耕补播措施对宁夏荒漠草原土壤碳氮储量的影响

以3种翻耕补播方式(深翻耕补播、浅翻耕补播和免耕补播,播量30kg/hm²)及深翻补播不同播量(7.5kg/hm²、15kg/hm²和22.5kg/hm²)为研究对象,以封育未补播为对照,研究了不同翻耕补播措施对宁夏荒漠草原土壤碳氮储量的影响。结果表明:封育未补播处理可提高0～10cm土层土壤有机碳和全氮含量;深翻耕补播可显著提高10～20cm和20～40cm土层土壤有机碳含量,深翻耕补播和深翻-播量15.0kg/hm²可分别提高土壤10～20cm和20～40cm土层土壤全氮含量。深翻耕补播、深翻-播量15.0kg/hm²、7.5kg/hm²和封育未补播措施均可提高浅层(0～10cm)土壤碳氮比;浅翻耕补播和深翻-播量7.5kg/hm²可提高10～20cm土层土壤碳氮比。深翻耕且播量为30.0kg/hm²的人工补播措施较其他措施更有利于土壤有机碳和全氮的固存,但从操作性和成本的角度考虑,短期...     

不同放牧方式对荒漠草原土壤碳氮储量及固持的影响

研究放牧对草地碳氮储量及固持的影响对草地科学管理具有重要意义。以宁夏荒漠草原为对象,研究了封育、自由放牧和暖季轮牧下0～40 cm土壤有机碳和全氮储量及碳氮固持特征。结果表明：1)经过5年放牧,土壤碳氮含量暖季轮牧最高,分别为5.66±0.32 g·kg-1和0.32±0.01 g·kg^-1,自由放牧最低。随土层的加深,有机碳含量在暖季轮牧处理中增加,封育和自由放牧变化不显著;氮含量3种处理垂直变化均不显著。自由放牧碳氮比最高,达到26.98±1.05,暖季轮牧最低。0～40 cm土壤碳氮储量表现为暖季轮牧>封育>自由放牧。2)以封育为对照,碳氮固持量和固持速率呈暖季轮牧>封育>自由放牧。3)Pearson相关性分析表明,土壤碳氮储量、固持与地上生物量呈显著相关性(P<0.05);与物种多样性呈极显著正相关(P<0.01,P<0.001)。研究认为,从土壤碳氮储量及固持考虑,暖季轮牧的草地利用方式更有利于研究区荒漠草原碳汇能力提升和草地持续发展。     

不同恢复措施对宁夏典型草原土壤碳氮储量的影响

为探讨不同恢复措施下草原土壤有机碳、全氮储量特征的变化,以宁夏黄土丘陵区典型草原为对象,对放牧(对照GG),封育(EG),水平沟(CG)和鱼鳞坑(FG)3种不同恢复措施下0~40 cm土壤有机碳、全氮储量进行研究。研究表明:1)土壤有机碳和全氮含量以封育草地最高,分别为30.35和2.92 g/kg,放牧草地次之,水平沟草地最低(P<0.05);C/N表现为封育最高,水平沟次之,放牧草地最低;各措施下土壤有机碳和全氮含量随着土层加深整体呈下降趋势。2)土壤有机碳和全氮密度呈封育和放牧草地较高,鱼鳞坑居中,水平沟最低。各恢复措施下有机碳密度随着土层加深而降低,全氮密度无明显规律。3)土壤碳氮储量表现为封育草地>放牧草地>鱼鳞坑草地>水平沟草地。禁牧封育更有利于该区典型草原土壤有机碳和全氮储量的积累。     

不同补播配置模式对宁夏荒漠草原土壤有机碳和全氮储量的影响

以不同人工补播配置模式(禾本科牧草混播、豆科牧草混播、禾本科+豆科牧草混播、禾本科牧草+豆科牧草+小灌木混播及封育未补播)为研究对象,研究补播不同牧草配置模式对宁夏荒漠草原土壤有机碳和全氮储量的影响.结果表明:在0～10cm和10～20cm土层间,禾本科牧草混播模式土壤有机碳和全氮含量最高;在20～40cm土层,封育未...     

不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化对枯落物添加的响应

为探讨不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化对枯落物添加的响应特征,选取未封育(GG)、封育5年(FG_5)、9年(FG_9)和12年(FG₁₂)的荒漠草原为研究对象,通过室内培养研究了添加牛枝子枯落物(N+S)、蒙古冰草枯落物(M+S)、短花针茅枯落物(D+S)和混合枯落物(H+S)对不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化的影响。结果表明,1)枯落物添加显著提高了各封育年限草地土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,未封育和封育9年的草地以添加混合枯落物的累积矿化量最高,分别为13.81和15.80 mg·kg^-1;封育5年和12年的草地则以添加蒙古冰草枯落物的累积矿化量最高,分别达到15.04和13.47 mg·kg^-1。添加枯落物后各封育年限草地土壤有机碳的矿化大致可划分为3个阶段:0～6 d为迅速释放阶段(活性碳库),7～62 d为缓慢释放阶段(慢性碳库),63～76 d为稳定释放阶段(惰性碳库)。2)一级动力学方程能够较好地拟合土壤有机碳矿化动态(R^2=0.815～0.932),封育5年的草地土壤矿化潜势最高,为(8.834±0.382) mg·kg^-1。3)枯落物添加对各封育年限草地土壤有机碳矿化产生了正激发效应,以封育9年草地的激发效应最强。冗余分析(redundancy analysis,RDA)排序结果表明枯落物有机碳和全氮对土壤有机碳矿化有显著影响(F=15.314,P=0.002;F=8.669,P=0.008),累积解释量为70.87%。     

不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化对枯落物添加的响应

为探讨不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化对枯落物添加的响应特征,选取未封育(GG)、封育5年(FG_5)、9年(FG_9)和12年(FG_(12))的荒漠草原为研究对象,通过室内培养研究了添加牛枝子枯落物(N+S)、蒙古冰草枯落物(M+S)、短花针茅枯落物(D+S)和混合枯落物(H+S)对不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化的影响。结果表明,1)枯落物添加显著提高了各封育年限草地土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,未封育和封育9年的草地以添加混合枯落物的累积矿化量最高,分别为13.81和15.80 mg·kg~(-1);封育5年和12年的草地则以添加蒙古冰草枯落物的累积矿化量最高,分别达到15.04和13.47 mg·kg~(-1)。添加枯落物后各封育年限草地土壤有机碳的矿化大致可划分为3个阶段:0～6 d为迅速释放阶段(活性碳库),7～62 d为缓慢释放阶段(慢性碳库),63～76 d为稳定释放阶段(惰性碳库)。2)一级动力学方程能够较好地拟合土壤有机碳矿化动态(R~2=0.815～0.932),封育5年的草地土壤矿化潜势最高,为(8.834±0.382) mg·kg~(-1)。3)枯落物添加对各封育年限草地土壤有机碳矿化产生了正激发效应,以封育9年草地的激发效应最强。冗余分析(redundancy analysis,RDA)排序结果表明枯落物有机碳和全氮对土壤有机碳矿化有显著影响(F=15.314,P=0.002;F=8.669,P=0.008),累积解释量为70.87%。     

封育对荒漠草原土壤有机碳及其活性组分的影响

以空间序列代替时间序列的方法,选取未封育、封育3、5、7及10年的荒漠草原为对象,研究封育对荒漠草原土壤总有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳和易氧化有机碳的影响。结果表明:封育对5~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层总有机碳影响显著(P<0.05),其含量随封育年限的延长总体呈增加的趋势,分布范围为2.24~4.52 g· kg^-1,以封育7和10年的荒漠草原较高。封育对荒漠草原土壤颗粒有机碳无显著影响(P>0.05);可溶性有机碳含量在0~5 cm、5~10 cm和20~40 cm土层随封育年限的延长呈先下降后上升的趋势,均以未封育荒漠草原最高,分别为0.59,0.49 和0.56 g·kg^-1,封育5和7年的荒漠草原较低;易氧化有机碳含量以封育7年的荒漠草原较高,总含量为2.48 g·kg^-1。封育7年是退化荒漠草原自然恢复演替过程中的一个转折。     

围栏封育对荒漠草原土壤种子库的影响

为了研究围栏封育和未围栏封育不同年限草地土壤种子库的变化情况,试验以盐池县退化荒漠草原为研究对象,采用室内萌发的方法对土壤种子库进行了测定。结果表明:不同围栏封育年限草地土壤种子库组成以多年生草本植物为主;在围栏封育条件下土壤种子库密度是190~690粒/m2,围栏封育5年的草地土壤种子库密度最高,随着围栏封育年限的继续延长,种子库的密度有所降低;土壤种子库与地上植被的相似性系数较低;不同围栏封育年限草地地上植被密度与土壤种子库密度呈正相关。     

不同改良措施对退化草原土壤碳、氮储量的影响

对围栏封育、浅耕翻和耙地改良24年后的退化草原的土壤碳、氮储量测定表明:(1)不同措施对土壤有机碳含量的影响是:在L1层(0~10cm)自然恢复和耙地改良显著高于浅耕翻改良和围栏外放牧;L2(10~30cm)层自然恢复显著高于耙地改良;浅耕翻改良显著高于围栏外放牧。(2)土壤有机碳储量在L1层自然恢复、耙地改良显著高于围栏外放牧、浅耕翻改良;在L2层自然恢复显著高于耙地改良;浅耕翻改良显著高于围栏外放牧。(3)L1层全氮含量、全氮储量均表现出自然恢复、耙地改良显著高于浅耕翻改良,三者均显著高于围栏外放牧;L2层全氮含量、全氮储量表现出三种恢复改良措施改良后显著高于围栏外放牧。(4)三种改良措施都有利于土壤C、N的积累,且在中等时间尺度上随着改良干扰程度的加重积累量相对减少。(5)不同措施对退化草地恢复的效果不同,依据恢复目的有针对性的选择不同措施是十分必要的。     

宁夏荒漠草原不同封育年限优势种群的生态位特征

以宁夏荒漠草原为研究对象,采用空间梯度代替时间梯度的方法,对不同封育年限及未封育草地的植被进行调查,并运用生态位宽度和生态位重叠指数对不同恢复演替阶段优势种群的生态位特征进行计测.结果表明:草地封育后,植物种群的生态位宽度发生变化,未封育草地以一年生植物刺蓬(Salsola pestier)的生态位宽度最大,短花针茅(Stipa breviliora)和牛枝子(Lespedeza potaninii)种群的生态位宽度均以封育7年的草地最高,分别为3.153和4.058,中亚白草(Pennisetum centrasiaticum)种群的生态位宽度在各封育年限草地及未封育草地中均较高,是该区域的泛化种.封育草地恢复演替过程中种群之间生态位重叠总体较高,大多物种间生态位重叠指数在0.4～0.8之间;其中,未封育草地的种群重叠指数较低,封育5年的草地种群重叠指数最高.不同封育年限草地中生态位宽度最大的物种不一定和其他的物种有最大的重叠值,植物群落较高的生态位重叠和种群生态位宽度之间不存在线性关系.     

不同封育年限对退化草原土壤理化性质和微生物的影响

为促进退化草原的恢复和重建工作,试验以不围栏封育作为对照,设置围栏处理1年、3年和5年,以研究不同封育年限对退化草原土壤理化性质和微生物数量的影响.结果表明:土壤容重、土壤pH值和EC值(电导率)随着封育年限的增加逐渐降低,随土层深度的增加而增加;土壤孔隙度和毛管持水量随着封育年限的增加而逐渐增加;土壤有机质含量、土壤...     

不同恢复措施对退化荒漠草原土壤碳氮及其组分特征的影响

以宁夏盐池县退化荒漠草原为对象,实施深翻耕+补播（SR）、浅翻耕+补播（QR）和禁牧封育（F）恢复措施,同时以传统放牧为对照（CK）,研究不同恢复措施草地 0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤总有机碳（SOC）、全氮（TN）及颗粒有机碳（POC）、易氧化有机碳（ROC）、微生物量碳（MBC）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）和微生物量氮（MBN）的变化特征,以探讨不同恢复措施对荒漠草原土壤碳氮及其组分的影响。结果表明：与其他处理相比,QR处理草地的土壤SOC含量（5.50~9.93 g·kg^-1）、土壤TN含量（0.17~0.23 g·kg^-1）、土壤ROC含量（0.53~0.99 g·kg^-1）及土壤MBN含量（62.82~73.20 mg·kg^-1）总体较高;土壤MBC含量（386.00~481.80 mg·kg^-1）及碳、氮各组分占SOC和TN的比例总体以F处理的草地较高;不同恢复措施草地各土层土壤POC、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量较CK均有所下降。相关分析表明：SOC含量分别与TN、ROC含量呈极显著正相关（P<0.01）,与MBC含量呈显著负相关（P<0.05）。基于土壤碳、氮固存,在所有的处理中,浅翻耕+补播是退化荒漠草原恢复较为有效的措施。     

不同放牧制度下短花针茅荒漠草原土壤碳储量动态

放牧制度是影响草原土壤碳储量的主要人为因素, 从碳储量角度研究不同放牧制度下土壤碳储量动态特征, 对草原合理利用具有重要指导意义。以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原自由放牧样地、划区轮牧样地和围栏禁牧样地为研究对象, 分析了整个生长季(5－10月)0－30 cm 土层有机碳储量变化规律。结果表明, 1)自由放牧样地有机碳储量显著低于围栏禁牧和划区轮牧样地(P0.05), 围栏禁牧和划区轮牧样地间差异均不显著 (P0.05)。2)自由放牧样地有机碳储量经过明显的2次碳源过程和1次碳汇过程;划区轮牧样地经过明显的1次碳汇和1次碳源过程;围栏禁牧样地经过明显的1次碳源过程。3)各样地土壤有机碳储量净增量均表现为碳源, 其中自由放牧样地表现为最强碳源, 其次为划区轮牧样地, 围栏禁牧样地为最弱碳源, 分别为-0.75、-0.45和-0.32 kg·m-2。综合分析表明, 放牧制度明显改变短花针茅荒漠草原土壤有机碳储量积累过程, 减少碳释放的放牧制度能力大小排序依次为围栏禁牧、划区轮牧和自由放牧。     

短期封育对蒿类荒漠草地碳库有机碳储量及组成比例的影响

为探讨短期封育(4～7年)对荒漠草地碳库固碳能力及其组成的影响,采用成对试验设计,通过对天山北坡不同区域蒿类荒漠草地地上植被、凋落物、地下生物量、0～50cm土壤4个有机碳库碳含量及其储量的测算,明确各碳库储量及其组成比例对短期封育的响应规律。结果表明：(1)短期封育促进了蒿类荒漠草地地上植被、凋落物、地下生物量有机碳的积累,依次较对照增加109.41%、81.88%、26.91%,不利于0～50cm土层土壤有机碳及草地生态系统有机碳的积累,依次较对照降低19.60%、16.30%。(2)短期封育改变了蒿类荒漠草地生态系统有机碳的组成比例,植被有机碳库比例显著上升,土壤有机碳库比例显著下降,但土壤有机碳库仍居于主导地位,所占比例为84.00%～96.31%。总之,短期封育促进了蒿类荒漠草地植被的固碳能力,降低了土壤碳库有机碳储量,最终导致生态系统总有机碳储量的降低。     

放牧强度对内蒙古荒漠草原土壤碳氮及其稳定同位素的影响

为了探究不同放牧强度对荒漠草原土壤碳氮元素的影响,选取内蒙古希拉穆仁荒漠草原为研究对象,分析3种放牧强度(无牧、轻度放牧、重度放牧)对0～50 cm 土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、全氮(Total nitrogen,TN)、稳定碳、氮同位素(δ13C,δ15N)的影响.结果表明:随着放牧...     

封育对黄土高原天然草地深层土壤碳、氮储量的影响

封育是当前恢复和改良退化草地的重要措施,准确评估植被变化过程中土壤碳、氮储量动态,具有重要的生态意义。本研究以宁夏云雾山封育30年天然草地和未封育草地土壤为研究对象,对深层(0-500cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)固持动态进行分析。结果表明,封育30年草地土壤碳含量(0-440cm)显著高于未封育草地(P0.05),但是草地SOC变化临界层不明显,未封育草地SOC含量变化临界层大约位于130cm处;封育与未封育草地STN含量在130cm以下显著降低,STN的累积均发生在60-320cm土壤中,而表层(0-60cm)和较深层(320cm)中STN积累较少;封育30年草地340-500cm土壤SOC储量趋于稳定,每20cm土层约为11.5 mg·hm~(-2),未封育草地140-500cm土壤SOC储量趋于稳定,每20cm土层维持在8mg·hm~(-2);封育30年草地0-100cm土壤SOC、STN储量分别占0-500cm土层的44.8%和27.2%,0-200cm分别占72.2%和38.5%,0-300cm分别占83.5%和64%,0-400cm分别占92.2%和80.1%。因此,深层土壤有着大量的碳、氮储量信息,对于100-500cm土壤碳、氮动态研究非常必要。     

短期封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤氮及其粒径组成的影响

为探讨短期封育对荒漠草地土壤特征的影响,以天山北坡玛纳斯县、呼图壁县、奇台县伊犁绢蒿(Seriphidi-um transiliense)荒漠为对象,采用常规方法,测定了封育内外草地土壤全氮、碱解氮及其粒径组成,结果表明:封育后伊犁绢蒿荒漠草地0～50 cm土层全氮含量范围为1.16～1.82 g·kg-1,差异不显著...