高寒煤矿渣山植被建植年限对土壤细菌多样性的影响

针对高寒煤矿渣山生态恢复问题,选取江仓矿区渣山不同建植年限(1,3,5年)草地土壤为研究对象,测定土壤化学性质、土壤酶活性,利用高通量测序技术分析土壤细菌多样性。结果表明：与建植1年相比,建植5年的土壤养分含量除速效钾以外均显著增加(P＜0.05);随建植年限的延长,土壤酶活性均显著增加(P＜0.05);建植3年的细菌丰富度与多样性均显著高于建植1年和5年(P＜0.05);样地优势细菌门为放线菌门(Actinobacteria)与变形菌门(Proteobacteria),优势菌属为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas);随建植年限的增长,土壤有机质、全氮含量和土壤酶活性等能够显著影响变形菌门、酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度。因此,对江仓矿区进行植被建植能有效提高和改善土壤养分含量、酶活性以及细菌群落丰富度与多样性。     

干旱矿区不同干扰强度下土壤种子库特征

土壤种子库是矿区植被恢复的重要因素,其特征在一定程度上反映了区域的植被恢复潜力。本研究通过样地调查和室内萌发法对乌海新星煤矿区3种不同干扰条件下的土壤种子库及与其地表植被之间的关系进行分析。结果表明:1)新星矿区土壤种子库共有18种植物,隶属于7科16属,物种生活型以多年生草本植物为主;2)新星矿区土壤种子库平均储量较小(226.51~739.17粒·m^?2),并且随着土层深度增加而呈递减趋势,其90%以上的种子储藏在0?10 cm的表层土壤;3)研究区土壤种子库植物与地上植被的共有物种数少,土壤种子库与地上植被的植物群落相似性较低;4)随着干扰强度的增大,种子库的植被恢复潜力呈现先增大后减少的趋势:道路周边受到中度干扰的自然植被区朝着有利的方向发展,而采矿周边受重度干扰的自然植被区会受到较大负面影响,其多样性以及与其他分区植物群落的相似性较小,种子密度显著降低(P<0.05)。     

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。     

石羊河下游退耕区次生草地自然恢复过程及土壤酶活性的变化

采用时空替代法,对石羊河下游不同年限(1,2,3,4,5,8,15,24和31 a)退耕区次生草地自然恢复过程中群落特征和土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性及分布进行了调查与分析。结果表明,在退耕31 a的次生草地植被自然演替过程中,9个样地的所有样方中出现34种植物,植被群落由一年生草本植物为建群种,多年生草本与个别灌木植物为伴生种,逐渐演替为单一的灌木群落,并表现出较强的连续性与递进性。此外,不同年限退耕区次生草地0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm及30~40 cm土层中土壤酶活性均存在较大差异;土壤酶活性随土层深度的增加呈现减小趋势, 并且表层土壤酶活性在4个层次的总酶活性中占有较大比例。随着退耕区次生草地演替时间的增加,土壤酶活性总的趋势与物种丰富度和多样性指数一样,随着退耕区次生草地植被的恢复呈波动式下降,土壤酶活性与植被的恢复是一个互动过程,它们之间存在着互相回馈的响应。另外,土壤酶活性的变化是极其缓慢的过程,并且与退耕最后一年种植的农作物存在相关性。     

高速公路岩石边坡3类人工植物群落凋落物分解特征

以某高速公路岩石边坡建植的3年期人工植物群落为研究对象,采用分解袋法研究了3类人工植物群落(木本植物群落、混合植物群落、草本植物群落)凋落物分解特征。结果表明:第1年和第3年凋落物累积量为木本植物群落>混合植物群落>草本植物群落,第2年为混合植物群落>木本植物群落>草本植物群落,凋落物年积累量118.12～162.49 g/m~2;经过510 d分解期,3类人工植物群落凋落物分解速率差异显著,分别损失初始重量的43.18%,38.66%和34.77%;分解过程中C/N,N/P与凋落物分解速率呈负相关,C/P与凋落物分解速率呈正相关;木本植物群落凋落物各养分含量均呈上升趋势,混合植物群落全N含量上升,草本植物群落有机碳含量上升,凋落物分解特征因边坡人工植物群落恢复类型不同而差异显著。     

围封年限对典型草原土壤微生物及酶活性的影响

选取不同围封年限的生长季围封恢复草地为研究对象,开展典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性变化规律的研究,探讨土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分的相关性,结果表明:(1)与自由放牧草地相比,围封7、10、13、20年,土壤0～30cm土层细菌、放线菌、真菌数量显著增加,土壤转化酶、脲酶活性增强,土壤微生物量碳、氮含量显著增加(P<0.05),且随围封年限的延长呈增加的变化趋势。(2)典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性与草地植被及土壤养分呈基本一致的变化规律,三者呈密切的正相关关系,以土壤真菌数量、微生物量碳、氮含量与草地植被及土壤养分含量间的相关关系最为显著,其相关系数均达显著水平(P<0.05)。     

不同人工恢复措施下高寒矿区煤矸石山植被和土壤恢复效果研究

高寒矿区露天煤矿开采对当地生态环境造成巨大破坏,通过采取不同人工恢复措施,并对其植被和土壤的恢复效果进行评估和比较,对于指导煤矸石山生态恢复实践活动具有重要意义。通过设置人工建植、人工建植+覆土、人工建植+施肥3种恢复措施,经过5年恢复,比较不同恢复措施对植被群落组成、植物生长、土壤性质的影响。结果表明,3种恢复措施均能够形成人工草地群落,但草地群落组成差别较大,植被盖度、高度、密度及地上生物量等植物生长特征差异显著(P<0.05),3种恢复措施均显著提高了土壤有机质含量(P<0.05),但与原始群落相比,短期人工恢复对土壤肥力及pH值的改善作用依然有限。植物生长指标与土壤全氮、有机质特别是全磷之间相互促进。单纯的人工建植方式不利于生态修复,采取人工建植+覆土或人工建植+施肥的组合方式,是恢复高寒矿区煤矸石山生态系统的有效途径。从减少经济投入的角度出发,可考虑通过施肥替代人工覆土,实现煤矸石山人工草地生态系统的稳定发展。     

围封条件下荒漠草原两种植物群落土壤理化性状与酶活性的研究

围栏封育是退耕还林还草工程措施之一,不仅有助于草场植被的恢复,也有助于土壤特性的改善。以宁夏盐池县荒漠草原沙芦草群落和苦豆子群落为研究对象,通过对土壤基本理化性状及4种常见土壤酶活性的测定,研究围封内外两种植物群落的土壤理化性状与酶活性的变化特征。结果表明:1)较围栏外,围栏内的沙芦草群落0~10cm土壤含水量、全氮、全磷均显著提高,土壤容重、pH值、碱解氮和速效磷含量显著降低,10~20cm和20~40cm土层的土壤理化性状之间无显著差异;苦豆子群落除土壤容重显著降低外,围封显著提高了土壤含水量、pH值、有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量。2)围栏内沙芦草群落中土壤脲酶活性显著降低,而土壤蔗糖酶活性在表层(0~10cm)显著提高,过氧化氢酶和磷酸酶活性变化不显著;苦豆子群落围栏内土壤磷酸酶活性显著降低,蔗糖酶和脲酶的活性显著提高,过氧化氢酶活性变化不显著。3)两种植物群落中的土壤酶活性与土壤理化性状之间的相关性不同。苦豆子群落中土壤蔗糖酶活性、土壤脲酶活性与土壤养分之间均极显著正相关(P<0.01),而磷酸酶活性与之呈负相关关系;沙芦草群落中脲酶活性与土壤有机碳、全磷、速效磷含量均为极显著正相关关系(P<0.01),而过氧化氢酶活性与土壤有机碳、全氮、碱解氮含量之间呈显著正相关关系(P<0.05)。研究证实,围封尽管能够增加2种植物群落的表层土壤(0~10cm)含水量和土壤养分,但对4种土壤酶活性的影响没有表现出明显的规律性。     

川西北沙化草地植被恢复后土壤理化性质的变化

以植被恢复不同年限的川西北沙化草地土壤为对象,分析不同土层(0～20 cm、20～40 cm)中土壤理化性质的变化情况.结果表明:植被恢复对沙化草地土壤理化性质的改善有明显的促进作用;随植被恢复时间的延长,土壤容重逐渐减小,含水量显著提高;与参照样地相比,除土壤全K含量无明显变化外,土壤有机质、全N、全P以及速效养分含量在各层均呈不同程度的提高,表现最明显的是在土壤表层(0～20cm);相关分析说明,有机质含量和土壤容重表现出显著负相关(r=-0.533,p＜0.05),而与土壤含水量呈极显著正相关(r=0.836,p＜0.01),土壤有机质含量表现出和土壤全N、全P含量不同程度的正相关关系.     

川西北沙化草地植被恢复后土壤理化性质的变化

以植被恢复不同年限的川西北沙化草地土壤为对象,分析不同土层(0～20cm、20～40cm)中土壤理化性质的变化情况。结果表明:植被恢复对沙化草地土壤理化性质的改善有明显的促进作用;随植被恢复时间的延长,土壤容重逐渐减小,含水量显著提高;与参照样地相比,除土壤全K含量无明显变化外,土壤有机质、全N、全P以及速效养分含量在各层均呈不同程度的提高,表现最明显的是在土壤表层(0～20cm);相关分析说明,有机质含量和土壤容重表现出显著负相关(r=-0.533,p<0.05),而与土壤含水量呈极显著正相关(r=0.836,p<0.01),土壤有机质含量表现出和土壤全N、全P含量不同程度的正相关关系。     

添加杨柳树枝对沙化土壤有机碳、含水量及微生物活性的影响

以宁夏银川腹部的沙化土壤为研究对象,设计了添加杨树粉碎材料（B）、添加杨树粉碎材料＋覆盖柳树枝条（C）和覆盖树枝混合粉碎材料（D）3种方式进行沙化土壤的处理,并以不做任何处理的土壤（A）为对照,测定了土壤中有机碳含量、含水量、微生物数量和酶活性。结果表明,B、C和D处理措施均能显著提高土壤含水量、有机碳含量、微生物（细菌、真菌和放线菌）数量(P＜0.05),其中细菌和放线菌数量增加最明显。B和C处理能显著增加土壤中脲酶和过氧化氢酶的活性(P＜0.05),D处理土壤中脲酶活性小于对照,过氧化氢酶活性与对照土壤无显著差异（P＞0.05）。相关性分析表明,土壤含水量、有机碳含量和细菌、真菌、放线菌数量以及脲酶、过氧化氢酶活性相关性显著(P＜0.05)。可见,添加有机物对修复沙化土壤、增加土壤微生物活性有显著作用。     

围封和放牧条件下高寒矮嵩草草甸土壤性质的比较

选取自2002年围封禁牧和持续冬季适度放牧两种处理下的高寒矮嵩草（Kobresia humilis）草地为研究对象,分别对其土壤呼吸速率、根系生物量、土壤含水量、土壤容重、土壤有机碳和全氮含量进行了比较分析。结果表明,持续冬季放牧条件下的土壤呼吸速率、根系生物量和土壤容重均高于围封禁牧的高寒草地,而土壤含水量、有机碳和全氮含量均显著低于围封草地。适度的放牧活动有利于地下生物量的积累,促进生物量向地下的转移,可以加速氮的矿化和土壤有机碳的分解,增加土壤的活性;适当的围封措施则可以保持土壤养分,避免土壤有机质流失。     

管理措施对三江源区"黑土滩"土壤肥力及土壤酶活性的影响

对三江源区典型退化草地“黑土滩”采取施肥及种植垂穗披碱草的恢复措施,结果表明,土壤中的全氮与有机质的相关性显著,全磷与有机质的相关性较明显,变化趋势相一致。短期的恢复措施造成了恢复样地20~30 cm土壤层中有机质、全氮和全磷含量的下降,长期的恢复措施使恢复样地中的这3种营养物质的含量得到了上升;人工种植措施使土壤中的全钾含量显著下降(P<0.05)。此外,速效养分的变化不一致,其中速效氮的含量表现为先降低后升高,速效磷和速效钾的含量变化表现出升高趋势。植被恢复对土壤脲酶活性有促进作用,但蔗糖酶活性没表现出规律性变化;这2种酶的活性与速效养分的含量表现出较强的正相关,而与有机质和全价养分的含量相关性不显著。     

不同施肥处理对高寒矿区渣山改良土酶活性和理化性质的影响

本试验以青海木里江仓矿区渣山表层基质作为研究对象，采用有机肥、硫酸亚铁配施的双因素试验设计方法，探讨了渣土中碱性磷酸酶、脱氢酶、蛋白酶、脲酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性的变化特征，旨在为高寒矿区渣山土壤和植被恢复提供理论参考。结果表明：施用有机肥2 kg·m^-2能显著提高土壤酶活性，尤其是蛋白酶、脲酶、纤维素酶活性；施用有机肥3 kg·m^-2和硫酸亚铁100 g·m^-2能显著增加改良土中的碱解氮、速效磷、有机质含量（P<0.05）；由RDA分析结果可知，渣山改良土壤中全氮、有机质含量、pH、容重是影响渣山表层土壤酶活性的环境因子，有机质含量和土壤容重呈正相关关系，pH和土壤含水量呈正相关关系。以上结果表明，在高寒矿区渣山土壤改良中，施用2 kg·m^-2左右的有机肥即可使煤矿区渣山改良土养分含量和酶活性增加。     

东祁连山高寒灌丛草地土壤微生物量及土壤酶季节性动态特征

本试验以东祁连山杜鹃灌丛草地、高山柳灌丛草地和金露梅灌丛草地为研究对象,对土壤微生物量和土壤酶的季节性动态等进行了研究。结果表明,土壤微生物量碳的季节动态表现为从5月到7月显著上升(P<0.05),之后到9月显著下降(P<0.05),9月到11月又略有上升,最大值和最小值分别出现在7月和9月;除高山柳灌丛草地土壤微生物量氮外,土壤微生物量氮和磷季节动态为从5月到9月显著下降(P<0.05),9月后又略有上升,但差异不显著,最大值在5月;土壤微生物量碳、氮和磷分别对土壤有机质、全氮和全磷的贡献率季节动态与微生物量碳、氮和磷季节动态基本一致;土壤微生物量碳氮比介于5.79~10.31,最大值出现在7月,最小值出现在9月,下层高于上层。在3个灌丛草地,脲酶季节动态表现为从5月到7月上升,7月之后下降,最大值出现在7月,最小值出现在11月;杜鹃灌丛草地和高山柳灌丛草地中性磷酸酶最大值在11月,但金露梅灌丛草地最大值在9月,该酶在3个灌丛草地季节动态差异明显,在杜鹃灌丛草地从5月到7月略上升,7月到9月显著下降(P<0.05),9月后显著上升(P<0.05),在金露梅灌丛则为从5月到9月上升,后下降,而在高山柳灌丛则为从5月到11月逐渐上升。     

黄土高原不同粮草种植模式土壤碳氮及土壤酶活性

通过在陇中黄土高原半干旱区对苜蓿(Medicago sativa)-作物轮作地进行长期定位试验,探讨不同种植模式对土壤碳氮形态及其相关酶活性的影响。6种种植模式分别为苜蓿-苜蓿、苜蓿-休闲、苜蓿-小麦(Triticum aestivum)、苜蓿-玉米(Zea mays)、苜蓿-马铃薯(Solanum tuberosum)和苜蓿-谷子(Setaria italica)。结果表明,苜蓿-作物种植模式不利于土壤总有机碳的积累,而苜蓿翻耕后保持休闲则可维持较高的有机碳含量;与苜蓿连作相比,苜蓿-作物种植模式的土壤有机碳降低了1.60%~23.11%,全氮含量增加了3.81%~21.83%。不同作物对土壤养分吸收利用状况不同,进而引起土壤酶发生变化。与苜蓿连作相比,苜蓿粮食作物种植模式在降低土壤过氧化氢酶和蛋白酶活性的同时,提高了土壤硝酸还原酶活性;其中土壤过氧化氢酶活性和蛋白酶活性分别降低了5.20%~12.30%和15.03%~43.43%,硝酸还原酶活性提高了1.26%~28.79%。苜蓿连作和苜蓿-粮食作物种植模式间的土壤脲酶活性无显著差异(P0.05),但均高于苜蓿-休闲处理。相关性分析结果表明,土壤脲酶活性与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关(P0.05),可作为衡量土壤肥力的指标。     

黄土丘陵沟壑区欧李栽植对土壤质量改良作用的评价

黄土丘陵沟壑区生态恢复过程中植被的选择至关重要。近年来,欧李已在黄土丘陵沟壑区的植被恢复中被利用,但其生态作用有待系统评价。本试验选取山西省柳林县留誉镇黄土丘陵沟壑区内通过水平阶整地栽植的5 年生欧李灌丛地作为试验样地,并与相同栽培条件下的5年生油松林地进行对比,通过欧李根际与非根际、欧李灌丛下与欧李灌丛行间相同土层及欧李灌丛下与油松林下相同土层、层间土样差异分析,探究黄土丘陵沟壑区欧李种植后土壤养分与酶活性特征,并通过主成分分析对土壤质量做出综合评价,以便为欧李作为生态恢复树种提供理论依据。研究表明,1)与欧李行间土壤相比,欧李灌丛下土壤pH与土壤养分(除速效磷)、土壤酶活性(除20~40 cm土层过氧化氢酶)均得到不同程度改善;2)欧李灌丛下与油松林下土壤各具优势,欧李灌丛下土壤在碱解氮、全磷含量及酶活性方面优于油松林下,而在土壤含水量、电导率及其他养分含量方面次于油松林下;3)主成分分析得出,引起土样间差异的关键因子依次为:蔗糖酶、有机质、pH、全磷、碱解氮、碱性磷酸酶、速效磷;第一主成分得分从高到低依次为:欧李灌丛下0~20 cm土层>油松林下0~20 cm土层>欧李灌丛下20~40 cm土层>欧李行间0~20 cm土层>油松林下20~40 cm土层>欧李行间20~40 cm土层。综上所述,欧李种植使丘陵沟壑区土壤综合质量得到显著的提升。     

不同施肥水平下高寒矿区煤矸石山植被和土壤恢复效果研究

煤矿开采过程中堆积的煤矸石山土壤营养元素缺乏,施肥是改善土壤理化状况、促进植被重建的有效手段。以高寒矿区煤矸石山人工建植草地为研究对象,通过设置轻施肥、中施肥、重施肥、1年不施肥、多年不施肥处理,研究不同施肥水平下的草地群落结构、植物生长和土壤性质变化特征,同时分析植物和土壤因子之间的关系,探讨该地区生态系统恢复的适宜施肥水平。结果表明：不同施肥水平的样地物种组成未发生明显变化。与对照相比,重施肥引起群落多样性、均匀性指数显著下降（P<0.05）,多年不施肥引起群落丰富度、多样性指数显著下降（P<0.05）,施肥过多或多年不施肥均不利于草地群落稳定。与对照相比,轻施肥、中施肥和重施肥措施均不同程度上增加了人工草地植被盖度、密度、高度和地上部分生物量,中施肥措施增加效果相对更好。与对照相比,重施肥措施显著增加了土壤碱解氮、全磷和速效磷含量（P<0.05）,中施肥措施更有利于土壤有机质含量的积累。除土壤pH值之外,植被生长指标与土壤指标之间相互促进,特别是植被生长指标与土壤全钾和有机质含量达到极显著正相关（P<0.01）。适量施肥有利于江仓矿区煤矸石山植被生长和土壤性质的改善,而施肥量过大和不施肥均不利于人工草地生态系统的稳定发展。