高寒草甸土壤细菌群落多样性和共现性网络对牦牛觅食强度的响应

牦牛觅食行为是影响青藏高原高寒草甸生态系统的重要因素之一,主要通过采食、践踏和粪便沉积影响土壤生态系统。土壤细菌群落作为土壤生态系统中的重要组成部分,在物质循环和能量流动等方面发挥着关键作用。本文通过在高寒草甸对牦牛进行长期自由放牧处理,分析了不同觅食强度下的细菌群落组成及其共现性网络的变化,揭示了土壤细菌群落对牦牛觅食行为的响应特征。结果表明,细菌群落的优势菌门是变形菌门(Proteobacteria)(30.66%～33.38%)和放线菌门(Actinobacteria)(25.04%～28.99%),牦牛觅食显著增加了疣微菌门(Verrucomicrobia)(2.46～5.10%)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)(1.91%～2.68%)的相对丰度。牦牛觅食行为主要通过改变土壤pH值显著影响土壤细菌群落beta多样性,共现性网络复杂度随着觅食强度增加而增加,疣微菌门相对丰度的增加显著降低了细菌群落beta多样性和网络复杂度。牦牛觅食行为能够改善细菌群落稳定性,表明适当的觅食强度能够改善脆弱的高寒草甸生态系统。     

祁连山中部高寒草甸土壤氮矿化及其影响因素研究

分析了温湿度变化对祁连山海拔3500,3600,3700和3800 m处高寒草甸土壤氮矿化的影响。结果显示,以土壤氮矿化量极差计,温度和湿度对土壤氮矿化影响最大,土层和温湿度交互作用影响较小;以土壤氮矿化比例极差计,温度和海拔影响最大,湿度其次,土层影响较小。温度对土壤氮的矿化影响显著(P<0.05)。35℃下土壤氮矿化量最高,25℃下显著比5℃下高(P<0.05);不同温度下土壤氮矿化比例差异不显著(P>0.05)。土壤含水量为20%和40%下土壤氮矿化量较高,60%和80%下较低(P<0.05),不同湿度下土壤氮矿化比例差异不显著(P>0.05)。海拔3800 m处土壤氮矿化比例最低。以土壤氮矿化速率计,5℃升高到15℃,Q10较高,15℃升高到25℃及25℃升高到35℃,Q10接近;以土壤氮矿化比例计,5℃升高到15℃,Q10较低,15℃升高到25℃以及25℃升高到35℃,Q10都接近2。结果说明在20%~80%土壤湿度范围内,温度升高将使祁连山高寒草甸土壤氮的矿化速率增加。     

祁连山不同类型草地土壤细菌群落特征研究

祁连山是我国西部重要的生态屏障,拥有大量的草地资源。研究草地土壤细菌群落组成及其与土壤环境因子间的关系,可对维持草地生态及了解祁连山土壤细菌群落组成提供一定的数据基础。采用高通量测序技术检测并分析了祁连山默勒镇3种类型草地 （高寒草甸、人工草地、沼泽化草甸）0~10 cm土壤细菌群落结构及多样性,并对上述土壤细菌群落与土壤理化因子的相关性进行了系统的研究。结果表明：1）沼泽化草甸土壤全氮、全磷、有机质碳、含水量和硝态氮显著高于高寒草甸和人工草地（P<0.05）。2）3地共测得有效序列1022446条,以97%的一致性将序列聚类,高寒草甸、人工草地、沼泽化草甸OTU聚类均值分别是4917、5233、5075条。3）Shannon和Simpson多样性指数3地间差异不显著,Chao1指数表现为人工草地>高寒草甸>沼泽化草甸（P<0.05）。4）在门水平上,3地均以变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和浮霉菌门为主要类群;在属水平上,表现出不同类型草地细菌富集类型不同。5）有机质碳、全磷、土壤含水量与土壤细菌群落的组成表现出极显著相关（P<0.01）。综上,祁连山地区小生境内3种草地土壤微生物群落存在差异,有机质碳、全磷、土壤含水量是影响群落的主要驱动因子。     

土壤微生物群落多样性对高寒草甸退化程度的响应

本研究以祁连山东缘天祝藏族自治县4种不同退化程度的高寒草甸为研究对象,采用Biolog技术探讨土壤微生物群落多样性在不同退化程度高寒草甸下变化特征。结果表明：随土层加深土壤微生物利用碳源能力呈递减趋势;在高寒草甸退化过程中植物覆盖度、地上植物总生物量、土壤pH值、土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量随退化程度加深呈下降趋势;高寒草甸退化显著影响土壤微生物对31种碳源的利用程度。在环境因子中对碳源代谢多样性影响最大的是碳氮比、全磷含量、全氮含量,在不同退化程度高寒草甸中土壤有机质含量、电导率、pH是土壤微生物利用碳源能力的限制因子,土壤环境因子是影响土壤微生物的重要因素。     

放牧管理模式对高寒草甸草原土壤养分特征的影响

为探讨不同放牧管理模式下高寒草甸草原土壤养分特征的变化,对青藏高原东缘禁牧(NG)、全生长季休牧(RG)、传统夏季休牧(TG)和连续放牧(CG)4种放牧管理模式下高寒草甸草原土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量进行测定和分析。结果表明:(1)NG显著增加了0~30cm土层有机质含量,RG和TG显著增加了0~20cm土层有机质含量;(2)NG,RG和TG显著提高了高寒草甸草原0~30cm土层全氮含量和20~30cm土层速效氮含量,而降低了0~10cm土层的速效氮含量;(3)NG,RG和TG显著提高了高寒草甸草原0~30cm土层全磷和速效磷含量;(4)不同模式放牧对高寒草甸草原土壤全钾含量无显著影响,但总体上,NG,RG和TG高于CG;NG,RG和TG降低了0~10cm土层速效钾含量,而显著增加了10~30cm土层速效钾含量。连续放牧使土壤养分流失严重,从而导致土壤肥力降低,而禁牧和季节性休牧能有效增加青藏高原东缘高寒草甸草原土壤的养分含量,是该区和类似区域草地放牧管理的理想选择。     

祁连山中段退化高寒草地土壤细菌群落分布特征

为探究祁连山中段不同退化高寒草地土壤细菌群落分布特征,采用Illumina HiSeq PE250高通量测序平台对轻度、中度和重度退化草地土壤细菌群落变化特征进行研究,并对土壤细菌群落与土壤酶活性、土壤理化因子间关系进行分析。结果表明:随着退化程度加剧,植被盖度、高度、地上生物量和多样性指数均明显降低(P<0.05);土壤理化性质和酶活性变化各异且差异显著(P<0.05)。高通量测序共得到257971条有效序列,219017条优质序列和2004个OTUs。细菌群落丰富度指数依次为轻度>中度>重度,多样性指数为轻度>重度>中度,Beta多样性分析表明各样地间差异为轻度>重度>中度。其中,放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为3种退化草地土壤的优势菌门,在轻度、中度和重度退化草地土壤中分别占77.25%、84.27%和78.66%;乳球菌属为3种退化草地土壤的优势菌属,在轻度、中度和重度退化草地土壤中分别占14.29%、38.84%和7.39%。冗余分析表明:土壤酶活性和土壤理化性质均对细菌群落的组成具有影响,其中土壤pH是影响土壤细菌群落分布的主要驱动因子。祁连山中段不同退化高寒草地土壤细菌群落的变化主要受土壤理化性质和酶活性的影响。     

祁连山高寒草甸生态系统昆虫群落特征

2009年7月中旬于祁连山地区的中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站,在滩地草甸、金露梅（Potentilla fruticosa）灌丛、山坡草甸和沼泽化草甸4个不同的生境中对昆虫进行百网取样,共获得908头昆虫。分别隶属于10目42科 65种。发现该地区双翅目昆虫是最繁盛的类群：第2个优势目为膜翅目,其次优势目为鞘翅目。昆虫物种多样性和丰富度依次为滩地草甸>金露梅灌丛>山坡草甸>沼泽化草甸;均匀度差异不大;优势度指数沼泽化草甸最高,滩地草甸最低。滩地草甸和山坡草甸昆虫群落的相似性最大;其次是金露梅灌丛;差异最大的是沼泽化草甸。通过分析发现,生境的变迁和气候的变化引起了昆虫群落结构和多样性的差异变化。     

祁连山国家公园不同退化高寒草甸植物与土壤特性研究

本研究以祁连山国家公园内不同退化程度高寒草甸为研究对象,通过测定植被特征及土壤养分指标,结合相关性分析和冗余分析(Redundance analysis, RDA)探究植物群落和土壤理化性质及其内在关系。结果表明：未退化草甸植被以莎草科、禾本科为主,随退化程度的加重,禾本科植物逐渐被豆科、杂类草(如菊科)所取代,植物群落的高度、盖度、地上生物量和植物群落的多样性指数均呈下降趋势,土壤含水量、总孔隙度、速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量、全氮含量、全磷含量、全钾含量和有机质含量逐渐降低,而土壤容重、pH值逐渐增加,与未退化高寒草甸相比,重度退化高寒草甸土壤含水量和有机质含量分别下降了61.3%,43.8%,土壤容重上升了37.8%;相关性分析表明,植物特征与土壤因子之间存在显著相关性,其中植被盖度和地上生物量受到土壤容重、含水量、总孔隙度、速效磷含量的影响较大。本研究可为全面了解高寒草甸的退化机制以及退化预测、管理和恢复研究提供一定理论依据。     

东祁连山不同退化程度高寒草甸土壤养分特征研究

研究了东祁连山不同退化程度的高寒草甸草地土壤养分特征,结果表明,随着退化加剧,高寒草甸草地的土壤pH值逐渐增加;全氮、全磷、速效锰和速效铁含量逐渐减少;有机质、速效锌、速效氮和速效磷含量先降低后增加,有机质含量以重度退化草地最低,速效锌、速效氮和速效磷含量以中度退化草地最低;全钾和速效铜含量并未因草地退化而改变,且极度退化草地土壤有机质和全氮含量在20～30 cm土层反而高于表层。总体上,随土层加深土壤中有机质、全氮、全磷、速效氮、速效钾、速效磷和速效锌含量下降,速效铁、速效铜和速效锰则增加。     

川西北高寒草甸植被群落特征和土壤理化特性对氮、磷添加的响应

为探究高寒草甸对大气氮磷沉降的响应,在川西北高寒草甸进行了氮、磷单施及氮、磷配施添加处理实验,以研究不同氮、磷添加处理对植被群落特征和土壤理化特性的影响。研究发现：1)双因素方差分析表明,氮因素显著增加植被群落高度、地上生物量、禾本科盖度和重要值以及各功能群高度,降低了物种数、Shannon-Weiner多样性指数、杂类草的物种数、盖度和重要值(P<0.05)。磷因素显著增加植被群落和禾本科的盖度(P<0.05)。2)双因素方差分析表明,氮因素显著增加0～10cm铵态氮和硝态氮含量(P<0.05)。磷因素显著增加0～10cm全磷和有效磷含量,降低了0～10cm土层土壤容重(P<0.05)。3)氮磷添加下土壤速效氮的变化是植被群落特征变化的主要驱动因子。     

东祁连山不同退化阶段高寒草甸群落结构与植物多样性特征研究

采用样方法对东祁连山地区不同退化程度高寒草甸植物群落进行了调查,对群落结构、物种组成和群落生产力进行了分析,并运用α多样性、β多样性等指标研究了其物种多样性变化.结果表明,1)研究样地内共有植物种13科27属40多种,从未退化-轻度退化-中度退化-重度退化-极度退化,不同退化演替阶段的优势种分别为线叶嵩草 禾草、线叶嵩草 珠芽蓼、珠芽蓼 线叶嵩草、珠芽蓼 杂类草、平车前 杂类草.2)随退化程度的加剧,草地总盖度降低,优良牧草生物量减少,而毒杂草的比例逐渐上升,草地质量下降;地上、地下生物量均明显降低,地上生物量远低于地下生物量,分布在各层的植物根量越来越少,地下根系具有浅层化特点.3)高寒草甸植物群落α多样性指数基本上与均匀度、丰富度指数呈正相关,与生态优势度指数呈负相关;群落的物种丰富度在中度退化阶段最高,但多样性指数和均匀度指数在重度退化阶段最高,群落多样性更多地受均匀度的影响.4)随退化程度的加剧,样方内微生境或资源异质性减小,样方间异质性增大,从而导致β多样性增加;各草地植物群落物种替代速率由大到小的顺序为重度退化-极度退化>未退化-轻度退化>中度退化-重度退化>轻度退化-中度退化.     

藏北高寒草甸土壤线虫群落结构对增温的响应

为揭示增温对高寒草甸土壤线虫群落的影响,利用OTC模拟短期和长期增温对藏北高寒草甸土壤线虫群落进行比较研究。结果表明,短期和长期增温改变了土壤线虫的群落组成,增加了双垫刃属(Ditylenchus)和丽突属(Acrobeles)丰度。长期增温导致食真菌类线虫丰度显著增加,但各处理间食细菌类线虫、植物寄生类线虫、杂食/捕食类线虫丰度以及cp1-5类群的丰度和属数量无显著差异(P0.05)。短期和长期增温均降低了土壤线虫的多样性和均匀度,其中2015年短期增温处理显著降低了其多样性。2015年和2016年短期和长期增温土壤显著降低了线虫数量,较对照分别降低了34.45%、32.09%和25.34%和22.66%。各处理样地间MI(Maturity index)、NCR(Nematode channel ratio)、PPI(Plant parasite index)和WI(Wasilewska index)指数无显著差异(P0.05),且均表现出WI1,NCR0.5,表明增温对高寒草甸的健康状态影响不大,土壤有机质矿化途径主要由食细菌和真菌线虫参与。环境因素与土壤线虫数量冗余分析表明,植物总盖度、莎草科盖度、土壤温湿度、细菌和真菌数量对土壤线虫数量影响达到显著水平(P0.05),增温通过改变植物、土壤理化性质和微生物数量等环境因子而影响高寒草甸土壤线虫群落组成。     

不同放牧管理模式对高寒草甸草原土壤呼吸特征的影响

为探讨不同放牧管理模式对青藏高原东缘高寒草甸草原土壤呼吸速率的影响,于2014年5－10月用土壤呼吸测量仪（LI-8100A,LI-COR,Lincoln,USA）对禁牧（NG）、全生长季休牧（RG）、传统夏季休牧（TG）和全年连续放牧（CG）4种不同放牧管理模式高寒草甸草原土壤呼吸速率进行测定,并分析了土壤呼吸速率与其影响因子间的关系。结果表明：1）不同放牧管理模式高寒草甸草原土壤呼吸速率月动态均表现出先增加后降低的变化态势,峰值出现在8月,除 CG 外,8月显著高于其余月份;2）在整个生长季,NG,RG 和 TG 平均土壤呼吸速率显著高于 CG,其中,NG 和 RG 间无显著差异,但均显著高于 TG;3）除 CG 外,NG,RG 和 TG 土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关,Q10值排序为：NG＞RG＞TG＞CG;4）土壤质量含水量对土壤呼吸速率的影响存在一个临界值,30％左右为临界值,在此之前二者呈正相关,此后呈负相关;5）地上、地下生物量均与土壤呼吸速率呈显著正相关。在保障牧民收入稳定的前提下,为实现草地资源的可持续利用与牧草的更新,相对于全年禁牧,全生长季休牧既可充分利用牧草资源,也能有效保护草地系统稳定与生态恢复,是青藏高原高寒草甸草原类草地放牧管理的理想选择。     

不同放牧强度对高寒草甸植被群落结构和土壤理化性状的影响

放牧是青藏高原高寒草甸最基本的利用方式。高寒草甸生态系统能否可持续利用与放牧强度紧密相关。本研究通过在青藏高原东缘碌曲县设置三个放牧强度处理和一个对照,分析了植被群落结构和土壤理化性质对放牧强度的响应。结果表明,植被盖度、高度和地上生物量均随放牧强度增加而降低,物种丰富的在中度放牧下最高;适度放牧能显著增加莎草比例,杂草随放牧强度增加而增加;土壤含水量和有机质随放牧强度增加而降低,pH和全磷无显著性变化,土壤容重无规律性变化;全氮、全钾和速效钾随放牧强度增加呈先增加后降低的趋势;速效磷随放牧强度增加而增加。综合分析认为,适度放牧能显著改良植被群落结构和土壤理化性质,有利于高寒草甸的可持续利用。     

祁连山东麓高寒草甸不同退化程度草地土壤种子库特征研究

通过野外调查和种子萌发法对东祁连山高寒草甸4种不同退化程度草地(未退化,ND;轻度退化,LD;中度退化,MD;重度退化,HD)土壤种子库进行了比较研究。结果表明:4种退化程度草地种子密度大小为:轻度退化草地>未退化草地>中度退化草地>重度退化草地;未退化草地共发现了6种植物,主要为十字花科(Cruciferae)和毛茛科(Ranunculaceae)植物;轻度退化草地共发现了9种植物,主要为禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)和豆科(Leguminosae)植物;中度退化草地共发现了5种植物,主要为车前科(Plantaginaceae)植物;重度退化草地共发现了5种植物,主要为禾本科(Gramineae)植物;对于土壤种子库的物种多样性,轻度退化草地最有利于维持和保护该地区物种多样性,未退化草地和轻度退化草地显著优于中度退化草地和重度退化草地;总体来看,4种退化程度草地种子库种子与地面植被物种相似性均较低。     

甘肃玛曲高寒草甸土壤微生物季节变化特性的研究

选取甘肃玛曲高寒草甸6个样地,对各样地的土壤微生物季节动态及其与土壤理化因子的关系进行了分析。结果表明,在土壤微生物中细菌数量占绝对优势,季节变化对土壤微生物有较大的影响,土壤微生物与土壤肥力有较为密切的关系。细菌在4月出现高峰;放线菌数量春季到秋季数量逐渐减少;真菌数量春季到秋季变化不明显,冬季略有增加;氨化菌、硝化...     

不同休牧模式对高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响

以土壤特征及地下生物量为主要指标研究了东祁连山高寒草甸草原对全生长季休牧、传统夏季休牧和禁牧的响应,以期为该区草地恢复、保护和管理提供支撑.结果表明:与传统夏季休牧相比,禁牧和全生长季休牧改良了高寒草甸草原0~20 cm土壤物理结构,降低了土壤的紧实度,但对深层土壤影响较小;禁牧和全生长季休牧不同程度地改善了高寒草甸草原土壤的持水能力;禁牧显著增加了0~30 cm土壤有机碳含量,全生长季休牧增加了高寒草甸草原表层土壤有机碳含量;禁牧极显著增加了0~10 cm土层根系生物量,而传统夏季休牧草地10~20 cm土层的根系生物量显著高于禁牧与全生长季休牧.说明短期禁牧和全生长季休牧是提升青藏高原高寒草甸草原生产力与生态恢复的重要措施之一.     

高寒草原优良牧草根际土壤细菌数量及分布特征研究

为了研究高寒草原植物根际土壤微生物的分布变化特征,本研究选择藏北高原西藏阿里地区四种草地优良牧草披碱草(Elymus dahuricus)、燕麦(Avena sterilis Linn(、紫花苜蓿(Medicago sativa)和草地早熟禾(Poa pretensis)。采集植物根际土壤样品,采用培养皿法研究了植物根际四个区域细菌的数量,同时测定了土壤的理化性质,并分析了根际土壤细菌的分布特征及与土壤理化性质的相关关系。结果表明,四种植物根际土壤养分含量较低,土壤总体有效养分的供给能力较弱,根际分布细菌的数量偏低,不同植物根际土壤养分含量及细菌的数量差异显著,植物根际土壤的理化性质和养分含量与细菌的数量间存在一定的相关性。其中,土沙比与细菌数量间存在极显著性负相关关系(P<0.01),土壤的pH值与细菌数量间存在显著性负相关关系(P<0.05),而土壤的有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量与细菌数量间存在极显著性正相关关系(P<0.01),土壤全氮、全磷、全钾、有效锰与细菌数量间存在显著性正相关关系(P<0.05),土壤性质、气候环境、植被环境综合因素对植物根际...     

东祁连山高寒草甸土壤微生物量及其与土壤物理因子相关性特征

使用氯仿熏蒸浸提法对东祁连山高寒草甸土壤微生物量进行了研究,结果表明,微生物量碳(646.32~1 132.05μg/g)、氮(31.46~100.57μg/g)和磷(13.00~51.62μg/g)均为上层高于下层,其对土壤有机质、全氮和全磷的贡献率分别为0.45%~0.84%,0.65%~1.30%和0.54%~3.39%;微生物量碳、氮、磷彼此间呈显著正相关(P<0.01);微生物量与含水量和土壤容重在杜鹃、珠芽蓼和禾草草地呈显著负相关(P<0.01),与pH值在金露梅灌丛(P<0.01)、珠芽蓼草地(P<0.05)和嵩草草地(P<0.01)呈显著负相关,在杜鹃(P<0.01)和高山柳灌丛(P<0.05)呈显著正相关。微生物量碳氮比及碳磷比分别为9.59~24.95和17.13~91.65。土壤微生物量碳氮比和微生物量碳对土壤有机质的贡献率可反映草地土壤营养状况。     

东祁连山不同退化程度高寒草甸土壤有机质含量及其与主要养分的关系

对东祁连山金强河河谷轻度、中度、重度退化高寒草甸土壤有机质含量变化及其与土壤全磷、全氮、速效磷、速效氮含量之间的关系进行了研究。结果表明：随着退化程度的加重,020 cm层土壤有机质、全氮和速效磷含量均不断下降,全磷含量呈现出先降后升但总体呈下降的趋势,但速效氮含量则不断上升,各养分的变化差异均达到极显著水平(P<0.01)。在划分的轻度退化草地土壤中,有机质含量分别与全磷、全氮、速效磷、速效氮含量之间均不存在显著的相关关系(P>0.05),另外所划分的中度退化和重度退化草地也同样如此。但是通过把3个不同程度退化草地结合起来作为整体进行综合分析,结果表明,除了全磷,土壤有机质含量分别与全氮、速效氮、速效磷含量三者之间存在极显著的相关关系(P<0.01)。在较大尺度上,有机质可以作为土壤营养状况的主要判断指标。在研究高寒草地土壤养分状况及其综合评价中,要特别注意其时空异质性,要重视尺度问题。