围封年限对沙质草地土壤理化性质的影响

以腾格里沙漠南缘未围封和围封3,10,18,55年的沙质草地为研究对象,采用野外采样和实验室分析相结合的方法,研究围封年限对沙质草地土壤理化性质的影响。结果表明:(1)0-40cm,围封3,10,18,55年草地的平均土壤容重较未围封草地分别降低15.91%,21.59%,11.36%,10.80%;非毛管孔隙度较其分别增加28.46%,56.10%,19.51%,3.25%,总孔隙度分别增加31.13%,34.69%,23.04%,1.18%,最大持水量分别增加55.37%,71.54%,38.74%,12.80%;围封3,10,18,55年草地的土壤养分均高于未围封草地,并具有明显的表聚现象;0-20cm,未围封,围封3,10,18,55年草地的土壤全N含量较20-40cm分别增加28.58%,19.61%,47.62%,38.67%,3.85%,全P含量分别增加18.75%,16.67%,15.38%,14.29%,全K含量分别增加23.58%,3.58%,8.23%,8.39%,2.46%,有机碳含量分别增加79.45%,27.16%,89.12%,175.22%,198.47%;土壤有机碳密度表现为10Ex(7.06kg/m2)3Ex(5.39kg/m2)18Ex(5.20kg/m2)55Ex(4.90kg/m2)0Ex(2.83kg/m2);(2)随着围封年限的增加,土壤容重呈"V"形变化,围封10年达到最小值,群落植被特征、土壤孔隙度、土壤持水量、土壤养分,土壤有机碳密度及储量均呈倒"V"形变化,围封10年达到最大值,之后降低,但均好于未围封草地,围封后,草地的地表覆盖度增加,土壤理化性质有所改善,土壤固碳能力有所提高,但围封年限并非越长越好,本研究区的生态环境极其脆弱,土壤贫瘠,完全恢复需要较长的时间,10年围封并不能使该区完全恢复,适宜其完全恢复的时间还有待于继续研究。     

放牧与围封对沙漠化草地土壤轻组及全土碳氮储量的影响

测定分析了长期放牧与围封对科尔沁沙漠化草地土壤轻组及全土碳氮储量的影响.结果表明:(1)围封与长期放牧草地0-100 cm土壤轻组有机质占土壤质量的比例分别为0.148%和0.053%,围封比放牧增加181%;土壤轻组含量与全土有机碳和氮含量存在极为显著的线性正相关关系;(2)围封草地0-100 cm土壤轻组碳和氮储量分别为271.38,20.36 g/m2,比长期放牧分别增加130%和164%;围封草地全土碳和氮储量分别为1155.86,125.99 g/m2,比长期放牧分别增加58%和24%;(3)轻组有机碳和氮占全土有机碳和氮储量的比例,围封分别为23.48%和16.16%,放牧分别为16.05%和7.59%;(4)围封恢复对轻组有机质的影响主要发生在表层土壤,围封0-10 cm层土壤轻组含量比长期放牧增加537%,10-20 cm层增加216%,但20 cm深度以下两个样地间无统计学上的显著差异.     

围封对内蒙古荒漠草原土壤理化性质及稳定碳氮同位素的影响

以内蒙古中西部希拉穆仁荒漠草原为研究对象,比较分析了退化荒漠草原自由放牧、围封3a和围封5a土壤理化性质及稳定性碳氮同位素的差异。结果表明:①与自由放牧相比,围封显著增加了土壤有机碳含量、全碳含量、土壤含水量及土壤碳氮比(C/N)(P0.05),土壤容重和全氮含量则显著降低(P0.05),但土壤全氮含量有随围封年限增加而升高的趋势。②相比自由放牧,围封显著降低了土壤的δ~(13)C值和δ~(15)N值。③土壤有机碳含量与δ~(13)C值呈显著负相关关系(P0.05),而土壤全氮含量与δ~(15)N值呈极显著正相关关系(P0.01)。可见,围封有利于促进退化荒漠草原土壤有机碳的积累,减缓土壤氮循环,改善土壤性质。     

围封对流动沙丘表层土壤有机碳、全氮和活性有机碳的影响

以流动沙丘为对照,研究不同围封年限(14年和26年)下科尔沁退化沙质草地表层(0-15cm)土壤有机碳、全氮及活性有机碳的变化。结果表明:流动沙丘围封显著提高了土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、轻组有机碳(LFOC)和微生物量碳(MBC)含量,14年和26年围封样地SOC、TN、LFOC和MBC含量均随围封年限的增加而增加,且0-5cm层增幅高于5-15cm层。14年和26年围封样地土壤碳氮比显著高于流动沙丘,但2个围封样地之间差异不显著。流动沙丘围封也显著增加了表层SOC、TN、LFOC和MBC储量,0-15cm土层SOC、TN、LFOC和MBC储量均表现为26年围封地>14年围封地>流动沙丘。相关分析表明,LFOC、MBC均与SOC存在极显著正相关关系,说明LFOC和MBC均可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标。     

人工与自然恢复方式对流动沙地土壤与植被特征的影响

[目的]分析不同固沙措施对土壤—植被系统恢复的生态效应,为该地区沙化草地选取合理的固沙措施、草场管理与利用以及沙漠化治理提供依据。[方法]以宁夏地区盐池沙地围封自然恢复草地和灌丛人工固沙林地为研究对象,以周围流动沙地为对照,对不同处理措施样地土壤性质和地表植被特征进行调查。[结果](1)两种恢复措施均能够显著增加土壤黏粉粒含量、土壤有机碳和全氮含量(p0.001),降低土壤温度、容重和含水量(p0.05),并显著提高草本植物丰富度、个体数和平均高度(p0.05)。(2)自然围封草地土壤黏粉粒含量、草本植物个体数和丰度分别是人工灌丛林地的2.1,2.8,1.4倍;而其土壤含水量下降幅度是人工灌丛固沙林地的1.7倍。人工灌丛固沙林地土壤有机碳、全氮含量以及草本植物平均高度分别是自然恢复草地的2.1,2.0,2.2倍;而其土壤容重下降幅度是自然恢复草地的2.5倍。(3)随着流动沙地固定和草本植被恢复,植物群落以一年生草本植物为特征逐渐演替到以一年生草本植物为主且伴生有多年生植物的草地生态系统。但一年生和多年生植物个体数和物种数自然恢复草地均明显高于人工灌丛固沙林地。[结论]围封自然恢复对于宁夏地区盐池沙地土壤质地与植被系统稳定性的恢复质量优于灌丛人工恢复措施,人工灌丛固沙因其能够有效改良土壤营养条件亦可作为重要辅助恢复手段。     

围封沙化草地土壤种子库动态研究

以未围封沙化草地作对照,研究了围封1年、4年和9年的沙化草地土壤种子库特征的变化,获得如下结论:(1)对沙化草地实施围栏封育,可显著提高土壤种子库的植物种数.(2)围封过程中的沙化草地,土壤种子库群落组成中,1、2年生植物所占比例逐渐减小,多年生植物所占比例均逐渐增加.(3)围封过程中的沙化草地,土壤种子库群落组成的相似性,相临阶段较高,随围封年限差异的增加,相似性逐渐减小,表明土壤种子库的变化是一个连续的过程.(4)围封不同年限的沙化草地之间,土壤种子库密度存在极显著性差异,随围封年限的增加而增加,且与地上植被密度具有较高的相关性,其间可用二次曲线进行描述.     

科尔沁沙地不同草地利用方式下土壤粒度和有机碳分布特征

[目的]探讨不同草地利用方式下粒度与有机碳含量及相关性,揭示草地退化过程当中土壤有机碳的损失速率,为科尔沁沙地生态环境恢复治理提供科学依据。[方法]以科尔沁沙地乌力吉木伦河流域流动和半固定风沙土为研究对象,对流域内围封草地、不同退化程度的盐碱化样地和人工种植牧草样地等不同草地利用方式下粒度与有机碳含量及相关性进行了探索研究。[结果]围封措施在控制土壤侵蚀和提高土壤有机碳含量方面均起到显著的作用;流域内0—20 cm土层各样地粒度组成以粉粒和砂粒为主,由于翻耕的因素,燕麦和苜蓿样地表层土壤粗粒化明显且比其他样地具有更高的峰值和中值粒径;研究区内100μm粒径左右颗粒为易受侵蚀颗粒;土壤中小于100μm颗粒组分每被吹蚀1%,其有机碳含量将损失0.120 4 g/kg。[结论]在丘间平地分布的盐碱化草甸土地,根据实际情况结合围封措施和种植牧草能防止土壤侵蚀且有效提高有机碳含量。     

长期围封对草地土壤的影响作用浅析

围封是草地土壤管理的一种手段,可以有效保护草地土壤的生态系统。草地土壤围封对土壤植被多样性和土壤理化性质等都有一定的影响作用,因此有效地采取草地土壤围封措施可以起到保护草地土壤的作用。基于此,从植被多样性和生物量等方面出发,对草地土壤长期围封过程中植被受到的影响进行了分析,并从采用围封方式对草地土壤的理化性和土壤酶活性两方面的影响作用进行了探究。     

围封年限对沙化草地群落结构及物种多样性的影响

[目的]了解围封年限对宁夏回族自治区盐池县沙化草地群落结构及物种多样性的影响,揭示围封沙化草地植被变化规律。[方法]在半干旱区运用空间代替时间法选取不同围封年限区(5,10,20a)和未封育区(对照)的沙化草地为研究对象,进行群落结构及物种多样性的对比研究。[结果]1年和2年生草本是未封育区的优势种。灌木是封育5a区的优势种,而封育10a区的优势种是灌木和多年生草本,在封育20a区,优势种是多年生草本。与未封育区相比,围封5a,10a区植被数量特征值均有显著提高,而围封20a区特征值稍高,但相差不大。[结论]并不是围封时间越长,植被生长状况就越好。小于5a的封育年限可以提高群落的物种多样性,封育年限大于10a,反而使物种多样性下降。围封措施对植被恢复起到了先促进后抑制的作用。     

围封禁牧对退化草原土壤性状的影响

以希拉穆仁草原为研究对象,通过对比分析不同围封年限草原土壤机械组成、含水率、容重、孔隙度、有机质含量、碱解氮及速效磷、钾等各项指标,探讨了围封对低山丘陵退化草原土壤性状的影响。结果表明,随着围封年限的增加,草原0-20 cm土层土壤黏粒含量、孔隙度逐年增大,容重和含水率逐渐降低。随着围封时间的延长,土壤速效钾含量逐年降低,土壤有机质、速效磷、碱解氮含量逐渐增加。回归分析结果表明,土壤有机质、碱解氮、速效磷以及速效钾含量的变化同围封年限有显著的相关性。由此可见,围封是促进退化草原土壤改良及植被恢复的一项有效措施。     

封育与放牧对黄土高原天然草地土壤化学计量特征的影响

为揭示封育与放牧2种草地利用方式下土壤化学计量特征及其驱动因素,以宁夏固原云雾山封育草地和放牧草地为研究对象,定量分析了0—30 cm土壤化学计量特征及其影响因子。结果表明:(1)封育降低了土壤紧实度、容重和含水率,土壤孔隙度略有上升。(2)封育草地0—10 cm土层以0.25 mm水稳性团聚体为主,其中5 mm团聚体达到了46%,平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)分别为3.78,1.70,显著高于放牧草地(P0.05),但两者分形维数并无差异,封育草地土壤团聚体稳定性有所提高。(3)封育草地0—10 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)分别为17.714,2.018,0.659 g/kg,均高于放牧草地,其中土壤TN含量达到显著水平(P0.05)。(4)封育草地0—20 cm土层碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)均高于放牧草地。(5)封育草地土壤SOC、TN、C/P和N/P与土壤容重和分形维数呈显著性负相关(P0.05),并且SOC和TN与MWD和GWD呈显著性正相关(P0.05),放牧草地土壤化学计量特征与物理特性相关性低于封育草地。封育与放牧相比,改善了土壤物理特性和团聚体结构,土壤养分有所提升,土壤化学计量特征与土壤物理特性密切相关,土壤物理结构可能是影响土壤化学计量特征的主控因子。     

Vegetation characteristics and soil properties in grazing exclusion areas of the Inner Mongolia desert steppe

In arid and semi-arid desert steppe areas, grazing exclusion with fencing is widely regarded as an effective strategy for restoring degraded vegetation and enhancing the quality of degraded soil. In this study, we hypothesized that grazing exclusion caused by fencing enhances both vegetation and soil properties, and that the longer an area is fenced, the more considerable the improvement. We conducted an observational study wherein random sampling was utilized to select 9 plots fenced for ten or more years, 25 plots fenced for four to nine years, 25 plots fenced for one to three years and 29 free-grazing plots within an area of approximately 63,000 km² of Inner Mongolia desert steppe. A one-way ANOVA revealed no significant differences in the characteristics of grassland vegetation or soil properties between grasslands fenced for one to three years and free-grazing grassland. After 4 years of fencing, noticeable increases in above-ground biomass, litter content, Simpson index, soil organic carbon, and available nitrogen were observed. Significant positive differences in vegetation coverage, height, species richness, soil available phosphorus, and available potassium were associated with plots with a minimum of 10 years of fencing. The soil layer with the greatest difference in the fenced-in areas for soil organic carbon was at 0–25 cm. For available nitrogen and available phosphorus, fencing produced the most significant differences in the 0–20 cm soil layer, while for available potassium, fencing produced the most significant differences in the 0–30 cm soil layer. However, the fencing did not indicate any statistically significant differences in terms of clay, silt, and sand content in any soil layer. The data support our hypothesis that grazing exclusion improves both vegetation and soil properties, and that longer periods of grazing exclusion result in greater degrees of improvement. This research offers technical guidance for the reasonable choice of fencing time across a vast area of the Inner Mongolian desert steppe.     

封育和水平沟生态恢复措施对宁夏黄土丘陵区典型草原土壤生物学特性的影响

研究禁牧封育和水平沟生态恢复措施下黄土丘陵区典型草原土壤生物学特性变化,以期为该区草地生态建设提供依据。采用空间梯度代替时间梯度的方法,在宁夏黄土丘陵区典型草原,选取未封育(放牧)、封育3~15a、水平沟整地后1~15a的土壤,分析0—10,10—20,20—30,30—40cm土壤微生物数量、微生物生物量碳、量氮和土壤酶活性的变化特征及其相关性。结果表明:(1)试验区土壤微生物类群以放线菌为主,达到86.18%~94.43%,数量表现为放线菌细菌真菌,土壤微生物总数、细菌和放线菌数、微生物生物量碳、量氮含量,脲酶、蛋白酶、磷酸酶、蔗糖酶活性随着草地封育年限增加呈上升变化,但水平沟措施下随着整地年限延长呈上升—下降—上升的趋势,2种措施下土壤过氧化氢酶活性变化趋势与其他指标相反,真菌数在封育6a和水平沟6a较低,分别为11.33,4.67cfu/g;(2)各处理下,0—40cm土壤微生物和酶活性整体呈现上层土壤高于下层土壤,土壤微生物、酶活性与有机碳等主要养分含量相关性显著(p0.05);(3)相近恢复年限下,土壤微生物数量、微生物生物量碳、微生物生物量氮以及酶活性总体为封育草地高于水平沟(p0.05);研究认为,禁牧封育较水平沟措施更有利于黄土丘陵区典型草原土壤微生物和酶活性的增加。     

基于meta分析的放牧压力对内蒙古高原草地生态系统的影响

放牧是最主要的草地利用模式,直接或间接地影响草地物质循环和能量流动,放牧强度对草地的健康状况和演替方向起决定作用。本文基于40篇内蒙古草原放牧相关文献数据,通过meta分析探讨温带草原对放牧强度的响应特征。结果表明,与未放牧草地相比,轻度放牧草地对群落植物地上、地下生物量和土壤全氮和全磷含量无显著影响,而土壤有机碳、微生物生物量碳、细菌和真菌数量分别显著上升3.60%、7.80%、11.40%和10.83%（P<0.05）;中度放牧下群落植物地下生物量和土壤微生物数量无显著变化,而地上生物量和土壤有机碳、全氮、全磷和微生物生物量氮含量分别显著降低21.62%、4.44%、2.15%、8.35%和6.76%（P<0.05）;重度放牧下群落植物地上和地下生物量,土壤有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳含量,细菌和放线菌数量分别显著下降39.72%、16.30%、7.62%、6.46%、8.03%、8.76%、12.92%和18.27%（P<0.05）。以上结果表明轻度放牧有利于土壤肥力和草地生产力的保持和提升,而当放牧干扰超出一定的限度时,草地各项功能均显著下降而发生退化。本研究可为内蒙古温带草原的合理利用和适应性管理提供理论基础。     

长期氮沉降和地上凋落物处理对半干旱区沙质草地表层土壤碳氮组分的影响

为揭示半干旱区沙质草地生态系统中表层土壤C、N组分对长期氮添加和地上凋落物处理的响应特征,以科尔沁沙地西南部国家野外科学观测研究站建立的长期(9年)氮添加和凋落物处理样地为平台,测定并分析该样地表层土壤环境因子、铵态氮、硝态氮、总有机碳、不同碳氮组分。结果表明:(1)持续9年的氮添加和地上凋落物处理对表层土壤环境因子和不同碳氮组分无交互作用;(2)氮添加处理显著降低土壤pH(p<0.01),增加土壤中硝态氮的含量(p<0.05),其增长幅度为37.57%,并显著增加溶解性有机氮(DON)和易变活性氮(LON)的含量(p<0.01,p<0.05);(3)地上凋落物去除显著降低土壤总有机碳(TOC)、易变缓性碳(IOC)、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量(p<0.05);(4)经过9年氮添加和地上凋落物处理,半干旱区沙质草地表层土壤中不同碳氮组分与土壤环境因子间相关性并不密切。即长期氮添加和地上凋落物处理会改变表层土壤不同碳、氮组分的含量,但并未显著改变各碳、氮组分的比值。研究结果为揭示长期氮添加和地上凋落物处理对半干旱区沙质草地土壤C、N贮存和预测未来土壤生物地球化学元素动态研究提供参考资料。     

Soil microbial properties under N and P additions in a semi-arid, sandy grassland

Surface (0–15 cm) soil samples were collected from a semi-arid, sandy grassland in Keerqin Sandy Lands, Northeast China to study changes in soil microbial and chemical properties after five consecutive years of nitrogen (N) and phosphorus (P) additions. Nitrogen and P additions and their interactions negligibly affected soil organic carbon and total N contents, while P addition significantly increased soil total P content. Soil pH was significantly decreased by N addition, which significantly increased net nitrification rate, whereas it did not affect net N mineralization rate. No significant effects of N and P additions and their interactions on basal respiration were detected. In addition, N addition significantly decreased microbial biomass C (MBC) and N, and thus microbial quotient, but increased dissolved organic C and microbial metabolic quotient due to the significant decrease of MBC. Our results suggest that in the mid-term the addition of N, but not P, can change soil microbial properties, with a possible decline in soil quality of semi-arid, sandy grasslands.     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤微生物量碳氮磷的影响

为探讨植被区与土地利用方式对土壤微生物量的影响,在陕西省延河流域森林区、森林草原区和草原区采集5种土地利用方式下的土壤剖面样品(0-10cm,10-30cm),并对其微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物量磷(SMBP)及土壤理化性质进行了分析。结果表明,微生物量磷的含量在3个植被区中均是在农地、撂荒地中相对较高,微生物量碳、氮在森林区表现为:乔木林地>农地在森林草原区表现为:灌木林地>天然草地>乔木林地>农地>撂荒地在草原区表现为:天然草地>乔木林地>灌木林地>农地>撂荒地。相同土地利用方式下,土壤养分和微生物量在森林区最高,森林草原区次之,草原区最低。相关分析表明,微生物量碳、氮、磷、代谢熵、微生物量碳氮比与土壤养分相关性极为密切。因此,土壤微生物量能够作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被区不同土地利用方式对土壤质量的改善作用不同,林地和天然草地作用效果好,对土壤微生物量的提高有明显的促进作用。     

封育措施对宁夏盐池半干旱沙地草场植被恢复的影响研究

采用样地调查法对盐池县1991年以来不同时期的老封育区、新封育区和对照区进行半干旱沙地草场的植被特征及其生物量比较研究。结果表明:对沙化草地实施封育后,群落组成发生了规律性变化,随着封育年限的增加,封育区内的物种多样性逐渐增加;老封育区、新封育区和对照区在植物盖度、高度和生物量上差异并不显著,老封育区植被则以多年生草本为主;从3种措施植被的饲用价值来看,新封育区植被的饲用价值高于老封育区,表明长期封育不利于提高草场的放牧利用价值。     

封育措施在宁夏盐池草地植被恢复中的作用

 采用样地调查法,对盐池县1991年以来不同时期的老封育区、新封育区和对照区进行半干旱沙地草场的植被特征及其生物量比较研究。结果表明:对沙化草地实施封育,群落组成发生了规律性变化,随着封育年限的增加,群落的多样性逐渐增加;老封育区、新封育区和对照区在植物种盖度、高度和生物量上差异并不显著,老封育区植被则以多年生草本为主;从3种措施植被的饲用价值来看,新封育区植被的饲用价值高于老封育区,表明长期封育不利于提高草场的放牧利用价值。     

Effects of crop abandonment and grazing exclusion on available soil water and other soil properties in a semi-arid Mongolian grassland

Improper cropping and overgrazing have led to land degradation in semi-arid regions, resulting in desertification. During desertification, vegetation changes have been widely observed, and are likely controlled to some extent by soil water. The purpose of this study was to investigate changes in soil physical properties, organic C, and vegetation induced by land-use changes, with special reference to the dynamics of available soil water. We selected four study sites in a typical Mongolian steppe grassland: grassland protected from grazing, grazed grassland, abandoned cropland, and cultivated cropland. Grazing exclusion increased the cover of perennial grass, with little increase in the root weight. Since there was no difference in available water between the grasslands with and without grazing, there appears to be no serious soil compaction due to overgrazing. On the other hand, vegetation cover and the number of species were poor in both abandoned cropland and cultivated cropland. However, the root weight was greater in abandoned cropland. Although the abandonment of cultivation appeared to increase organic C, available water did not differ significantly in comparison with cultivated cropland. The silt contents were significantly lower in abandoned and cultivated cropland than in both grasslands, suggesting the effects of wind erosion. In addition, the silt contents were positively correlated with the volume fraction of storage pores for available water. Therefore, the lower silt contents may constrain the volume of available water in abandoned cropland. Moreover, the unsaturated hydraulic conductivity results indicated that the diameters of storage pores for available water at the present study sites were smaller than those suggested by previous studies. Although the differences in vegetation cover by different land-use types were observed at every site, differences in the volume of available water were observed at between abandoned cropland and cultivated cropland. The reason why the no differences in available water between grazed grassland and grasslands protected from grazing may be short time of grazing exclusion for 2 years for evaluating the effects of exclusion on soil properties.