三峡库区消落带不同海拔狗牙根草地土壤微生物生物量碳氮磷含量特征

为探究库区消落带优势草本植物狗牙根人工植被恢复后土壤质量及肥力的变化,选择三峡库区消落带150, 160和170 m海拔人工构建狗牙根植被土壤为研究对象,并以裸地作为对照,测定土壤微生物生物量碳、氮、磷和相关理化性质。结果表明:(1)各海拔狗牙根微生物生物量均显著高于裸地,表明狗牙根人工植被构建对土壤微生物恢复具有重要意义。(2)土壤微生物生物量碳、氮含量160 m高程显著高于150和170 m高程,但土壤微生物生物量磷(SMBP)却显著低于150和170 m高程,需要特别注意P元素的下移,加强水体P含量的检测。(3)土壤微生物生物量碳氮比和碳磷比变化范围分别为5.93~15.62和7.11~19.99,土壤微生物生物量碳、氮、磷占土壤有机碳、全氮、全磷百分比的范围分别为0.68%~2.57%、0.68%~3.33%、1.95%~5.23%。狗牙根土壤微生物生物量碳氮比和碳磷比显著低于裸地,表明狗牙根土壤有效氮、有效磷高于裸地;土壤微生物生物量碳、氮、磷占土壤有机碳、全氮、全磷百分比显著高于裸地,表明狗牙根土壤营养元素周转速率快于裸地。(4)微生物生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率有显著或极显著相关性,与土壤pH值呈不同程度的负相关。因此,在三峡库区消落带进行狗牙根草地恢复重建能显著提高土壤微生物生物量及土壤质量,对加强三峡库岸生态系统的稳定性具有重要意义。     

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10-20cm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0.05mm粘粉粒含量及植被盖度之间呈显著正相关(P0.05),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(P0.05),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0-10cm土层速效磷显著高于10-20cm土层,可能归因于植物对磷素的表聚作用。     

升金湖消落带植被特征及与土壤特性的关系

探讨湖泊湿地土壤特性对植物多样性的影响,对于理解湿地植被分布及功能的维持机制具有重要意义.在安徽升金湖消落带沿水位梯度设立研究样方,测定植物的盖度、地上生物量以及土壤含水量、有机碳、全氮、全磷等指标,并结合Pearson相关性分析、冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨了土壤特性对植物多样性的影响.结果表明,随着地下水位上升,土壤含水量与全氮含量显著增加(P<0.05),土壤有机碳和土壤全磷含量显著降低(P<0.05).土壤有机碳、全磷含量以及C?N与土壤含水量极显著负相关(P<0.001),土壤全氮、N?P以及C?P与土壤含水量极显著正相关(P<0.001).土壤含水量、土壤全氮含量以及C?P和N?P是影响消落带植被物种多样性变化的关键因子,共同解释了变化的91.85％.总之,土壤含水量可以直接影响消落带植物多样性,也可以通过改变土壤中氮元素的转化和磷元素的有效性间接影响物种多样性.     

短期恢复下高寒矿区煤矸石山土壤变化特征研究

植物-土壤的相互作用是生态恢复学的主要研究方向之一,明确植被恢复对土壤性质的影响程度,对于合理设计人工恢复措施等意义重大。本研究通过在高寒矿区煤矸石山人工种植垂穗披碱草、冷地早熟禾、星星草,研究不同恢复年限下土壤氮、磷、钾、有机质、pH值、植被盖度变化特征及各指标之间的相关性。结果表明,随着恢复时间的延长,土壤全氮含量与恢复当年相比差异不显著,土壤全磷含量逐步增加,土壤全钾含量逐步下降。恢复4年与恢复当年相比,土壤全磷含量增加了17.39%(P<0.05)、土壤全钾下降了12.77%(P<0.05)。土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著下降,恢复4年与恢复当年相比分别下降了49.68%(P<0.05)、66.07%(P<0.05)、18.67%(P<0.05)。与恢复当年相比,恢复2和4年后土壤有机质含量分别提高了7.92%(P<0.05)、43.02%(P<0.05),增加趋势明显。pH值随着恢复时间的延长逐步增加,土壤由酸性逐步向中性过度。人工建植2、4年后盖度未发生明显变化。相关性分析表明,除全氮含量以外,绝大部分土壤营养元素之间相关性显著,植被盖度与土壤pH值之间呈负相关。结合当前研究结果,在高寒矿区煤矸石山人工建植过程中,需及时补充速效肥料,以满足地上植物生长需求。     

短期恢复下高寒矿区煤矸石山土壤变化特征研究

植物-土壤的相互作用是生态恢复学的主要研究方向之一,明确植被恢复对土壤性质的影响程度,对于合理设计人工恢复措施等意义重大。本研究通过在高寒矿区煤矸石山人工种植垂穗披碱草、冷地早熟禾、星星草,研究不同恢复年限下土壤氮、磷、钾、有机质、pH值、植被盖度变化特征及各指标之间的相关性。结果表明,随着恢复时间的延长,土壤全氮含量与恢复当年相比差异不显著,土壤全磷含量逐步增加,土壤全钾含量逐步下降。恢复4年与恢复当年相比,土壤全磷含量增加了17.39%(P0.05)、土壤全钾下降了12.77%(P0.05)。土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著下降,恢复4年与恢复当年相比分别下降了49.68%(P0.05)、66.07%(P0.05)、18.67%(P0.05)。与恢复当年相比,恢复2和4年后土壤有机质含量分别提高了7.92%(P0.05)、43.02%(P0.05),增加趋势明显。pH值随着恢复时间的延长逐步增加,土壤由酸性逐步向中性过度。人工建植2、4年后盖度未发生明显变化。相关性分析表明,除全氮含量以外,绝大部分土壤营养元素之间相关性显著,植被盖度与土壤pH值之间呈负相关。结合当前研究结果,在高寒矿区煤矸石山人工建植过程中,需及时补充速效肥料,以满足地上植物生长需求。     

石质边坡植被建植后土壤养分与植物群落特征动态研究

于2009年6月-2013年12月,以贵阳市花溪区环城高速经人工植被恢复的3个石灰岩石质边坡为研究对象,采用常规群落调查法及室内实验对其土壤理化性质与植物群落特征进行定点定期动态观测与分析,结果表明:1)AN、AK、AP、OM含量成波动上升趋势,到2013年,AN、AK、AP、OM平均含量分别为中下、极高、较高、中上水平;2)随着恢复年限延长,边坡总物种数大幅增加且波动幅度渐缓,存在季节性变化,物种组成及比例发生较大改变,优势种也发生转变,群落出现向当地自然植被方向演替的变化规律;3)2009年7月-2012年6月,植物草本层盖度及高度呈上升趋势,到2013年均有所降低,各边坡有一定数量灌木定植,边坡恢复效果良好;4)边坡群落总物种数、植物高度及盖度、土壤速效养分N、P、K和OM之间存在18对显著相关的指标对,但在土壤养分与植物群落特征关系方面只有AN、AP与植物总物种数、灌木层植物高度具显著相关性。     

黑河自然保护区沼泽湿地土壤化学性质的空间分布特征研究

通过对张掖黑河湿地国家级自然保护区沼泽湿地野外调查、土样采集、实验室分析,利用空间分布格局代替时间演替序列,应用描述性统计及线性回归和相关性的分析方法,对该湿地的速效养分、有机质和土壤全盐含量及pH进行了研究。结果表明, 土壤有机质(SOM)含量随着土层深度的增加而显著增加;速效氮(AN)含量垂直分异明显且整体趋势先减少后急剧增加;土壤中速效磷(AP)、速效钾(AK)、全盐含量空间分布存在表聚现象,上高下低的分布格局明显;pH值含量空间分布差异不大但该地区土壤呈碱性和强碱性。pH和SOM存在弱负相关性,pH通过抑制植被的生长来间接影响SOM含量;全盐含量和AK含量具有强烈的乘幂和正线性相关性。全盐、SOM、AN、AP、AK含量均属于中等变异,pH为弱变异。黑河保护区湿地生态系统正处于退化阶段,脆弱性和敏感性使该保护区在干旱半干旱区涵养水源、保持水土的重要性减弱,建立当地自然条件特征基础上长期持续的试验研究,保护与恢复措施迫在眉睫。     

放牧与围封对呼伦贝尔针茅草原土壤酶活性及理化性质的影响

以呼伦贝尔地带性植被贝加尔针茅草原、大针茅草原和克氏针茅草原为研究对象,研究了放牧和围封对不同类型针茅草原土壤酶活性和理化性质的影响.结果表明,围栏内外草原土壤理化性质差异显著.放牧压力下,土壤容重、pH值均显著升高,土壤含水量、有机质含量显著降低,大针茅草原和克氏针茅草原土壤全氮、全磷含量亦显著下降.各植被类型草原土壤碱性磷酸酶和转化酶放牧样地较围封样地呈现活性增加的趋势,脲酶和过氧化氢酶的活性变化因植被类型不同而各有差异.土壤酶活性与土壤有机质、全氮、速效磷之间具有显著的相关性,可以用来指示草原退化与恢复状况.     

3种河岸带草本植物人工种子库的水淹可持续性

本研究模拟三峡水库水位消涨节律,设置了水淹0、5、6、7、8和9个月共6个处理,分别测定了狗牙根(Cynodon dactylon)、牛鞭草(Hemarthria sibirica)和回头青(Pycreus globosus)3种草本植物人工种子库的种子生活力及种子蛋白质、可溶性糖和淀粉含量的变化特征,以期为三峡库区消落带生态恢复人工种子库的构建提供依据。结果表明,3种人工构建的草本植物种子库对于短期水淹均具有较好的可持续性。在经历5~6个月的水淹后,3种人工种子库的种子活力虽有一定幅度的下降,但仍保持较高的水平,其中以狗牙根种子库的种子活力最高。水淹7个月后3种草本植物种子库的种子活力都发生急剧下降,并随着水淹处理时间的延长而不断下降。水淹9个月后,狗牙根、牛鞭草和回头青种子库的种子活力与对照相比,分别下降了34.2%、43.0%和63.8%。水淹还导致3种草本植物种子库种子的蛋白质、淀粉、可溶性糖含量显著下降(P0.05),其下降幅度最大的时期均发生在水淹7个月后。相比之下,狗牙根种子库的水淹持续性最强,牛鞭草次之,回头青最弱。本研究还发现,回头青和牛鞭草种子库的种子活力与水淹时间呈显著线性负相关。同时种子库的营养物质含量与种子活力也呈线性负相关,其相关程度因物种种类而异。     

放牧对人工草地群落特征及土壤养分的影响

试验选择阿鲁科尔沁旗退化草地形成的沙地进行人工混播,采用禾本科的羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.)、无芒雀麦(Bromus inermis Leyss.)和披碱草(Elymus dahuricus Turcz.),豆科的草原3号(Medicago varia Martin.cv.Caoyuan No.3)和沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)混播,分析人工恢复和放牧对草地群落高度、盖度、密度、现存量、凋落物和群落多样性的影响,以及放牧对人工草地土壤理化性质和养分的影响。结果表明混播人工草地相较原始植被在群落高度、盖度、草群密度、每样方物种数方面都有不同程度的增加;放牧区植被群落高度和现存量都显著低于不放牧区,而群落的丰富度、生物多样性和均一度均高于不放牧区;放牧降低了表层土壤含水量、pH值降低,增加了土壤容重、有机质含量和表层土壤速效钾含量,速效磷、全磷和全钾含量差异不大。随土层深度增加,速效钾、全磷全钾含量呈逐渐降低趋势。     

祁连山东段不同类型灌丛斑块土壤特征对围封的响应

土壤作为高寒带植被的立地条件,是高寒灌丛生态系统发挥其生态功能的重要基础之一。本研究选取祁连山东段头花杜鹃、山生柳和金露梅3种典型灌丛斑块土壤作为研究对象,系统分析围封前后其理化性质分布特征。结果表明:土壤含水量、有机碳、全磷、全钾、速效氮5个理化指标在灌下、灌外差异显著;土壤含水量、容重、有机碳、全磷、速效氮、速效磷6个理化指标在围栏内外差异显著。主成分分析进一步表明,围栏内速效氮与孔隙度的贡献率较高,表明围封后速效氮与孔隙度是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子;围栏外速效氮与全磷的贡献率较高,表明有放牧干扰时速效氮与全磷是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子。头花杜鹃灌丛斑块不论是否受到放牧干扰,均能保持其良好的土壤理化性质,表明头花杜鹃灌丛斑块抗外界干扰能力较强。短期围封能够显著增加灌丛斑块土壤含水量和速效养分含量,从而改善立地条件,也进一步证明围封更加有利于退化灌丛草地的恢复与重建。     

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。     

膜下秸秆还田添加腐解剂对旱地土壤碳氮积累及土壤肥力性状的影响

探索全膜双垄膜下秸秆还田添加腐解剂对旱地耕层土壤碳氮积累及土壤肥力性状的影响。2015-2017年在甘肃省农业科学院庄浪试验站,实施了以常规种植(CP)、常规种植+秸秆还田(CP_S)、常规种植+秸秆还田+腐解剂(CP_SD)、全膜双垄种植(FMRF)、全膜双垄种植+秸秆还田(FMRF_S)和全膜双垄种植+秸秆还田+腐解剂(FMRF_SD)为处理的田间定位试验。测定了耕层0~30 cm土壤有机质(SOM)、土壤全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)和速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、土壤容重(BD)和土壤pH,计算了耕层秸秆固存率(CSE)和碳氮积累量。结果表明,FMRF_SD通过改善水热环境协同秸秆微生物腐解剂生产增效作用,加速了还田秸秆腐解与养分释放,产生的有机物抵消了土壤有机氮矿化损失,释放的养分补充了作物生长对土壤养分的消耗;改善后的水热肥条件又促进作物旺盛生长,使更多的有机物(落叶、根茬)回归土壤,从而显著促进了耕层SOC和TN的积累、提高了土壤TN、TP、TK和AN、AP、AK的含量,尤其是显著提高AP和AK的含量(P<0.05)。与CP比,FMRF_SD 3年累计固存了41.17%的秸秆碳, 耕层年均增加SOC和TN贮量0.79 mg C·hm^-2和0.04 mg N·hm^-2;使耕层TN、TP、TK和AN、AP、AK 含量提高了0.05、0.03、3.05 g·kg^-1和10.80、8.90、101.50 mg·kg^-1,相应地增加了6.87%、6.94%、15.28%、10.24%、56.69%、55.34%。同时,FMRF_SD使土壤BD和pH值分别降低了3.9%和0.2%。土壤碳氮贮量、氮磷钾养分含量的增加以及土壤BD和pH 值的降低,增加了土壤供肥能力、改善了土壤结构和性状,从而显著提高了肥力。因此,FMRF_SD是适合当地的最有效的农田碳氮库土壤肥力管理模式。     

黑麦草和生物炭对喀斯特地区黄壤养分影响研究

为探究黑麦草和生物炭组合模式对喀斯特地区黄壤养分的影响,以贵州省播州区黄壤为研究对象,在温室进行盆栽试验,设置12个处理:裸地对照(CK),单植黑麦草(R),单施不同比例(1%、3%、5%、7%、9%)生物炭(BLB₁、BLB₃、BLB₅、BLB₇、BLB₉),黑麦草+不同比例生物炭组合模式(RB₁、RB₃、RB₅、RB₇、RB₉)。45 d后采集土样,测定土壤有机质、pH值、全磷、速效磷以及全钾和速效钾含量。结果表明:单植黑麦草处理会降低有机质、全磷、全钾和速效钾含量,黑麦草对养分的消耗量大于积累量;单施生物炭处理、黑麦草+生物炭组合模式处理均能提高养分含量,且生物炭比例和土壤各养分含量均呈极显著正相关(P<0.01),相关系数最低为0.78;除7%时,其他比例下单施生物炭对各养分含量的增益效应均高于黑麦草+生物炭组合模式处理。考虑到黑麦草生长最适pH值和喀斯特地区水土流失现状,确定现阶段黑麦草+7%生物炭组合模式是有效缓解黄壤肥力低下、质地黏重的最佳布设方式。本研究结果可为改良喀斯特地区黄壤养分限制因子提供科学依据。     

辉河湿地不同草甸植被群落特征及其与土壤因子的关系

湿地土壤影响植物的种类、数量、生长发育、形态和分布,湿地植物又影响土壤中元素的分布与变化。以辉河国家级自然保护区核心区为研究区域,对湿地草甸、沼泽草甸、过渡草甸、成熟草甸和盐碱草甸进行植被群落调查,并且对不同草甸的土壤进行实验室分析,研究辉河湿地不同草甸优势植物群落特征和土壤元素分布特征及其相互关系。研究结果表明,辉河湿地不同草甸植被群落特征受土壤元素分布特征、水文情势和植物生长特性影响,植被Shannon-Wiener和Simpson指数均为成熟草甸最高,盐碱草甸最低; Pielou均匀度指数变化为:成熟草甸<盐碱草甸<湿地草甸<沼泽草甸<过渡草甸;其中,沼泽草甸地上和地下生物量最高,盐碱草甸最低。不同草甸植被对土壤养分的含量及变化具有一定影响,湿地草甸土壤因子对其植被的生长也具有重要的反馈作用。不同草甸植物群落下同种元素含量差异显著,过渡草甸对土壤碳、氮、磷的吸收和滞留能力最强。此外,植被群落Shannon-Wiener指数与土壤含水量呈显著正相关,与土壤速效磷呈极显著负相关;土壤有机质、全氮和铵态氮与植被高度均呈极显著正相关;植被盖度与土壤有机质和全氮呈显著正相关;土壤速效磷与植被地上、地下生物量均呈显著负相关,而土壤铵态氮与植被地上、地下生物量均呈极显著正相关;全磷对植被多样性、生长和生物量影响较小。植被群落特征与土壤因子的冗余分析(RDA)排序表明,辉河湿地不同草甸之间存在一定程度的演替,成熟草甸和湿地草甸可能为演替的初始阶段或者是末阶段,而过渡草甸为中间阶段,而且土壤养分受群落演替的影响显著。     

藏北燕麦草地持续利用与撂荒对高寒草甸土壤特征的影响

为研究不同利用方式对藏北高寒草甸建植一年生燕麦（Avena sativa Linn.）人工草地的土壤理化性质及土壤细菌群落的影响,本试验于8月份植物生长旺季,在持续利用人工草地（AG）、撂荒人工草地（AC）和对照天然草地（NG）采集土壤样品,分析了土壤理化性质、土壤细菌群落组成和结构特征变化。结果表明,AG样地土壤有机质、全钾含量和pH与NG样地相比无显著性变化,土壤全氮、速效氮和速效钾含量显著降低;AC样地与NG样地相比土壤pH显著升高,土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量显著降低。AG样地土壤细菌群落Chao1,Shannon和Pielou均匀度指数显著高于NG样地,AC样地酸杆菌门和变形菌门丰度显著升高。土壤理化性质是土壤细菌群落结构组成门、属相对丰度变化主要影响因子。综上所述,高寒草甸一年生燕麦人工草地长期利用应科学补充肥料,保持土壤肥力;草地撂荒需谨慎,应及时采取恢复措施避免草地发生退化。     

人工补播对退化高寒草甸土壤真菌群落特征的影响

为明确退化高寒草甸土壤真菌物种组成、群落多样性及功能结构等对补播的响应变化规律，本研究采用高通量基因检测技术对青藏高原中度退化及人工补播草地土壤真菌群落特征及其调控因子等进行了研究。结果显示：退化草地补播后土壤真菌特有OTUs增加，子囊菌门真菌丰度升高，被孢霉菌门和担子菌门真菌丰度降低；补播提高了退化草地土壤真菌Chao1指数，而对真菌Shannon指数和Simpson指数无明显影响；退化草地与补播草地间土壤真菌群落结构差异显著，补播后土壤病理型、病理-腐生型及共生型真菌丰度降低，土壤真菌群落及功能结构发生明显改变；土壤pH、总有机碳含量、铵态氮含量、硝态氮含量、全磷含量、全钾含量和碳氮比对土壤真菌起主要调控作用。     

青藏高原高寒草原生态系统植被磷含量分布特征及其影响因素

采用野外调查与室内分析相结合的研究方法,对高寒草原生态系统植被磷含量的分布特征及其影响因素进行研究。结果表明：青藏高原高寒草原19个草地型植物叶片磷含量的平均值为1.8489±0.6411 g·kg^-1,变异系数为34.67%,植物根系磷含量的平均值为1.4130±0.3524 g·kg^-1,变异系数为24.94%,植被磷含量总体呈现出东西部高而中间低的态势和斑块状交错分布格局;影响植物叶片磷含量的关键环境因子为：土壤有机质含量> 土壤总有机碳含量> 全氮> 年均气温> 最冷月均气温> 10~20 cm土壤容重> 20~30 cm土壤容重> 土壤水溶性碳含量> 土壤全磷含量> 土壤pH值> 植被高度> 土壤HCO₃^-含量> 6—9月降水率> 土壤速效钾含量> 土壤速效氮含量;影响植物根系磷含量的关键环境因子则为：年均相对湿度> 年均降水量> 10~20 cm土壤容重> 0~10 cm土壤容重> 10~20 cm土壤含水量> 最冷月均气温> 最暖月均气温> 20~30 cm地下生物量> 土壤pH值。