北京西北浅山区退化草地植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响

为了揭示退化草地生态系统恢复过程中土壤微生物群落对植被恢复的响应变化,本研究以补播建植6年的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)草地(AF)和无芒雀麦(Bromus inermis Leyss.)草地(SB)为研究对象,采用高通量测序的方法分析土壤微生物细菌和真菌(群落多样性)在不同草地群落中的特征,结合地上植物多样性和土壤理化性质的变化,研究植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响。结果表明：无芒雀麦和紫花苜蓿草地的土壤微生物量碳含量和微生物量氮含量要显著高于自然演替地(P<0.01);2种人工草地(AF,SB)中土壤真菌和细菌的OTU数量显著地高于自然演替地(CK)(P<0.01);不同植被恢复群落间的土壤细菌和真菌群落的β多样性差异显著。本研究结果表明利用紫花苜蓿和无芒雀麦进行植被恢复均对土壤微生物群落产生了显著的影响,且不同植被类型对土壤细菌和真菌的群落结构影响不同。     

不同生境类型金莲花群落物种多样性比较

摘要：采用群落多样性指数中Shannon Wiener多样性指数、丰富度指数、Pielou均匀度指数及群落相似性指数中的Jaccard指数和Sorenson指数,对河北省承德接坝地区5种生境条件下金莲花(Trollius chinensis)群落进行比较。结果表明,林中空地、湿地、沟谷、荒坡及林下5种生境类型金莲花群落共包括36科、93属、182种,林中空地物种数最多,林下物种数最少。各群落的物种生态类型均表现为湿生植物多于旱生植物,反映了金莲花喜湿的特性。Shannon Wiener多样性指数表现为林中空地>沟谷>湿地>荒坡>林下,丰富度指数表现为林中空地>湿地>沟谷>荒坡>林下,均匀度指数表现为沟谷>林中空地>荒坡>湿地>林下。群落相似性比较表明,湿地和林中空地两种生境差异性最小,林下和沟谷差异性最大,群落相似性的比较结果与群落多样性的方差分析结果较为一致。土壤水分与光照是影响金莲花群落物种多样性及群落相似性的主要因子。     

放牧强度对大针茅根际和非根际土壤中细菌数量和群落特征的影响

利用涂布平板法和变性梯度凝胶电泳（denatured gradient gel electrophoresis,DGGE）技术,检测4个放牧强度（对照、轻度放牧、中度放牧和重度放牧）下,大针茅（Stipagrandis）植物根际和非根际土壤中细菌数量和群落特征的变化。结果表明,放牧对细菌群落多样性及组成有显著影响,但对细菌数量没有明显影响。随着放牧强度的增加,根际和非根际土壤细菌数量及群落多样性的变化趋势不同。根际土壤中,在中度放牧强度下,细菌数量最高,轻度放牧强度下,细菌多样性最高。说明细菌群落多样性比细菌数量敏感。而在非根际土壤,细菌数量和群落多样性随着放牧强度的增加而逐渐降低。说明根际细菌较非根际细菌群落有更好的抗干扰能力。同一放牧强度下,根际土壤细菌数量及群落多样性高于非根际土壤,但根际和非根际土壤细菌群落结构差异较小。总之,与非根际细菌相比,根际细菌群落具有更好的抗干扰能力,及其与非根际土壤细菌群落组成的相似性说明在生态恢复过程中,根际细菌群落可能作为一个菌种库存在。     

封育对不同草地类型土壤细菌群落特征的影响

为探究不同类型草地土壤细菌群落结构及多样性对封育的响应规律,本研究以新疆山地草甸和温性草原草地为研究对象,采用野外调查取样和室内分析方法并结合高通量测序技术,对封育区(10 a)和放牧区的退化草地土壤细菌群落结构及其多样性进行测定分析。结果表明：封育后山地草甸和温性草原草地0~10 cm土层变形菌门相对丰度均显著增加(除山地草甸草地5~10 cm土层)(P<0.05);且封育后山地草甸草地细菌Chao 1指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈极显著升高(P<0.01);冗余分析表明,山地草甸草地细菌群落组成的主要驱动因子为pH、土壤容重,但温性草原草地为电导率和植物盖度。总之,封育对不同草地类型土壤细菌群落多样性的影响存在较大差异,且山地草甸草地土壤细菌较温性草原对封育的响应更显著。因此,在对退化草地实施封育措施进行生态恢复时,应着重考虑不同草地类型对封育响应的差异。     

模拟氮沉降对三江平原小叶章湿地土壤细菌多样性的影响

利用黑龙江省科学院自然与生态研究所三江平原湿地生态定位研究站内的模拟氮沉降试验平台,应用Miseq测序技术对细菌16SrDNA进行序列测定和分析,探讨添加氮对三江平原小叶章湿地土壤细菌群落结构的影响。结果表明,与对照相比,添加氮增加土壤细菌群落多样性,低氮(4g·hm~(-2)·a~(-1))时土壤细菌多样性最高,高氮(8g·hm~(-2)·a~(-1))次之。模拟氮沉降导致湿地土壤细菌群落的结构以及丰度发生变化,低氮、高氮和对照地的优势种群均为酸杆菌门(Acidobacteria),变形菌门(Proteobacteria)次之,随着氮沉降的增加,酸杆菌门的丰度逐渐下降,变形菌门的丰度则先升高后降低。外源氮的输入使得土壤的理化性质发生了改变,导致细菌群落的组成以及细菌的相对丰度发生改变。16SrDNA heatmap分析则表明,不同的细菌群落对氮沉降的响应不同。本研究为预测未来大气氮沉降对三江平原湿地土壤微生物的影响以及湿地生态系统的变化提供基础数据和理论参考。     

沙化和人工植被重建对高寒草地土壤细菌群落特征的影响

土壤微生物群落特征指示着草地的质量和健康状况。本研究以青海省贵南县的天然草地（NG）、沙化草地（DG）、草本人工恢复草地（AG）和灌木人工恢复草地（AS）4种草地类型为研究对象,采用qPCR和Illumina MiSeq高通量扩增子测序技术研究了土壤细菌群落生物量、多样性及其结构的变化,结合植被和土壤属性剖析了高寒草地土壤细菌群落演变的关键影响因子及其贡献。结果表明：草地沙化显著（P<0.05）降低了土壤细菌群落的生物量和α多样性,人工植被重建则促进了土壤细菌群落生物量和α多样性的恢复,22年后基本达到未退化前的水平。草地沙化显著（P<0.05）增加了芽单胞菌门（Gemmatimonadota）的相对丰度,而变形菌门（Proteobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetota）的相对丰度则显著降低（P<0.05）;人工植被重建促进了优势细菌门逐渐向NG方向演变,22年后绝大部分优势细菌的相对丰度基本恢复到未退化之前的状态。然而,DG、AG和AS与NG的土壤细菌群落结构相似性不高,而AG和AS的群落结构则高度相似。土壤细菌群落结构与绝大多数植被和土壤理化指标显著 （P<0.05）正相关,植被属性对其群落结构变化的解释度（10.0%）比土壤物理属性（6.3%）和化学属性（1.9%）更高,植被与土壤所有指标共解释了72.0%的土壤细菌群落结构的变化,表明植被和土壤通过相互作用共同决定了高寒草地土壤细菌群落结构的演变。因此,加强对植被和土壤的保护,防止草地退化,并对沙化草地进行人工植被重建,对于保护和恢复青藏高原高寒草地土壤细菌群落具有重要的生态意义,而选择利用灌木或草本进行人工植被重建对表层土壤细菌群落的影响区别不大。     

库布齐沙地两种植被恢复类型根际土壤微生物群落功能多样性研究

为研究库布齐沙地生态恢复过程中不同植被恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-ECO微平板检测法,对库布齐沙地自然恢复19年的油蒿群落、人工种植19年的中间锦鸡儿群落土壤微生物群落功能多样性进行研究。结果表明:1)土壤微生物群落利用全部碳源的代谢活性和土壤微生物功能多样性指数均表现为两种植被恢复类型显著高于流沙对照,其中,自然恢复的油蒿群落根际、非根际土壤分别高于人工种植的中间锦鸡儿群落根际和非根际土壤;2)随着植被恢复,从流沙对照土壤微生物以氨基酸类、胺类和芳香类为主要碳源,转为主要利用糖类、羧酸类、多聚物类碳源。不同植被恢复类型对碳源的利用不同,油蒿群落以糖类、羧酸类、多聚物类为主要利用碳源,中间锦鸡儿群落以羧酸类、氨基酸类和胺类为主要利用碳源;3)主成分分析表明,不同植被恢复类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中主要贡献者是糖类碳源;4)土壤氮素含量与土壤微生物群落功能多样性密切相关。冗余分析表明,土壤有机质、全氮、速效钾、速效氮、pH和全磷是土壤微生物群落利用碳源的主要控制因子。综合分析认为,植被恢复改变了沙地土壤微生物群落结构和功能多样性,自然恢复的油蒿群落更有利于增加利用多类碳源的微生物种群,在提高微生物利用碳源的整体代谢活性方面具有显著优势。     

有机肥对环青海湖地区退化草地土壤微生物区系的影响

从土壤微生物群落结构与多样性角度评价施用有机肥对退化草地的恢复效果,论文以环青海湖地区的轻度-中度退化高寒草地为研究对象,采用高通量测序技术研究了土壤微生物群落结构、多样性及功能类群对施用有机肥的响应特征。结果表明：施有机肥处理增加了细菌的OTUs,降低了真菌的OTUs;施有机肥改变了土壤细菌与真菌群落组成及相对丰度;在属水平上细菌群落的组成种类中,Gaiella在施肥处理时丰度最高,同时也改变了群落结构;施有机肥能适当增加土壤细菌群落的Richness指数,降低了真菌群落的Richness指数,而降低了细菌群落的Chao1指数,但增加了真菌群落的Chao1指数,细菌和真菌群落的Shannon和Pielou指数都降低;施有机肥处理后Gammaproteobacteria是土壤细菌的指示物种,Dothideomycetes是土壤真菌的指示物种,施用有机肥后促进土壤有益微生物的恢复,改善土壤微生物区系。     

川西北不同程度沙化草地植被和土壤特征研究

以川西北不同程度沙化草地为研究对象,通过科学调查、采样和公式计算,对植被群落、生物量、土壤含水量、容重和孔隙度等特征因子进行分析,以揭示川西北地区由湿地到严重沙化草地演替的不同阶段植被和土壤特征的变化情况.结果表明:随着草地沙化程度加剧,群落呈现出“湿生-中生-旱生”的演替过渡格局,群落高度和盖度降低,物种丰富度下降幅度达88％,优势物种构成也发生较大变化;生物多样性指数在轻度沙化草地群落中最高,总生物量下降幅度达90.4％,群落地下生物量远大于地上生物量;沙化过程中,土壤中含水量和持水量下降、容重增大、孔隙度减小.沙化初期土壤特征变化明显,应针对这一现象在沙化初期开展恢复治理工作.     

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。     

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。     

石羊河下游绿洲边缘次生草地自然恢复过程及微生物特性的研究

采用时空替代法,对石羊河流域下游绿洲边缘1~31年退耕区次生草地自然恢复过程中的群落类型及土壤微生物特性(土壤细菌、真菌、放线菌数量及土壤微生物量碳、氮、磷)进行调查、测定及分析。结果表明:石羊河下游绿洲边缘次生草地31年的植被恢复过程中,9个样地的所有样方框共出现植物34种,且随着恢复年限的延长,植物种类逐渐减少,土壤微生物量碳与微生物量磷呈波动下降的趋势,土壤微生物量氮呈先波动式下降后波动式上升最后趋于稳定的趋势;不同年限退耕区次生草地土壤3大类微生物数量均为细菌最高,放线菌次之,真菌最低;植被演替速度比较缓慢;随着恢复年限的延长,物种丰富度指数与多样性指数逐渐减小,均匀度指数逐渐增大,并最终趋于稳定状态;土壤微生物特性总的变化规律与物种丰富度和多样性指数变化规律相一致;土壤微生物量与3大类微生物数量之间存在不同程度的相关性。     

退化高寒草甸植物群落和土壤特征及其相互关系研究

为了探究不同退化阶段高寒草甸的植被特征和土壤特征变化及其相互关系,通过野外样方调查和室内分析方法相结合测定了植物生物量、物种多样性指数、土壤养分和土壤理化性质,并分析了不同退化阶段下的特征差异与内在关系。结果表明：从轻度到极度退化过程中植被盖度、地上与地下生物量均呈现降低趋势,植被群落物种多样性指数、香农维纳多样性指数、均匀度指数和辛普森指数均呈下降趋势,土壤养分与理化性质趋于恶化,土壤水分下降和土壤容重的增加导致生物量下降。生物量与土壤性质之间相互作用、相互影响,在中度退化阶段改变植物群落组成和土壤性质,减少土壤养分流失,提高植物群落结构稳定性以及增加植物群落多样性将有利于退化高寒草甸的恢复。本研究有助于理清不同退化阶段高寒草甸的退化规律,并为恢复退化高寒草甸提供科学依据和理论基础。     

高寒草甸不同斑块草地土壤微生物多样性特征研究

本文以矮嵩草（Kobresia humilis）高寒草甸及退化后形成的不同退化斑块群落类型草地土壤为研究对象,利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析了不同斑块草地土壤中微生物群落结构组成和多样性变化特点,并分析了土壤微生物与土壤养分之间的相关性。结果表明：以矮嵩草为优势植物的高寒草甸群落变为以细叶亚菊（Ajania tenuifolia）、黄帚橐吾（Ligularia virgaurea）和甘肃马先蒿（Pedicularis kansuensis）为优势的群落或斑块后,土壤真菌群落丰富度和多样性未呈现出显著差异,但土壤细菌群落表现出了差别,表现为细叶亚菊和黄帚橐吾斑块土壤细菌丰富度指数显著高于矮嵩草草甸,而甘肃马先蒿斑块的低于矮嵩草高寒草甸。优势植物种类变化和土壤养分含量显著下降引起土壤真菌营养类型的分化,草地退化降低了腐生营养型真菌丰度,增加了共生营养型真菌丰度。土壤养分、pH和水分含量对真菌群落影响相对较小,对细菌群落影响相对较大。     

黄土丘陵区铁杆蒿群落植被特性及土壤养分特征研究

对黄土丘陵区森林草原带铁杆蒿种群演替变化中不同恢复年限的群落植被特征和土壤养分进行分析,结果表明,随着植被恢复年限增加,群落物种组成不断变化,群落总盖度、地上与地下生物量逐渐增加,群落多样性指数先增加后减小再趋于稳定,丰富度指数缓慢升高但变幅不大,而均匀度指数与多样性、丰富度指数变化趋势相反;土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾增加且上层土壤养分恢复较下层块。群落植被因子与表层土壤养分相关分析表明,植物群落总盖度、铁杆蒿盖度、群落物种多样性指数、群落地上与地下生物量与表层土壤(0~20 cm)养分间均呈现正相关关系,铁杆蒿盖度与群落总盖度、表层土壤有机碳、碱解氮间呈显著正相关,与群落地下生物量和丰富度指数(Ma)间的相关性达到极显著水平。群落地上与地下生物量、有机碳和碱解氮间存在显著正相关。群落地下生物量与Ma间存在显著正相关,与土壤有机质、碱解氮达到极显著水平。这说明群落生物量可以在土壤养分因素的作用下得以显著恢复,土地生产力的提高又促进演替的进行。     

松嫩草地豆类草群落土壤细菌碳源利用研究

利用Biolog-ECO微平板培养技术,探讨松嫩草地兴安胡枝子（Lespedeza daurica）和草木犀（Melilotus officinalis）两种豆类草群落与羊草（Leymus chinensis）群落土壤微生物在碳源利用上的差异。结果表明：兴安胡枝子群落土壤细菌对碳源的利用程度最好,草木犀群落和羊草群落土壤细菌对碳源利用情况较低且接近。糖类和氨基酸在不同植物群落土壤中均得到较好利用,但胺类均较差,兴安胡枝子群落土壤细菌利用碳源的种类和数量最多。兴安胡枝子群落的Shannon-wiener指数,Pielou均匀度指数以及Gini多样性指数最高,羊草次之,草木犀群落最低。对不同植物群落土壤细菌群落功能多样性与土壤理化因子的RDA分析表明,土壤中有机质和全氮含量对3种植物群落土壤细菌的代谢功能及活性影响最大。     

青藏高原退化高寒湿地植被群落结构和土壤养分变化特征

为了给青藏高原地区湿地恢复提供科学依据,在三江源黄河源区选取退化高寒河流湿地,采取空间代替时间的方法,选取不同湿地退化阶段,分析了高寒湿地退化过程中植物群落和土壤理化特征的变化,探究湿地退化的过程。结果表明:土壤呈碱性,土壤pH在各土层中变化趋势不明显,但在0~20 cm土层,退化严重的湿地土壤pH(8.5~9.0)显著高于未退化湿地的土壤pH(8.0)。随着退化程度的加剧,植被高度、盖度、生物量逐渐减少,群落结构趋向复杂;土壤盐分富集层逐渐下移,土壤含水量、全碳含量明显降低,碱解氮含量呈下降趋势,而全磷含量趋于升高,速效磷含量无显著变化。以上研究结果表明土壤含水量的变化是玛多河流湿地退化的首要原因,而退化主要影响群落的高度,随着退化程度的加剧,土壤含水量和全碳含量明显降低,土壤含水量的变化与植被群落结构的变化紧密相关。     

"黑土滩"退化草地、高寒湿地及其二者交错区植物群落β多样性

采用样地调查方法,对江河源区典型“黑土滩”退化草地,及其毗邻的高寒湿地和二者群落交错区进行物种、群落特征调查,以二元数据为基础的β多样性指数分析三个生境植被物种更替特征。结果表明,三个生境中“黑土滩”和交错带群落间β多样性最小,物种的相似性最大;“黑土滩”和高寒湿地的β多样性最大,物种相似性最小。β多样性分析结果不能说明“黑土滩”和吡邻高寒湿地在群落发生学上的关系,但在物种相似性上可以看出,“黑土滩”毒杂草生物入侵对高寒湿地产生了不利影响,应该引起足够的重视。     

青藏高原退化高寒湿地植被群落结构和土壤养分变化特征

为了给青藏高原地区湿地恢复提供科学依据,在三江源黄河源区选取退化高寒河流湿地,采取空间代替时间的方法,选取不同湿地退化阶段,分析了高寒湿地退化过程中植物群落和土壤理化特征的变化,探究湿地退化的过程。结果表明:土壤呈碱性,土壤pH在各土层中变化趋势不明显,但在0～20 cm土层,退化严重的湿地土壤pH(8.5～9.0)显著高于未退化湿地的土壤pH(8.0)。随着退化程度的加剧,植被高度、盖度、生物量逐渐减少,群落结构趋向复杂;土壤盐分富集层逐渐下移,土壤含水量、全碳含量明显降低,碱解氮含量呈下降趋势,而全磷含量趋于升高,速效磷含量无显著变化。以上研究结果表明土壤含水量的变化是玛多河流湿地退化的首要原因,而退化主要影响群落的高度,随着退化程度的加剧,土壤含水量和全碳含量明显降低,土壤含水量的变化与植被群落结构的变化紧密相关。     

安邦河湿地自然保护区春季鸟类群落多样性研究

2009年5月9日～6月9日,采用样方法对安邦河湿地自然保护区退耕还湿区域鸟类群落多样性进行了研究。根据调查区域生境特点,将调查区划分为3个大样方,分别为恢复初期湿地（样方1）、恢复中后期湿地（样方2）以及农田（旱田,样方3）。本研究共观察到鸟类12目24科61种。该地区春季鸟类群落多样性指数为2.20,其中样方2的多样性指数最高,为1.73;样方1为0.63;样方3为0.18。多样性指数比较结果表明,进行生态恢复可以增加鸟类的群落多样性。鸟类群落多样性是衡量一个地区生态环境的一个重要指标,因此通过春季鸟类群落多样性的调查研究可为安邦河湿地恢复提供理论依据和支持。