典型草原恢复演替过程中土壤性状动态变化研究

为探讨典型草原恢复演替过程中土壤性状的变化规律,在内蒙古太仆寺旗典型草原选取不同围封年限,处于不同恢复演替阶段的生长季围封(4-9月围封)恢复草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,开展典型草原恢复演替过程中土壤物理、化学和生物学特性的系统研究。结果表明,1)典型草原恢复演替过程中,土壤性状发生了一系列演变,与自由放牧草地相比,围封7,10,13,20年,土壤0~30 cm土层容重显著下降,＜0.05 mm的粘粉粒含量和孔隙度显著增加(P＜0.05);土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾、微生物数量、微生物量碳、微生物量氮显著增加(P＜0.05),酶活性增强,以0~10 cm土层增加最为明显,表现出明显的表聚现象。2)典型草原在围封恢复过程中若连续多年刈割利用,容易导致土壤结构再次恶化,土壤质量下降,草地发生二次逆行演替。因此,退化草地恢复演替过程中的合理利用问题(如合理的割草制度)有待进一步研究。     

荒漠草原沙漠化对土壤养分与植被根冠比的影响

以空间代替时间的方法,通过对宁夏中北部荒漠草原不同沙漠化阶段草地土壤养分与植被生产力的研究,探讨土壤养分和植被根冠比对草地沙漠化的响应特征,以期为干旱与半干旱地区荒漠草原的生态恢复与重建提供科学依据。结果表明:随着荒漠草原沙漠化程度的增加,植被地上、地下生物量呈现减小的趋势,但是轻度沙漠化阶段植被地上、地下生物量均大于潜在沙漠化阶段。植物根冠比随着草地沙漠化程度加剧而减小,而重度沙漠化阶段植物根冠比比中度沙漠化阶段增加了36%;随着草地沙漠化程度的加剧,土壤有机碳、全磷、全氮、速效钾和速效氮含量均呈降低趋势;在草地沙漠化过程中,土壤养分的积累减弱导致土壤肥力降低,草地生产力下降。     

典型草原自然演替过程中土壤理化性质动态变化

以内蒙古巴林右旗退化典型草原为研究对象,采用空间序列代替时间序列的方法,探讨围封条件下,退化典型草原自然恢复过程中土壤物理性质及养分的动态变化。结果表明:围封对典型草原土壤含水量产生深刻影响,土壤水分含量呈增加趋势,增加最明显的是土壤表层0~5 cm;典型草原群落自然恢复过程中,土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾增加极显著(P<0.01),全磷和速效磷增加较为显著(0.01<P<0.05),同时,土壤养分有明显的表聚现象;典型草原群落去除放牧践踏的干扰后,土壤物理性状得以改善,恢复6年和10年的0~5 cm土层土壤容重分别为1.27和1.25 g/cm3,显著低于恢复初期的土壤容重(P<0.05)。     

典型草原封育过程中植物凋落物的变化动态

以内蒙古巴林右旗退化草原为研究对象,采用直接收集的方法,研究各种围封条件下,退化草原在自然演替过程中土壤凋落物的变化动态。结果表明：典型草原在封育演替过程中,凋落物呈增加的趋势,以封育10年的凋落物量最高;凋落物的养分,不同年限之间均存在显著差异,其中碳素含量以封育1年的最高,封育10年的最低,氮素则是以封育4年的含量...     

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)。     

甘肃马先蒿入侵对巴音布鲁克高寒草原凋落物分解的影响

【目的】凋落物分解是陆地生态系统养分循环和能量交换的重要途径,而植物群落物种组成是影响凋落物分解过程的关键因素之一。本地入侵植物甘肃马先蒿（Pedicularis kansuensis）大面积入侵高寒草原,导致群落建群种发生改变,但有关甘肃马先蒿入侵影响高寒草原群落凋落物分解速率的研究相对缺乏。因此,本研究以巴音布鲁克高寒草原入侵的甘肃马先蒿所在群落为研究对象,旨在探明入侵植物对草地凋落物的分解速率以及养分变化的影响。【方法】测定不同物种组成（甘肃马先蒿、本地优势物种紫花针茅（Stipa purpurea）、甘肃马先蒿和紫花针茅1∶1质量混合）凋落物的可溶性蛋白、木质素、纤维素和氮磷等养分含量,分析甘肃马先蒿和本地物种凋落物之间的分解速率差异。【结果】（1）与本地物种相比,甘肃马先蒿具有更高的分解速率;（2）甘肃马先蒿入侵提高了高寒草原凋落物的全氮、全磷、全钾和木质素含量,进而增加了土壤养分含量;（3）甘肃马先蒿入侵对凋落物养分中的全氮、全磷、全钾以及木质素含量的影响呈现正效应,对有机碳含量无明显影响,对可溶性蛋白在90～450 d的影响呈现正效应,其余时间段无明显影响,甘肃马先蒿对凋...     

云南马龙县山地封育草地凋落物分解与氮释放的研究

以云南马龙县退化山地草地为研究对象,对封育2年草地的凋落物、土壤水分、凋落物含水率,以及氮素释放进行了研究.结果表明.围栏封育草地凋落物分解速率显著高于未封育草地凋落物分解速率(P<0.05),封育区凋落物增加.起到了一定的保温作用,即可以加速凋落物的分解.同时也减少冬季低温对山地草地的伤害;草地凋落物的干物质分解速率与土壤含水率、凋落物含水率呈显著正相关(r=0.949,P<0.05),封育增加了土壤的含水率,促进了凋落物的分解.总氮的含量与凋落物分解速率成正相关(r=0.995,P<0.05).氨素是调节草地凋落物分解速率的一个重要因素.     

干扰方式对典型草原土壤理化性质的影响

在内蒙古太仆寺旗典型草原开展不同干扰方式对土壤理化性质影响的比较研究,结果表明:放牧地与季节性封育草地土壤的容重显著高于割草地(P<0.05),而含水量显著低于割草地(P<0.05),分析原因为放牧对草地土壤具有明显的压实作用,从而增加土壤的容重,降低土壤对水分的渗透与蓄积能力;季节性封育草地土壤的有机质、全N、全P、全K、速效P、速效K含量显著高于放牧地与割草地,说明目前普遍采用的长期重度放牧利用及连年割草利用都不利于土壤肥力的蓄积及草地资源的可持续利用,而季节性围封禁牧的管理方式能促进家畜粪便的归还及地表凋落物的分解,有利于土壤肥力的增加,但围封时间段的选择有待进一步研究.     

围封年限对典型草原植被与土壤特征的影响

针对典型草原退化草地恢复与合理利用问题,选取生长季（4-9月）围封收获干草,其他时间轻度放牧利用的天然草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,进行不同围封年限草原植物群落与土壤特征的比较研究。结果表明,1）与自由放牧草地相比,重度退化草地采用生长季围封恢复措施后群落地上现存量、盖度、密度、根系生物量、地表凋落物现存量及土壤养分含量显著增加,土壤容重、紧实度及＞0.25 mm的粗颗粒含量显著降低,群落结构优化,土壤环境改善, 植被与土壤间形成一个相互作用的良性循环系统,退化草地正向演替。2）草地在围封恢复过程中若连续多年刈割利用,容易导致生产性能降低,群落盖度与密度下降,草群矮化,土壤养分含量下降,草地发生2次逆行演替。3）季节性围封的管理方式既可保证退化草地在一定程度上得到恢复,也能达到充分利用草地资源的目的。季节性围封在我国牧区是可行方法之一,但适宜的围封季节及围封后的合理利用问题（如合理的割草制度等）有待进一步研究。     

典型草原恢复演替过程中土壤微生物及酶活性动态变化研究

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动态变化的研究,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:与自由放牧草地相比,围封7年、10年、13年和20年的草地,其土壤0~30 cm土层细菌、放线菌和真菌数量显著增加,土壤转化酶、脲酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性增强,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。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,三者成密切的正相关关系。     

放牧与围封对黄土高原典型草原植物生物量及其碳氮磷贮量的影响

将黄土高原典型草原植物亚生态系分为地上活体、立枯物、凋落物和地下根系4个部分,进行放牧与围封草地植物生物量及其碳、氮、磷贮量的研究。结果表明,放牧与围封草地各组分碳、氮、磷贮量的季节动态模式与其对应生物量变化规律一致;碳、氮、磷贮量均与生物量呈极显著正相关(P<0.01),其相关系数分别为0.990,0.899和0.936(FG),0.990,0.891和0.936(GG);封育和放牧草地植物间各部分碳、氮、磷贮量差异均由各自生物量差异引起。围封草地植物总生物量和地上、地下生物量、立枯物、凋落物的量,以及碳、氮、磷贮量一般高于放牧样地(P<0.05)。地上活体氮、磷贮量在其生物量最大时最高(7月),此时围封草地地上活体氮、磷贮量(1.2918,0.0837g/m²)显著低于放牧草地(1.5297,0.1002g/m²)(P<0.05)。放牧草地主要通过地上幼嫩器官生物量和氮、磷含量的增加来获得较大氮磷贮量,并以此提高草地利用率。     

围封对荒漠草原植物群落与土壤养分变化的影响

为进一步阐明围封对荒漠草原植物群落特征及土壤养分变化的影响规律,采用野外调查与室内分析的方法,分别对内蒙古希拉穆仁荒漠草原上东河小流域放牧样地、围封样地进行植被群落样方调查与土壤样品养分含量测定。结果表明:围封后,植物群落结构发生了显著变化,放牧样地植物群落以冷蒿、银灰旋花和针茅为优势种,围封3年后样地群落优势种改变为针茅、冰草和糙隐子草。放牧样地的植物物种数基本保持在18种左右,随着围封年限的增加,物种数减少,围封13年物种数减少至8种。围封显著提高了植物群落的高度、盖度和地上生物量,降低了群落的丰富度指数和多样性指数。其中,围封13年的地上生物量是围封前的5倍,为217.67g/m~2;群落盖度,围封前23.82%、围封3年34%、围封7年47%、围封13年达到70.33%。围封恢复使得土壤养分(全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质)大都呈增加趋势,土壤有机质与地上生物量呈极显著的正相关关系(P0.01)、全钾、全磷与地上生物量呈显著正相关关系(P0.05)。如果考虑水量平衡因素,控制好围封时间与空间尺度,对干旱半干旱地区荒漠草原生态修复具有重要意义。     

围封对宁夏荒漠草原土壤团聚体组成及其稳定性的影响

以空间序列代替时间序列,采用干筛法和湿筛法研究了围封禁牧条件下宁夏荒漠草原恢复演替过程中0~40cm土层土壤团聚体组成、破坏率及平均重量直径(MWD)等指标,以探讨围封对荒漠草原土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:围封有利于荒漠草原土壤团聚体的形成,随围封年限的增加,0.25mm土壤微团聚体含量总体呈下降趋势。其中,0.25mm干筛团聚体含量在0~10cm和10~20cm土层变化显著,均以围封10年的草地最低;0.25mm水稳性团聚体含量在0~10cm和20~40cm土层变化显著,其中0~10cm土层以围封7年的草地最低,20~40cm土层以围封10年的草地最低;随围封年限的增加,土壤团聚体平均重量直径呈先降低后增加的趋势,以围封10年的草地最高,团聚破坏率则以围封7年、10年的草地较低,未封育和封育3年的草地较高。从垂直分布看,随剖面深度的增加,大团聚体特别是5mm粒级团聚体含量显著增加。     

山地草地凋落物分解与持水力的研究

以云南马龙县退化山地草地为研究对象,对封育2年草地的凋落物分解速率、储水能力进行了分析.结果表明,随封育时间的推移,草地凋落物分解速率有所降低.在封育条件下,草地凋落物的分解速率显著高于自然放牧草地(F=7.647;P<0.01).随凋落物分解时间的推移,其最大持水率呈抛物线状.     

8年围封对内蒙古荒漠草原植物和土壤的影响

为了探讨围封对荒漠草原植物和土壤的影响,在内蒙古短花针茅荒漠草原设计了不同放牧强度的试验,试验采用完全随机区组的设计,一共有3个区组,每个区组有4个处理,分别为围封、轻度放牧、中度放和重度放牧。试验期间采用样方法对样地内的植物进行了调查以及对土壤的全氮、全钾、全磷、速效钾、速效磷含量和pH进行了测定,我们的研究得出了以下主要结论：围封显著的增加了植物群落的盖度、密度、生物量和丰富度（P<0.05）,同时也显著的增加了香浓熵指数、香浓维纳指数、辛普森指数、均匀度指数和丰富度指数（P<0.05）。围封对土壤全氮、全钾、全磷、速效磷和pH都没有显著的影响。在短花针茅荒漠草原,短期围封可以增加植物的多样性和生物量,但是对土壤没有影响。     

氮磷添加对呼伦贝尔草地凋落物分解的影响

凋落物分解是草地生态系统能量流动和物质循环的重要过程,其分解与初始化学组成（内因）和土壤环境（外因）等因素有关。氮（N）、磷（P）作为植物生长所必需的大量元素,影响生命活动的很多过程,是凋落物分解中内因和外因的重要调控因素。以呼伦贝尔草甸草原中羊草、糙隐子草和披针叶黄华3种植物为研究对象,采用网袋分解法,研究氮磷养分添加在内因和外因方面对凋落物分解的影响。结果表明：1）凋落物分解过程受物种内在因素和土壤环境等外在因素的共同影响,在提高凋落物分解速率上,养分添加在外因方面作用大于内因方面;2）外因方面,氮磷养分添加显著促进3种凋落物分解;内因方面,对糙隐子草和披针叶黄华有促进作用,而对羊草则表现为抑制作用;3）凋落物分解过程中N、P元素的释放与凋落物初始N、P含量和土壤中N、P含量呈正相关关系。研究结果揭示了土壤氮磷养分差异是影响凋落物分解和养分释放的主导因素,今后研究应更多关注外在因素变化对凋落物分解过程的影响。     

内生真菌对高寒草地紫花针茅凋落物分解的影响

禾草内生真菌对于提高宿主植物对生物和非生物胁迫的耐性发挥着积极作用,然而,禾草内生真菌共生体凋落物分解对于草地生态系统养分循环的影响仍不清楚。本研究以紫花针茅为研究对象,比较带内生真菌（E+）与不带内生真菌（E-）植株凋落物分解过程中重量及全氮、木质素和纤维素含量,以及木质素∶N、纤维素∶N与全氮、木质素和纤维素残留率的变化,以期揭示内生真菌在紫花针茅凋落物分解过程中发挥的作用。主要结果如下：E+紫花针茅凋落物分解速率高于E-,具有更短的分解周期;随着时间的延长,紫花针茅凋落物木质素含量和木质素∶N由E+显著高于E-逐渐变为二者之间差异不显著,纤维素含量、纤维素∶N和纤维素残留率则逐渐变为E+显著低于E-;另外,随着分解时间延长,E+和E-凋落物全氮含量呈上升趋势,而全氮残留率呈现出下降-上升-下降的趋势,且后期E+显著低于E-。因此,内生真菌不同程度地促进了紫花针茅凋落物全氮、木质素和纤维素的降解。     

封育对荒漠草原沙芦草群落土壤粒径分形维数及理化性质的影响

退化草地的恢复问题已经成为草地生态学关注的热点之一。作为宁夏草原的主体类型的荒漠草原,既是天然的生态屏障,也是重要的自然资源,对保障国家的生态安全具有重要意义。封育是保护荒漠草原的基本措施,封育的效果不仅表现为植被的恢复,也表现为土壤理化性质的改善。为了更好的恢复与重建荒漠草原退化生态系统,本文通过研究宁夏荒漠草原沙芦草群落围封内外土壤机械组成、土壤养分含量和土壤颗粒分形维数的变化,旨在揭示围封对荒漠草原土壤粒径组成及分形特征的影响,为荒漠草原生态系统的恢复治理与重建提供理论依据参考。研究结果发现：研究区土壤粒径分布在0~250 μm之间。其中,围栏内黏粒（< 2 μm）、粉粒（2~50 μm）含量占主导地位,围栏外以极细砂粒（50~100 μm）所占比例最大,围栏内和围栏外粒径> 250 μm的比例几乎为0。与围栏外相比,围栏内0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的土壤黏粒含量显著增加,而极细砂粒含量显著减少（P<0.05）。围封对土壤养分有不同程度的影响。围栏封育后,0~10 cm土层土壤全N、全P含量显著增加,而碱解氮、速效磷含量显著降低（P<0.05）;10~40 cm土层的土壤养分均没有表现出一定的变化规律。沙芦草群落的土壤粒径分形维数在2.65~2.69之间变动。围栏封育后,0~10 cm、10~20 cm土层的土壤粒径分形维数显著增加（P<0.05）,20~40 cm土层无显著差异。总之,围封可以促使土壤颗粒细化,对土壤养分有不同程度的影响,并有助于提高土壤颗粒的分形维数;土壤粒径分形维数与土壤黏粒、极细砂粒含量均呈极显著的线性关系,说明土壤分形维数能够作为一个用来表征土壤质地以及退化土壤恢复程度的指标。     

水氮控制对荒漠草原凋落物分解的影响

为探讨水氮控制对荒漠草原优势植物无芒隐子草和冷蒿凋落物分解的影响,设置自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)3个水分处理以及0(N0)、30kg/hm~2·a(N30)、50kg/hm~2·a(N50)、100kg/hm~2·a(N100)4个氮素(NH_4NO_3)水平,开展水氮交互试验。结果表明:在21个月的分解过程中,无芒隐子草分解速率快于冷蒿。同一分解时间同水分处理,氮沉降促进两种凋落物的分解,CK-N和R-N处理,随施氮水平的增加促进作用先增强后减弱,于N50水平分解最快,分解50%所需时间为2.15a、2.45a和2.37a、2.69a,分解95%需要9.99a、11.37a和10.75a、12.24a;W-N处理,促进作用随施氮水平的增加而增强,于N100水平分解最快,分解50%所需时间为1.87a和2.23a,分解95%需要8.84a和10.30a。同一分解时间同氮素水平,增雨促进凋落物分解。相关分析表明:凋落物分解速率与初始全氮含量呈正相关,与初始全碳、纤维素、C/N、木质素、木质素/N和纤维素/N呈负相关。     

陆地生态系统凋落物分解研究进展

凋落物分解是生态系统物质循环和能量流动的主要环节,对土壤有机质的形成和养分释放速率有着重要意义。对国内外在凋落物分解方面的研究进行综述,并结合森林、草地、荒漠3种不同陆地生态系统类型中凋落物的研究动态,阐述了凋落物分解的过程、影响效应及从凋落物本身的理化性质和CO2浓度升高、气候因子、土壤特性等方面综合分析了影响凋落物分解的主要因子。在此基础上对凋落物分解的未来研究方向进行展望,得出长期定位研究、建立凋落物分解模型等方面将会成为今后研究的热点。