围封对荒漠草原物种多样性和功能多样性的影响

为揭示荒漠草原区域围封对不同土壤生境物种多样性和功能多样性的影响,以荒漠草原不同土壤生境下围封（15年、10年、6年）和放牧（15年、6年、5年）的草地植物群落为研究对象,基于方差分析和主成分分析的基础上,通过函数拟合分析,探讨植物物种多样性与功能多样性之间的关系。结果表明：（1）围封相对于自由放牧条件,灰钙土生境植物功能多样性显著增加（P<0.05）。随着封育年限的增加,物种多样性呈显著降低趋势（P<0.05）,功能多样性未发生显著变化（P>0.05）;风沙土生境植物功能多样性和物种多样性未发生显著变化（P>0.05）。（2）功能离散度表征的功能多样性与物种丰富度关系可用二次多项式Y=aX²+bX+c形式表示,随着封育年限的增加,二者的相关系数在灰钙土和风沙土生境均呈增加趋势。荒漠草原物种多样性与功能多样性整体正相关,且符合二次函数关系,物种多样性可以用来反映植物群落功能多样性的水平高低,但这种替代作用受封育年限和放牧的影响,随着封育年限增加,物种多样性反映功能多样性水平的能力增加,在未来荒漠草原多样性与生态系统功能关系及维持机制中,需要同时考虑多样性的多维度特征以及不同土壤生境类型。     

荒漠草原植物多样性分布格局对微地形尺度环境变化的响应

采用地统计学方法,以荒漠草原自由放牧草地3种典型"覆沙—侵蚀"微地形地貌为对象,研究不同微地形地貌区域草地植物多样性分布格局对土壤养分、地表枯落物和羊粪量、地表微高程等环境因子的响应。结果表明:微地形坡面面积比例70%,地表微高程变化属中等变异强度(CV1),表层土壤粗沙粒含量为80%,植被盖度为20%时,地表枯落物、土壤全磷和全氮、地表微高程深刻影响着植物多样性空间异质性分布格局。微地形坡面面积比例为50%,地表微高程变化属强度变异(CV1),表层土壤粗沙粒含量为70%,植被盖度40%时,土壤全磷、地表微高程显著影响植物多样性分布格局特征。荒漠草原风蚀作用形成的"覆沙—侵蚀"微地形地貌引起各非生物要素在空间上的重新分配作用,显著影响植物群落多样性的空间异质性特征。不同微地形地貌特征约束条件下,植物多样性分布格局是各非生物要素共同作用的结果,但对不同环境要素的响应程度存在较大差异,这种差异性很可能与放牧干扰强度存在密切相关性。     

培养方法对土壤可培养细菌多样性的影响

提高土壤微生物的可培养性,获得纯培养微生物菌株,是微生物生态学研究的基础。采用三种培养基对土壤细菌进行分时段计数,以细菌通用引物扩增细菌16S rDNA片段,用限制性内切酶HhaI酶切PCR产物,对酶切图谱进行分型,研究不同培养方法对土壤细菌多样性和可培养的影响。结果表明,LB、CSEA、W SA培养基192 h后每g干土获得的细菌数量分别为14.84×107、10.27×107和6.91×107CFU,但微生物多样性指数以W SA为最高,LB多样性指数最低;三种培养基培养的细菌菌群有一定的相似性,LB和CSEA培养基间的Jaccard指数为57.69%,LB和W SA培养基之间为53.13%,而CSEA和W SA培养基的相似性指数达66.67%;16S rDNA测序结果表明,所获得的土壤细菌优势种群在分类方面主要属于γ-和β-变形杆菌以及放线菌亚门,其中某些OTUs中的16S rDNA序列与Burkholderiaceae bacterium、Rhodococcus和Mycobac-terium属具有较高的同源性,推测其细胞能够分泌复苏促进因子,有效地提高土壤细菌的可培养性。     

荒漠草原不同土壤类型水分入渗特征

为了研究荒漠草原不同土壤类型对降水的响应过程,在宁夏盐池县皖记沟村选取分布较广的灰钙土、风沙土和基岩风化残积土为研究对象,采用双环法测定其入渗过程,分析并比较三者的入渗特征,利用模型拟合土壤入渗过程。结果表明:研究区内3种类型土壤入渗过程大致可分为3个阶段,0~5min入渗速率急剧下降阶段,5~10min入渗速率逐渐变缓并趋于稳定及30min后入渗速率达到相对稳定的状态。通过对不同土壤初始入渗速率、稳定入渗速率及60min累积入渗量对比分析,发现不同土壤类型的入渗特征存在差异,风沙土的入渗性能最好,基岩风化残积土次之,灰钙土入渗性能最差,原因是由于不同土壤结构的差异所导致。各土壤类型物理性质的差异性分析表明,土壤的机械组成和非毛管孔隙度是影响研究区土壤入渗的主要因素。利用4种土壤入渗模型拟合不同类型土壤的入渗过程,通用经验模型更适宜于描述研究区内土壤入渗速率随时间变化的情况。     

宁夏香山荒漠草原区生物多样性与环境特征研究

采用大样地、典型固定样地调查方法,对宁夏香山荒漠草原区生物多样性与环境特征进行了研究。结果表明,研究区所调查151种植物分属39科、95属;植物群落分布体现了山地荒漠草原的特征,多数植物群落类型分布在山地阴坡;群落多样性动态受时间、地形影响较大,在土壤属性中受土壤含水量影响较大;灌丛植被在该山地生态系统中处于重要地位,是生态功能维持的主要因素;昆虫群落符合干旱地区草地植物群落特征,大型动物的稀有也提示对该地区进行生物多样性保护日益紧迫。     

短期氮添加对荒漠草原土壤微生物特征的影响

为探究荒漠草原土壤微生物特征对短期氮添加的响应,以宁夏荒漠草原为对象,参照国内外同类研究和当地的氮沉降量,设置N0、N1、N2、N3、N4的5个处理,其纯氮添加量分别为0,2.5,5,10,15 g/(m²·a),以尿素为氮源进行为期2年的氮添加试验,对不同氮添加处理下荒漠草原浅层土壤微生物特征进行了研究。结果表明:(1)随氮添加量的增加,荒漠草原0—20 cm土层土壤铵态氮含量呈升高的变化趋势,硝态氮含量呈先升高后下降的变化趋势。在0—10 cm土层,N1、N2、N3、N4处理草地铵态氮含量较N0处理分别增加了109.61％,136.52％,197.19％,198.88％,硝态氮含量以N2处理草地最高,显著高于N0、N3、N4处理(P<0.05)。(2)与N0相比,施氮后0—10 cm土层土壤微生物量氮含量显著下降,N1、N2、N3和N4处理分别较N0处理降低了37.54％,38.11％,28.56％,29.81％。(3)随氮添加量的增加,荒漠草原0—10 cm土层土壤真菌数量呈逐渐减少的变化趋势,N0、N1处理草地显著大于N3、N4处理草地(P＜0.05)。PcoA分析显示高氮添加处理(N3、N4)对荒漠草原土壤amoA区、nirK区微生物的群落结构有显著改变。高氮添加(N3、N4)会对荒漠草原土壤微生物群落产生负面影响,具体表现为真菌数量减少,硝态氮含量降低,氮转化微生物的α多样性和优势菌丰度降低,群落结构发生显著改变。     

放牧强度对荒漠草原土壤微生物群落特征的影响

[目的] 研究土壤微生物群落对放牧强度变化的响应机理,为荒漠草原生态保护和修复提供科学的理论和技术支撑。[方法] 以内蒙古荒漠草原为研究对象,研究不同放牧强度(未放牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧)对不同深度(0—20,20—40 cm)土壤理化性质和土壤微生物群落组成及多样性的影响,分析土壤理化性质与土壤微生物群落间的交互作用。[结果] 相比于未放牧,中度放牧显著降低0—20 cm土层土壤全氮(TN)和土壤有机碳(TOC)(p＜0.05),分别降低17.99%和19.23%,土壤容重(SBD)最大值出现在重度放牧条件下。20—40 cm土层土壤理化性质在不同放牧强度下并无显著差异(p＞0.05)。此外,放牧降低0—20 cm土层土壤中细菌群落的丰度和多样性,增加20—40 cm土层土壤细菌中群落的丰度与多样性。轻度和中度放牧条件下,0—20 cm土层土壤真菌群落的丰度与多样性均有所增加,放牧对20—40 cm土层土壤真菌群落的丰度与多样性无显著影响(p＞0.05)。[结论] Mantel分析表明,荒漠草原土壤全氮是影响草原土壤细菌丰度随放牧强度变化的主要因素。研究成果对揭示土壤微生物在荒漠草原生态系统中的生态敏感性与实现荒漠草原的可持续管理具有一定科学指导意义。     

放牧对荒漠草原植物生物量及土壤养分的影响

以宁夏荒漠草原为研究对象,探讨放牧对荒漠草原植物多样性、 生物量及土壤养分特征的影响。结果表明, 放牧对荒漠草原植物群落多样性、 均匀度和丰富度影响显著。植物群落多样性和均匀度随着放牧强度的增加均呈先增加后降低的趋势,在轻度放牧达到最大值。同围封禁牧相比,重度、 中度和轻度放牧草地的植物地上和地下部生物量显著降低,分别降低了43.8%、 42.0%、 15.4% 和 27.7%、16.2%、11.9%。土壤有机碳随着放牧强度的增加而降低,而土壤全氮含量随着放牧强度的增加呈先增加后降低的趋势。围封禁牧草地土壤有机碳比重度放牧增加了18.1%,而土壤全磷、 速效磷和全钾含量分别降低了 21.1%、 51.9% 和 11.0%。土壤有机碳含量对植物群落地上和地下部生物量的影响大于土壤全氮、 全磷、 全钾、 速效磷和速效钾。放牧干扰下荒漠草原土壤环境及其养分含量,能在一定程度上反映植物群落多样性和生物量的变化。     

乌兰布和—西鄂尔多斯荒漠草原过渡带典型灌木群落及其多样性

[目的] 研究乌兰布和沙漠—西鄂尔多斯荒漠草原生态过渡带典型灌木群落的多样性,为该区生物多样性保护和生态环境建设提供理论依据。[方法] 通过重点精查的方式对该地区代表性群落类型设置样点进行植被调查,分析了该过渡带主要灌木群落的类型、物种组成、群落特征和物种多样性。[结果] 该区共有12科30属36种植物。豆科、菊科、藜科和禾本科植物比例较高,单种属较多。多年生草本和灌木居多,以旱生植物为主。灌木群落包括分布在西鄂尔多斯荒漠草原的驼绒藜群落、霸王群落和四合木群落,分布在乌兰布和沙漠的白刺群落、油蒿群落和沙冬青群落。西鄂尔多斯荒漠草原灌木群落的植株密度较高,乌兰布和沙漠灌木群落的建群种重要值、盖度和地上生物量较高。西鄂尔多斯荒漠草原灌木群落的物种多样性普遍高于乌兰布和沙漠。大部分群落的相似性较低。[结论] 乌兰布和—西鄂尔多斯荒漠草原过渡带植物数量比较贫乏,多年生草本和灌木是该区植物的主要部分,植物旱生化明显,西鄂尔多斯荒漠草原植物多样性变化幅度较小且保持在较高水平,不同生境下群落相似性较低。     

微生物菌剂对菠菜生长特性及土壤微生物多样性的影响

通过化肥减量20%和40%并配施微生物菌剂试验,研究菌剂对菠菜营养生长的影响,并通过提取土壤微生物总DNA,进行16S rDNA的PCR-DGGE研究微生物多样性。结果表明:在菠菜生长后期,配施菌剂处理的叶绿素含量(SPAD值)和叶绿素荧光参数(Fv/Fm)较高,其中,T5(化肥减量40%+菌剂减量40%)处理SPAD为52.856,T3(化肥减量20%+菌剂减量40%)处理Fv/Fm为0.797,而在生长前期则表现为T1(全量化肥)处理较高;菠菜可食部分硝酸盐含量以对照(CK,不施肥)处理最高,为1 009.21 mg.kg-1,添加微生物菌剂处理(T2~T5)都明显少于CK和T1处理;对氮、磷、钾养分的吸收利用率以T2(化肥减量20%+全量菌剂)处理最好;菠菜产量化肥减量处理(T2~T5)较T1处理均增产,T4(化肥减量40%+全量菌剂)处理的增产量最大,平均产量达到277.73 g.盆-1,增加170%;常规化肥(T1)处理的土壤微生物丰富度指数最低,香农-威尔指数(Shannon-Wierner index)为0.398,较CK 0.498有所下降,而施用微生物菌剂的各处理(T2~T5)为0.547~0.983,土壤微生物多样性指数明显提高。微生物菌剂对菠菜起到显著促生作用,以T4处理最好,对提高菠菜土壤微生物多样性方面以T3处理最好。     

放牧对荒漠草原土壤养分及微生物量的影响

[目的]探讨不同放牧强度对荒漠草原植被多样性、土壤理化性状、土壤养分及土壤微生物量的影响。[方法]以围封禁牧草地为对照,采用野外调查和室内分析的方法,对不同放牧强度下的草地土壤及植被展开调查。[结果]随放牧强度的增加,荒漠草原植被盖度、物种多样性、地上生物量、土壤养分和微生物量显著降低,土壤容重和pH值呈增加趋势,土壤电导率呈先增加后降低趋势,地下生物量则没有明显变化趋势;在植被作用下土壤养分和微生物量垂直方向表现递减规律并且在表层富集,"表聚性"较为明显;在放牧干扰下土壤全磷变异系数最高;放牧并没有改变荒漠草原土壤养分和微生物量的垂直分布特征;相关分析表明,放牧干扰下土壤微生物量与土壤养分之间具有较强的相关性,二者与土壤含水量也有较强的相关性。[结论]放牧强度对土壤全磷的空间变异影响较大,并且土壤微生物量对于放牧干扰的敏感性高于土壤养分全量;土壤养分和微生物量等地下生态系统各指标之间具有统一性。     

荒漠草原4种主要植物群落枯落物层水土保持功能

枯落物层是草地除冠层外,大气与矿质土壤层、植物根系层进行物质与能量交换的重要介质,在生态学中起着不可替代的作用。通过研究荒漠草原4种主要植物群落(蒙古冰草群落、甘草群落、赖草群落和沙蒿群落)水土保持功能,结果表明:荒漠草原4种植物群落枯落物层年截留率在4.58%～5.61%,截留量为22.77～27.87mm,且枯落物对降雨的截留量随降雨量增加而增大,而截留率随降雨量增加而减小,当降雨等级在0～2mm时,截留率为100%,当降雨等级高于2mm时,截留率随1次降雨降雨量的增加而减少。枯落物层抑制土壤蒸发的效应与枯落物层厚度的增加呈正相关,有枯落物层比无枯落物层覆盖的土壤蒸发量减少了19.25%～76.82%,但当土壤含水量升高为田间持水量的3/4时,不同植物群落枯落物减少土壤水分蒸发的效应有所不同。围封内枯落物对土壤风蚀的抑制显著低于围封外,枯落物对风蚀的抑制作用与枯落物的蓄积量呈正相关。     

基于土壤粒度参数的荒漠草原地表粗粒化过程

草原退化特征已由植被变化为主演变为土壤退化的阶段,其植被覆盖变化可在一定程度上反映退化状况与过程,探明荒漠草原不同退化阶段(覆盖度)地表风蚀状况,对合理利用与保护草地资源意义重大。以希拉穆仁荒漠草原7个覆盖度(裸地,5%,20%,40%,60%,80%和100%)下的表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术测量表层0—1cm土壤粒度组成,分析不同覆盖度下的平均粒径、标准偏差、偏度、峰态及分形维数等粒度参数变化情况及颗粒频率分布。结果表明:(1)土壤粒度组成均以沙粒和粉粒为主,黏粒含量较低;偏度可作为有效粒度参数指标。(2)随着盖度降低,平均粒径数值越大,分选性越好,频率曲线由近于对称—正偏—极负偏转变,峰态由尖锐变平缓,分形维数先增加后降低。(3)粒径分布基本呈双峰分布,盖度越小第二波峰滞后越明显,且分布均匀程度越低,易风蚀颗粒范围为144~869μm。     

长三角地区有机农药污染地下水的微生物群落分析

选择长江三角洲地区一处长期受到有机农药污染的浅层含水层,采集水样,采用不依赖于培养的16SrDNA序列分析方法,对该污染地下水中的微生物群落特征进行了分析和鉴定。结果表明,这种分析方法完全可行,该有机污染含水层具有较好的微生物多样性,且可能有一种未经鉴定的新菌种。     

沙漠微生物群落功能多样性分析

以宁夏回族自治区沙坡头地区的沙漠微生物群落为研究对象,采用Biolog方法研究了已固定沙丘结皮(J1)及结皮下层(J2),半流动沙丘上层(L1)和下层(L2)中微生物群落的功能多样性。结果表明,J1的微生物群落活性最高,J2的微生物群落次之,再次为L2的微生物群落,最后为L1的微生物群落;J1,J2,L1和L2的微生物群落对羧酸类、聚合物类和氨基酸类碳源的利用表现一致,对糖类、胺/氨类和双亲化合物类碳源的利用表现不同;利用ECO板上31种碳源进行主成分分析得出,PC1,PC2和PC3特征值的贡献率为分别为70.16%,19.23%,10.61%。研究结果表明:(1)经过固沙后的微生物群落活性明显高于半流动沙漠微生物群落的活性;(2)微生物群落结构上的差异致使其对6类碳源的利用方式不同;(3)主成分分析表明沙漠微生物群落对羧酸类、糖类和氨基酸类碳源的利用最高,主要利用碳源有22种。     

荒漠草原4种典型草本植物群落土壤水分动态对极端干旱降水的响应

为明晰荒漠草原典型植物群落土壤水分对极端干旱降水的响应。以4类典型植物群落(蒙古冰草、苦豆子、短花针茅、芨芨草)为研究对象,于2020—2021年分别监测4类植物群落0—120 cm土壤含水量,探讨其土壤水分在消耗期、恢复期和稳定期的动态特征及对降水的响应。结果表明：土壤水分消耗期,土壤含水量为4.56%～7.87%,呈亏缺状态,并且随着极端干旱持续从土壤浅层0—40 cm向深层80—120 cm演变;土壤水分恢复期,较为集中的Ⅴ级降水(单次>20 mm)能够恢复深层80—120 cm土壤水分,随着极端干旱持续,4类植物群落土壤水分的恢复主要呈现在浅层0—40 cm;土壤水分稳定期,随着极端干旱持续4类植物群落各层土壤含水量均<10%。综合比较4类植物群落,短花针茅群落土壤含水量在各时期相对较高,且浅层和深层土壤水分恢复具有同步性,可在水分限制区域植被恢复保育具有一定参考价值。