气候变干变暖对内蒙古荒漠草原土壤可培养真菌的组成及多样性的影响

采用人工模拟气候变干、变暖的条件,在内蒙古荒漠草原研究其对土壤真菌的组成及多样性的影响。对试验样地采集的25份样品采用稀释平板法,进行统计得出土壤真菌数量为7.67×104~1.37×105cfu/g。利用18S rDNA方法鉴定主要优势真菌为曲霉属、青霉属、毛霉属、木霉属。实验结果表明气候变暖、变干均是不利于土壤优势真菌生存的,但可能会促使出现少量抗逆菌群的产生。     

内蒙古短花针茅荒漠草原土壤线虫物种多样性对水分调控的响应

为探究水分调控对内蒙古短花针茅荒漠草原土壤线虫的影响,通过开展干旱模拟试验,研究了自然降水(CK)、减少自然降水30%(减水处理)和增加自然降水30%(增水处理)对土壤线虫数量及多样性的影响。结果表明:与自然降水相比,减少自然降水30%处理可显著降低0~5 cm土层的土壤线虫数量,显著提高0~5 cm土层土壤线虫的皮洛均匀度以及0~10 cm土层土壤线虫的辛普森多样性指数;增加自然降水30%处理可略微增加土壤线虫的数量(4.45%),显著提高5~10 cm土层土壤线虫的皮洛均匀度和0~10 cm土层土壤线虫的辛普森多样性指数,明显降低10~15 cm土层土壤线虫的皮洛均匀度和辛普森多样性指数。本研究条件下,水分调控对土壤线虫的丰富度无显著影响。     

有机肥对羊草草原土壤细菌群落多样性的影响

【目的】以呼伦贝尔天然羊草草原退化打草场为研究对象,揭示不同有机肥处理对土壤养分状况和土壤细菌群落多样性的影响,为羊草草原的改良、恢复及合理利用提供科学依据。【方法】田间试验采用单因素随机区组设计,共7个处理分别为:对照(ck),蚯蚓粪15 t·hm^-2(a1)、30 t·hm^-2(a2)、45 t·hm^-2(a3),菌渣15 t·hm^-2(b1)、30 t·hm^-2(b2)、45 t·hm^-2(b3)。本研究采用Miseq高通量测序技术,分析不同有机肥处理对土壤细菌群落多样性的影响机制。同时结合土壤化学性质,探究不同有机肥处理下细菌群落变化的环境驱动因子。【结果】不同有机肥处理可以改善土壤养分状况并形成明显的细菌群落。a3处理的土壤有效磷含量较对照显著增加37.3%。b3和a3处理土壤有效钾含量较对照显著增加62.99%和40.53%。b3处理下的地上生物量显著高于其他处理(244.11g·m^-2)。此外,施蚯蚓粪和菌渣显著增加了土...     

长期增温对荒漠草原短花针茅群落组成和土壤养分及酶活性特征的影响

【目的】为了揭示长期增温对荒漠草原短花针茅群落组成和土壤养分及酶活性特征的影响.【方法】采用远红外线辐射器模拟开顶式生长室(OTCs)增温的方法,连续6年(2014～2019)对比和研究了荒漠草原短花针茅群落组成和土壤养分及酶活性对增温的响应.【结果】增温样地0～10、10～20、20～30、30～40 cm土壤平均温度均高于对照样地,在表层OTC和CK土壤平均温度相差较大,在30～40 cm,OTC和CK土壤平均温度基本一致;而平均含水量与土壤温度变化趋势相反,说明荒漠草原增温试验能够显著改变土壤温度和含水量,主要集中在表层土壤.增温样地和对照样地群落物种组成基本相同,说明增温作用没有明显的改变试验样地内植物群落组成.增温样地内Margalef丰富度指数、Shnnon-Winener指数、Sinpson指数均高于对照样地,而Pielou指数差异并不显著(P>0.05),说明温度升高使荒漠草原植物群落的均匀度增加,但并没有提高草地植物的物种多样性.增温样地内0～10、10～20、20～30、30～40 cm土壤养分含量和酶活性均高于对照样地,OTC和CK样地土壤养分含量和酶活性随...     

降水变化和氮沉降对荒漠草原土壤细菌群落结构及酶活性的影响

为明确降水变化和氮沉降对土壤细菌及酶活性的互作效应,本研究以短花针茅荒漠草原为研究对象,试验设计采用裂区设计,主区为自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)3个水分梯度,副区为0、30、50、100 kg·hm^-2·a^-14个氮素梯度(分别记为N0、N30、N50、N100),共12个处理。结果表明：降水变化和氮沉降改变了土壤细菌群落组成,但未显著改变土壤细菌Alpha多样性;降水变化和氮沉降对土壤酶活性有显著影响。土壤过氧化氢酶活性在R-N100中最低(1.63 mg·g^-1·d^-1),与CK-N0相比显著降低了7.4%;土壤蔗糖酶活性在W-N0中最高(2.20 mg·g^-1·d^-1),与CK-N0相比显著增加了14.6%,在R-N100中最低(1.52 mg·g^-1·d^-1),与CK-N0相比显著降低了20.8%;土壤脲酶活性在W-N0中最高(17.66 mg·g^-1·d     

短花针茅生殖物候和光合作用对增温和施氮的响应

本试验以短花针茅荒漠草原为研究对象,通过控制性增温与施肥试验,研究了短花针茅在增温施氮4a后各处理其生殖物候与光合作用的变化.研究结果表明:a)短花针茅Pn日动态呈双峰曲线,在不同处理下的2个高峰值存在显著差异(p<0.05),施氮处理显著高于对照处理;各环境因子中,PAR是影响光合作用最为强烈的环境因子.b)施氮处理对短花针茅的开花时间有显著影响(p<0.05),其延迟了1.3d;而结实时间对增温施氮交互作用有显著响应(p<0.05),其延迟了1.89d;生殖生长持续时间也对增温和增温施氮交互作用有显著响应(p<0.05),分别延迟了1.37d和1.39d.     

梨园不同土壤深度细菌多样性分析

【目的】通过研究梨园不同土壤深度细菌微生物群落变化情况,为梨园精准施肥及土壤微生物群落结构改良提供参考。【方法】以河北省农林科学院昌黎果树研究所孔庄试验基地梨园土壤为研究对象,通过测定不同深度土壤（5～15 cm、15～25 cm和25～35 cm）的理化性质及细菌微生物群落结构,揭示土壤理化性质和细菌变化趋势及相互关系。【结果】梨园土壤的有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量随着土壤深度的增加逐渐降低。不同深度土壤相同OTUs为3025个,一致性达60.00%。香农指数、辛普森指数、Chao1指数和ACE指数均随土壤深度增加逐渐降低,且各指数在处理间均无显著差异（P>0.05）。主成分（PCoA）分析发现,5～15 cm与15～25 cm的土壤细菌群落结构相似性较高,25～35 cm与5～15 cm、15～25 cm土壤群落结构均差异较大。土壤细菌门水平以变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteriota）为主;细菌属水平以RB41、念珠菌固体杆菌属（Candidatus Solibacter）和藓杆菌属（Bryobacter）为主;细菌种水平以大肠...     

林地转变为茶园对土壤细菌群落结构与多样性的影响

【目的】研究林地转变为茶园对土壤细菌群落结构与多样性的影响,为进一步制定茶园土壤可持续管理措施提供科学依据。【方法】以林地(SM,对照)、新垦3年茶园(ZC3)和植茶30年茶园(ZC30)为研究对象,采用多点混合取样法取0～20 cm和20～40 cm土层的样品,测定不同样地土壤的理化性质;运用高通量测序技术,研究3种样地土壤细菌多样性及群落结构,并对土壤理化性质与细菌多样性和群落结构的关系进行相关性和冗余分析(RDA)。【结果】林地转变为茶园后,新垦3年茶园土壤有机质、碱解氮、速效钾和有效铁含量显著降低,土壤体积质量显著增加;植茶30年茶园土壤有机质、碱解氮、速效磷和有效铁含量较新垦3年茶园显著增加,但土壤pH显著下降,茶园土壤酸化严重。土壤细菌群落Alpha多样性总体由高到低排序依次为林地植茶30年茶园新垦3年茶园,与林地相比,新垦茶园土壤细菌Alpha多样性指数显著降低。从所有土壤样品中共检测到细菌29个门、60个纲、79个目、186个科、421个属,主要优势细菌门为厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),相对丰度共计93.5%～98.9%;主要优势细菌属为粪杆菌属(Faecalibacterium)、拟杆菌属(Bacteroides)、普氏菌属(Prevotella)、埃希氏杆菌属(Escherichia)、Gp2及Gp1。不同样地和土层土壤细菌优势菌群明显不同,在0～20 cm土层,变形菌门和酸杆菌门是林地土壤中的优势菌门,而茶园土壤中的优势细菌门为厚壁菌门和变形菌门;Gp2和Gp1是林地土壤优势菌属,而新垦3年茶园中这两类细菌属相对丰度较低;植茶30年茶园土壤中粪杆菌属、拟杆菌属、普氏菌属和埃希氏杆菌属相对丰度较高。相关性分析和冗余分析结果表明,土壤体积质量、有机质和碱解氮是影响土壤细菌群落丰度和多样性的主要土壤因子,影响程度由大到小为土壤体积质量有机质碱解氮。【结论】林地转变为茶园后,土壤理化性质以及细菌多样性和群落结构发生了明显变化,转变初期土壤细菌多样性明显降低,之后随着植茶年限的增加,土壤细菌多样性得以恢复。     

长期施肥和灌溉对土壤细菌数量、多样性和群落结构的影响

【目的】通过对华北地区一年两熟种植模式下冬小麦生长季不同施肥和灌溉处理下土壤细菌群落的研究,揭示长期不同施肥和灌溉制度下土壤细菌数量、多样性和群落结构的变化规律。为科学施肥和灌溉,提高农田地力和维持土壤微生物多样性等提供依据。【方法】依托中国农业大学吴桥实验站,选取长期施肥和灌溉定位试验的6个处理冬小麦收获后耕层土壤为研究对象,分别为化肥+不灌溉（CI0）、化肥+拔节期灌溉（CI1）、化肥+拔节期灌溉+灌浆期灌溉（CI2）、有机肥+不灌溉（MI0）、有机肥+拔节期灌溉（MI1）和有机肥+拔节期灌溉+灌浆期灌溉（MI2）。借助荧光定量PCR技术和Illumina Miseq高通量测序平台,以16S rRNA基因为标靶,研究长期不同施肥和灌溉制度对土壤细菌数量、多样性和群落结构的影响,并分析细菌数量、多样性和群落结构变化与土壤理化性质的相关性。【结果】灌溉显著提高了土壤含水量和土壤pH,施有机肥比施化肥显著提高了土壤有机碳含量。不同处理细菌16S rRNA基因拷贝数为每克干土4.34×109-1.39×1010。灌溉显著提高了细菌数量,化肥和有机肥处理分别提高了1.17-1.60和0.76-1.93倍。多样性指数结果表明灌溉显著影响细菌群落α多样性指数,施肥对细菌群落α多样性指数的影响均不显著。门水平上,18个样品共获得39个类群,其中变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势类群,相对丰度共占77.22%-86.28%。不同处理间放线菌门（11.09%-27.01%）、拟杆菌门（5.45%-12.13%）和Saccharibacteria（2.41%-3.77%）的相对丰度差异显著。灌溉显著降低了放线菌门和Saccharibacteria的相对丰度,化肥和有机肥处理分别降低了36.48%-48.03%、22.17%-33.67%和15.21%-45.54%、13.40%-23.97%。层次聚类和主成分分析结果显示施肥和灌溉对细菌群落结构都产生影响,相同灌溉次数处理的细菌群落结构相似,而相同施肥处理间细菌群落结构差异较大,表明灌溉对细菌群落结构的影响强于施肥。此外,土壤含水量、土壤pH、全氮含量和有机碳含量与细菌数量、α多样性指数和群落结构存在一定的显著相关关系。【结论】灌溉显著改变了细菌数量、多样性和群落结构,施肥对细菌数量和群落结构的影响较小。土壤含水量和土壤pH是造成土壤细菌数量、多样性和群落结构差异的主要原因。     

短花针茅草原划区牧试验研究

利用绵羊野外放牧试验，连续5a在内蒙古高原短花针茅草原研究划区轮牧和季节连续放牧对草地植被、土壤和家畜生产性能的影响，为草地合理利用提供理论依据。结果表明，划区轮牧有利于发挥绵羊的生产性能，在草地可利用牧草生物量供应短缺时，表现更为明显。在可利用牧草生物量供应十分充足的情况下，划区轮牧和季节连续放牧绵羊的生产性能比较接近。划区轮牧下绵羊发挥较高的生产性能是绵羊放牧行为、可利用牧草生物量、牧草营养物质含量、气象因子综合作用的结果，其中绵羊放牧行为格局的改变是最重要的。绵羊在轮牧小区内活动范围受到限制，游走时间大大减少，对牧草选择性采食明显降低，极大地提高了绵羊的采食效率和饲草的转化效率，并且绵羊消耗的能量也大为降低；草地可利用牧草生物量是草地放牧制度评价的可靠,当可利用牧草生物量低于24g/m^2时，划区轮牧优于季节连续放牧，而且绵羊的采食量受到明显影响，它能作为牧场确定绵羊冬季补饲育肥日期的有效参考指标，草地植被、土壤对放牧制度的反应不很敏感。划区轮牧和季节连续放牧区植被、土壤装况很接近，或轮牧稍好一些，在短期内变化不明显。     

不同放牧制度下短花针茅荒漠草原碳平衡研究

 【目的】从碳平衡的角度为确定荒漠草原合理的放牧管理方式提供依据。【方法】采用野外调查法测定生物量季节动态,密闭气室法测定土壤呼吸动态。【结果】（1）相较于自由放牧,划区轮牧能保持较高的凋落物量、家畜采食量以及地下生物量,在恢复地上植被方面无明显差别,禁牧保持较高的地上生物量、凋落物量及地下生物量;（2）随着放牧的进行和季节水热条件的变化,土壤呼吸呈现不同的变化趋势,自由放牧在干旱季节产生较小的土壤呼吸;（3）生长季内划区轮牧、自由放牧和围栏禁牧下的荒漠草原净生态系统生产力分别为413.78、401.45和416.80 gC&;#8226;m-2&;#8226;a-1。【结论】短花针茅荒漠草原生态系统碳收支表现为碳汇,不同放牧制度对碳收支影响较小,相对而言,划区轮牧较自由放牧有微弱的碳积累优势。     

放牧制度对短花针茅草原植物群落的影响

通过对划区轮牧与连续放牧两种制度对荒漠草原植物群落的影响的比较研究，从植物角度探讨在家庭牧场的生产实践中适合的放牧制度。结果表明：轮牧制度对草群影响较小，优良牧草在草群中的重量比与重要值高于连续放牧制；牧草现存量轮牧制下的草场高于连续放牧制，草地牧草生产力连续放牧下的高于划区轮牧，但多年生牧草生产力低于划区轮牧；暖季连续放牧下草群营养早期高于轮牧区，秋末则低于轮牧区，表现出较大的变化幅度。整体上划区轮牧下的草群状况接近于未放牧的围栏封育小区，相比之下连续放牧下的草群状况有较大偏离。     

放牧方式对小针茅荒漠草原植物群落多样性的影响

研究了中蒙荒漠草原不同放牧方式植物群落多样性的特征。结果表明,四季游牧群落平均高度、盖度和重要值均高于定居放牧;多年生植物重要值为蒙古四季游牧高于定居放牧样地;四季放牧群落一年生植物重要值低于定居放牧样地。四季游牧的群落多样性指数、丰富度指数和优势度指数均高于定居放牧,而均匀度指数与多样性指数则正好相反。群落多样性指数间相关分析表明多样性指数、优势度指数与丰富度指数间均呈正相关,多样性指数、丰富度指数与均匀度指数间呈负相关。研究不同放牧方式荒漠草原群落结构和群落多样性特点,探讨不同放牧方式群落植物多样性的变化,可为荒漠草原生态恢复建设提供理论依据。     

Use of the N-alkanes to Estimate Composition in Sheep Grazing on Intake,Apparent Digestibility and Diet Stipa breviflora Desert Steppe

The application of n-alkane as markers to estimate herbage intake, apparent digestibility and species composition of diet consumed by grazing sheep was studied. Six local Mongolian sheep were used to determine dry matter （DM） intake, apparent DM digestibility and species composition of diet during summer, autumn and winter. Animals were orally dosed twice daily with n-alkane gelatin capsules containing 60 mg C32-alkane as an external marker. Diet composition was estimated by comparing the odd-chain n-alkanes pattern profile （C27-C31） of the consumed plant species with the n-alkanes fecal concentrations of grazing animals, using a non-negative least squares algorithm called EATWHAT software package. The alkane pair C32：C33 and C33 alkane were used to estimate DM intake and diet apparent DM digestibility, respectively. The results showed that daily dry matter intake of the sheep were 1.77, 1.61 and 1.18 kg d-1 in summer, autumn and winter, respectively. Apparent DM digestibility, crude protein （CP）, metabolizable energy （ME） and neutral detergent fiber （NDF） intake of diet consumed by sheep decreased significantly （P〈0.01） from summer to winter, with no evident changes in ADF and ADL intake. Diet composition indicated Artemisia frigida Willd was the most dominant diet component, contributed 79.68, 68.12 and 86.26% of sheep＇s diets in summer, autumn and winter, respectively. Cleistogenes songorica Ohwi and Convolvulus arnmannii Desr were the important components of the diet. Although Stipa breviflora Griseb is one of the main plant species in the study area, the sheep rarely choosed it. The study indicated that CP and ME in diet consumed by sheep were deficient in winter. Therefore, appropriate supplementation strategies should be indispensable during this period.     

贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性对养分添加的响应

为揭示养分添加对草原土壤微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-Eco技术,研究了在无养分添加对照(CK)和7种不同氮磷钾养分添加方式(单养分添加:N、P、K,不同组合添加:PK、NK、NP、NPK)下贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性变化。结果表明:(1)不同养分添加条件下土壤微生物群落单孔平均颜色变化率(Average Well Color Development)AWCD值从高到低依次为NPPNPKNKNCKKPK。(2)含磷添加处理(PK除外,NP、P、NPK)和含氮添加处理(N、NK)的丰富度指数H均显著高于CK、K、PK,而均匀度指数E和优势度指数D在各处理间差异不显著。(3)主成分分析结果表明,CK、K、PK、NK处理土壤微生物群落碳源利用方式相似,而NP、P和N、NPK分别具有不同的碳源利用方式。据此可知,NP、P、NPK、N养分添加方式可以提高土壤微生物代谢活性、物种丰富度指数和微生物群落碳源利用能力,有利于土壤微生物群落功能多样性的提高。     

Use of the N-alkanes to Estimate Intake,Apparent Digestibility and Diet Composition in Sheep Grazing on Stipa breviflora Desert Steppe

The application of n-alkane as markers to estimate herbage intake, apparent digestibility and species composition of diet consumed by grazing sheep was studied. Six local Mongolian sheep were used to determine dry matter (DM) intake, apparent DM digestibility and species composition of diet during summer, autumn and winter. Animals were orally dosed twice daily with n-alkane gelatin capsules containing 60 mg C₃₂-alkane as an external marker. Diet composition was estimated by comparing the odd-chain n-alkanes pattern profile (C₂₇-C₃₁) of the consumed plant species with the n-alkanes fecal concentrations of grazing animals, using a non-negative least squares algorithm called EATWHAT software package. The alkane pair C₃₂:C₃₃ and C₃₃ alkane were used to estimate DM intake and diet apparent DM digestibility, respectively. The results showed that daily dry matter intake of the sheep were 1.77, 1.61 and 1.18 kg d⁻¹ in summer, autumn and winter, respectively. Apparent DM digestibility, crude protein (CP), metabolizable energy (ME) and neutral detergent fiber (NDF) intake of diet consumed by sheep decreased significantly (P<0.01) from summer to winter, with no evident changes in ADF and ADL intake. Diet composition indicated Artemisia frigida Willd was the most dominant diet component, contributed 79.68, 68.12 and 86.26% of sheep's diets in summer, autumn and winter, respectively. Cleistogenes songorica Ohwi and Convolvulus ammannii Desr were the important components of the diet. Although Stipa breviflora Griseb is one of the main plant species in the study area, the sheep rarely choosed it. The study indicated that CP and ME in diet consumed by sheep were deficient in winter. Therefore, appropriate supplementation strategies should be indispensable during this period.     

放牧对荒漠草原短花针茅繁殖特性的影响

对不同放牧强度下短花针茅荒漠草原建群植物——短花针茅的繁殖特性进行了研究。结果表明:短花针茅随着放牧强度的增加,生殖枝的分化率在降低,单位面积的种子产量在减少。实生苗在封育区有少数出现。随放牧强度的增加,短花针茅大株丛减少,中小株丛增加,这种"分丛"现象是其营养繁殖的方式。     

Responses of Plant Community and Soil Properties to Inter-Annual Precipitation Variability and Grazing Durations in a Desert Steppe in Inner Mongolia

Grazing can dramatically affect arid grassland communities that are very vulnerable to environmental changes due to its relatively short and sparse ground coverage, low biomass, sandy soil and inter-annual precipitation found in the desert steppe. The study investigates the effects of different grazing durations on vegetation and soil properties of a desert steppe community. The experiment was conducted in Xisu Banner in Inner Mongolia with ifve treatments：CG （continuous grazing）, 40UG （40 d ungrazed）, 50UG （50 d ungrazed）, 60UG （60 d ungrazed） and UG （ungrazed）. The biomass of both shrub and annual-biennial plant communities were signiifcantly decreased by CG. Continuous grazing and 40UG signiifcantly reduced the ANPP （aboveground net primary productivity） by the end of the three year study. 60UG treatment increased soil organic carbon （OC）, total nitrogen concentration （TN） and total phosphorus concentration （TP） concentrations and 50UG increased the TN and total phosphorus concentration （TK） concentrations, whereas CG, 40UG and 50UG decreased soil OC, TP and available phosphorus concentration （AP） concentrations. The perennial plant species of the desert steppe were generally tolerant for grazing. The annual-biennial plant species had large variability in ANPP because of the inter-annual precipitation. Our results highlight that inter-annual precipitation variations could strongly modify the community responses to grazing in arid ecosystems.     

土壤微生物对增温响应的Meta分析

通过对35例2009-2015年初发表的增温控制试验的96组数据进行Meta分析,研究了土壤微生物对增温的响应模式,结果表明:增温提高了土壤微生物碳(1.4%)、土壤微生物氮(1.7%)和土壤真菌量(3.7%),降低了土壤细菌量(-1.9%);土壤微生物碳的增温响应与试验地年平均降水量和增温幅度显著相关;土壤微生物氮的变化受试验地年均温、年均降水量及增温幅度的影响.