不同改良措施对退化高寒草甸土壤种子库的影响

利用萌发法研究了甘南退化高寒草甸不同改良措施(经综合恢复即围封+划破草皮+补播+灭鼠(ESRD)、围封+灭鼠(ED)、围封(E))下土壤种子库的特征。结果表明,在所调查的样地中共统计到35种植物,隶属18科29属。对甘南退化高寒草甸采取综合恢复(ESRD)时,土壤种子库物种数趋于增加,比ED高出16.9%,比E高出63.9%。ESRD措施下土壤种子库密度为2451.5粒/m2,比ED高出354.8粒/m2,比E高出957.1粒/m2;杂类草所占的比例也有所减少,比ED低19.3%,比E低26.2%;物种的丰富度和多样性指数均低于其他两种措施。3组改良措施鼠丘种子库密度依次为ESRD(938.1粒/m2)ED(762.8粒/m2)E(719.1粒/m2);鼠丘上禾本科物种所占比率为综合恢复ESRD(23.26%)ED(12.31%)E(11.92%)。ESRD改良下鼠丘上的物种的丰富度和多样性指数均小于其他组。说明对退化高寒草甸草地及时进行综合恢复和灭鼠以及对鼠丘进行补播是改良天然退化草地的重要手段。     

多梯度氮磷添加对高寒草甸植物群落生物量与氮磷含量的影响

为研究不同梯度氮、磷单独及混合添加对高寒草甸植物群落生物量、植物养分含量及化学计量比的影响,本实验分析了青海省门源县典型高寒草甸植物群落地上总生物量,功能群水平地上生物量,植物全氮、全磷含量及氮磷比对多梯度氮、磷添加的响应情况。结果表明：氮、磷添加均对群落地上生物量影响极显著(P<0.001);氮添加对禾草类和豆科生物量影响极显著(P<0.001);磷添加对禾草类和莎草类生物量影响极显著(P<0.001);氮磷交互作用对豆科和莎草类生物量影响显著(P<0.05)。群落水平上,氮添加显著提高了植物全氮含量,对植物氮磷比(N∶P)有正效应,磷添加显著提高了植物全磷含量,对植物N∶P有负效应,植物全磷对N∶P的负效应大于全氮对N∶P的正效应。本研究表明氮、磷添加可能会使高寒草甸植物群落组成和植物养分含量发生改变,植物群落逐渐向禾草类发展;此外,高寒草甸植物生长趋向于受氮磷共同限制。     

退化高寒草甸斑块根—土复合体特征研究

高寒草甸斑块的根-土复合体对局部水土流失过程具有调控作用,为研究其特征及抗侵蚀效应,本研究选取三江源区达日县境内典型中度退化草甸的植被斑块为研究对象,调查草甸斑块中心与边缘植物群落特征,测定斑块边缘0～10 cm土层和斑块中心0～20 cm土层的容重、含水率、毛管孔隙度等土壤物理性质,并开展单根拉伸和根-土复合体直剪试验。结果表明：受优势种矮嵩草的分布影响,地上生物量主要分布在斑块中心,根系主要分布在0～10 cm土层;斑块中心区域土壤抗剪强度、内摩擦角和粘聚力均随土层深度的增加而减小;斑块边缘区域土壤粘聚力,抗剪强度明显高于斑块中心区域,草甸斑块植物根系是土壤抗剪强度的主要影响因素。草甸斑块根-土复合体能明显增加退化草甸土壤的抗侵蚀能力,研究结果可为深入研究高寒草甸根系固土功能及水土流失调控提供科学依据。     

尕海湿地区沼泽草甸退化对土壤氮转化酶活性的影响

为探讨高寒湿地退化对土壤氮转化酶活性的影响,以青藏高原东缘尕海湿地未退化（ND）、轻度退化（LD）、中度退化（MD）和重度退化（HD）4种不同退化程度0~40 cm土层沼泽草甸为研究对象,研究不同退化与土层中土壤氮转化酶（蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶）活性的变化特征及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明：1）随沼泽草甸退化程度加剧,土壤含水量、全氮、铵态氮和微生物生物量氮含量均显著降低,土壤温度与硝态氮含量却显著增加。2）随退化程度加剧,各土层土壤脲酶活性增加、蛋白酶活性降低,且仅在20~40 cm土层存在显著差异;硝酸还原酶活性增加、亚硝酸还原酶活性降低,在0~20 cm土层存在显著差异。3）各退化程度中,土壤脲酶、蛋白酶、亚硝酸还原酶活性均随土层深度的增加而显著下降,硝酸还原酶活性仅在HD显著下降。4）退化程度和土层对4种土壤氮转化酶活性均存在显著影响,且对土壤硝酸酶和亚硝酸还原酶活性存在显著交互作用。5）冗余分析表明土壤含水量对土壤氮转化酶活性变化的贡献率高达67.1%,其是驱动尕海沼泽草甸退化演替过程中土壤氮转化酶活性变化的主导因素。研究结果可为高寒湿地生态系统退化中的土壤酶活性变化规律提供理论依据。     

半干旱草甸草地不同处理下植被特征与土壤酶活性的变化

不同草地处理措施对植被和土壤会产生重要的影响。为探究不同草地处理措施对草甸草地的影响,以科尔沁草甸草地不同点为研究对象,设置围封（UNM）、围封+刈割（M）、围封+火烧（F）、放牧（G）4种处理,针对生长季土壤脲酶（S-UE）、碱性磷酸酶（S-AKP）、蔗糖酶（S-SC）活性和植被特征等开展研究,以探究草甸草地的最佳处理方式。结果显示：1）土壤酶活性随着土层深度的增加而降低,不同处理间的差异随着土层深度增加逐渐降低。2）放牧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量和酶活性均降低,而丰富度指数增加。3）刈割较围封处理,不同功能群物种的补偿能力不同,禾本科的补偿能力大于菊科。4）火烧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量、丰富度指数和3种水解酶活性均增加。5）多年刈割较放牧处理,植被高度、盖度和地上生物量和蔗糖酶、碱性磷酸酶活性均增加,丰富度指数和土壤脲酶活性均降低。综上所述,控制性火烧是半干旱地区草甸草地的最佳处理方式。     

土壤容重对草甸土坡面养分流失特征的影响

通过室内模拟降雨试验对不同土壤容重的草甸土坡面养分流失特征进行研究。结果表明:土壤容重是坡面草甸土养分流失的重要影响因子,土壤容重不同,降雨引起的坡面表土养分流失的程度不同。硝态氮主要随径流流失,占总流失量的55%～79%,70%～84%的有效磷和速效钾随泥沙流失。不同形态的养分在流失泥沙中有富集现象,但富集比各不相同。土壤容重在0.8～1.2g/cm3之间变化时,随土壤容重增加,土壤孔隙度减小,入渗能力减弱,土壤养分在降雨侵蚀力作用下流失量不断增加。但随容重的继续增大,土壤抗蚀性增大,产沙量减小,养分流失量也有减小的趋势。在降雨、坡度等一定的条件下,土壤最容易被侵蚀而发生养分流失的容重范围为1.2～13g/cm3。     

高原鼠兔干扰强度对高寒草甸土壤碳氮分布的影响

采用高原鼠兔(Ochotona curzoniae)有效洞口数差异划分其干扰梯度的方法,研究其不同干扰强度对高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸土壤有机碳和速效氮分布特征及耦合关系的影响。结果表明:随着高原鼠兔干扰强度的增加,植被覆盖区和裸斑生境窗区各土层有机碳含量均先升高后降低,在干扰强度Ⅱ(有效洞口数密度为192个hm~(-2))时显著升高达到最大值(p0.05),相比干扰强度Ⅰ时增加了21.51%和46.03%;裸斑生境窗区速效氮含量先升高后降低,在干扰强度Ⅱ时最大且显著高于植被覆盖区(p0.05),高于植被覆盖区155.63%。高原鼠兔干扰下植被覆盖区0~10 cm土层有机碳、速效氮和铵态氮含量均显著高于10~20 cm土层,而硝态氮含量显著低于10~20 cm土层(p0.05),且表层土壤有机碳占整个土层的69.74%;裸斑生境窗区0~10 cm土层速效氮和铵态氮含量均显著低于10~20 cm土层,硝态氮含量显著高于10~20 cm土层(p0.05),而不同土层间有机碳含量仅在干扰强度Ⅰ时差异显著。高原鼠兔干扰下,土壤有机碳与速效氮、硝态氮、铵态氮在植被覆盖区为极显著的负相关关系(p0.01),而在裸斑生境窗区为极显著正相关关系(p0.01)。这说明高原鼠兔改变了土壤碳氮的耦合关系,适宜的干扰强度能明显提高高山嵩草草甸土壤有机碳的含量和形成氮素含量较高的裸斑生境窗区。     

心土培肥犁改良瘠薄土壤的效果

研究根据心土培肥的改土技术要求研制出心土培肥犁,并分别在瘠薄黑土和碳酸盐草甸黑钙土上开展大面积机械改土试验,明确自主研发的心土培肥犁改土后对土壤理化性质影响及对作物产量的效果,为其广泛应用到低产土壤改良提供机械及技术支持。试验设深松、心土培肥和常规对照耕作,采用大田对比方法。研究结果表明:心土培肥和深松在不同类型土壤上对土壤理、化性质,对作物产量及产量性状影响后效不完全一致;心土培肥降低土壤抗剪强度后效明显,碳酸盐草甸黑钙土10~30 cm土层土壤抗剪强度比对照降低6.65~12.16 k Pa,黑土比对照降低8.20~11.31 k Pa,碳酸盐草甸黑钙土改土后效果明显,黑土改土后效长,心土培肥改土效果优于深松;土壤容质量和硬度趋势同上;心土培肥提高土壤透气系数为2.78~14.28倍,饱和导水率为2.38~11.62倍;深松和心土培肥可提高下层土水分消耗比例,30~60 cm土层耗水量为心土培肥区深松区对照区,心土培肥耗水量比照高10%;心土培肥处理可提高土壤磷含量和供磷强度,20~30 cm和30~40 cm土层土壤供磷强度比对照分别提高4.19~5.17倍和4.96~17倍,碳酸盐草甸黑钙土高于黑土;心土培肥可提高玉米产量,碳酸盐草甸黑钙土上心土培肥增产幅度为6.82%~18.01%,黑土增产幅度为6.45%~11.18%,平均增产效果碳酸盐草甸黑钙土薄层黑土,但黑土持续增产效果好。     

草甸土近地表解冻深度对坡面降雨侵蚀影响研究

采用室外人工模拟降雨实验,研究了春季解冻期近地表草甸土解冻深度对该时期坡面降雨侵蚀过程的影响。结果表明:土壤解冻深度对入渗、产流以及侵蚀量有较大影响。由于降雨过程中冻土层逐渐向下移动,解冻土层厚度增加,坡面产流和入渗也随之经历着此消彼长的过程。对同一降雨强度,解冻深度愈小,坡面初始产流时间愈早,前期侵蚀率愈大,土壤侵蚀总量也愈大,但降雨后期侵蚀率增幅减小。随着降雨时间的延长,坡面随解冻深度不同发生不同程度的细沟侵蚀。降雨前期解冻深度越小,降雨过程中发展为细沟侵蚀的时间越早,侵蚀强度也越严重,降雨过程中侵蚀率大小的变化也受到细沟发育程度的影响。     

青藏高原高寒草甸土壤有机质、全氮和全磷含量对不同土地利用格局的响应

草地土地利用格局的变化强烈影响着其土壤营养元素的含量与垂直分布。对青藏高原东北隅高寒草甸不同土地利用格局（封育植被、放牧利用和人工种植）下不同深度（0—10cm、10—20cm和20—40cm）的土壤有机质、全氮和全磷含量的对比研究表明：封育植被下土壤营养元素在表层和深层之间有显著差异（P〈0．05）,与土壤深度表现出一定的负线性相关（R2〉0．40,P〈0．05）。放牧利用和人工种植对营养元素在不同土壤层次的分布无显著影响（P均值〉0．05）,前者的有机质和全氮含量与土壤深度略呈负线性,后者则无此关系。放牧利用和人工种植较显著地（P均值〈0．05）降低了土壤表层有机质和全氮的含量,但增加了土壤表层全磷的含量,对土壤深层的影响较小。人工种植对营养元素含量的影响效果略大于放牧利用,但两者差异不显著。