祁连山东段高原鼢鼠洞道土壤微生物和土壤酶

高原鼢鼠繁杂的洞道系统对高寒草甸土壤的理化性质有着重要影响。本研究采集高原鼢鼠活动洞道土壤样本,并以无鼢鼠扰动的同深度土层土壤作为对照。对比分析了2个处理土壤微生物（细菌、真菌、放线菌）、土壤酶（脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶）活性以及土壤全氮、有机质、速效磷含量的差异。结果表明：高原鼢鼠洞道土壤速效磷和全氮的含量均高于对照,其中春季和秋季的速效磷达到显著水平（P<0.05）;秋季无鼢鼠扰动的土壤有机质和真菌的含量显著高于洞道土壤（P<0.05）;3种酶活性各处理间无显著差异（P>0.05）;对照区春季土壤的细菌和秋季真菌的含量显著高于洞道土壤（P<0.05）;洞道和对照区土壤的细菌、放线菌、速效磷、全氮和有机质的含量均在夏季达到最大值,各种指标其它月份差异不显著（P>0.05）。基于以上结果,本研究发现高原鼢鼠活动洞道土壤微生物和土壤酶与对照区土壤无显著差异（P>0.05）。     

围封对退化高寒草甸土壤微生物群落多样性及土壤化学计量特征的影响

围封对植被处于近自然恢复状态的退化草地有一定的修复作用,开展轻度退化草地围封过程中生物与非生物因素的协同互作研究是完整地认识草地生态系统结构和功能的基础.本试验对围栏封育10年的轻度退化草地的土壤化学计量特征进行了研究,同时采用高通量基因测序技术并结合Biolog-Eco方法,调查了土壤微生物多样性和功能的变化.结果表明:轻度退化草地实施围封后,土壤铵态氮含量显著升高,全钾含量显著降低,土壤有机碳、全氮、全磷、硝态氮、速效磷和速效钾则无明显变化.高寒草甸土壤微生物碳和氮在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著;围栏封育后草地土壤微生物碳氮比显著高于轻度退化草地.随培养时间的延长,高寒草甸不同土层土壤微生物碳代谢强度均显著升高,土壤微生物碳代谢指数在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著.高寒草甸土壤细菌OTUs显著高于真菌,轻度退化与围栏封育草地土壤微生物相似度为27.0%～32.7%.围封后,土壤真菌子囊菌门、接合菌门和球壶菌门相对丰富度显著升高,担子菌门显著降低,土壤细菌酸杆菌门显著低于轻度退化草地.土壤真菌和细菌群落组成在不同土层间差异较大,在轻度退化和围栏封育草地间仅有表层土壤真菌群落组成表现出较大差异.土壤细菌多样性受土壤全氮和速效钾影响较大,真菌多样性受地上生物量影响较大.土壤微生物对碳源利用能力主要受土壤速效钾影响.综上,长期围封禁牧对轻度退化草地土壤养分和土壤微生物无明显影响,且会造成牧草资源浪费,适度放牧可以保持草地资源的可持续利用.     

三江源区不同建植年限对人工草地土壤微生物功能多样性的影响

明确三江源区不同建植年限人工草地土壤微生物功能多样性的变化规律,探索高寒地区人工草地恢复措施,可以为退化高寒草甸恢复治理提供理论依据。试验于2014年8月在青海省果洛州选择建植4年、8年和12年的多年生禾本科人工草地为试验样地,利用常规实验室分析和Biolog-ECO生态板法对土壤养分和土壤微生物功能多样性进行分析。结果表明:在0~10 cm土层,土壤pH与TN含量在建植4年显著高于其他建植年限;TK和速效养分含量随建植年限增加而升高;在10~20 cm土层,土壤pH在建植4年显著大于其他年限;TK含量在建植12年时显著小于其他年限,AN和AK则呈现建植8年12年4年;AWCD值在0~10 cm土层表现为建植8年12年4年,而在10~20 cm土层随建植年限的增加而增加;在0~10 cm土层,Shannon指数和Pielou指数均是建植12年显著小于建植4年和8年;在10~20 cm土层,Mc Intosh指数表现出建植12年8年4年,且差异显著,而Shannon指数和Pielou指数则表现出建植4年显著小于8年和12年。主成分分析表明,氨基酸类和酯类是土壤微生物利用的主要碳源类型。冗余分析表明,有机碳、速效钾、速效氮、全钾和pH是影响不同建植年限人工草地土壤微生物功能多样性和代谢活性的主要因子。不同建植年限人工草地土壤微生物功能多样性存在差异,随着建植年限的增加,土壤养分状况、微生物群落稳定性和生态环境得到改善。     

高原鼢鼠干扰强度对祁连山东段高寒草甸大型土壤动物功能群特征及空间分布的影响

为明晰高原鼢鼠干扰对大型土壤动物类群分布和功能群特征影响,选取祁连山东段高原鼢鼠典型分布高寒草甸,依据鼠丘密度将研究区划分4个干扰梯度,调查各干扰区植物、群落结构、土壤理化性质和大型土壤动物功能群组成。采用冗余分析方法探讨植物土壤因子对土壤动物功能群组成和分布的影响。结果表明：研究区植食性土壤动物为优势功能群,极重度干扰区植食性功能群丰富度和Shannon多样性指数显著高于中度和重度干扰区(P<0.05);高原鼢鼠干扰对高寒草甸土壤动物群落稳定和相似性影响较小;冗余分析表明土壤温度、紧实度、全氮和全钾以及莎草科生物量和植物物种均匀度均显著影响高寒草甸土壤动物功能群的空间分布(P<0.05),其中土壤温度对土壤动物功能群分布影响最为显著。     

青海湖区芨芨草草原土壤养分对翻耕和补播措施的响应

为探究翻耕和补播导致高寒草原土壤养分垂直分布特征变化,以青藏高原青海湖区芨芨草(Achnather?um splendens)草原为实验对象,分析1958年翻耕和1990年补播两种不同的草地恢复措施对高寒草原土壤养分含量及分布特征(0~10,10~20,20~30,30~40,40~60 cm)的影响。结果表明:翻耕、补播措施下土壤有机碳和全钾含量均显著高于原生芨芨草样地(P<0.05),而不利于土壤全氮含量的恢复,两种扰动均有利于芨芨草草原土壤浅层(0~10 cm)速效磷、有机碳养分富集;翻耕后土壤有机碳、全氮和速效钾均随土层深度的增加而降低(P<0.05),全磷、全钾及土壤pH、容重在各土层间差异不显著。相比对照样地,补播导致各土层速效氮养分显著降低(P<0.01),但翻耕和补播扰动均使土壤全钾含量显著升高,深层土(40~60 cm)全氮(TN)含量显著降低(P<0.05);对照原生芨芨草样地,补播后土壤全氮与全磷含量出现显著正相关关系(P<0.05),而翻耕措施导致原有的速效磷与速效氮二者相关性不显著,两种措施均引起土壤养分与容重之间负相关性。翻耕、补播后土壤pH显著降低,扰动使土壤理化性质改变,以及表层速效养分汇集于浅层土壤,将加快土壤养分的周转,输出量增加促进了地上植被恢复,除全钾含量外,以上两种措施引起不同土层全量养分的恢复是一个极其缓慢过程。     

望天树人工幼林混交对土壤微生物功能多样性与碳源利用的影响

研究望天树(Parashorea chinensis)在幼龄阶段分别与巨尾桉(Eucalyptus grandis × E. urophylla)、降香黄檀(Dalbergia odorifera)混交对土壤微生物群落功能特征和碳源利用的影响, 以期为濒危树种望天树人工林培育模式和桉树纯林改造中的树种选择提供科学依据。该研究采用Biolog-ECO技术对比分析了望天树混交林和纯林土壤微生物对6类碳源的利用特点和代谢活性, 探讨微生物功能多样性的差异及与土壤环境因子的关系。结果表明: (1)望天树×巨尾桉混交林的Shannon-Wiener、Simpson和McIntosh多样性指数均最高, 其土壤微生物功能多样性显著高于纯林; (2)望天树混交林的土壤微生物对碳源的利用能力和代谢活性及微生物数量高于纯林, 并随土层加深而下降; 混交林和纯林的土壤微生物对酚酸类碳源的利用程度均最高、胺类次之、多聚物最低, 不同点在于混交林和纯林分别对氨基酸类、羧酸类碳源的依赖度更高; (3)望天树混交林土壤的含水率、总孔隙度以及有机质、全氮、全钾、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾等养分含量高于纯林; 并且除全磷和全钾外其他养分含量的垂直分布特征呈现出明显的表聚效应; (4)环境因子分析表明, 土壤pH、有机质、全钾和速效钾含量是造成混交林和纯林间以及不同土层间土壤微生物功能多样性和碳源利用存在明显差异的主要驱动因子。综上所述, 望天树混交造林模式对幼林土壤微生物群落及其生存环境有显著影响, 尤其与巨尾桉混交可以有效提高土壤微生物代谢活性和功能多样性, 促进凋落物和有机质的分解。与纯林相比, 望天树混交林在一定程度上改善了土壤质量和肥力, 为望天树幼树生长营造了较好的土壤环境和光照条件。     

旅游干扰下滇西北高原湖滨湿地植被及土壤变化特征

研究了旅游干扰下滇西北高原碧塔海和属都湖湖滨湿地植被和土壤变化特征. 结果表明： 采用TWINSPAN分类方法将22个典型湿地样点划分为原生湿地、轻度退化、中度退化和重度退化4个类型.沿退化梯度,碧塔海和属都湖湿地植物群落的密度、盖度、物种数、Shannon多样性指数增大,植被高度下降,碧塔海湿地植物群落的Whittaker多样性指数增大;碧塔海湿地植物物种数、土壤有机质、全氮、孔隙度、速效氮、速效磷、速效钾含量低于属都湖湿地,群落密度、高度、土壤全钾、pH值变化规律则相反.利用42种植物的重要值和11个土壤理化指标进行典范对应分析,发现土壤有机质、全钾、全氮等养分含量是影响旅游干扰下碧塔海和属都湖湖滨湿地植物物种分布的关键因素. TWINSPAN分类和植被-土壤变化特征分析表明,旅游干扰对碧塔海湿地的影响比属都湖湖滨湿地更大.     

高寒湿地和草甸退化及恢复对土壤微生物碳代谢功能多样性的影响

为研究高寒湿地、草甸的退化及恢复与土壤微生物碳代谢功能多样性的关系,以及影响土壤微生物碳代谢功能多样性的关键因素,利用BIOLOG Eco微平板法,分析了甘肃玛曲地区5类(湿地、沼泽化草甸、高寒草甸、退化草甸、人工恢复草甸) 14个退化与恢复样地的土壤微生物对单一碳源的利用情况。结果表明,从湿地到沙化草地的逐渐退化过程中,草甸的土壤微生物群落代谢活性差异显著;主要是由于在湿地干化过程中,微生物活性逐渐升高,沼泽草甸土壤微生物活性最高;随着草甸不断退化,微生物活性逐渐降低,沙化草地最低;而人工补播恢复使土壤微生物活性有所增加,表明退化对微生物碳代谢功能多样性造成显著影响,人工恢复措施在一定程度上提高了土壤微生物活性。聚合物类(吐温40、吐温80、环状糊精、肝糖)、氨基酸类及碳水化合物类是土壤微生物主要利用的碳源。冗余分析结果显示,土壤的碳氮比、含水量、有机碳、全氮、容重、氮磷比、p H及植被覆盖度是影响土壤微生物碳代谢功能多样性的关键因子。因此,可用土壤碳代谢功能多样性变化评价高寒湿地及草甸的退化和恢复及其变化程度。     

假臭草入侵对土壤养分与微生物群落功能多样性的影响

假臭草(Praxelis clematidea)是华南地区的主要外来入侵杂草之一,已对当地的生物多样性、农业生产和生态安全造成严重威胁。采用野外样方法研究了假臭草入侵(入侵年限4~5年)对土壤养分、土壤微生物生物量、土壤酶活性以及土壤微生物群落代谢活性、碳源利用特征与功能多样性的影响。结果表明,与土著灌木丛对照区相比,假臭草入侵使土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾含量显著降低,全磷、速效磷含量的变化不明显,但全钾含量显著上升;土壤微生物生物量碳、氮、磷显著下降;土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性亦显著降低,但土壤纤维素酶活性显著增加;假臭草入侵显著降低土壤微生物群落的功能多样性,平均孔颜色变化率(AWCD)、碳水化合物和羧酸类碳源的利用率以及土壤微生物群落的Mc Intosh指数(U)、丰富度指数(S)显著下降,Pielou均匀度指数(E)则显著上升,但两处理间的Shannon指数(H)、Simpson优势度指数(Ds)的差异不明显。这说明假臭草入侵造成土壤养分的大量损耗,土壤酶活性与土壤微生物群落功能多样性降低,土壤质量下降。     

陕北黄土丘陵区撂荒草地群落生物量及植被土壤养分效应

为了明确植被演替过程中植被与土壤的互动效应，为植被恢复提供依据。根据陕北黄土丘陵区36块不同年限（时间尺度为2—45a）的撂荒样地地上生物量、土壤养分和水分的测定结果，及4块典型撂荒群落样地地上／地下生物量，7种撂荒群落主要植物生长特性的测定，分析了撂荒演替过程中群落生物量与土壤养分的变化过程、趋势及其相互关系，进而探讨了撂荒演替过程中群落生物量对土壤养分的作用效应，并利用多元回归和通径分析法分析了土壤养分对群落生物量的作用。结果表明：（1）除速效磷外，撂荒演替过程中群落地上生物量和土壤有机质、全氮、全磷、全钾、NO3-N、NH4-N和速效钾都呈先减少后增加的趋势，步调基本一致。（2）从撂荒年限与土壤养分的相关性来看，0—20cm土壤有机质含量、速效磷含量和0—20、20—40cm土壤层NO3-N含量与撂荒年限相关显著，说明演替过程中有机质、速效磷和NO3-N有较为明显的植被土壤效应，而其它土壤养分与撂荒年限相关不显著，不能排除演替初始条件和植物暂时固定的影响；从群落生物量与土壤养分的相关性来看，群落生物量对土壤有机质、全氮、磷、钾、NO3-N、速效钾和速效磷含量具有正效应，而对NH4-N具有负效应，但都不显著。（3）通径分析说明撂荒年限、土壤全氮、全钾、速效钾和土壤水分变异量对生物量表现为正的直接作用，其中以撂荒年限和土壤水分波动量作用较大，土壤养分对群落地上生物量的作用以土壤全氮最大，全钾和速效钾影响较小；演替过程中群落地上生物量的变化主要是由于植被盖度和群落组成种的生态学特性造成的（撂荒年限较大的直接作用），其次是由于撂荒演替过程中土壤水分的波动造成的（撂荒年限通过土壤水分的间接负作用）。（4）随着土层深度的加深植物根系生物量呈幂函数递减过程，演替后期群落根冠比有增加的趋势，演替后期序列种根冠比和根长也有增加的趋势，这些在一定程度上会影响到生物量积累和有机质分解等，进而会影响到植被土壤效应。     

Plant community and soil available nutrients drive arbuscular mycorrhizal fungal community shifts during alpine meadow degradation

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) play an important role in maintaining the function and sustainability of grassland ecosystem, but they are also susceptible to environmental changes. In recent decades, alpine meadows on the Tibetan Plateau have experienced severe degradation due to the impact of human activities and climate change. But it remains unclear how degradation affects the AMF community, a group of functionally important root associated microorganisms, which potentially limit the development and application of microbial technologies in the restoration of degraded grasslands. In this study, we investigated AMF communities richness and composition in non-degraded (ND), moderately degraded (MD) and severely degraded (SD) alpine meadows on the Tibetan Plateau, and then explored their main biotic and abiotic determinants. Alpine meadow degradation significantly reduced plant community biomass, richness, soil organic carbon, total nitrogen, total phosphorus, available nitrogen and available phosphorus, but increased soil pH. AMF community composition and the iesdominant family and genera differed significantly among different degradation stages. Grassland degradation shifted the AMF community composition in favor of Claroideoglomus over Rhizophagus, and resulted in a marked loss of Glomeraceae and the dominance of Diversisporaceae. Alpine meadow degradation significantly increased AMF hyphal density and richness, likely working as a plant strategy to relieve nutrient deficiencies or loss as a result of degradation. The structural equation model showed that AMF community richness and composition were significantly influenced by plant community, followed by soil available nutrients. Soil available nutrients was the key contributor to the increased AMF hyphal density and richness during grassland degradation. Our findings identify the effects of alpine meadow degradation on AMF richness and highlight the importance of the plant community in shaping the AMF community during alpine meadow degradation. These results suggest that plant community restoration should be the primary goal for the ecological restoration of degraded alpine meadows, and these soil functional microorganisms should be simultaneously integrated into ecological restoration strategies and management.     

车八岭山地常绿阔叶林冰灾后土壤微生物群落功能多样性

研究了我国南方冰灾后常绿阔叶林林冠开度及土壤养分的空间异质性对土壤微生物功能多样性的影响.在受冰灾影响的粤北车八岭山地常绿阔叶林2 hm2固定样地中按照冠层受损程度选取16个20 m×20 m的样方,用半球面影像技术获取林冠开度,并取0～20 cm的表层土壤混合样品分析土壤的理化性质,同时应用Biolog技术分析微生物功能多样性.按林冠开度梯度对各样方土壤微生物群落利用单一碳源的分析发现,林冠开度大的样方土壤微生物的活性、丰富度、多样性和均匀度都较低,反之则较高.聚类分析的结果与林冠开度的梯度有高度的一致性.主成分分析表明各样方土壤微生物功能多样性具有显著差异(第一轴p<0.005;第二轴p<0.001),其结果与聚类结果基本吻合.冗余分析揭示了土壤全磷、全钾、全氮、速效氮、有机碳、容重、总孔隙度和林冠开度的综合作用对土壤微生物功能多样性有显著影响(p<0.005),其中林冠开度与土壤微生物群落功能多样性的关系最密切.土壤微生物功能多样性受土壤养分的影响,具体表现为:与土壤有机碳呈明显的正相关;与全氮正相关;与速效氮、全磷负相关.研究说明冰灾所造成林冠开度和土壤养分的空间异质性会影响到土壤微生物功能多样性,而土壤微生物功能多样性可用于对生境恢复的指示和评价.     

甘南高寒草甸海拔梯度上功能多样性与生态系统多功能的关系

植物群落功能多样性与生态系统多功能的关系是近年来生态学研究的新视角,以往的研究多关注植物群落功能多样性与单一生态系统功能的关系,缺乏对生态系统多功能的理解。本研究以甘南高寒草甸植物群落为对象,选取地上生物量、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷、土壤速效氮和土壤速效磷6个功能指标,运用Bartlett球形度检验与多阈值分析法,分析甘南高寒草甸海拔梯度上植物群落功能多样性与生态系统多功能的关系。结果表明:不同海拔植物群落组成差异显著,且海拔3500 m物种丰富度、植物盖度显著高于其他海拔。一元、多元功能多样性随海拔升高总体呈降低趋势,且海拔间差异显著。冗余分析发现,一元、多元功能丰富度、功能均匀度、Rao的二次熵均与土壤温度、土壤含水量、土壤容重呈显著正相关,与土壤pH、土壤电导率呈显著负相关。在较大阈值范围(6%～89%)内,功能多样性对生态系统多功能具有显著正效应;基于相关分析、最优回归模型和随机森林模型分析发现,功能多样性中多元功能丰富度指数与生态系统多功能具有显著正线性关系,同时多元功能丰富度也是生态系统多功能的主要驱动因素。总体来看,功能丰富度对青藏高原高寒草甸生态系统多功能的影响最为显著。     

三江源区退化高寒草甸土壤真菌群落特征

为了明确高寒草甸退化演替过程中土壤真菌物种组成、群落多样性及功能结构等的响应规律,本研究采用高通量基因测序技术和FUNGuild功能预测,分析了三江源区未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化高寒草甸土壤真菌群落特征及其调控因子。结果表明: 高寒草甸土壤优势真菌为子囊菌门、担子菌门和被孢霉菌门。与未退化草地土壤相比,退化草地土壤真菌物种组成发生明显改变,草地退化后扇形枝孢菌、粉褶菌、锥形湿伞、丝盖伞菌和短梗蠕孢真菌丰度减少,三线镰孢菌和Dactylonectria macrodidyma真菌丰度增加。重度退化增加了土壤真菌Chao1指数,轻度退化则显著降低了真菌Shannon指数和Simpson指数。不同草地的病理型、共生型和腐生型真菌丰度均表现出显著差异;草地退化后土壤中的共生型真菌丰度减少,病理型真菌丰度增加。高寒草甸退化导致土壤真菌格局和功能发生明显改变,地上生物量、土壤含水量、pH、总有机碳、全氮、铵态氮、有效磷和全钾含量及有效氮磷比是改变真菌群落结构的主要驱动因子。     

The microbially mediated soil organic carbon loss under degenerative succession in an alpine meadow

Land‐cover change has long been recognized as having marked effect on the amount of soil organic carbon (SOC). However, the microbially mediated processes and mechanisms on SOC are still unclear. In this study, the soil samples in a degenerative succession from alpine meadow to alpine steppe meadow in the Qinghai–Tibetan Plateau were analysed using high‐throughput technologies, including Illumina sequencing and geochip functional gene arrays. The soil microbial community structure and diversity were significantly (p < .05) different between alpine meadow and alpine steppe meadow; the microbial ɑ‐diversity in alpine steppe meadow was significantly (p < .01) higher than in alpine meadow. Molecular ecological network analysis indicated that the microbial community structure in alpine steppe meadow was more complex and tighter than in the alpine meadow. The relative abundance of soil microbial labile carbon degradation genes (e.g., pectin and hemicellulose) was significantly higher in alpine steppe meadow than in alpine meadow, but the relative abundance of soil recalcitrant carbon degradation genes (e.g., chitin and lignin) showed the opposite tendency. The Biolog Ecoplate experiment showed that microbially mediated soil carbon utilization was more active in alpine steppe meadow than in alpine meadow. Consequently, more soil labile carbon might be decomposed in alpine steppe meadow than in alpine meadow. Therefore, the degenerative succession of alpine meadow because of climate change or anthropogenic activities would most likely decrease SOC and nutrients medicated by changing soil microbial community structure and their functional potentials for carbon decomposition.     

秦岭石生苔藓结皮的微生物群落组成和多样性特征北大核心CSCD

苔藓结皮是地表重要的活性覆盖物,具有改善土壤性状、固土持水、固碳固氮等多种生态功能,微生物群落是苔藓结皮发挥生态功能的主要成分。为了探究湿润区石生苔藓结皮的微生物群落组成及其多样性特征,揭示其发育形成机制以及功能机理,该研究以秦岭北麓的泥峪、车峪、骆峪5个样地的石生苔藓结皮为研究对象,利用高通量测序技术,分析了石生苔藓结皮层的微生物群落组成、丰度、多样性,并测定分析养分与微生物群落的关系,为裸露岩石创面的生态修复提供理论依据。结果表明:(1)秦岭石生苔藓结皮层的全氮和有机质含量在4.16~8.26 g/kg、89.44~131.05 g/kg之间,且样点间均差异显著;全磷和全钾含量较低,分别为0.88~1.21 g/kg和13.50~18.10 g/kg。(2)秦岭石生苔藓结皮层中细菌占微生物群落组成的80%以上,且细菌的多样性也远高于真菌;其中细菌优势菌群为变形菌门(Proteobateria)、拟杆菌门(Bateroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria),真菌优势菌群为子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉菌门(Mortierellomycota)。(3)冗余分析(RDA)显示,全钾和有机质对优势细菌群落结构影响显著,变形菌和拟杆菌适宜生活在湿度大、营养状况良好的基质中;全磷和有机质对优势真菌群落结构影响显著,被孢霉菌门在低磷基质中更具生长优势。研究发现,细菌是秦岭石生苔藓结皮层的优势菌群,与旱区土生状况相比,秦岭石生苔藓结皮层的放线菌和酸杆菌的含量有所下降,而拟杆菌含量显著增加;对于真菌而言,子囊菌门和担子菌门的相对丰度明显减少,被孢菌门丰度显著增加;有机质是影响结皮层微生物群落组成最主要的养分因子,丰富的养分使湿润区石生苔藓结皮层的微生物群落结构更加复杂多样、物种组成更加丰富。     

Long‐term effects of vegetational restoration on soil microbial communities on the Loess Plateau of China

Soil microbial communities are important indicators for evaluating the effectiveness of vegetational restoration. The ability of soil microbial communities to recover under six types of restoration was examined using Biolog, phospholipid fatty acid (PLFA), and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Soil samples were collected from eroded loessial soils that had been restored for 30 years on the Loess Plateau with natural grass, black locust, korshinsk peashrub, Chinese pine, and mixed forest of Chinese pine‐indigo and black locust‐indigo. Part of sloped farmland that had not been restored represented pre‐restoration conditions. An 80‐year‐old forest of Chinese arborvitae represented the end point of restoration. Soils that were originally farmed but have been under restoration treatments for the past 30 years had significantly higher average well‐color development, total PLFAs, bacterial PLFAs, fungal PLFAs, and Shannon indices of catabolic diversity, structural diversity, and bacterial phylogenetic diversity. These indicators, though, were lower than those for the native forest. Principal component analysis significantly separated the sloped farmland, Chinese arborvitae, and the six types of restoration. Redundancy analysis indicated that pH, total organic carbon, total nitrogen, available nitrogen, and available phosphorus were the most important environment factors in affecting soil functional diversity, and C/N ratio and available nutrients were the main properties in determining microbial community structure. Vegetational restoration substantially increased microbial biomass and microbial physiological activity, and shifted microbial community structure, but the community structures and compositions did not recover to the status of the natural forest during the early stage (<30 years) of vegetational restoration.     

Long-term fencing improved soil properties and soil organic carbon storage in an alpine swamp meadow of western China

Overgrazing significantly affects alpine meadows in ways similar to grasslands in other areas. Fencing to exclude grazers is one of the main management practices used to protect alpine meadows. However, it is not known if fencing can improve soil properties and soil organic carbon storage by restraining grazing in alpine meadows. We studied the long-term (nine-year) effects of fencing on soil properties, soil organic carbon and nitrogen storage compared with continued grazing in an alpine swamp meadow of the Qinghai–Tibetan Plateau, NW China. Our results showed that fencing significantly improved vegetation cover and aboveground biomass. There were significant effects of fencing on pH value, soil bulk density, and soil moisture. Long-term fencing favored the increase of soil total nitrogen, soil organic matter, soil organic carbon, soil microbial biomass carbon and soil carbon storage compared with grazed meadows. Our study suggests that long-term fencing to prevent disturbance could greatly affect soil organic carbon and nitrogen storage with regard to grazed meadows. Therefore, it is apparent from this study that fencing is an effective restoration approach of with regard to the soil’s storage ability for carbon and nitrogen in alpine meadow of the Qinghai–Tibetan Plateau.     

治沙措施通过植物群落的质量效应驱动土壤因子变化——以玛曲高寒草甸沙化区为例

沙漠化是玛曲高寒草甸面临的主要生态问题之一,研究沙障固定+种草植灌+围封共同构建的综合性治沙措施对不同调查区(县城南岸与河曲马场)玛曲高寒草甸严重沙漠化区域(流动沙地)植物群落和土壤因子的影响,以及植物群落驱动土壤因子变化的生态机制,有助于科学合理的开展沙漠化防治与生态恢复工作。结果表明：治沙措施实施后,植物群落的主要优势种由青藏苔草(Carex moorcroftii)转变为垂穗披碱草(Elymus nutans)与青藏苔草并重。不受调查区制约,治沙措施能够显著改善植物群落数量特征与物种多样性,表现为县城南岸与河曲马场的地上生物量大幅提高至18.04 g/m²和24.67 g/m²(P<0.05),盖度分别为23.8%和31.1%,较流动沙地显著提高了487.3%和589.2%(P<0.05),物种丰富度和Shannon多样性指数的变化规律与盖度相近。土壤因子方面,除pH值外,治沙措施能够显著提高县城南岸与河曲马场的土壤全氮、全碳、全磷、速效磷和速效钾。线性混合效应模型表明,治沙措施实施后,地上生物量是驱动土壤有机质、全氮和全碳...     

甘南高寒草甸坡向梯度对植物群落功能多样性的影响

植物群落功能多样性对于维持生态系统功能具有十分重要的意义。该研究以青藏高原高寒草甸植物群落为研究对象,运用R软件程序包(FD、Vegan)与单因素方差分析法,分析高寒草甸不同坡向植物群落功能多样性的变化及其与环境因子的关系,以揭示微生境梯度上植物对环境的适应策略以及群落种间功能特征及生态系统内部结构和功能的变化机制。结果显示：(1)青藏高原高寒草甸的北坡和西北坡的物种丰富度、植物株高、比叶面积、叶片有机碳、叶片氮以及叶片磷显著高于其他坡向,且坡向间差异显著(P<0.05)。(2)在北坡到南坡的变化中,功能丰富度差异比较明显(P<0.05),株高、比叶面积、叶片有机碳、叶片氮及叶片磷等功能丰富度均呈递减趋势。(3)北坡的株高功能均匀度、西北坡比叶面积、叶片有机碳、叶片氮及叶片磷等功能均匀度均显著高于南坡,且多元性状功能均匀度在坡向间差异显著(P<0.05)。(4)北坡的比叶面积、叶片氮功能离散度及西北坡的株高、叶片有机碳、叶片磷等功能离散度均高于南坡,且坡向间差异显著(P<0.05)。(5)植物群落功能多样性与土壤含水量、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷呈显著正相关关系(P<0.05),与坡度、土壤pH、土温、照度呈显著负相关关系(P<0.05)。