人类活动对青藏高原高寒矮嵩草草甸碳过程的影响

随着人类活动干扰(放牧)的增加,青藏高原高寒嵩草甸的退化演替过程依次为禾草-矮嵩草群落、矮嵩草群落、小嵩草群落和杂类草-黑土滩4个阶。其中小嵩草群落又可划分为草毡表层加厚、开裂与塌陷3个子阶段。采用时空转换的方法,研究了人类活动对青藏高原高寒矮嵩草草甸碳过程的影响。结果表明,随着人类干扰强度的增加,植物群落地上部分有机碳储量逐渐降低,由禾草-矮嵩草群落的(134.7±17.3)gC/m2逐渐降低到杂类草-黑土滩次生裸地(18.96±6.18)gC·m-2。土壤、植物地下部分有机碳贮量呈单峰曲线变化,草毡表层开裂子阶段最高,分别为(49.7±0.83)gC·kg-1和(3596.7±179.8)gC·m-2。;杂类草-黑土滩阶段最低,分别为(19.2±1.13)gC·kg-1和(121.6±6.1)gC·m-2。受植物地下部贮碳的影响,土壤-植被系统呈现逐渐降低的变化特征。随人类活动干扰的加强,高寒嵩草草地植物有机碳地下/地上分配比发生巨大改变,草地草毡表层厚度不高于4.3cm是保证草地生产与生态服功能双赢的重要指标。     

青海省高寒草甸不同退化阶段土壤无机碳分异特征

采用时空转换的方法,选取青海省高寒草甸退化演替过程中典型退化阶段,探讨高寒草甸不同退化阶段土壤无机碳(SIC)含量及储量分异特征。结果表明:禾草-矮嵩草群落、小嵩草群落、小嵩草剥蚀期和黑土滩型退化草地0~50 cm土层SIC总储量分别为0.45、0.10、0.13和1.10 kg C·m-2;0~50 cm土层范围内,禾草-矮嵩草群落与黑土滩型退化草地存在明显的碳酸盐淀积层(主要在30 cm土层以下),而小嵩草群落和小嵩草剥蚀期在剖面内无明显的碳酸盐淀积层;草甸草毡表层特征(厚度、破碎度等)以及土壤容重、pH值与SIC变化特征存在某种协同演化关系;高寒草甸退化与无机碳储量之间没有明显的耦合作用,只有当草甸极度退化(黑土型退化草地)时,草甸SIC分层及总储量特征才表现出明显的差异。     

高寒矮嵩草群落退化演替系列氮、磷生态化学计量学特征

运用历史资料与实地调查相结合的方法,以多元数量统计为手段确定采样地点,以空间尺度代替时间尺度,确定演替系列,以生态化学计量学为基础探讨了高寒矮嵩草草甸退化演替系列氮(N)磷(P)含量及化学计量学特征,发现:1)高寒矮嵩草草甸土壤全量N、P含量随退化演替程度的加深而呈倒"V"字形变化趋势,速效N、P含量随退化程度的加深呈降低趋势,但土壤草甸全量及速效N/P化学计量学特征则呈现降低趋势;2)地上植物N/P化学计量学特征在整个退化演替过程没有明显的差异。说明高寒矮嵩草群落退化改变了土壤中全量及速效N、P的积累和分解速率,打破了土壤系统养分平衡模式,但并没有明显改变植物地上部分整体的N/P化学计量学特征,因此在退化演替过程中植物N/P比为草地退化诊断的惰性指标;土壤N/P化学计量学特征变化同草地退化演替过程具有较好的同步性,其对草地退化演替的敏感性较高,有可能成为未来草地退化诊断的生态指示指标。     

青藏高原高山嵩草高寒草甸不同退化阶段植物群落与土壤养分

选取西藏自治区拉萨市当雄县4块不同退化程度的高山嵩草高寒草甸,采用空间序列代替时间演替的方法,研究不同退化阶段高寒草甸的土壤理化性质和植物群落特征以及二者之间的相关关系。结果表明: 不同退化阶段高寒草甸的土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮和含水量均随土壤退化程度加剧呈降低的趋势,而pH值呈现升高的趋势。中度退化草甸的植物群落高度、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数最大。群落盖度、总生物量均为未退化草甸最大、重度退化草甸最小。随着草甸退化程度加剧,莎草科生物量及比例下降,豆科和杂类草生物量及比例增加,禾本科生物量及比例先增加后减小;草甸植物群落地上生物量与土壤有机碳、全氮、全磷含量和土壤含水量呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关。随着草甸植被的退化,土壤退化加重,最终表现为草地生产力显著下降。     

青藏高原高寒草甸植物群落物种组成和生物量沿环境梯度的变化

生物多样性与生态系统功能的关系及其机制是生态学领域的重大科学问题. 人们越来越关注环境因子对多样性-生产力关系的影响. 植物群落组成、物种丰富度、物种特征、生物量的分布结构和植物枯枝落叶对高寒草甸物种多样性和生产力有着重要的影响. 因此, 我们利用2001~2004年中国科学院海北生态系统定位站高寒草甸群落的实测资料, 研究了不同环境梯度(土壤含水量和营养)下, 植物群落生物量, 物种丰富度及组成的变化. 结果表明, 植物群落物种组成的不同反应在生物量的分布上, 以藏嵩草为优势种的藏嵩草沼泽化草甸群落总生物量(地上、地下)最高(13196.96±719.69 g/m²), 次之是以杂类草和莎草科为主的小嵩草草甸(2869.58±147.52 g/m₂), 以禾本科和杂类草为主的矮嵩草草甸最低(2153.08±141.95 g/m²). 藏嵩草沼泽化草甸中, 草本植物枯枝落叶显著高于小嵩草、矮嵩草草甸, 土壤含水量对草本植物枯枝落叶有较大的影响. 不同类型草甸群落中, 地上生物量与土壤有机质、全氮和群落盖度之间均呈显著正相关(P < 0.05); 藏嵩草沼泽化草甸中, 总生物量与物种丰富度呈负相关(r_s = -0.907, P < 0.05)、地下生物量与土壤含水量呈正相关(r_s = -0.900, P < 0.05); 而在小嵩草和矮嵩草草甸中它们之间均没有达到显著水平, 说明不同类型高寒草甸群落生产力除受物种多样性、功能群内物种密度和均匀度的影响, 同时也受物种本身特征和外部环境资源的影响. 不同类型草甸群落生物量的分布与土壤含水量和土壤养分的变化相一致.     

长期模拟增温对矮嵩草草甸土壤理化性质与植物化学成分的影响

采用国际冻原计划(ITEX)长期模拟增温试验装置,研究了退化和未退化的矮嵩草草甸上植物化学成分(粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、木质素、粗脂肪、粗蛋白和无氮浸出物)含量、土壤环境因子(速效氮、速效钾、速效磷、全氮、全磷、全钾、有机质和土壤含水量)的变化及其相互关系。结果表明:长期模拟增温明显影响了土壤理化性质和3个功能群植物的化学成分含量(P0.05);在退化的矮嵩草草甸上长期模拟增温,两者存在明显的交互效应(P0.05),增温增加了植物可直接利用的土壤养分含量,但土壤中有机质、全氮、全磷、全钾和含水量均低于其各自对照,增温降低了优良牧草(禾草和莎草)粗脂肪、粗蛋白和无氮浸出物的含量,增加了粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和木质素含量,降低了牧草消化率;长期模拟增温条件下,土壤理化性质对植物化学成分的贡献大小依次是:速效氮有机质含水量速效钾。典型对应分析表明,长期模拟增温进一步巩固了未退化矮嵩草草甸禾草类和莎草类优势牧草的地位,杂类草逐渐衰退;而在退化矮嵩草草甸样地上长期模拟增温,群落优势种的优势度下降,加剧了草地退化。     

三种嵩草群落中若干植物种的生态位宽度与重叠分析

本文利用Levins和Pianka公式,在多维生态因子梯度上测定了海北地区高寒草甸三种嵩草(Kobresia)群落中若干植物种的生态位宽度和生态位重叠。结果表明：三种嵩草群落中优势种群的生态位宽度都较大,其中小嵩草(K,pygmaea)在土壤水势、光照强度和坡向等三维因子上的生态位宽度分别是0.918、0.896和0.910;矮嵩草(K．humilis)和藏嵩草(K．tibetica)在土壤水势维上的生态位宽度分别是0.875和0.866;植物种如具有较大的生态位,则种间的生态位重叠亦较高;植物种对间若有相似的生物学—生态学特征,生态位重叠有降低的趋势;小嵩草和矮嵩草在三维上的重叠值分别是0.671、0.719和0.686;某些杂类草与优质牧草之间存有较大的重叠,这主要与长期过度放牧、优良牧草受到抑制以及生境退化有关。     

施肥梯度对高寒草甸群落结构、功能和土壤质量的影响

在三江源区研究了不同施肥梯度对高寒矮嵩草草甸群落结构、功能;土壤全量养分、速效养分;土壤有机碳和微生物生物量碳的影响,以揭示矮嵩草草甸群落特征;土壤养分和土壤微生物活性对施肥梯度的响应.结果表明:1)随着施肥量的增加,不同功能群的盖度响应各异,其中禾本科植物的响应较大,而豆科和杂类草植物盖度明显降低,莎草科盖度变化不明显;施肥量增加到一定程度,如施氮40 g/m2时,各功能群植物的盖度逐渐降低.生物量随施肥梯度呈单峰曲线变化,不施肥时生物量最低,施肥20 g/m2或32 g/m2时生物量最高.2)土壤全量养分和速效养分在施肥量为20 g/m2或32 g/m2时较高,施肥量增加到40 g/m2时土壤资源逐渐降低.3)不同施肥梯度矮嵩草草甸土壤有机碳和微生物生物量碳在0-10 cm土层明显较高,且随着施肥量的增加,分布在0-40 cm土层的土壤有机碳含量呈单峰曲线变化.施肥20 g/m2或32 g/m2时土壤有机碳和微生物量碳含量最高.4)30 g/m2施肥量可作为高寒草甸最佳施氮水平.施肥梯度下土壤有机碳和微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标.高施肥量(≥40 g/m2)视为影响高寒草甸生态系统结构与功能、土壤养分及土壤微生物活性的阈值.     

土壤-牧草氮素供需状况变化对高寒草甸植被演替与草地退化的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站 ,选取处于不同退化阶段的具有典型代表意义的草甸草场为研究对象 ,通过对其土壤氮素矿化补给能力、牧草对氮素的需求量的研究 ,探讨土壤 牧草氮素供需状况变化对高寒草甸植被演替与草地退化的影响。结果表明 ,在牧草生长季 5～ 8月 ,高寒草甸土壤的氮素矿化补给量为 15 86 g·m-2 ,而随着高寒草甸退化程度的加重 ,植物群落中优势种群由禾草演替为禾草 苔草 嵩草、嵩草至杂类草 ,其牧草生长需要的总氮量分别为 2 2 86、2 4 87、37 3、14 96g·m-2 ,只有在杂类草草甸阶段 ,其牧草生长对氮素的需求才与其土壤氮素供求相适配 ,可见养分是高寒草甸植被演替与草场退化的重要驱动因子之一。     

青藏高原高寒草甸退化对矮嵩草有关生理特性的影响

该研究采用空间分布代替时间演替的方法,选取青藏高原青海省果洛藏族自治州玛沁县境内典型的未退化草甸和退化草甸样地,分别设置3个5m×5m的样方,于6至9月下旬上午进行植株和土壤采样,测定矮嵩草生理指标,探讨高寒草甸退化所导致的环境变化对自然生长状态下矮嵩草生理特性的影响机制。结果表明:(1)与未退化草甸相比,退化导致土壤表层速效氮含量极显著降低,而速效磷和速效钾含量显著升高;全氮、全磷和全钾的含量总体上表现为未退化草甸低于退化草甸。(2)与未退化草甸相比,退化草甸矮嵩草叶中超氧化物歧化酶(SOD)活性在生长前期高而后期低(低4%),谷胱甘肽(GSH)含量在两个样地的变化趋势基本一致。(3)退化草甸矮嵩草叶片可溶糖和可溶蛋白含量在生长后期分别比未退化草甸降低17.6%和34.9%,且9月份降低达极显著水平。(4)生长中期以后,退化草甸矮嵩草叶片叶绿素a、b含量比未退化草甸的下降速度快、含量分别低18.84%和20.68%。(5)退化草甸矮嵩草叶片超氧阴离子自由基(O_2~)的产生速率在9月份极显著高于未退化草甸。研究表明,在非生物胁迫下未退化草甸的矮嵩草具有更高的ROS清除能力和渗透调节能力,退化导致的环境变化可能是矮嵩草在生长后期抗氧化能力降低、衰老早的内在原因。     

模拟增温对青藏高原多年冻土区小嵩草和藏嵩草生长与抗氧化特征的影响

采用开顶式增温小室(OTCs)方法模拟气候变暖,分别选取青藏高原腹地风火山地区高寒小嵩草草甸和高寒藏嵩草沼泽草甸优势物种小嵩草和藏嵩草为研究对象,对比分析增温处理下两种优势物种叶片的形态与生理特征变化,从而探索高寒植物对气候变暖的内在响应机理.结果表明: 增温显著增加了小嵩草叶片长度(40.0%)和叶片数量(72.7%),也显著增加了藏嵩草株高(11.9%)和叶片长度(19.3%),促进了两种优势植物的形态生长和地上生物量增加.增温处理下小嵩草和藏嵩草叶片的膜透性(电导率),活性氧(过氧化氢和超氧阴离子自由基),超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶和过氧化氢酶活性,丙二醛含量均没有显著变化.但抗坏血酸和游离脯氨酸含量在藏嵩草叶片内分别显著增加了29.8%和53.8%,而在小嵩草叶片内没有明显变化.可见,增温下小嵩草和藏嵩草均能够维持正常的抗氧化水平,以维持该区域优势植物生长;但藏嵩草生理过程对增温更加敏感.     

青海海北植物群落类型与土壤线虫群落相互关系

土壤线虫是良好的指示生物, 是植物群落演替的重要驱动力, 其生态功能影响着生态系统正常生态效应的发挥。该研究以海北矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸、西藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸、暗褐薹草(Carex atrofusca)沼泽化草甸和金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛4种不同植物群落类型的土壤线虫为研究对象, 研究不同植物群落类型下的土壤线虫群落组成、分布特征、物种多样性及其营养类群组成, 分析植物类群结构与土壤线虫群落之间的相关性。主要研究结果: (1)在4种植物群落土壤样本中共分离线虫3 800条, 分属于2纲5目15科30属, 线虫平均个体密度为每100 g干土580条, 随土壤深度增加而递减, 具有明显的表聚性。不同植物群落间的土壤线虫群落组成存在一定差异, 矮生嵩草草甸0-40 cm土壤线虫总数(1 811条·392.5 cm^-3)显著高于其他植物群落类型, 暗褐薹草沼泽化草甸的土壤线虫总数最少(324条·392.5 cm^-3)。4种植物群落下土壤线虫的优势属和营养类群组成存在差异, 这种差异在矮生嵩草草甸与暗褐薹草沼泽化草甸之间表现得尤为明显。 (2)不同植物群落下土壤线虫的多样性指数(H′)和均匀度指数(J′)均为金露梅灌丛最高, 暗褐薹草沼泽化草甸最低, 其两种植物群落间H′差异显著, 而优势度指数(λ)相反, 为暗褐薹草沼泽化草甸最高, 金露梅灌丛最低。表明金露梅灌丛土壤线虫群落多样性最高, 暗褐薹草沼泽化草甸土壤线虫群落多样性最低, 土壤线虫群落趋于单一化。4种植物群落土壤有机质的分解途径均以细菌通道为主。西藏嵩草沼泽化草甸的瓦斯乐斯卡指数(WI)显著高于矮生嵩草草甸, 表明从高寒沼泽化草甸过渡到高寒灌丛、高寒草甸, 土壤肥力不断降低, 沼泽化草甸有利于食微生物线虫的生长。暗褐薹草沼泽化草甸的植物寄生线虫指数(PPI)、成熟度指数(MI)均表现为最低, 表明其生态系统的成熟度较低, 这与暗褐薹草沼泽化草甸土壤含水量较高有关。不同植物群落下的富集指数(EI)、结构指数(SI)均为暗褐薹草沼泽化草甸最高, 由此可以看出暗褐薹草沼泽化草甸的食物网相对连通性较高, 食物链较长, 食物网的阻力相对较小。(3)主成分分析(PCA)结果显示4种植物群落最大贡献属不同。相关性分析表明: 食细菌性线虫数量与西藏嵩草沼泽化草甸有显著的正相关关系; 金露梅灌丛的植物多样性与线虫的H′、J′有显著的负相关关系, 与λ则有显著的正相关关系; WI与矮生嵩草草甸的植物多样性有显著的正相关关系, PPI与矮生嵩草草甸的物种多样性指数有显著的负相关关系。综上所述, 植物群落深刻地影响着土壤线虫群落的多样性。     

高寒草甸不同演替阶段植物叶片功能性状研究

以甘南高寒草甸演替过程中5个阶段的典型群落为研究对象,对围封样地内不同演替阶段群落叶片功能性状进行比较,分析了围封地内各演替阶段群落水平上主要物种叶性状与环境因子的关系。结果显示:(1)此围封地形成了一个从草本到灌木的演替过程。随着演替的进行,Margalef指数显著增加,Shannon-Wiener指数呈先增加后降低的趋势。(2)从演替前期到演替后期,土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)、土壤含水量(SWC)逐渐升高,光照度(LI)、土壤温度(ST)逐渐降低,土壤全磷(STP)呈先降低后增加趋势;叶片有机碳(LCC)、全氮(LNC)、含水量(LWC)逐渐升高;比叶面积(SLA)、磷利用效率(PUPE)、稳定碳同位素(δ13C)逐渐下降,叶片全磷(LPC)先降低后升高,而氮利用效率(PUNE)先升高后降低。(3)RDA冗余分析表明,在此围封样地内,演替前期植物群落叶性状主要受到LI和ST的限制作用。而在演替的中后期SWC[WTBZ]是主要影响因子。此研究有助于我们认识高寒草甸生态系统的退化过程所导致的生态环境问题,进而寻求更好的草地恢复和重建方法。     

长江口潮滩湿地土壤酶活性的陆向变化以及与环境因子的相关性

研究了长江口崇明东滩潮滩湿地表层沉积物的土壤酶活性和环境因子沿高程的陆向变化及其它们之间的相关性。结果表明,在潮滩湿地表层沉积物中的全磷(TP)、全氮(TN)和有机质(OM)的含量,随着高程的增加,其含量呈上升趋势,而沉积物平均粒径(AGS)和溶解无机磷(DIP)含量逐渐降低。崇明东滩表层沉积物中碱性磷酸酶活性沿高程梯度有增加的趋势,与沉积物平均粒径和溶解无机磷含量呈极显著负相关(p<0.01),与有机质、总氮、总磷含量呈显著正相关(p<0.05),反映出碱性磷酸酶活性受底物和产物并存机制的诱导或抑制。过氧化氢酶活性随高程也有逐渐增大的趋势,其活性与有机质、总氮、总磷呈显著正相关与溶解无机磷和沉积物平均粒径呈负相关(p<0.05),充分反映了随着演替的发展,沉积物的肥力逐渐增高的特点,也反映了沿高程梯度沉积物生物氧化作用逐渐增强。转化酶活性从藻类盐渍带到芦苇(Phragmites australis)带变化并不明显,在海三棱藨草(Scirpus mariqueter)带略高。蛋白酶活性从藻类盐渍带到芦苇带有降低的趋势,蛋白酶活性的高低更决定于有机质中蛋白质的含量而与有机质总量无关,说明蛋白酶可能主要由硅藻产生。     

降水量变化与氮添加下荒漠草原土壤酶活性及其影响因素

土壤酶主要由植物根系和微生物分泌产生, 参与有机质降解和元素循环等重要过程。研究降水量变化和氮(N)添加下土壤酶活性及其与植物群落组成以及微生物活动间的联系, 可为深入理解全球变化背景下植被-土壤系统中元素的循环与转化机制提供科学依据。该研究基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量变化(减少50%、减少30%、对照、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m^-2·a^-1)的野外试验, 研究了2018-2019年土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性的变化, 分析了其与植物群落组成、微生物生态化学计量特征的关系。结果表明: 与减少降水量相比, 增加降水量对3种酶活性的影响较大, 但其效应与N添加以及年份存在交互作用。2018年增加降水量对3种酶活性的影响缺乏明显的规律性。2019年增加降水量不同程度地提高了3种酶活性。N添加对3种酶活性影响较小(尤其2019年); 草木樨状黄耆(Astragalus melilotoides)生物量与脲酶和磷酸酶活性负相关。糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)生物量与3种酶活性正相关。除Patrick丰富度指数外, 植物群落多样性指数普遍与3种酶活性负相关; 对酶活性影响较大的因子包括土壤pH、土壤全磷(P)含量和微生物生物量碳(C):N:P。因此, 短期内降水量变化及N添加对荒漠草原土壤酶的影响较小(尤其在减少降水量条件下); 降水量增加及N添加通过提高植物生物量、改变植物多样性、调节微生物生物量元素平衡以及增强土壤P有效性, 直接影响着土壤酶活性。鉴于土壤酶种类的多样化和功能的复杂性, 今后还需结合多种酶活性的长期变化规律, 深入分析全球变化对酶活性的影响机制。     

望天树人工林根际土壤理化性质及微生物群落特征

以望天树纯林(WC)、望天树×降香黄檀(WJ)和望天树×尾巨桉(WA)混交林为研究对象,对比分析不同林分中望天树根际土壤理化性质,并利用Biolog-Eco微平板法和磷脂脂肪酸(PLFA)甲酯法研究根际微生物群落特征,探讨不同混交树种对望天树根际土壤微生态环境的改善作用。结果表明: 3种林分望天树根际土壤含水量、pH值、有机质、全氮、全钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均表现为WA显著高于WC和WJ,而WC和WJ差异不显著;硝态氮、铵态氮、速效钾含量表现为WA和WJ差异不显著,二者均显著高于WC;全磷和速效磷含量表现为WJ>WA>WC,林分间差异显著。3种林分望天树根际土壤微生物平均颜色变化率(AWCD) 、Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数及6类碳源底物利用情况均表现为WA>WJ>WC;主成分分析表明,碳水化合物类、氨基酸类和酚酸类化合物是望天树人工林根际土壤微生物主要利用的碳源。3种林分望天树根际土壤微生物总PLFA及细菌、真菌、放线菌的PLFA含量均表现为WA>WJ>WC。相关性分析表明,土壤理化性质(包括含水量、pH值、有机质、全氮、全钾、硝态氮、铵态氮、速效钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性)与微生物特征(即代谢活性、功能多样性指数及PLFA含量)均存在显著正相关关系。从土壤理化性质及微生物群落功能和结构特征分析来看,3种林分中望天树×尾巨桉是最有利于改善望天树幼树期根际土壤微生态环境、提高土壤可利用养分的混交模式。     

陕西渭北柿子园种植白三叶草对土壤养分和生物学性质的影响

种植豆科绿肥可以有效增加氮肥来源,提高水土保持能力,改善生态环境与土壤质量,是促进农业生产可持续发展的重要措施之一.本试验研究了柿子园种植白三叶草对土壤养分和生物学性质的影响,以探明果园种植豆科绿肥在土壤肥力改良与经济效益提升方面的潜力.设柿子园清耕、种植白三叶草2个处理,于2017年9月14日分别采集0～10、10～20、20～30和30～40 cm土层样品,以分析两个处理对土壤有机质、速效氮、微生物生物量碳、氮和酶活性的影响.结果表明: 与清耕相比,生草后的整个被测土层的有机质、速效氮、微生物生物量碳、氮及脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性均增加,其中,0～10 cm土层生草处理的有机质、微生物生物量碳增加效果显著,10～20 cm土层速效氮含量增加效果显著,0～20 cm土层中脲酶活性显著增加,而过氧化氢酶活性、蔗糖酶及土壤酶活性的几何平均值(GME)则在整个被测土层都显著增加.表明果园生草能改善土壤肥力状况,在一定程度上可减少化肥氮投入量,提高果园经济效益,是一种优良的果园栽培模式.     

脐橙果园土壤养分动态与酶活性的季节变化

土壤酶活性可用于衡量土壤养分供应能力及土壤质量,而其季节变化可反映养分供应与植物需求的耦合关系。在赣南地区选取施肥模式类似,种植年限分别为9、20和31年的脐橙果园为研究对象,测定土壤养分含量,监测土壤酶活性的季节变化。结果表明:土壤有机碳(C)、全氮(N)和全磷(P)均表现为随种植年限延长逐渐提高;土壤蔗糖酶活性表现为20年高于9年和31年,脲酶为9年和21年高于31年,而酸性磷酸酶不同种植年限之间差异不显著。土壤C、N、P的转化和供应速率与养分含量提高的变化趋势不一致,种植年限至31年,土壤C和N供应速率均表现出下降的趋势;且土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性的季节变化与脐橙初冬C贮存、春夏N需求和夏末秋初P转移更明显的节律不吻合。因此推断,随着种植年限增加,土壤养分转化和供应速率下降,N和P供应失衡、养分供应的季节变化与果树需求不协调可能是导致赣南高龄果园土壤质量及脐橙产量和品质下降的重要原因。     

入侵毛竹皆伐对亚热带森林土壤微生物生物量和酶活性的影响

去除入侵植物是恢复入侵地生态系统的首要步骤。本文研究了天目山毛竹纯林(完全入侵)、入侵毛竹皆伐林(皆伐后经过5年自然更新)和常绿阔叶林(未入侵)的土壤微生物生物量及多种土壤酶活性特征。结果表明: 与毛竹纯林相比,入侵毛竹皆伐林土壤有机碳(SOC)、硝态氮、有效磷和速效钾含量显著升高;土壤微生物生物量碳(MBC)和磷(MBP)显著升高,而土壤微生物生物量氮(MBN)显著降低;α-葡萄糖苷酶(AG)、β-葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酚氧化酶(POX)活性显著升高,而纤维二糖水解酶(CBH)、β-N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)和过氧化物酶(PER)活性未发生显著改变。土壤AG、BG和LAP活性与SOC和MBC呈显著正相关;POX活性与硝态氮含量呈显著正相关。此外,入侵毛竹皆伐林土壤MBC、MBN和MBP及AG、BG、NAG、LAP和ACP活性均显著高于常绿阔叶林。综上,入侵毛竹皆伐促进了森林土壤养分含量、微生物生物量和酶活性的提高,是恢复入侵地森林土壤质量的有效措施,研究结果可为亚热带森林毛竹入侵治理提供科学依据。     

子午岭人工林土壤微生物生物量及酶活性

数十年来,黄土高原的生态恢复取得了显著的效益,不仅遏制了当地的土壤流失,改善了土壤质量,同时也减少了向黄河的输沙量.但是,区域森林物种和群落演替还远未得到充分发展.子午岭林区及其高度发达的森林群落,作为先进的生态区,可以将实践经验和知识借鉴到中国黄土高原的其他地区,有助于确定最有效的人工林树种,以便今后更好地进行生态恢复.为了系统地了解典型的当地树种对土壤性质的潜在影响,本研究以黄土高原子午岭天然次生林区生长状况较好的人工林(刺槐、油松和侧柏)为研究对象,并以子午岭林区顶极群落辽东栎天然林为对照,这4种林型具有较一致的树龄(25年)、立地条件等.采用传统方法测定4种乔木林0～20 cm土壤理化性质、土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)和土壤微生物生物量碳、氮.结果表明: 1)土壤蔗糖酶活性为16.94～64.49 mg·g^-1·24 h^-1,脲酶活性为0.15～0.26 mg·g^-1·24 h^-1,碱性磷酸酶为0.65～1.23 mg·g^-1·24 h^-1,且侧柏土壤的3种酶活性均显著高于刺槐和油松土壤.从3种酶活性几何平均值来看,侧柏土壤酶活性甚至高于辽东栎;2)土壤微生物生物量碳、氮变化范围分别为247.37～529.84 mg·kg^-1、41.48～77.91 mg·kg^-1,均为侧柏>油松>刺槐,且侧柏显著高于油松和刺槐.辽东栎土壤微生物生物量碳高于侧柏,而微生物生物量氮低于侧柏,但差异均不显著;3)油松土壤溶解性碳、氮含量较高,甚至高于土壤微生物生物量碳、氮,说明油松土壤中溶解性有机物是较微生物生物量更主要的活性养分;4)土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关性,刺槐和油松土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性分别与土壤有机碳、全氮和全磷含量呈显著正相关;5)主成分分析结果表明,植被类型对土壤微生物生物量碳和氮、有机碳、全氮、碳磷比、氮磷比、脲酶影响较大,土壤微生物生物量碳、氮、碳磷比、氮磷比和氮与磷呈负相关,土壤溶解性碳、氮与碳氮比呈负相关.表明侧柏是较油松和刺槐更适用于南部森林带的造林树种.