藏北古露高寒草地生态系统对短期围封的响应

过度放牧导致高寒草地生态系统退化,围封是生态保护和恢复的管理手段。以青藏高原那曲县古露镇过牧退化高寒草地为对象,系统分析了高寒草地生态系统的植被特征及土壤理化特性、土壤酶活性、土壤微生物生物量和群落结构对围封的响应。结果表明,短期围封后,(1)植被平均高度、盖度和地上生物量均有极显著增加(P0.01),而生物多样性指数则显著降低(P0.01);(2)土壤的水溶性有机碳含量、土壤物理结构(沙土与粉土的比例)及pH有显著变化(P0.05);(3)土壤酶活性没有明显改善;(4)土壤微生物生物量(细菌、放线菌、真菌)均呈显著增加(P0.05);(5)土壤中细菌的多样性有增加的趋势,其群落组成在门水平上也发生了变化;(6)Manteltest分析显示与土壤细菌群落结构的呈正相关性的环境因子主要为土壤有机碳含量(TOC)、总氮含量(TN)、碳磷比(C/P)与氮磷比(N/P)(P0.05)。这表明围栏封育有利于藏北草地植被、土壤理化特性的恢复,还能维持土壤微生物多样性,促进高寒草地生态系统的可持续发展。     

巴音布鲁克高寒人工草地土壤可培养微生物区系特征

以巴音布鲁克建植期为4、8、15和20年的4种人工草地为对象,以天然草地为对照,采用平板表面涂抹法对0～20cm、20～40cm的土壤微生物区系特征进行了分析。结果表明:细菌数量以建植期4年的草地土壤最多,20年最少,8年、15年人工草地分别是天然草地的1.19和0.58倍;真菌数量为4年人工草地>20年人工草地>15年人工草地>8年人工草地>天然草地;放线菌数量以天然草地最多,8年人工草地次之,20年、4年、15年人工草地依次降低;细菌、真菌以及放线菌数量均在8月达到最大值,9月最小;细菌与植被盖度呈显著正相关(P<0.05),微生物总数与植被盖度呈极显著正相关(P<0.01),真菌与土壤含水量呈极显著正相关(P<0.01),与电导率呈显著正相关(P<0.05),pH值对放线菌的影响最大;影响微生物类群总数的主要生态因子是植被盖度和建植年限。     

Reasonable management of perennial planting grassland contributes to positive succession of soil microbial community in Sanjiangyuan of Qinghai-Tibetan Plateau,China

合理管理多年生人工建植草地有助于中国青藏高原三江源土壤微生物群落的正向演替 摘要：草地重建是缓解青藏高原三江源“黑土滩”的一种主要方法,同时了解如何管理建植草地也至关重要。而哪种人工管理模式更能有效地恢复“黑土滩”退化草地？为恢复“黑土滩”提供科学依据,我们研究了不同管理模式下人工草地植被特性、土壤理化性质和土壤微生物群落结构的变化,并探讨了不同管理模式对人工草地群落的影响。在本研究中,植被特性和土壤理化性质分别通过实地调查和实验室分析等方法得出,并且运用高通量测序技术测定了土壤微生物群落组成。研究结果表明,在不同管理模式下的人工建植草地植被特性、土壤理化性质和土壤微生物群落结构存在明显差异,而且植被植物多样性、地上生物量、土壤有机碳显著控制着放线菌门和担子菌门。当建植一次时Shannon-Wiener指数、地上生物量和土壤有机碳达到峰值,此时放线菌门和担子菌门所被注释的ASVs的相对丰度显著富集。此外,该管理模式下土壤的细菌多样性最高,真菌多样性最低,土壤逐渐成为“细菌型”土壤。由此得出,建植一次的人工草地植被特性和土壤环境更有利于整体群落的正向演替,是恢复“黑土滩”最合理的管理模式。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段植被特征与土壤性质的关系

采用空间代替时间序列的方法,对衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段植被特征与土壤性质的关系进行研究.结果表明:不同植被恢复阶段土壤理化特征存在明显差异,从草坡、灌草、灌丛到乔灌恢复阶段,0～40 cm土层土壤有机质、全氮、速效氮和土壤含水量显著增加,土壤容重显著减小,土壤全磷和速效磷变化不明显,土壤pH逐渐减小,但不同恢复阶段间差异不显著.不同恢复阶段植物群落生物量影响土壤微生物数量和组成,细菌和真菌数量与植物群落地上生物量呈显著正相关,放线菌数量与地上生物量相关性不显著;在各恢复阶段,土壤脲酶、蛋白酶、磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性随着土层的加深而逐渐减弱,并与植物群落丰富度和地上生物量呈显著正相关.     

高寒煤矿渣山植被恢复过程中土壤生物化学性质与真菌多样性变异特征研究

【目的】探究不同恢复年限煤矿渣山土壤真菌多样性的变化规律。【方法】选取江仓矿区渣山不同建植年限(2、4、6年)草地土壤为研究对象,测定土壤化学性质及酶活性,并利用高通量测序方法测定土壤真菌多样性。【结果】随着恢复年限的增长,土壤pH、土壤全钾和有机质含量呈现差异显著性,蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶以及磷酸酶含量逐渐上升,并提高了真菌群落的丰富度与多样性,其中复绿4年的效果最为明显。各样地主要以子囊菌门、担子菌门为主;腐生营养型真菌占43.2%-89.7%。氮素、土壤酶活性是影响江仓煤矿区草地土壤真菌多样性的主要因素。【结论】复绿能够改善土壤化学性质以及土壤真菌群落多样性。     

黄土丘陵区植被恢复过程中土壤微生物数量演变特征

对黄土丘陵区不同植被恢复模式下土壤理化性状及微生物数量研究表明:植被恢复30年后土壤理化性状和微生物数量都得到明显改善,土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾含量以及微生物数量显著增加;人工刺槐恢复林细菌与真菌数量,随种植年限增长呈现为先增加后减少,到40年时再增加的变化规律;放线菌数量变化规律不明显。相关性分析显示细菌数量和有机质、全氮、碱解氮和速效钾相关性显著,真菌数量和有机质、全氮相关性显著,而放线菌数量与土壤肥力指标相关性不显著。主成分分析揭示出微生物数量可作为评价植被改善土壤质量的指标。     

青藏高原高寒草地退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策

以三江源区不同退化程度高寒草甸和不同恢复年限人工草地作为研究对象,通过野外调查与采样、实验室分析,探究了高寒地区退化天然草地与人工恢复草地的植被群落繁殖构件数量变化.结果表明:在群落水平上,天然草地退化和人工草地建植会对植物繁殖构件的数量和生物量产生影响.随着天然草地退化程度的增加,营养枝数量和生物量则明显下降,而繁殖枝的数量和生物量明显升高(P＜0.05);随着人工草地恢复年限的增加,营养枝的数量和生物量逐渐增加,而繁殖枝的数量和生物量则逐渐降低(P＜0.05);随着恢复年限的增加,人工草地繁殖构件的变化逐渐接近未退化天然草地.在功能群水平上,植物繁殖构件数量亦随草地退化程度和人工恢复年限而变化.随着恢复年限的增加,禾本科、莎草科、杂类草的营养枝数量和生物量均呈现显著增加(P＜0.05),而繁殖枝数量和生物量则显著下降,禾本科的繁殖构件数量远远大于莎草科和杂类草;随着退化程度的增加,三大功能群的营养枝枝数和生物量显著增加(P＜0.05),而繁殖枝则呈现相反的趋势.实证了草地退化和人工恢复改变植物群落繁殖分配对策的科学假设,为高寒草地植被恢复重建技术的发展和更新提供理论支撑.     

无纺布对不同坡度高寒退化草甸地上植被和土壤理化特征的影响

当前三江源区高寒草甸在气候变化和人类活动作用下已经大面积退化。由于该区域地势复杂, 除滩地之外, 不同坡度的退化草地治理技术研究亟待加强。针对退化草地恢复已有大量研究, 然而对草地干扰相对较低的无纺布覆盖技术研究薄弱。基于以上, 在三江源区不同坡度的高寒退化草甸通过铺设无纺布, 来探讨无纺布对不同坡度退化草地植被及土壤理化性质的影响。结果发现: 缓坡地地上生物量、植被高度、土壤水分显著低于陡坡地; 无纺布覆盖能显著提升植被地上生物量、 盖度、 物种分盖度和、含水量以及碳、氮积累; 且对缓坡地植被地上生物量、 物种分盖度和及土壤水分的促进幅度更大。因此无纺布覆盖对植被及土壤提升效应说明这是一项适宜于高寒退化草甸的恢复技术, 特别对水热条件相对较差的缓坡退化草地治理中, 此项技术适宜推广。     

青藏高原高寒草甸夏季植被特征及对模拟增温的短期响应

以青藏高原高寒草甸为研究对象,研究了草甸植被夏季生长动态特征;同时采用红外辐射器模拟增温的方法,探讨了草甸植被对增温的短期(1a)响应.结果表明:(1)高寒草甸夏季植被高度与地下生物量、总生物量相关性不显著,盖度与二者相关性极显著;高度对地上生物量影响较大(R=0.892,P＜0.01),盖度对地下生物量(R=0.883,P＜0.01)和总生物量(R=0.888,P＜0.01)影响较大.(2)高寒草甸夏季植被地上部分和地下部分表现出不同的生长模式,地上部分近似等速生长(幂指数为1.011),地下部分则表现为异速生长(幂指数为0.459),但整体呈现异速生长(幂指数为0.473).(3)高寒草甸夏季植被地上生物量(P＜0.05)在6月份较地下生物量(P＞0.05)对环境更为敏感,且一年之后地上-地下生物量均呈减小趋势,这与空气温度、土壤温度和土壤水分的显著减小密切相关.(4)红外辐射器在高寒草甸的增温度效果较好,空气、地表、土壤温度都随增温幅度增强而增加;短期增温对高寒植被有正效应(T0-T1),而温度持续升高则对植被产生负效应(T1-T2);各植被指标的方差分析都未达到显著水平,表明短期增温对该植被影响不显著.     

植被与土壤特征对青藏高原不同程度退化草地的响应

高寒草地作为青藏高原高寒生态系统的重要组分之一,其退化已严重影响到高原的可持续发展和草地恢复重建。搜集了2004—2022年间关于青藏高原高寒草地退化的64篇研究结果,包含土壤有机碳、生物量和多样性指数等16个指标的1403组数据,运用meta分析解析了草地退化对土壤理化性质、植被生产力和物种多样性的影响,并对重度退化草地的土壤理化性质和植物生物量进行线性回归分析。结果表明：随着草地退化的加剧,土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾、土壤含水量、地上生物量、地下生物量和植被高度显著下降;土壤容重显著上升;土壤pH、全钾在各个退化阶段没有明显差异;Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数整体呈下降趋势。土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾和土壤含水量与地上生物量、地下生物量存在显著的正相关;土壤容重与地上生物量、地下生物量呈显著的负相关;土壤pH与地上生物量、地下生物量呈负相关。因此,青藏高原高寒草地退化通过改变土壤理化性质而改变地上群落多样性和生物量,为阐明植被与土壤特征对草地退化的响应机制以及高寒退化草地的恢复提供了科学依据。     

青海沙珠玉人工植被系统土壤放线菌生态分布及拮抗性

为探索人工植被重建对土壤放线菌的影响,采用稀释平板法及琼脂块法对青海沙珠玉地区植被重建后沙土中放线菌的生态分布及拮抗性进行了研究.结果表明：随着高寒干旱沙地植被重建和覆盖度的提高：土壤放线菌数量显著增加,其中退耕还草地土壤中放线菌总数较沙地提高145.4%,小单孢菌数量约为沙地的6倍;拮抗性放线菌平均筛出率大幅度增加,退耕还草地土壤中拮抗性放线菌、天然草地土壤中抗细菌放线菌及林地土壤中抗病原真菌放线菌的平均筛出率约分别为沙地的2、3.2及1.5倍;地表植被盖度与土壤养分对放线菌数量以及拮抗性放线菌数量有很大影响,其中有机质、碱解氮含量以及鲜草产量与放线菌总数的相关性达到极显著水平(P<0.01),有机质含量、鲜草产量与拮抗性放线菌株数的相关性达到极显著水平(P<0.01).此外,植被盖度、土壤全氮、全磷、全钾、全盐以及速效钾含量与放线菌总数、链霉菌数、小单孢菌数的相关性也达到显著水平(P<0.05).     

青藏高原高寒草甸植被和土壤对短期禁牧的响应

为探讨青藏高原高寒草甸对短期禁牧的响应,设置冬季自由放牧和短期(2年)禁牧的对比试验。采用随机样方法调查植被群落盖度,分析地上和地下生物量、根冠比、植被地上和地下部分以及表层(0-10cm)土壤全碳、全氮和全磷含量、生态化学计量以及营养元素的关联性。研究结果显示:1)短期禁牧显著改变高寒草甸植被盖度、地上生物量、根冠比、植被全磷含量和N∶P,以及土壤全磷含量。2)相关性分析表明,禁牧后土壤全碳含量与植被地上全碳含量呈显著相关性,自由放牧后土壤全碳和全氮含量分别与植被地下部分全碳和全氮含量呈显著相关性。结果表明,不同的草原管理措施(禁牧、放牧)会改变高寒草甸植被与土壤养分分配及其平衡关系,同时,植被与表层土壤主要养分含量之间的关联性仅存在于部分植物器官与部分营养元素之间。     

放牧干扰下高原鼢鼠栖息地选择因素

以祁连山东段高寒草甸栖息的高原鼢鼠(Myospalax baileyi)为研究对象,探讨放牧干扰下高原鼢鼠适合栖息地选择的影响因素,为合理控制草原鼠害和保护生物多样性提供科学依据。在5个不同放牧强度小区中,连续3年监测高原鼢鼠相对种群密度变化,同时获取植被和土壤的变化数据。分析高原鼢鼠相对种群密度、植被(盖度、高度、频度、植被生物量、植被均匀度、丰富度、多样性和地下根系生物量)和土壤(紧实度、容重、水分)之间的关系。中度放牧干扰下,高原鼢鼠相对种群密度最低,不利于对栖息地的选择,轻度、次轻度放牧区的高原鼢鼠相对种群密度高于重度、次重度放牧区的;轻度放牧干扰的草地有利于高原鼢鼠种群数量的增加。高原鼢鼠相对种群密度与土壤紧实度、容重呈显著负相关(R=﹣0.921、﹣0.883,P0.05);与土壤水分呈显著正相关(R=0.879,P0.05);高原鼢鼠相对种群密度与地下根系生物量呈极显著正相关(R=0.982,P0.01),与植被丰富度呈显著正相关(R=0.921,P0.05),与地上植被总盖度呈显著正相关(R=0.909,P0.05),与地上生物量、均匀度、多样性呈不显著正相关(P0.05)。在草地放牧干扰系统中,非生物因素土壤紧实度、水分可能是高原鼢鼠栖息地选择的首要选择因素,食物资源也许是次要选择因素。     

环青海湖地区天然草地和退耕恢复草地植物群落生物量对氮、磷添加的响应

植物群落生物量反映了植被的初级生产能力, 是陆地生态系统碳(C)输入的最主要来源, 往往受到自然界中氮(N)、磷(P)元素供应的限制。该试验以青藏高原环青海湖地区的高寒草原为研究对象, 探讨了天然草地和退耕恢复草地植被群落生物量对N (10 g·m^-2)、P (5 g·m^-2)养分添加的响应。N、P添加显著增加了天然草地禾草的生物量, 进而促使地上总生物量显著提高。退耕恢复草地禾草和杂类草的生物量对N添加均有一致的正响应, 从而促使地上总生物量显著增加174%, 群落地上和地下总生物量显著增加34%; 而P添加对恢复草地生物量各项参数均无显著影响。回归分析显示: 天然草地植物群落地上生物量随土壤中NO₃^--N含量的增加而增加(p < 0.05), 退耕恢复草地植被地上、地下和总生物量均与土壤NO₃^--N含量显著正相关(p < 0.01), 说明环湖地区高寒草原植物生长主要受N供应的限制, P的限制作用随土地利用方式的转变和群落演替阶段的不同而变化; 相比天然草地, 恢复草地在现阶段植被初级生产力受N的限制作用更强烈, 土壤中可利用N含量是限制其植被自然恢复和重建的关键因子。     

三江源区不同建植年限人工草地植物群落与土壤微生物生理类群的变化

通过对江河源区不同建植年限多年生人工草地植物群落的调查,分析了其土壤理化性状和土壤微生物数量的变化.结果表明：随着人工草地建植年限的增加,植物群落的数量特征多呈高-低-高、杂类草生物量低-高-底、莎草生物量增加的趋势;土壤养分变化为高-低-高、容重为低-高-底、pH呈下降趋势;土壤中多数微生物的数量及微生物生物量碳含量的变化为高-低-高,纤维素分解菌数量逐渐升高,而反硝化菌数量逐年下降,溶磷菌数量呈低-高-低的动态变化.土壤微生物数量与土壤理化性状存在明显的相关关系,各生理类群明显受不同土壤理化因素的直接控制和间接调节.说明人工草地的建植及其正向恢复演替改善了土壤的理化性状,使土壤环境有利于有益微生物菌群的定居繁殖,有害微生物菌群的增殖受到抑制.     

巨桉连栽对土壤微生物生物量和数量的影响

为探讨巨桉连栽对土壤微生物生物量和数量的影响,采用时空互换法,研究了马尾松(Pinus massoniana)林和不同连栽代次的巨桉(Eucalyptus grandis)人工林的微生物生物量、数量与土壤理化性质的关系。结果表明,巨桉一代林的土壤微生物生物量碳、生物量氮和土壤真菌、细菌数量与马尾松林的差异不显著,放线菌数量则显著增加。随巨桉连栽代次增加,土壤微生物生物量碳、生物量氮和土壤细菌、放线菌、真菌数量均递减。回归分析表明,土壤全磷能独立解释微生物生物量氮、细菌和真菌数量71.7%、86.1%和63.0%的变异,与总孔隙度共同解释微生物生物量碳87.9%的变异,与全氮共同解释放线菌数量89.6%的变异。可见,土壤全磷较大程度解释了微生物的变化。     

侵蚀退化地植被恢复过程中芒萁对土壤可溶性有机碳的影响

林下植被是生态系统的重要组分。通过对比分析红壤侵蚀区植被恢复过程中,林下有无芒萁覆盖地的土壤可溶性有机碳(DOC,Dissolved Organic Carbon)含量及其与地下根系生物量、地上植被淋溶液DOC含量的关系。结果表明:林下植被芒萁覆盖增加了地上叶片和地下根系生物量,土壤DOC含量及储量也显著增加(P0.05),芒萁覆盖对表层土壤(0—20cm)DOC的影响大于深层土壤(20—100cm)(P0.05);相关分析结果表明,林下芒萁覆盖地土壤DOC储量与细根生物量的垂直变化呈显著的正相关关系(P0.05),且随植被恢复年限的增加相关性显著增加,地下根系的垂直分布直接影响各土层DOC储量。不同植被恢复时期,林下芒萁覆盖地土壤DOC与鲜叶(马尾松+芒萁)和枯落物(马尾松+芒萁)淋溶液DOC均呈显著的正相关关系(P0.01),而林下裸露地土壤DOC仅与鲜叶(马尾松)淋溶液DOC呈显著的相关性(P0.01),林下芒萁覆盖地相对于裸露地枯落物淋溶液对土壤DOC储量的影响大于鲜叶。植被恢复过程中芒萁覆盖地土壤微生物生物量碳和微生物熵显著高于林下裸露地。因此,在植被恢复进程中,芒萁能够提供更多底物参与土壤物质与养分循环,对土壤DOC的贡献较大,为侵蚀区马尾松林恢复提供了重要的养分再吸收来源;同时芒萁覆盖增加了微生物活性,促进了微生物对土壤DOC的同化作用,提高了微生物碳源的利用率,对土壤有机碳的积累起着重要的作用。     

高寒地区煤矿排土场植被恢复研究——以内蒙古扎哈淖尔煤矿为例

高寒煤矿排土场植被恢复是制约我国矿区绿色可持续发展亟待解决问题,内蒙古扎哈淖尔煤矿通过不同的生态措施对排土场进行人工植被恢复的实践。在2020年和2021年对该高寒煤矿排土场75个样地进行野外连续监测,对不同生态恢复措施影响高寒地区内蒙古扎哈淖尔露天煤矿排土场植物恢复过程中的群落组成、盖度、物种多样性进行分析,阐明不同恢复措施在高寒地区煤矿排土场植被恢复中的作用。研究结果表明：从2020年到2021年排土场的植物群落物种数、植被盖度和群落多样性存在显著的季节变化规律;周边原生草原的非人工种植植物随恢复时间增加而不断进入排土场,导致群落物种数显著增加;植物群落多样性在平面、坡面与田字格地形存在显著差异,田字格上Shannon-Wiener多样性指数最低;坡度显著影响群落多样性,同时受到季节变化影响;喷播加灌木种植方式与其他4种播种方式相比显著增加群落香浓维纳多样性指数;但不同坡向、土壤施肥方式和水分灌溉方式对植物群落多样性没有显著影响。研究结果可为完善草原露天煤矿植被恢复技术提供科学依据。     

青藏高原典型草地植被退化与土壤退化研究

采用野外样方调查和室内分析法,探讨了青藏高原不同退化程度高寒草原和高寒草甸植被群落结构、植物多样性、地上-地下生物量、根系分配及土壤理化特性差异。研究表明:(1)随着退化程度加剧,高寒草原禾草优势地位未改变,高寒草甸优势种莎草逐渐被杂类草取代。(2)随着退化程度加剧,高寒草原地上生物量显著降低(P<0.05),高寒草甸地上生物量先保持稳定再下降。高寒草甸地下生物量较高寒草原地下生物量对退化响应更敏感。(3)高寒草原退化过程中,莎草地上物生量变化不明显(P>0.05),禾草地上生物量贡献率由88.12%减少至53.54%,杂类草地上生物量贡献率由0.08%增加至42.81%;高寒草甸退化过程中,禾草和杂类草地上生物量先增加后减小,莎草地上生物量占比由69.15%减少至0.04%,杂类草地上生物量占比由12.56%增加至92.61%。(4)随着退化程度加剧,高寒草原根系向浅层迁移,高寒草甸根系向深层迁移。(5)退化对高寒草甸土壤含水量(θ)、土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)及土壤容重(BD)影响均比高寒草原更强烈。本研究对青藏高原退化草地恢复治理具有重要的参考价值。     

三江源地区不同建植期人工草地植被特征及其与土壤特征的关系

研究了三江源地区不同建植期人工草地群落生物量、物种组成、多样性指数和土壤理化特征,并用多元逐步回归分析法探讨了土壤理化特征对群落生物量、多样性变化的响应.结果表明:研究区不同建植期人工草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异;土壤含水量随着物种多样性指数的增加而增加,土壤容重随着物种多样性的增加而减小;土壤微生物生物量碳与土壤含水量、土壤有机质呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤有机碳含量明显呈"V"字型变化,且与土壤含水量的变化趋势相一致,随土壤容重的增加而减少;群落生物量与土壤养分和土壤含水量之间呈显著正相关,群落地上、地下生物量的增加有利于提高土壤养分含量.