温带草原退化对土壤剖面微生物学特征的影响

【目的】草地退化已成为我国草原当前面临的最主要问题。土壤微生物量和土壤酶活性是反映土壤养分和土壤环境质量的重要指标。揭示退化程度对温带草原土壤剖面微生物学特征的影响规律。【方法】以内蒙古温带草原为研究对象,选取成熟自然草地以及中、重度退化草地和极度退化草地4种典型不同退化程度的草地,按不同土壤深度分层采样并进行土壤微生物量和土壤微生物酶活性的测定。【结果】表层土壤微生物生物量及其酶活性在不同退化样地中呈现出一致的趋势:成熟自然样地中度退化样地重度退化样地极度退化样地;10-20 cm土层土壤微生物学特征与表层的差异随着退化程度的加深逐渐减少,甚至在极度退化样地中10-20 cm层土壤微生物指标高于表层。【结论】表层土壤微生物生物量及其酶活性随着退化程度的加深而减少。同时,退化程度越严重,表层与10–20 cm土层之间土壤微生物学特征的差异越小。这一结果为评价草地退化程度提供了新思路,为温带草原的恢复和重建提供了重要的理论依据。     

围封对内蒙古典型草原与荒漠草原植被-土壤系统碳密度的影响

草地生态系统是巨大的碳库, 在全球碳循环中起着重要的作用。该研究以内蒙古中温带草地区典型草原和荒漠草原为研究对象, 测定了两种草原类型围封与放牧后地上生物量碳密度、地下生物量碳密度和土壤碳密度, 探讨围封对两种草原类型植被-土壤系统碳密度的影响。结果表明: (1)围封显著地增加了典型草原地上和地下生物量的碳密度, 对荒漠草原地上生物量碳密度增加影响显著, 对地下生物量碳密度增加影响不显著; (2)围封显著地增加了典型草原土壤碳密度, 使荒漠草原土壤碳密度有增加的趋势, 但影响不显著; (3)典型草原围封样地地下生物量和土壤碳密度的垂直分布显著高于放牧样地, 而荒漠草原围封样地地下生物量和土壤碳密度的垂直分布与放牧样地的差异不显著; (4)围封分别提高了典型草原和荒漠草原植被-土壤系统碳密度的2.2倍和1.6倍, 典型草原和荒漠草原分别有超过65%和89%的碳储存在土壤中, 两种草原类型的地下生物量碳库均占总生物量碳库的90%以上。研究结果表明围封能够有效地增加草原生态系统的碳储量。     

Effects of enclosure on carbon density of plant-soil system in typical steppe and desert steppe in Nei Mongol,China

草地生态系统是巨大的碳库, 在全球碳循环中起着重要的作用。该研究以内蒙古中温带草地区典型草原和荒漠草原为研究对象, 测定了两种草原类型围封与放牧后地上生物量碳密度、地下生物量碳密度和土壤碳密度, 探讨围封对两种草原类型植被-土壤系统碳密度的影响。结果表明: (1)围封显著地增加了典型草原地上和地下生物量的碳密度, 对荒漠草原地上生物量碳密度增加影响显著, 对地下生物量碳密度增加影响不显著; (2)围封显著地增加了典型草原土壤碳密度, 使荒漠草原土壤碳密度有增加的趋势, 但影响不显著; (3)典型草原围封样地地下生物量和土壤碳密度的垂直分布显著高于放牧样地, 而荒漠草原围封样地地下生物量和土壤碳密度的垂直分布与放牧样地的差异不显著; (4)围封分别提高了典型草原和荒漠草原植被-土壤系统碳密度的2.2倍和1.6倍, 典型草原和荒漠草原分别有超过65%和89%的碳储存在土壤中, 两种草原类型的地下生物量碳库均占总生物量碳库的90%以上。研究结果表明围封能够有效地增加草原生态系统的碳储量。     

宁夏草地土壤有机碳空间特征及其影响因素

草地是重要的碳汇资源库,在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。探明草地土壤有机碳的空间分布格局及其影响因素对于推动区域生态系统碳汇管理,实现“双碳”目标和绿色高质量发展具有重要意义。以宁夏三种主要草地类型为研究对象,基于野外样点调查,采用结构方程模型,分析了草地土壤有机碳的空间分布特征及其影响因素。结果表明：不同类型草地土壤有机碳含量表现为草甸草原高于典型草原,荒漠草原最低,垂直剖面上均随土壤深度的增加而降低。草甸草原和荒漠草原有机碳空间变异自表层向下逐渐增大,典型草原在20—40 cm土层变异系数达到最大。有机碳分布在区域上从南部六盘山山地向中部干旱风沙带逐渐降低。路矩分析发现,海拔高度、地上生物量、降水量、温度和土壤含水量可解释土壤有机碳空间变异的91.4%。海拔高度对土壤有机碳总效应最大(作用系数为0.78),海拔高度引起的降水和温度等要素区域分异间接影响土壤有机碳含量;地上生物量对土壤有机碳的直接正向效应最大(0.559);降水量对土壤有机碳效应分为直接效应和作用于生物量及土壤含水量的间接影响;温度表现为通过生物量对土壤有机碳间接产生负向效应(-0.259)。宁夏草地土壤有机碳...     

宁夏典型天然草地土壤团聚体稳定性及其有机碳分布特征

土壤团聚体作为土壤结构的基本单元和土壤有机碳存在的重要场所,对维系土壤质量和生态环境可持续发展具有重要作用。为探究宁夏天然草地土壤团聚体稳定性及其有机碳分布特征,以宁夏4种典型的天然草地（草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原）为研究对象,系统开展研究。结果表明：草甸草原、温性草原和草原化荒漠各粒级机械团聚体和水稳性团聚体含量均呈现随粒径减小而先减小后增大趋势,荒漠草原机械团聚体含量呈现随粒径减小而先减小后增大的趋势,水稳性团聚体含量呈现随粒径减小逐渐增大的趋势;且草甸草原和温性草原机械稳定性和水稳性团聚体在0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm 3个土层均以>0.25 mm大团聚体为主,草原化荒漠和荒漠草原水稳性团聚体均以<0.25 mm的微团聚体为主。4种草地类型机械团聚体和水稳性团聚体MWD和GMD,以及各粒级土壤团聚体有机碳含量均表现为草甸草原和温性草原显著高于草原化荒漠和荒漠草原。草甸草原和温性草原在3个土层深度均以>0.25 mm的大团聚体对有机碳的贡献率最高,分别达到43.86%、59.26%、58.89%和58.02%、54.03%、57.15%;草原化荒漠和荒漠草原在3个土层深度,均以<0.25 mm的微团聚体贡献率高,分别达到了60.37%、55.86%、54.33%和75.61%、78.34%、78.74%。结果表明：草甸草原和温性草原较草原化荒漠和荒漠草原土壤团聚体稳定性更高,更有利于土壤有机碳累积。     

内蒙古不同类型草原土壤团聚体含量的分配及其稳定性

土壤团聚体是土壤结构的重要组成部分,是土壤保护其有机碳的一种重要物理与生物机制,但迄今为止对其空间格局分布的研究较少。该文研究了我国内蒙古3种草原类型(草甸草原、典型草原、荒漠草原)不同土层深度的土壤团聚体质量百分比及其稳定性的分布规律。结果显示:土壤团聚体的质量百分比在3种草原类型各个土层深度的分布均呈现草甸草原典型草原=荒漠草原的趋势,而沿土层深度3种草原类型的土壤团聚体的质量百分比含量并未呈现显著规律。各层的土壤团聚体质量百分比均与年降水量呈显著正相关关系;除70–100 cm土层外,其与年平均气温均呈负相关关系。对土壤团聚体稳定性而言,在0–10 cm和10–20 cm两个土层深度,草甸草原土壤团聚体的平均质量直径与几何平均直径显著大于典型草原和荒漠草原,而在其他土层,3种草原类型间无显著差异。随着土层深度的增加,草甸草原和典型草原土壤团聚体的平均质量直径与几何平均直径均呈现逐渐降低的趋势。该文对于理解内蒙古不同类型草原土壤有机碳的稳定性和保护机制具有重要意义。     

宁夏典型温性天然草地固碳特征

本文研究了宁夏草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原4种温性典型天然草地生态系统碳储量及其构成特征。结果表明: 草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原植被总生物量分别为1178.91、481.22、292.80和209.09 g·m^-2。其中,地下根系生物量是构成草甸草原和温性草原植被总生物量的主体,分别占总生物量的73.1%和56.6%;地上植被生物量是构成草原化荒漠和荒漠草原植被总生物量的主体,分别占总生物量的50.3%和47.6%;枯落物生物量占比较低,分别仅为8.5%、8.0%、6.4%和16.2%。草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原4种天然草地生态系统碳储量分别为13.90、5.94、2.69和2.37 kg·m^-2,其中植被碳储量分别为470.26、192.23、117.17、83.36 g·m^-2,0～40 cm土层土壤有机碳储量分别为13.43、5.75、2.58和2.29 kg·m^-2,土壤有机碳储量是构成宁夏典型天然草地碳储量的主体,分别占到了生态系统碳储量的96.6%、96.8%、95.6%和96.5%。4种草地类型植被总生物量、植被碳储量、土壤有机碳储量和生态系统碳储量均表现为:草甸草原＞温性草原＞草原化荒漠＞荒漠草原。     

青海省高寒草地土壤无机碳储量空间分异特征

以青海省主要高寒草地类型即温性草原、高寒草原、草甸草原以及高寒草甸为研究对象,进行其土壤无机碳(SIC)储量分异特征研究。结果表明,在取样剖面内四类草地SIC储量依次为温性草原高寒草原草甸草原高寒草甸,其值分别为16.51、16.48、3.37 kg C/m2和0.12 kg C/m2,温性草原与高寒草原土壤是高寒草地无机碳的主要储蓄库。温性草原与高寒草原50—100cm SIC储量分别占0—100cm总储量的60.2%和51.8%,而草甸草原与高寒草甸30—50cm SIC储量分别占0—50cm总储量的50.1%和55.8%,说明土体下部是高寒草地无机碳储蓄的主要场所。四类草地SIC含量随土层深度的变化过程各异,其碳酸钙富集层与野外剖面调查所得碳酸钙盐酸泡沫检验结果相吻合。SIC储量与土壤容重和土壤p H均呈显著正相关关系,与地下生物量呈显著负相关关系。     

荒漠草原灌丛引入过程中土壤氮矿化的季节动态及其影响因子

选取封育草地、放牧草地、不同年限(引入柠条3、12、22年)/密度(间距2、6、40 m)的灌丛地为对象，研究荒漠草原-退化-灌丛引入过程中生长季(4—10月)土壤氮矿化的季节动态及其影响因子。结果表明：0～10 cm表层土壤水分具有明显的季节特征，0～200 cm剖面土壤水分随灌丛年限和密度增加而加剧消耗；与放牧草地和封育草地相比，灌丛对土壤碳氮磷养分的促进作用随灌丛年限和密度的增加呈现先强后弱趋势；生长季动态和草地变化对土壤氮矿化过程产生显著影响，土壤NO₃^-、微生物生物量碳和氮在生长季中期(6—8月)显著升高，其中NO₃^-占总无机氮的比值由封育草地30.5%增至灌丛地69.5%。NH₄⁺受生长季动态影响大于草地变化，其含量在生长季后期(10月)升高。在草原-退化-灌丛引入过程中，灌丛年限和密度的增加显著增大荒漠草原土壤硝化和铵化作用的生长季动态差异，而对微生物生物量碳和氮的影响不显著；土壤NH₄⁺和NO     

祁连山3种典型生态系统土壤微生物活性和生物量碳氮含量

 测定分析了祁连山高寒草甸、山地森林和干草原土壤中微生物活性、生物量碳氮含量。结果显示：就土壤微生物生物量碳含量,森林比干草原和高寒草甸中分别高60%和120%以上,干草原比高寒草甸中高40%以上(p<0.05)。就土壤微生物生物量氮含量,0～5 cm土层,森林比高寒草甸和干草原中分别高64%和111%以上,高寒草甸比干草原中高29%;5～15 cm土层,森林比干草原和高寒草甸中分别高7%和191%以上,干草原比高寒草甸中高171% 以上(p<0.05)。森林和干草原中土壤微生物生物量碳比例比高寒草甸中高32%以上,0～5和5～15 cm土层,森林和干草原中土壤微生物生物量氮比例比高寒草甸中高150%以上（p<0.05）。就土壤微生物活性,0～5和5～15 cm土层,森林和高寒草甸比干草原中高26%以上;15～35 cm土层,森林比干草原和高寒草甸中高28%以上 (p<0.05)。土壤微生物生物量碳氮含量与有机碳含量及微生物生物量氮含量和比例与微生物生物量碳含量和比例呈现正相关（r²>0.30,p<0.000 1）。土壤微生物生物量氮含量、微生物生物量碳氮含量比例、微生物活性与土壤pH值呈显著负相关,土壤微生物生物量碳氮含量及其比例、微生物活性与土壤湿度呈正相关。说明祁连山3种生态系统土壤中微生物生物量和活性受气候要素、植被、有机碳、pH值和湿度等因素 的共同影响。     

人类活动对锡林郭勒地区主要草原土壤有机碳分布的影响

 内蒙古锡林郭勒地区3类主要草原土壤有机碳含量呈现规律性变化,其顺序为：黑钙土>栗钙土>棕钙土。同时,有机碳沿土壤剖面自上而下逐渐降低,且主要分布在0～15cm处。草甸草原植被下的黑钙土不同层次有机碳含量因农垦分别损失34％～38％,损失主要发生在0～35cm处。分析结果表明,放牧强度在短时期内对典型草原植被下的栗钙土有机碳含量没有显著影响。     

短期放牧对草甸草原土壤微生物与土壤酶活性的影响

【目的】为呼伦贝尔草甸草原生态系统的保护、恢复及重建提供微生物学基础数据。了解草原土壤微生物和酶活性对放牧强度的响应。【方法】分别采集六个不同放牧强度的土壤样品,测定土壤微生物数量、土壤微生物量和土壤酶活性,分析短时期不同放牧强度土壤微生物数量、土壤微生物量和土壤酶活性的变化特征及其相互关系。【结果】不同放牧强度下,菌群数量分布为细菌>放线菌>真菌;土壤微生物数量、微生物量均表现为放牧区高于对照区;在土壤表层(0 10 cm),土壤过氧化氢酶、转化酶和蛋白酶活性表现出随放牧强度的增加先上升后略降的趋势,且放牧区均高于对照区,与土壤表层比较,在较深层(10 cm 20 cm),土壤细菌、真菌的数量和微生物量碳、氮下降幅度随放牧强度的增大而增大。土壤微生物数量、微生物量及土壤酶活性的垂直分布为0 10 cm>10 cm 20 cm。相关分析结果表明:放牧干扰条件下,土壤微生物数量与微生物量之间均存在显著或极显著的相关性。土壤酶活性与微生物数量、微生物量密切相关,过氧化氢酶、转化酶与细菌、放线菌极显著相关(P<0.01)、与微生物量碳显著相关(P<0.05);蛋白酶与真菌及微生物量碳、氮极显著相关(P<0.01),与细菌显著相关(P<0.05)。【结论】适度放牧可使土壤微生物数量、微生物量和土壤酶活性增加。土壤微生物数量、微生物量与土壤酶活性之间具有密切关系。     

Biomass allocation and productivity–richness relationship across four grassland types at the Qinghai Plateau

Aboveground biomass (AGB) and belowground biomass (BGB) allocation and productivity–richness relationship are controversial. Here, we assessed AGB and BGB allocation and the productivity–richness relationship at community level across four grassland types based on the biomass data collected from 80 sites across the Qinghai Plateau during 2011–2012. The reduced major axis regression and general linear models were used and showed that (a) the median values of AGB were significantly higher in alpine meadow than in other three grassland types; the ratio of root to shoot (R/S) was significantly higher in desert grassland (36.06) than intemperate grassland (16.60), alpine meadow (13.35), and meadow steppe (19.46). The temperate grassland had deeper root distribution than the other three grasslands, with about 91.45% roots distributed in the top 30 cm soil layer. (b) The slopes between log AGB and log BGB in the temperate grassland and meadow steppe were 1.09 and 1, respectively, whereas that in the desert grassland was 1.12, which was significantly different from the isometric allocation relationship. A competitive relationship between AGB and BGB was observed in the alpine meadow with a slope of ?1.83, indicating a trade‐off between AGB and BGB in the alpine meadow. (c) A positive productivity–richness relationship existed across the four grassland types, suggesting that the positive productivity–richness relationship might not be affected by the environmental factors at the plant location. Our results provide a new insight for biomass allocation and biodiversity–ecosystem functioning research.     

Allocation of mass and stability of soil aggregate in different types of Nei Mongol grasslands北大核心CSCD

Aims: Soil aggregate is an important component of soil structure, playing an important role in the physical and biological protection mechanism of soil organic carbon (SOC) through isolating SOC from microorganisms. As far as we know, there are few studies, however, on exploring the spatial distribution of soil aggregate at the regional scale. Our objective was to investigate the mass allocation and stability of soil aggregate in different types of Nei Mongol grasslands. Methods: We have established 78 sites with a size of 10 m × 10 m across the transect of Nei Mongol grasslands and collected soil samples from different soil depth up to 1 m. We used wet sieving method to separate different sizes of aggregate partition and used mean mass diameter (MMD) and geometric mean diameter (GMD) in order to evaluate the stability of soil aggregate. The two-way ANOVA was used to test the difference of mass percentage and stability of soil aggregate in different grassland types and soil depths. In addition, a linear regression analysis was used to analyze the correlations of mass percentage and stability of soil aggregate with both mean annual precipitation (MAP) and mean annual temperature (MAT). Important findings: The results showed that the mass percentages of soil aggregate were highest in meadow steppe, while almost equal in typical steppe and desert steppe. However, no significant patterns were found along the soil depth. The mass percentage of soil aggregate fractions were positively correlated with MAP in all soil layers, but negatively correlated with MAT except the layer of 70-100 cm. For the stability of soil aggregate, at 0-10 and 10-20 cm, MMD and GMD of meadow steppe were significantly greater than those of typical and desert steppes, whereas no significant differences among three grassland types were found for other soil layers. Besides, MMD and GMD in meadow steppe and typical steppe gradually decreased along the soil depth.     

藏北高寒草地土壤有机质化学组成对土壤蛋白酶和脲酶活性的影响

土壤酶作为生态系统的生物催化剂, 是土壤有机体的代谢驱动力, 在土壤物质循环和能量转化过程中起着重要作用。该研究以藏北5种不同类型高寒草地(高寒草甸、高寒草原、高寒草甸草原、高寒荒漠草原和高寒荒漠)为研究对象, 利用热裂解气质联用技术(Py-GC/MS)分析不同类型草地土壤有机质化学组成, 并建立其与土壤蛋白酶和脲酶活性之间的相互关系。结果表明, 5种高寒草地土壤(0-15 cm)的酶活性表现出一定差异性, 高寒荒漠草原土壤的脲酶活性显著高于蛋白酶活性, 而其余类型高寒草地的脲酶和蛋白酶活性之间的差异未达到显著水平; 蛋白酶活性在5种高寒草地土壤之间的差异显著, 而脲酶活性在5种草地土壤之间的差异未达到显著水平。相关分析发现, 土壤蛋白酶活性与土壤有机质烷烃、烯烃和芳香烃的相对丰度和糠醛:吡咯的值密切相关, 土壤脲酶活性与土壤有机质化学组成之间相关性未达到显著水平。综上所述, 高寒草地类型和土壤有机质化学组成是影响高寒草地土壤蛋白酶活性的重要因素, 而对土壤脲酶活性的影响均未达到显著水平, 其影响因素有待进一步深入的研究。     

古尔班通古特沙漠土壤酶活性和微生物量氮对模拟氮沉降的响应

本文以新疆古尔班通古特沙漠为研究区,原位设定0 (N0)、0.5 (N0.5)、1.0 (N1)、3.0 (N3)、6.0 (N6)和24.0 (N24) g N m?2 a-1 6个模拟施氮浓度,研究氮沉降对土壤酶活性和微生物量N的影响。结果表明：不同浓度的氮增加未改变土壤酶活性和微生物量N原有的垂直分布格局,0 ~ 5 cm土层土壤多酚氧化酶和过氧化物酶活性分别比5 ~ 10 cm土层低11.5 ~ 29.1%和1.4 ~ 14.2%,而该土层的蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物量N则分别比5 ~ 10 cm土层高4.3 ~ 98.1%、45.3 ~ 119.0%、76.1 ~ 138.1%和77.5 ~ 162.3%。氮增加后,0 ~ 5 cm土层的土壤酶活性和微生物量N比5 ~ 10 cm土层受影响更大。低氮和中氮(N0.5～N3)增加对0 ~ 5 cm土层氧化酶活性影响较小,各处理间差异不显著;高氮(N6,N24)对该层氧化酶活性有明显抑制作用。与对照相比,N24处理下土壤多酚氧化物活性和过氧化物酶活性分别降低了22.4%和12.1%;5 ~ 10 cm土层氧化酶活性对氮增加响应不敏感,各施氮量之间差异不显著;两层土壤的蔗糖酶和碱性磷酸酶活性随氮的增加具有先增加再减少的趋势,而两层土壤的脲酶活性和土壤微生物量N随着施氮量增加分别降低和增加;随着土壤酶活性变化,土壤有效氮和微生物量N增加,有效磷先增加后减少。这些响应表明,氮增加可以改变该荒漠土壤系统的土壤酶活性和微生物量并影响土壤相关营养元素循环。     

若尔盖草甸退化对土壤碳、氮和碳稳定同位素的影响

为了解不同退化阶段高寒草甸土壤碳、氮和碳稳定同位素的差异,对若尔盖湿地内沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸3个阶段土壤的碳、氮和碳稳定同位素进行了分析.结果表明:若尔盖湿地草甸土壤δ¹³C 值介于-26.21‰～-24.72‰之间,土壤δ¹³C 值随土层加深而增大.土壤δ¹³C 值与有机碳含量对数值呈线性负相关.表层土壤(0～10 cm)δ¹³C值大小顺序为草原化草甸>退化草甸>沼泽草甸,β值大小顺序为草原化草甸>沼泽草甸>退化草甸.沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸0～30 cm 土壤碳含量分别为105.32、42.11和31.12 g·kg^-1,氮含量分别为8.74、3.41和2.81 g·kg^-1,C/N分别为11.26、11.23和10.89.随着草甸的退化,土壤碳、氮呈降低趋势,退化草甸C/N值低于沼泽草甸和草原化草甸.随着土层深度加深,碳、氮含量呈现降低趋势.草甸退化导致的土壤δ¹³C 值差异主要发生在表层0～10 cm.3个退化阶段中,退化草甸土壤的β值和C/N最低,表明退化草甸土壤矿化作用较强.