科尔沁沙地小叶锦鸡儿固沙群落土壤微生物功能多样性

为探讨科尔沁沙地流动沙丘上建立小叶锦鸡儿固沙植被后土壤微生物群落代谢功能的变化,采用Biolog-ECO微平板检测法,研究了9、16和26年生人工群落以及流动沙丘和天然小叶锦鸡儿群落土壤微生物碳源代谢的多样性变化特征.结果表明:在培养的264 h内,流动沙丘土壤微生物平均颜色变化率,以及对羧酸类、糖类、多聚物类、氨基酸类、胺类和芳香类化合物类的代谢能力明显高于人工群落;随着人工群落年龄的增加,土壤微生物代谢碳源种类增加,26年生人工群落土壤微生物的碳源代谢模式已接近天然群落.流动沙丘建立小叶锦鸡儿植被后,土壤微生物群落碳源代谢功能多样性和均匀度指数下降;随着植物群落发育年龄的增长,微生物功能多样性逐渐提高.     

科尔沁沙地人工小叶锦鸡儿植被水分入渗动态研究

通过对科尔沁沙地不同年龄人工小叶锦鸡儿固沙植被降雨入渗的研究 ,阐明植被对沙地水分入渗的影响。结果表明 ,在降雨量 4 3 4mm ,降雨强度 3 9mm·h-1时 ,降雨后 12 0h内流动沙丘和 5年生人工小叶锦鸡儿植被的水分入渗深度分别为 180cm和 15 0cm ,15年生人工小叶锦鸡儿植被降雨入渗深度为 10 0cm。流动沙丘降雨后土壤水分变化剧烈 ;有植被沙地降雨后土壤水分变化平缓 ,水分下渗浅 .随着植被年龄的增加 ,浅层土壤截留降雨能力不断加强 ,最终形成不透水土层。降雨后短期内流动沙丘浅层土壤中含水量高 ,后期有植被沙丘深层土壤含水量高     

科尔沁沙地典型人工固沙植物群落土壤硝化活性

远取26年生的小叶锦码儿、山竹岩黄蓍、差巴嘎蒿、小黄柳和樟子松5种典型人工固沙群落及不同生长年限的小叶锦鸡儿群落为研究对象,对群落土壤养分、酶活性和硝化活性进行了对比研究.结果表明:26年生的小叶锦鸡儿群落土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量均明显高于其他4种植物群落;小叶锦鸡儿群落土壤脲酶、蛋白酶活性和硝化活性最高,小黄柳群落土壤硝酸还原酶活性最高.土壤脲酶和蛋白酶分别与有机质呈显著正相关.随着生长年限的增加,小叶锦鸡儿群落土壤养分、酶活性和硝化活性逐渐升高,其中有机质、脲酶和蛋白酶活性与生长年限之间均存在显著正相关关系.     

镜泊湖岩溶台地不同植被类型土壤微生物群落特征

为了探讨不同演替阶段植被类型土壤微生物群落特征,分别选取镜泊湖岩溶台地草本、矮灌木、高灌木、小乔木与灌木混生(简称混生)群落、落叶阔叶林及针阔混交林6种典型植被类型,进行植物群落调查和对土壤微生物生物量、群落结构和多样性指标、土壤物理化学性质的测定。结果表明：从土壤微生物量、土壤微生物群落组成、土壤微生物代谢动力学过程和代谢功能多样性的角度来看,各种植被类型土壤微生物群落具有明显的差异。演替前期的草本群落土壤微生物量碳氮、细菌生物量、真菌生物量,代谢活性及丰富度指数均最低,但Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数显著(P<0.05)高于其他植被类型。矮灌木土壤微生物群落组成显著受植被类型的影响。高灌木群落和混生(小乔木与灌木混生)群落具有极强的相似性, 但在碳源利用类型上两者表现出一定的差异。落叶阔叶林代谢活性最高,碳源利用能力最强,能利用BIOLOG微孔板中的所有31种碳源,这与其具有较高的微生物量碳氮和细菌生物量一致,其代谢功能丰富度最高。演替后期的针阔混交林下的土壤pH最低,真菌比例升高,在碳源丰富的条件下具有极强的竞争优势(仅次于落叶阔叶林),但在碳源贫瘠的条件下其利用碳源能力较弱(仅高于草本)。植被可能主要通过土壤全磷和有机质影响土壤微生物代谢功能多样性。     

武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落特征

运用BIOLOG微平板技术,对武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落结构和代谢功能多样性进行研究,探讨不同植被类型对土壤微生物群落的影响.结果表明: 不论是土壤理化性质、酶活性,还是反映土壤微生物代谢功能多样性的平均颜色变化率(AWCD),青冈林和米槠林代表的天然林均明显优于马尾松林和杉木林代表的人工林,荒地最差.AWCD随着培养时间的延长而逐渐增加,但不同植被类型土壤AWCD值具有较大差异.碳水化合物和羧酸类碳源是各植被类型土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小.土壤微生物Simpson指数、Shannon指数、丰富度指数和McIntosh指数也呈现天然林高于人工林的趋势.主成分分析表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2分别能解释变量方差的56.3%和30.2%,不同植被类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源.研究结果可为进一步探讨植被多样性与土壤微生物多样性之间的关系奠定基础.     

小叶锦鸡儿防风固沙林稳定性研究

针对科尔沁沙地小叶锦鸡儿固沙林在持续高温干旱条件下出现稳定性波动的问题。选择2、5、15、35a人工群落和天然群落进行对比研究。探讨了人工小叶锦鸡儿防风固沙林物种多样性在35a间的变化以及对大气持续干旱的抵抗力和对外界干扰的恢复能力。流动沙丘固定后,固沙林内草本植物迅速侵入。其后则缓慢发展并处于相对稳定状态。植物种类数保持在20～23种。但在人工固沙群落中1年生植物在种类数和数量上始终处于优势地位。而天然群落则是多年生植物占优势。人工固沙群落物种多样性指数逐年提高。但明显低于天然群落。在受到大气持续高温干旱的干扰时。人工群落土壤条件极度恶化。出现了明显的干沙层。最深达140cm。叶片含水量极度降低。植物生长停止。沙地植物群落对牲畜取食均具有一定的补偿的能力。在啃食较轻时表现为超补偿现象。通过建立数学模型分析。人工群落个体的补偿点和超补偿点明显低于天然群落。采用冗余理论对植物群落稳定性机制进行了论述。认为冗余结构的变化是导致群落稳定性变化的内在原因。对现有人工小叶锦鸡儿固沙林的稳定性进行了评价。并认为15a左右人工固沙林正处于相对稳定并缓慢发展状态。对于稳定的人工固沙群落应具备以下条件：(1)适于当地环境条件;(2)对外界干扰具有一定的抵抗性和恢复性;(3)具有正常生长发育和自我更新能力;(4)有较为完善的种群结构。     

干旱半干旱地区人工固沙灌木林生态系统演变特征

应用实验生态学方法分析了沙坡头地区栽植于1956、1964、1981、1987年的无灌溉人工植被固沙群落浅层土壤分形特征、植被盖度、物种特征、生物量、土壤水分、土壤微生物,以及群落土壤物理和土壤养分特征,并与流动沙丘进行比较。结果表明,在干旱半干旱的草原化荒漠地区,首先利用半隐蔽式草方格沙障对流动沙丘进行固定,然后栽植灌木柠条、花棒等和半灌木油蒿,经过40多年的稳定演变,该区域逐渐形成由矮灌木与草本植物覆盖,以及隐花植物与微生物土壤结皮复合的固定沙丘景观。在人工植被固沙防护体系稳定演变过程中,浅表层土壤的细粒化和养分富集化特征,微生物土壤结皮与亚表层土壤厚度,以及浅表层土壤体积含水率均随固沙年限的延长趋于显著增加。而土壤微生物数量、植被盖度、植物种数等生物群落学属性在固沙年限达40a左右时,已趋于最大,尔后呈缓慢下降趋势。随着固沙年限的增加,灌木树种不断衰退减少,当固沙年限逾17a之后,群落生物量增至峰值后略有下降。土壤分形维数与土壤粘粒含量呈显著正相关关系,流动沙丘被人工植被固定年代越久远,浅表层(0~3cm)土壤粘粒含量(4.50%)越高,其分形维数越大(D=2.4083),表明人工植被固沙防护体系浅表层土壤结构变得越紧实,流动沙丘(D=2.0484)在人工植被的固定作用下,发生逆转的趋势越显著,沙丘日趋固定。     

科尔沁沙地四种固沙植物群落土壤微生物生物量及酶活性的季节动态

为探讨科尔沁沙地不同人工固沙植物群落土壤微生物生物量、土壤酶活性的季节动态规律,选取25年生小叶锦鸡儿、山竹岩黄蓍、差巴嘎蒿、樟子松群落为对象,研究了固沙植物群落0～30cm土壤蛋白酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸单酯酶、多酚氧化酶、硝酸还原酶、脱氢酶7种酶活性和微生物生物量C、N、P不同季节的变化特征。结果表明,4种人工植物群落土壤7种酶活性有明显的季节性变化,均表现为春季开始逐渐升高,到夏季植物旺盛时逐渐达到最大值,秋冬季达到最低值。微生物生物量C、N的动态变化与土壤酶活性的变化规律相同,而土壤微生物量P的季节变化则表现为春季>夏季>秋季,这些变化在0～10cm土层更为显著。7种土壤酶活性和微生物生物量最高值均出现在土壤表层(0～10cm),随着土层的加深生物活性逐渐降低。小叶锦鸡儿群落土壤微生物生物量和7种酶活性均高于其他3种植物群落。     

小叶锦鸡儿根际微生物群落功能多样性对环境变化的响应

利用Biolog技术对内蒙古草原灌丛优势种小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)根际土壤微生物群落功能多样性特征及其对大气CO2浓度、土壤氮水平和土壤水分3个环境因子变化的响应进行了研究。结果表明:(1)小叶锦鸡儿根际土壤微生物利用碳源总量在整个培养过程中呈逐渐增加的趋势。其利用比例较高的碳源类型为聚合物、糖类和氨基酸。(2)主成分分析表明,8个处理组的微生物群落功能多样性差异显著,其中与主成分1显著相关的碳源有14种,分别属于聚合物、糖类、氨基酸和羧酸。(3)加倍CO2浓度极显著提高平均颜色变化率(AWCD)以及丰富度指数和Shannon均匀度。(4)氮素添加使AWCD、丰富度指数和Shannon均匀度均极显著降低,其抑制效应在加倍CO2浓度时有所缓解。(5)加水处理对上述指标均有一定的促进作用,但是差异未达显著水平。(6)加倍CO2浓度和氮素添加联合处理下,小叶锦鸡儿根际微生物活性高于对照处理,说明加倍CO2浓度对微生物活性的促进效应强于添加氮素的抑制效应。(7)CO2和氮素对上述指标有交互作用。综上所述,小叶锦鸡儿根际土壤微生物群落的功能在很大程度上受到外界环境因子的影响,对环境变化较敏感的碳源类型为聚合物、糖类、氨基酸和羧酸,与利用比例较高的碳源类型基本一致。     

青藏高原高寒草甸不同海拔梯度下土壤微生物群落碳代谢多样性

土壤微生物群落功能多样性对维持生态系统功能和稳定性具有非常重要的意义。为探究青藏高原高寒草甸不同海拔梯度下土壤微生物碳源利用差异以及影响机制,运用Biolog微平板技术,研究了西藏当雄县草原站4300—5100 m的6个不同海拔梯度下土壤微生物群落碳源代谢多样性。研究结果表明:(1)不同海拔下高寒草甸土壤微生物碳源的利用程度均随培养时间的延长而升高;微生物代谢活性和群落多样性指数均随海拔升高呈现先上升后下降的单峰变化趋势,整体表现4800 m4950 m4400 m4650 m5100 m4300 m;(2)主成分分析表明不同海拔显著影响了土壤微生物群落碳源代谢多样性,其中碳水化合物类、氨基酸类和胺类碳源是各海拔土壤微生物的偏好碳源;碳水化合物类、羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用强度受海拔影响较大;(3)分类变异分析表明,土壤、植物和气候因素是影响不同海拔碳源利用变异的主要影响因子,可解释不同海拔的碳源利用差异的79.0%;排除环境因子之间的多重及交互作用,偏曼特尔检验表明土壤含水量、植被丰富度和年均降水量是影响不同海拔微生物碳源利用多样性的最重要的环境因子。综上,研究表明青藏高寒草甸不同海拔土壤微生物碳源代谢多样性呈现显著的海拔差异趋势,其海拔差异主要受到土壤含水量、植被丰富度和年均降水量的影响。     

黄土高原半干旱区不同林龄柠条人工林土壤线虫群落特征

为了解柠条人工林对半干旱地区脆弱生态环境的改善作用,在黄土高原柠条种植的重点区域——宁夏南部山区,选取4个林龄(4、14、24和34年生)的柠条人工林作为对象,调查林中土壤线虫群落的组成、结构与多样性特征,并分析它们与土壤理化性质之间的关系,探明黄土高原半干旱区柠条林植被恢复过程中土壤线虫群落的演变特征及其环境影响因素...     

科尔沁沙地不同年代小叶锦鸡儿人工林植物群落特征及其土壤特性

 研究了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)人工固沙林在0、5、13、21和28年的一个时间序列上土壤理化性状和植物群落特征及其恢复动态。结果表明：1) 土壤肥力随着人工植被建立时间的延长而逐渐恢复,表现为土壤粘粉粒含量、持水性能、土壤有机碳（SOC）和全氮（N）含量、潜在土壤呼吸在时间梯度上的增加,以及土壤容重和pH值的下降,0～5 cm表层土壤的恢复显著高于5～20 cm土壤;2) 在人工植被建立和发育的早期阶段 (0～13年),土壤肥力恢复的速率明显高于群落后期的演替阶段(13～28年);3) 灌丛对土壤肥力有明显的富集效应,随着人工群落发育时间的延长,“肥岛”面积扩展,富集率降低;4) 随着土壤环境条件的改善,侵入的草本植物种类数量、植被盖度增加,简单的人工植被向复杂的灌草群落演变。     

科尔沁沙地流动沙丘造林后表层土壤有机碳和轻组有机碳的变化

以流动沙丘为对照,研究了科尔沁沙地25年生和35年生樟子松人工固沙林表层土壤(0～15cm)有机碳(SOC)和土壤轻组有机碳(LFOC)的变化.结果表明:流动沙丘造林后,粗沙含量明显降低,土壤极细沙和粘粉粒含量显著增加;SOC和LFOC含量均显著增加,但随土层加深趋于减少;流动沙丘造林显著增加了表层土壤的SOC和LFOC储量,且林龄越长,SOC和LFOC储量越高.人工林地0～15cm层LFOC储量的增幅远高于SOC储量,说明流动沙丘造林对表层土壤LFOC的影响大于SOC.     

不同林龄杉木+闽楠复层林土壤磷形态及微生物功能多样性变化

磷是限制亚热带地区林木生长的关键因素之一,研究土壤微生物群落功能多样性对土壤磷素的影响,对亚热带地区人工林可持续经营具有重要意义。在江西官山林场选取了3种不同林龄杉木+闽楠（4 a、7 a、11 a）复层林为研究对象,测定了土壤全磷、有效磷及无机磷组分含量,采用Biolog-ECO法研究了复层林表土层（0-20 cm）土壤微生物群落对碳源的利用特征,并分析了土壤磷素与土壤微生物功能多样性的关系。结果表明：（1）土壤全磷、有效磷及无机磷组分含量随复层林营建时间延长呈增加趋势;（2）不同林分类型土壤微生物群落功能多样性差异显著。土壤微生物碳源代谢活性（AWCD）以及多样性指数也均随复层林营建时间延长呈增加趋势;多聚物类是杉木纯林土壤微生物利用的主要碳源,7 a复层林对碳水化合物、羧酸和酚酸的利用强度较大,11 a复层林对氨基酸、胺类、多聚物、羧酸和酚酸的利用强度较大,并且11 a复层林土壤微生物群落代谢碳水化合物、氨基酸、羧酸、胺类和酚酸的强度显著高于4 a复层林和杉木纯林,而4 a复层林与杉木纯林土壤微生物群落对不同碳源利用率的差异较小（除多聚物外）。（3）土壤微生物多样性指数、氨基酸类、胺类和酚酸类物质与土壤全磷、有效磷、Al-P和Fe-P含量之间显著正相关,随机森林模型分析表明,氨基酸、胺类和酚酸是不同林分类型土壤微生物利用的主要碳源。因此,杉木纯林转化为复层异龄林更有利于森林土壤磷的储存和供应,土壤微生物群落代谢功能多样性的增大可能是提高复层异龄林土壤磷有效性的关键调控因素。     

The effect of abandoned plantations of Pinus patula and Cupressus lusitanica on soilsand regeneration of a tropical montane rain forest in Colombia

Species richness and diversity and soil physical and chemical properties were compared between a mature lower montane rain forest (LMRF) and abandoned 21-year-old plantations of introduced Pinus patula and Cupressus lusitanica in the central Andes of Colombia (2000m). In 0.1ha plots, species richness (number of species) and diversity (Shannon and Simpson indexes) were higher in the LMRF, followed by P. patula and C. lusitanica plantations. There were 56species and 30families of higher plants in the LMRF, 26species and 15families in the P. patula plantation, and 18species and 10families in the C. lusitanica plantation. There were no statistically significant differences (p<0.05) in soil physical or chemical properties between P. patula, C. lusitanica and native LMRF. Nevertheless, soil carbon, the C/N ratio and total bases tended to be higher in the native forest than in the plantations. Available P tended to be higher in the P. patula plantation. These results show that, although abandoned plantations can support some native species, particularly in the understorey, species richness is far from that of the native forest.     

Factors influencing the natural regeneration of the pioneering shrub Calligonum mongolicum in sand dune stabilization plantations in arid deserts of northwest China

Calligonum mongolicum is a successful pioneer shrub to combat desertification, which is widely used for vegetation restoration in the desert regions of northwest China. In order to reveal the limitations to natural regeneration of C. mongolicum by asexual and sexual reproduction, following the process of sand dune stabilization, we assessed clonal shoots, seedling emergence, soil seed bank density, and soil physical characteristics in mobile and stabilized sand dunes. Controlled field and pot experiments were also conducted to assess germination and seedling emergence in different dune soil types and seed burial depths. The population density of mature C. mongolicum was significantly different after sand dune stabilization. Juvenile density of C. mongolicm was much lower in stabilized sand dunes than mobile sand dune. There was no significant difference in soil seed bank density at three soil depths between mobile and stabilized sand dunes, while the emergence of seedlings in stabilized dunes was much lower than emergence in mobile dunes. There was no clonal propagation found in stabilized dunes, and very few C. mongolicum seedlings were established on stabilized sand dunes. Soil clay and silt content, air‐filled porosity, and soil surface compaction were significantly changed from mobile sand dune to stabilized dunes. Seedling emergence of C. mongolicm was highly dependent on soil physical condition. These results indicated that changes in soil physical condition limited clonal propagation and seedling emergence of C. mongolicum in stabilized sand dunes. Seed bank density was not a limiting factor; however, poor seedling establishment limited C. mongolicum's further natural regeneration in stabilized sand dunes. Therefore, clonal propagation may be the most important mode for population expansion in mobile sand dunes. As a pioneer species C. mongolicum is well adapted to propagate in mobile sand dune conditions, it appears unlikely to survive naturally in stabilized sand dune plantations.     

科尔沁沙地不同造林类型对土壤动物多样性的影响

为深入认识流沙生境中种植人工林对土壤动物多样性的影响,选择科尔沁流动沙地及其周围灌木林和乔木林地(生长年龄均为30年左右)为研究样地,对土壤动物群落与土壤环境进行调查,分析了土壤动物群落结构对流动沙地种植人工林的响应及影响因素.结果表明:流动沙地种植人工林对土壤性状产生显著影响,尤其是灌木林覆盖流动沙地显著改善了土壤环境,增加了土壤水分,提高了土壤营养条件.在3种林地中共捕获土壤动物485只、11个类群.优势类群为蜱螨目和弹尾目,常见类群为啮目,其他8个类群为稀有类群.从流动沙地到灌木林地和乔木林地,土壤动物密度减少,类群数和Shannon指数增加,而均匀度指数下降.但土壤动物密度、类群数、Shannon指数和均匀度指数在3种样地间均无显著性差异.土壤电导率是影响土壤动物类群数分布的重要因素.在科尔沁沙地,流动沙地种植人工林能够改善土壤环境和影响土壤动物多样性,但以30年的人工林研究其对流动沙地土壤动物群落的影响存在局限性.     

不同退化沙地土壤碳的矿化潜力

通过实验室土壤培养试验 ,研究了科尔沁退化沙质草地不同生境 (流动沙地 ,半固定沙地 ,固定沙地和丘间低地 )下土壤碳的矿化潜力及不同凋落物在沙地土壤中的分解。经 33d的室内培养 ,不同生境土壤 CO2 - C的释放有极显著的差异 ,与生境植被盖度 ,凋落物积累 ,土壤沙化程度 ,土壤有机碳和全氮含量的分布有显著相关。流动沙地土壤有极低的土壤有机碳和氮的含量及其微弱的土壤微生物呼吸 ,表明土地沙漠化不仅导致土壤有机碳库衰竭 ,也使土壤微生物活性丧失。在有机质含量很低的流动沙地和半固定沙地土壤中 ,含氮量高的小叶锦鸡儿 (Caragana microphylla)凋落物比含氮量低、C/N比高的差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)和 1年生植物凋落物有较快的分解。在沙漠化的演变中 ,土壤的粗粒化 ,有机物质和养分及微生物活性的丧失制约着凋落物在土壤中的矿化潜力。灌木的存在使更多的有机物质和养分积聚在灌丛下 ,形成灌丛肥岛 ,因而显著贡献于碳的固存。