荒漠草原中间锦鸡儿冠层截留特征

以荒漠草原人工中间锦鸡儿（Caragana intermedia）为研究对象,利用2016-2017年监测获取的26次降雨事件,对比分析了两组灌丛（自然组和人工组）的冠层截留特征。结果表明：（1）试验期间共观测到有效降雨33次,总降雨量为251 mm,次平均降雨量和降雨强度分别为7.6 mm和1.14 mm/h,以雨量<2 mm,雨强<1 mm/h和降雨历时2-5 h的降雨出现次数最多;（2）自然组和人工组中间锦鸡儿平均截留量分别为1.11 mm和0.72 mm,平均截留率分别为24.81%和15.95%,两组灌丛截留存在极显著差异（P < 0.01）;（3）在雨量级>15 mm时,自然组（4.57%,CV=73.38%）和人工组（5.25%,CV=51.96%）平均截留率变异性相差最大;（4）自然组和人工组截留量与降雨量,降雨历时和降雨强度之间的关系可以用幂函数描述,截留率与三者的关系均用指数函数描述较好。在降雨特征相同的情况下,灌丛形态特征是影响中间锦鸡儿冠层截留的关键因素。     

荒漠草原土壤相对湿度对猪毛蒿表型可塑性的影响

猪毛蒿(Artemisia scoparia)为菊科蒿属草本植物,是一种适应性较强的广幅种。研究荒漠草原不同土壤相对湿度条件下猪毛蒿的表型可塑性,对认识异质生境下猪毛蒿的生存适应策略具有重要的生态学意义。结果表明:株高、茎粗、根长、根重和单株生物量均表现出随土壤相对湿度的增大而增加的趋势,对异质生境具有较强的可塑性,而根冠比则表现出相对的稳定性。植株不同部位生物量大小排序为:上部中部下部,且植株下部显著大于上部生物量(P0.05)。土壤相对湿度40%生境下的头状花序数量和重量显著高于土壤相对湿度30%和30%—40%生境。繁殖器官绝对投入量(lg R)随着个体大小(lg V)的增大呈极显著的增加(P0.001),繁殖阈值介于1.868—2.006 g。随着土壤相对湿度的增加,繁殖分配比例极显著增大(P0.001)。营养器官和繁殖器官生物量、头状花序重量和数量、地下生物量和地上生物量均呈极显著线性正相关关系(P0.001),存在正向权衡。单个头状花序重量并不随个体大小和头状花序数量的增加而发生显著变化(P0.05),且在不同土壤相对湿度和不同部位间均无显著差异(P0.05)。由此可见,猪毛蒿在异质生境下产生的可塑性是其生存繁殖的重要反应机制之一。     

不同平茬年限人工柠条林光合特性及土壤水分的响应变化

平茬是荒漠草原老化人工柠条林营林抚育的重要措施,为系统认识柠条平茬后连续的生理与生态响应过程及其变化规律,该研究设置对比观测样地,以未平茬柠条(WPC)为对照,以平茬后连续生长1～5年(PC1～PC5)的柠条为处理,对各样地柠条净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率等光合生理特征及其土壤含水量分布的影响进行测定分析。结果表明:(1)平茬处理对柠条生理特性的影响因平茬年限的增加而异,其中PC1和PC2柠条的净光合速率和蒸腾速率较WPC略有提高,PC1柠条处于补偿生长的活跃期,水分利用效率明显高于其他平茬处理,PC2柠条的水分利用效率开始下降;PC3和PC4的柠条蒸腾速率、净光合速率和气孔导度显著上升,且PC4处理下达到最大值,相应水分利用效率也逐步回升;PC5的柠条几乎不存在补偿性生长,净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率开始回落,逐渐接近WPC;平茬措施对PC1与PC5柠条胞间CO2浓度大小的影响较大。(2)PC1的土壤水分含量在0～100cm土层因受冠层截留大幅减小的影响而低于其他年限平茬处理;PC2的土壤水分略有改善,PC3、PC4的土壤含水量显著提高,PC5的土壤水分状况则逐渐接近于WPC。(3)随平茬年限的增加,柠条光合特性与土壤含水量间存在一定的动态互馈关系,其中PC1的土壤水分略有下降,柠条生长减缓;PC2土壤含水量逐步恢复;PC3土壤含水量增长幅度开始下降,柠条的各项生理指标上升;PC4柠条的光合生理指标、土壤含水量都达到了最高值;PC5柠条的各项指标开始下降。研究发现,PC4处理是柠条光合生理和土壤水分响应变化的拐点,可参考作为平茬柠条优化管理的一个时间节点。     

戈壁生态系统蚁穴微生境对大型土壤动物多样性的影响

收获蚁蚁穴是戈壁生态系统中重要的微生境, 它通过汇集凋落物和改善土壤环境强烈影响动植物的分布及多样性。鉴于此, 本文选择戈壁荒漠收获蚁(Messor desertus)蚁穴为研究对象, 于2020年5月、6月和10月利用陷阱法调查了蚁穴及毗邻裸地大型土壤动物的种类组成及数量变化, 并分析其影响要素。结果表明: (1) 10月, 蚁穴和裸地间大型土壤动物群落组成存在显著差异, 而5月和6月二者间相差较小, 10月(62.9%)蚁穴和裸地大型土壤动物的平均相异性高于5月(34.8%)和6月(39.3%); (2) 5月, 蚁穴大型土壤动物均匀度指数显著低于裸地, 6月, 蚁穴大型土壤动物活动密度和类群丰富度均显著高于裸地, 10月, 蚁穴大型土壤动物类群丰富度和多样性指数均显著高于裸地; (3)荒漠收获蚁蚁穴显著提高了其他食性土壤动物的活动密度及类群丰富度, 还增强了捕食性和非捕食性土壤动物的相互作用关系并改变了荒漠收获蚁与蚁穴大型土壤动物类群的种间相互作用关系; (4) pRDA排序结果表明, 土壤电导率、全氮和粉粒含量是影响蚁穴和裸地大型土壤动物分布的主要土壤因子。总之, 戈壁生态系统荒漠收获蚁蚁穴微生境提高了大型土壤动物多样性, 改变了大型土壤动物类群间的营养和非营养关系, 这会影响大型土壤动物的营养结构及其功能。     

放牧对草原植物功能性状影响研究进展

植物功能性状的表达和植被环境适应性相关,植物功能性状之间的权衡变化体现了植物在放牧胁迫下资源的重新整合和获取。本文总结了放牧干扰下植物功能性状表达的差异性,着重将放牧干扰与植物功能性状相结合,介绍了植物功能性状的变异来源是植物遗传特征与环境过滤相互协调的结果,归纳了放牧对植物营养性状、繁殖性状的影响,以及植物可以通过调整生存和繁殖策略以适应放牧干扰。本文集中于放牧对植物种群、群落和生态系统的影响。不同放牧干扰下植物功能性状的表达具有差异性,因此植物功能性状可作为解释种群生长和繁殖、群落构建过程和生态系统功能的指标。为使植物功能性状的研究更好地服务于草地生态环境,可依据植物功能性状筛选合理的草地抗牧物种;依据草地植物种群的生活史特征,制定科学的放牧机制;以植株为整体综合考虑植物功能性状变化,提出放牧研究中植物功能性状的发展方向。     

土壤非保护性有机碳对荒漠草原沙漠化的响应

沙化草地的恢复与重建是干旱半干旱区生态建设的重要内容,分析荒漠草原沙漠化过程中土壤非保护性有机碳分配比例的变异规律对于探讨沙化草地恢复机制具有重要的理论价值。以干旱、半干旱地区荒漠草原不同沙化阶段的土壤为研究对象,分析土壤粗颗粒有机碳、细颗粒有机碳、轻组有机碳含量和分配比例的分布特征、土壤非保护性有机碳转化为保护性有机碳的速率。结果表明:荒漠草原发生逆向演替后,土壤细颗粒有碳含量和分配比例表现为固定沙地荒漠草地半固定沙地流动沙地;粗颗粒有机碳含量表现为荒漠草地半固定沙地流动沙地固定沙地,粗颗粒有机碳分配比例表现为流动沙地半固定沙地荒漠草地固定沙地;轻组有机碳含量和分配比例递减。颗粒有机碳、轻组有机碳、土壤有机碳对草地沙漠化的敏感性不同,颗粒有机碳较轻组有机碳和土壤有机碳敏感性强,其中细颗粒有机碳较粗颗粒有机碳敏感性强。随着草地沙漠化程度的增强土壤非保护性有机碳分配比例呈下降趋势,表明草地沙漠化降低土壤质量。荒漠草地退化至流动沙地土壤非保护性有机碳转化为保护性有机碳的速率整体呈上升趋势。     

宁夏红寺堡扬黄灌区土壤沙化和盐渍化及其相互关系

采用控制取样和典型取样相结合的方法,对比分析了红寺堡扬黄灌区玉米地和枸杞地、未利用地0 ～40 cm分层土壤质地、盐渍化特征、阳离子交换量(CEC)值及其相关关系.结果表明:控制取样条件下,除未利用地0～10 cm土壤含盐量(TS)达1.74 g·kg-1外,3种利用方式下0～40 cm TS在0.69～1.30 g· kg-1之间变化,盐化特征不明显;枸杞地20～40 cm土壤钠吸附比(SAR)和土壤碱化度(ESP)分别达到12.18％和l4.1％;玉米地0～20 cm粘粉粒和(CPS)为13.5％,构杞地O～40 cm CPS达37.3％.控制取样条件下,20～40 cm土层玉米地土壤碱化和沙化指标间显著相关;典型取样条件下,上述相关性消失,但CEC与沙化指标及盐渍化指标均显著相关.不同土地利用方式下灌区土壤沙化和盐渍化呈复杂的交互关系,CEC可以作为土壤环境质量变化的综合指示因子.     

基于文献计量分析土壤微生物对气候变暖的响应

【背景】面对全球气候变暖,土壤微生物在陆地生态系统对全球变暖反馈中起到了至关重要的作用。【目的】了解土壤微生物对气候变暖响应研究的发展现状、研究热点及前沿动态,厘清当前该研究领域的知识结构关系。【方法】以1999-2021年Web of Science核心数据库中土壤微生物对气候变暖响应研究已发表的3 189篇论文为数据源,利用Vosviewer和CiteSpace软件对年发文量、文献被引频次、作者、机构、国家、学科和关键词等进行可视化分析。【结果】研究总体呈逐步增长趋势,经历缓慢增长、稳步增长和高速增长3个阶段;高被引论文均发表在国际顶级期刊上,研究成果具有较高的学术影响力。在学科融合与合作交流方面,环境科学、生态学和土壤学是该研究领域的主要学科,而多学科交叉学在该领域占有重要地位;作者骆亦其、Schuur和周集中是该领域核心学者,作者之间的合作关系主要以同一研究团队内部合作为主;主要的科研机构有中国科学院、加利福尼亚大学和美国能源部,各科研机构之间合作较为紧密;中国、美国和欧洲是土壤微生物对气候变暖响应研究领域的主要力量,国家之间相互合作程度高。该领域的主要研究热点是气候变暖改变了土壤微生物的群落结构组成、多样性和生理生化功能,进而对地球化学物质循环产生影响;土壤微生物在土壤碳库释放中的作用机理和调控机制是该领域研究前沿。【结论】目前,不同生态系统研究中土壤微生物对增温的响应与适应机制存在着差异,而且对微生物碳功能基因和多环境交互因子的研究较少。因此,建议后期应更加聚焦特定生态系统的细化研究,开展大范围、大尺度、长时期的定位研究,加强对微生物碳降解和碳固定功能基因的研究,多关注环境因子变化的交互作用对土壤微生物生态过程的影响。     

贺兰山东坡不同海拔土壤微生物群落特征及其影响因素

土壤微生物作为连接地上植物群落和地下生物过程的重要桥梁,在调控地下生态学过程中扮演着重要角色。然而,我们对旱区山地生态系统沿海拔梯度上的土壤微生物群落变化特征及其驱动因素尚不清楚。本研究以贺兰山1300～2800 m范围内7个海拔的土壤为研究对象,揭示贺兰山林下植物群落组成、土壤理化性质、土壤微生物群落海拔分布格局,采用方差分解和冗余分析探明影响土壤微生物群落的驱动因素。结果表明：随着海拔上升,土壤微生物总量和细菌生物量呈先增加后降低的变化趋势,真菌、放线菌、丛枝菌根真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌生物量呈现逐渐增加的变化趋势。真菌细菌比(F/B)显示,低海拔土壤细菌的积累能力强于真菌,而在高海拔则相反。革兰氏阳性菌与阴性菌比例(GP/GN)随海拔上升呈逐渐减小的趋势,表明随海拔上升土壤细菌和有机碳可利用度分别发生由“寡”到“富”和由“低”到“高”转变。植被属性、土壤物理和化学属性共同解释土壤微生物群落变异的95.7%。土壤有机碳(SOC)、土壤含水率(SWC)和全氮(TN)显著影响土壤微生物群落组成。本研究揭示了贺兰山东坡土壤微生物群落沿海拔梯度的分布模式及其驱动因素,可为深化认识旱...     

荒漠草原植物群落结构及其稳定性对增水和增氮的响应

通过在荒漠草原开展增水和增氮野外控制试验,研究增水和增氮对荒漠草原植物群落结构、物种多样性及群落稳定性的影响。结果表明：（1）增水和增氮处理显著影响了荒漠草原植物群落结构和地上生物量,而对植物群落稳定性影响不显著（P>0.05）。增水处理显著增加了豆科和禾本科植物地上生物量（101.3%和57.9%）（P<0.05）;增水+增氮处理显著增加了植物群落盖度（43.2%）和地上生物量（112.4%）及不同功能群（禾本科和杂类草）植物盖度（75.5%和47.3%）和地上生物量（139.3%和85.7%）（P<0.05）。与增氮处理相比,增水+增氮处理显著增加了植物群落和不同功能群（禾本科和杂类草）植物高度、盖度和地上生物量（P<0.05）。（2）增水、增氮和增水+增氮处理均显著降低了植物群落Pielou指数（11.7%、8.7%和10.2%）（P<0.05）。（3）增水和增水+增氮处理提高了荒漠草原植物群落稳定性,而增氮处理降低了荒漠草原植物群落稳定性。增水处理荒漠草原植物群落稳定性效应大于增水+增氮处理。研究表明,荒漠草原植物群落结构受到氮沉降和降水增加的共同影响。增加降水对荒漠草原植物群落稳定性的积极效应可能会抵消部分氮沉降的消极影响,荒漠草原植物群落地上生物量及群落稳定性可能有所增加。