贺兰山10种典型植物光合及水分利用效率特征研究

为了探究贺兰山不同乔灌草的光合生理特性及其对自然环境的适应特性和机制,该研究采用Li-6400XT便携式光合仪测定了贺兰山10种乔灌草气体交换参数及自然环境因子并分析其相关性。结果表明:(1)净光合速率(Pn)日均值从大到小为披针叶黄华>灰榆>山杨>栒子>冰草>油松>小叶忍冬>小檗>青海云杉>苔草,从不同生活型来看表现为乔木>草本>灌木。(2)青海云杉、油松、灰榆、小檗、栒子和小叶忍冬的Pn日变化曲线为单峰型,山杨、披针叶黄华、苔草和冰草的Pn日变化曲线为双峰型,具有明显的光合“午休”现象,山杨和冰草主要为非气孔因素所致,披针叶黄华和苔草主要为气孔因素所致。(3)相比同种生活型的其他植物,青海云杉、油松、小叶忍冬和披针叶黄华具有较高的水分利用效率(WUE)日均值。(4)通径分析表明,乔木和灌木植物的主要决定因子为光照强度(PAR),主要限制因子为叶片温度(T_l)和饱和蒸汽压亏缺(VPD);草本植物的主要限制因子为气温(T_a)和T_l。研究发现,贺兰山东麓不同乔木、灌木、草本植物的光合特性日变化规律不尽相同,相比同种生活型的其他植物,青海云杉、油松、小叶忍冬和披针叶黄华具有较好的抗旱性,能适应较为干旱的气候环境。     

荒漠草原异质生境下猪毛蒿种群动态

以荒漠草原猪毛蒿种群为对象,设置风沙土、灰钙土和基岩风化沉积土3个生境下增水30%、减水30%和对照3个处理,编制猪毛蒿种群的动态生命表,绘制种群存活和死亡曲线,分析异质生境下猪毛蒿种群动态规律,研究猪毛蒿年内年际间种群动态特征.结果表明: 猪毛蒿种群存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,即生长前期存活率较高,趋于稳定状态,死亡率基本维持在较低的水平,生育期末种群死亡率则上升较快.各生境下猪毛蒿个体的存活数均呈前期波动后期下降的趋势,风沙土和灰钙土生境下死亡率的波动变幅较大,增减水处理对猪毛蒿种群死亡率的影响无显著差异.土壤类型对猪毛蒿株高、冠幅、密度、盖度和生物量均有显著影响,降水处理对猪毛蒿株高、冠幅和盖度影响显著,对密度和生物量无显著影响,而土壤类型和降水处理的交互作用仅对株高和冠幅有显著影响.基岩风化沉积土生境下猪毛蒿生物量的可塑性指数显著高于风沙土和灰钙土,灰钙土和基岩风化沉积土生境下盖度可塑性显著高于风沙土.增水处理的密度可塑性指数显著高于对照和减水处理.株高和冠幅的可塑性指数较高,说明在不同的生境压力下,猪毛蒿可以通过优先调节这两个参数来应对生境的变化.     

半干旱草地植物枯落物碳、氮和磷元素释放对放牧和封育管理的响应

在半干旱草地,关于放牧和封育管理对草地植物枯落物分解及其与土壤动物互作关系的研究一直是该区域生态系统物质循环与生态恢复过程研究的重要科学问题。以放牧和封育样地中赖草(Leymus secalinus)、牛枝子(Lespedeza potaninii)及其混合枯落物为研究对象。于2017年9月、2018年5月和9月、2019年5月和9月,采用2种不同孔径(30目和250目)网袋量化中小型土壤动物的作用,调查了宁夏半干旱草地枯落物碳、氮和磷元素分解与土壤动物群落分布及其对放牧和封育样地的响应规律。结果显示：(1)封育样地中,枯落物碳元素最终残留率均表现为3种枯落物处理间无显著差异;但250目网孔中枯落物氮、磷元素最终残留率和30目网孔中氮元素最终残留率均表现为牛枝子显著高于赖草和混合物,而后两者间无显著差异;仅30目网孔中磷元素最终残留率表现为牛枝子和混合物显著高于赖草,而前两者间无显著差异。放牧样地中,250目网孔的碳、磷元素最终残留率和30目网孔中的氮、磷元素最终残留率均表现为牛枝子显著高于混合物,而赖草居中;氮元素最终残留率表现为牛枝子显著高于赖草和混合物,后两者间无显著差异。(2)...     

贺兰山东坡不同海拔典型植被带土壤微生物磷酸脂肪酸分析

土壤微生物在维持干旱区森林生态系统功能稳定方面具有重要作用,但有关干旱区微生物群落结构及多样性沿海拔分布规律研究较少,采用磷酸脂肪酸(PLFA)法定量分析贺兰山自然保护区东坡不同海拔典型植被带(荒漠草原HM、蒙古扁桃MG、油松林YS、混交林HJ、青海云杉林QH)土壤微生物群落结构特征及多样性。结果表明,不同海拔植被带土壤中共检测出59种PLFA生物标记,YS土壤中生物标记的含量明显高于其他植被类型,5个植被带共有且含量较高的PLFA生物标记为16:0、18:1ω9c、18:1ω7c、10Me 16:0和18:2ω6c,特征微生物的含量在不同植被带土壤中分布不同,细菌分布数量最大,其次是真菌、放线菌,原生动物分布数量最小。聚类分析发现,不同植被带土壤PLFA生物标记可分成不同的类群,16:0、18:1ω9c和18:1ω7c基本在每个植被带都会单独聚为一类。对不同植被带所共有的PLFA生物标记绘制热图,发现不同的PLFA生物标记在不同植被带分布不同,YS植被带PLFA生物标记分布最高。不同植被带土壤微生物群落多样性显示,HJ土壤中微生物多样性指数大于其他植被类型,HM土壤中微生物多样性指数...     

河西走廊中部戈壁地表甲虫群落动态变化及其影响因素

地表甲虫是戈壁主要的地表昆虫类群, 但我们对其种属组成和活动节律的认识还很有限。2018-2020年1-12月我们利用陷阱法对河西走廊中部典型砾质戈壁地表甲虫种类及数量进行了连续观测, 并测定了该区降水和温度。本文研究发现: (1)戈壁地表甲虫由步甲科、叶甲科、象甲科、粪金龟科和拟步甲科5科21种组成, 阿小鳖甲(Microdera kraatzi alashanica)、戈壁琵甲(Blaps gobiensis)和波笨粪金龟(Lethrus potanini)是优势地表甲虫种; (2)戈壁地表甲虫活动节律存在明显年季变异, 地表甲虫的活动期在3-10月, 地表甲虫活动密度的最大值出现在4-7月, 而物种丰富度的最大值均在5月出现; (3)降水增多的2019年地表甲虫的活动密度明显增加, 且2019年地表甲虫物种丰富度和多样性指数显著高于2018年; (4)地表甲虫的取食类型和个体大小影响它们的活动节律, 降水增多的年份提高了植食性的象甲科和部分拟步甲科的活动密度, 而一些拟步甲科的活动密度对降水的响应存在一定的滞后性; (5)降水和温度变化强烈影响地表甲虫活动节律, 地表甲虫的个体数和物种数与月降水量和月平均温度呈显著的二次曲线和指数关系, 植食性和捕食性甲虫对降水及温度变化响应较腐食性甲虫敏感, 大甲虫对降水变化的响应较中甲虫和小甲虫敏感。总之, 降水及温度变化影响了戈壁地表甲虫的活动节律, 而不同地表甲虫种对二者的响应因其生理生态特征不同而异, 从而影响了地表甲虫群落动态变化规律。     

土壤微生物群落对枯落物输入的响应

枯落物分解在陆地生态系统物质循环能量流动中起着关键性作用,明确枯落物输入对土壤微生物群落的影响有助于理解土壤微生物生物多样性和陆地生态系统功能的相互关系。本文采用整合分析方法,以中国为研究区域,以不添加枯落物为对照组,探究土壤微生物(真菌、细菌、放线菌)及微生物生物量碳、生物量氮对枯落物输入的响应。结果表明:与不添加枯落物相比,添加枯落物后土壤微生物生物量碳、生物量氮分别显著增加3.9%和4.4%;土壤真菌PLFA、细菌PLFA及总微生物PLFA分别增加4.0%、3.1%和2.4%。枯落物输入对土壤微生物的影响受到气候条件、年降水量、植被类型及土壤酸碱度等因素的显著影响;不同气候类型下,土壤微生物对枯落物输入的响应呈现出亚热带季风气候区>温带季风气候区>温带大陆气候区的趋势,以及随着年降水量的增加呈现出先升高后降低的趋势;不同植被类型下,土壤微生物对枯落物输入的响应呈现出阔叶林>草地≈混交林>针叶林的趋势。     

人工柠条林生物土壤结皮地表水文效应的季节转换

人工柠条林地表广泛分布的土壤结皮对地表水文过程有重要的影响。该研究以荒漠草原人工柠条林生物土壤结皮为研究对象,通过有无结皮处理下旱季和雨季表层土壤水文过程的监测以及土壤水文物理特性的分析,进一步在季节尺度上揭示生物土壤结皮地表水文效应的形成及其影响因素。结果表明:(1)人工柠条林表层土壤结皮层水分含量动态在旱季和雨季表现出了截然相反的格局,其持水效应在以小降水为主,土壤蒸发强烈的夏季体现最为典型,但是进入雨季结皮的相对持水效应弱化甚至丧失。(2)由于生物结皮活性的季节转换,人工柠条林表层土壤容重、饱和含水率、总孔隙度在季节尺度上发生了不同程度的变化。(3)无论是旱季还是雨季,生物结皮的存在都会降低土壤水分入渗性能,而无论有无结皮覆盖,雨季土壤水分入渗速率都低于旱季。     

荒漠草原3种典型群落类型下土壤粒径分布与微生物量碳氮的关系

为了探讨不同群落类型的土壤粒径分布（PSD）与土壤微生物生物量（MB）的关系,以宁夏盐池荒漠草原3种典型群落类型（冰草、沙蒿、短花针茅）为研究对象,测定了不同群落2种生境（冠下、丛间）0~5、5~10和10~15 cm表土层土壤PSD和微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）含量变化,并分析了土壤颗粒组成中砂粒、粉粒和黏粒体积分数变化与土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和MBC、MBN间的关系。结果表明：（1）不同群落类型土壤粒径都呈“倒V”型分布趋势,但土壤退化最严重的沙蒿群落中100~500 μm粒径颗粒含量相对较多,与其他两种群落形成显著差异。（2）不同群落类型SOC、MBC、MBN含量均随土层深度的增加而降低,同土层SOC、MBN含量均表现为冠下明显大于丛间,表现出“肥岛效应”,且0~5 cm土层差异显著（P＜0.05）。（3）对土壤粒径组成与土壤SOC、MBC、MBN间相关性研究表明,在土壤SOC、MBC和MBN含量较高的冰草、短花针茅群落类型中,0.01~2、2~50和50~100 μm土壤粒径的颗粒含量也高,SOC、MBC和MBN含量与＜100 μm的粉粒含量呈正相关关系;在沙蒿群落类型中粒径为100~250和250~500 μm的土粒含量增高,导致其SOC、MBC和MBN含量较低,表明不同群落类型对土壤理化结构产生影响的同时,对微生物生物量也有显著的影响。     

荒漠草原4种常见植物群落土壤酶活性比较

该研究以宁夏盐池县沙边子地区4种常见的植物群落苦豆子(Sophora alopecuroides)、芨芨草(Achnatherum splendens)、油蒿(Artermisia ordosica)和盐爪爪(Kalidium foliatum)为研究对象,通过对群落组成和土壤基本理化性质的研究,以及对脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶、蔗糖酶4种常见土壤酶活性的检测,分析了荒漠草原不同植物群落的土壤微环境。结果表明:(1)不同植物群落物种组成不同,且在研究区禾本科、菊科、藜科植物出现的频率相对较高。(2)不同植物群落土壤理化性质存在差异。苦豆子群落土壤容重较低,土壤全氮含量相对较高;芨芨草群落土壤pH明显较高,土壤有机碳含量相对较高;油蒿群落土壤水分含量较低,土壤全磷含量较低;盐爪爪群落土壤盐分含量显著高于其它植物群落。(3)不同植物群落土壤酶活性存在差异,其中芨芨草和油蒿群落的表层土(0~10cm)的土壤脲酶活性较高;油蒿和盐爪爪群落的土壤过氧化氢酶随着土层加深酶活性反而有升高趋势;苦豆子和芨芨草群落的土壤磷酸酶活性较高,盐爪爪群落各土层间磷酸酶活性无显著差异;4种群落土壤蔗糖酶活性普遍较低,且各土层间差异也不大。(4)不同植物群落的同种土壤酶活性间相关性不同。研究认为,根据不同植物群落特征及土壤特性,尤其是不同植物群落间土壤酶活性的相关性,可预测荒漠草原地区植物群落演替趋势,通过适度的人为调控,可使群落向进展方向演替。     

荒漠草原4种典型植物枯落物分解过程中土壤呼吸对短期氮、水变化的响应

土壤呼吸作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,对研究干旱半干旱区荒漠草原碳平衡具有重要意义。选取荒漠草原4种典型植物枯落物进行裂区实验,设置氮、水添加实验处理,探讨不同的枯落物地表,短期氮、水处理对荒漠草原土壤呼吸的影响。结果表明,土壤呼吸日动态呈单峰曲线,最大值出现在10:00—12:00。相同处理间不同枯落物地表和相同枯落物地表不同处理间土壤呼吸在白天和夜间均有差异(P<0.05)。枯落物对土壤呼吸贡献表明,短期不做任何处理的枯落物对土壤呼吸的贡献最大,贡献率高达68%—89%。多因素方差分析显示,氮及氮和水交互作用对土壤呼吸的影响显著。呼吸在降水处理间存在显著差异(P<0.05),表现为减雨(P3)>增雨(P2)>正常(P1);呼吸在氮素处理间存在极显著差异(P<0.001),表现为添氮(N1)>不添氮(N0)。土壤呼吸与土壤温度、土壤湿度拟合发现,短期的氮、水处理下土壤温度与土壤呼吸显著相关(P<0.05),可解释呼吸变化的50.3%—69.9%;土壤湿度对呼吸影响不显著(P>0.05),温度、湿度的交互作用对土壤呼吸的影响显著(...