宁夏东部荒漠草原灌丛引入对土壤水分动态及亏缺的影响

全球气候变化背景下,荒漠草原人工灌丛引入加速其灌丛化进程,对草原土壤水分产生重要影响。为了解宁夏东部荒漠草原灌丛引入过程中土壤水分动态及亏缺现状,选取了封育草地、放牧草地、不同年限(3a、12a、22a)和间距(40 m、6 m、2 m)灌丛柠条(Caragana korshinskii)地进行土壤水分测定,并利用土壤水分相对亏缺指数(compared soil water deficit index,CSWDI)、样地土壤水分相对亏缺指数(plot compared soil water deficit index,PCSWDI)对土壤水分亏缺进行定量分析。结果表明:灌丛引入过程中不同年限、间距灌丛地0—200 cm土层土壤含水量均显著低于封育草地与放牧地(P0.05);各样地季节动态均表现为春季返潮、夏季消耗、秋季蓄积的季节规律,但不同年限、间距灌丛地表现为春季返潮微弱,土壤含水量仅为7.80%—10.90%,显著低于封育草地和放牧地(11.90%—16.09%);灌丛引入过程中各灌丛地0—100 cm有效储水量(-16.98—18.69 mm)均低于封育草地(34.67 mm),虽在种植22a灌丛地和2 m间距灌丛地略有升高,仍不足20.00 mm。土壤水分相对亏缺量(除封育草地外)为6.69—97.16mm;灌丛引入过程中各样地不同土层CSWDI值呈波动变化,除封育草地各土层无显著的亏缺外,其他样地均存在亏缺,亏缺值为0.03—12.10,PCSWDI值均随着灌丛引入年限和密度的增加呈增大趋势。荒漠草原灌丛引入过程产生土壤水分过度利用,使得土壤水分亏缺,并加剧其深层土壤水分的消耗。     

基于Biolog-ECO方法的两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落特征

【背景】土壤微生物是草原生态系统的重要组成部分,在调节植物生长、促进土壤结构的形成及维持草原生态系统功能和稳定性等方面有着不可替代的作用。【目的】探究内蒙古自治区四子王旗两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落代谢功能的多样性。【方法】利用Biolog-ECO微平板法分析四子王旗荒漠草原中阿德格和格根塔拉2个样地中短花针茅、冷蒿、细叶葱、阿尔泰狗娃花和银灰旋花5种植物根际土壤微生物群落多样性特征。【结果】两种不同草原中5种不同植物根际土壤中可培养微生物数量存在显著性差异(P0.05),阿德格草原中短花针茅根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物根际,格根塔拉草原中阿尔泰狗娃花根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物;两样地不同植物根际土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均表现为格根塔拉样地高于阿德格样地,而且呈"S"型变化。培养96 h后格根塔拉草原5种植物的Shannon指数与Simpson指数高于阿德格草原,同时银灰旋花根际土壤微生物多样性指数在两个草原中差异极显著;两个草原不同植物根际土壤微生物对碳源的利用主要是氨基酸类和碳水化合物碳源,对于L-天门冬酰胺、r-羟基丁酸、L-丝氨酸和D-半乳糖醛酸等碳源的功能微生物显著富集,根际土壤微生物的AWCD和多样性指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数呈极显著正相关性(P0.01),均匀度指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数量呈显著负相关性(P0.05)。【结论】不同植物根际土壤微生物对碳源的利用能力和偏好出现差异,而且根际土壤微生物数量越高,微生物碳代谢能力、微生物群落多样性越丰富。     

一株特殊生境荒漠药用植物沙蓬内生真菌Rhinocladiella similis中苯甲酸大环内酯化合物

从一株特殊生境荒漠药用植物沙蓬的内生真菌Rhinocladiella similis中分离得到4个苯甲酸大环内酯化合物,包括2个新化合物rhinoclactones E（2）和F（1）、2个已知化合物8,9-dihyrogreensporone D（3）和8,9-dihydrogreensporone A（4）。基于高分辨质谱与核磁共振谱数据以及相关文献比对,确定了新化合物与已知化合物的结构。化合物1和2是一对立体异构体,在大环内酯环中并有一个呋喃环,这种环系统在自然界比较稀少。化合物1-4对3株肿瘤细胞株和植物病原真菌没有抑制活性。本结果进一步丰富了该真菌的化学成分研究,暗示特殊生境荒漠植物内生真菌具有产生结构新颖的次级代谢产物的潜力,是发现新活性天然产物的一个新的重要宝库;此外,根据化合物的结构特征与生物活性结果,本文还探讨了这些化合物潜在的生态学功能。     

准噶尔盆地沙质荒漠啮齿动物群落在短命植物存在期的空间一食物资源利用

从空间,食物和时间三维生态位途径,研究了荒漠啮齿动物群落４种属类于４－６月短命植物存在时期的空间－食物资源利用。在空间利用上,虽然４种鼠存在一定的觅分和活动空间方面的差异,但具有相似生物学特征的两种两足型鼠种 和两种四足型鼠种种间仍表现出较高的空间利用趋同;在食物利用上,根据此时期的食物资源谱和食物谱测定,得出各鼠种均倾向于利用趋同;在食物利用上,根据此时期的食物资源谱和食物谱测定,得出各鼠种均倾     

鄂尔多斯高原西部几种荒漠灌丛群落种间联结关系的研究

采用ＰＣ、ＰＣＣ、ＡＣ、Ｘ２和ｒ等公式对鄂尔多斯高原西部５种典型荒漠灌丛群落种间联结系数的求算,通过这些种间的相互关系,阐述了这些物种对生境要求的差异和分布特点,本文的研究结果对与建立在种群关系基础上的荒漠植被的研究具有重要的意义。     

Effects of desertification on the C:N:P stoichiometry of soil,microbes, and extracellular enzymes in a desert grassland

为探讨荒漠草地沙漠化对“土壤-微生物-胞外酶”系统生态化学计量的影响机理, 该研究采用空间序列代替时间演替的方法, 研究了宁夏盐池荒漠草地沙漠化过程中土壤、土壤微生物及土壤胞外酶碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的变异特征。结果表明: (1)随着荒漠草地沙漠化的不断加剧, 土壤C、N、P含量和土壤C:P、N:P均呈降低趋势, 而土壤C:N逐渐增加。(2)荒漠草地沙漠化过程中, 土壤微生物生物量C (MBC):微生物生物量P (MBP)、微生物生物量N (MBN):MBP和土壤β-葡萄糖苷酶(BG):N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)逐渐降低, 而土壤BG:磷酸酶(AP)和NAG:AP基本表现为增加趋势。(3)随着荒漠草地沙漠化程度的加剧, 土壤微生物C利用效率CUE_C:N和CUE_C:P与土壤微生物N利用效率NUE_N:C和土壤微生物P利用效率PUE_P:C的变化趋势相反。(4)荒漠草地土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶C:N化学计量(C:N, MBC:MBN, BG:NAG)与土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶N:P化学计量(N:P, MBN:MBP, NAG:AP)显著负相关, 而土壤和胞外酶C:N化学计量(C:N, BG:NAG)与土壤和胞外酶C:P化学计量(C:P, BG:AP)显著正相关。土壤N:P与土壤MBN:MBP显著正相关, 而与土壤NAG:AP显著负相关。分析表明, 荒漠草地沙漠化过程中土壤微生物生物量及胞外酶活性随着土壤养分的变化而发生变化; 微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量与土壤养分存在协变关系, 为理解荒漠草地土壤-微生物系统C、N、P循环机制提供理论依据。     

Responses of growth of four desert species to different N addition levels

Aims The increase in atmospheric N deposition has accelerated N cycling of ecosystems, thus altering the structure and function of ecosystems, especially in those limited by N availability. Studies on the response of plant growth to artificial N addition could provide basic data for a better understanding of how the structure of grasslands in northern China responds to increasing N deposition. Methods We investigated the seasonal dynamics of plant growth of four species after 2-year multi-level N addition in a field experiment conducted in a desert steppe of Ningxia in 2011. Plant biomass and the relative growth rate (RGR) of the studied species were measured and their relationships with C:N:P ratios of plants (community and leaf levels) and soils were analyzed. Important findings Results in 2012 showed that 2-year N addition promoted the growth of the four species and the effects were different among growth forms and were species-specific. In general, the plant biomass of the studied species was significantly correlated with leaf N concentration, leaf N:P ratio, community N pool, soil total N content and soil N:P ratio, while only weak relationships were observed between plant biomass and C:N and C:P ratios of plants and soils. In contrast, there was a significant linear relationship between RGR and N:P ratios both of plants and soils.Our results suggest that short-term N addition promoted the accumulation of plant biomass, and the species-specific responses to stimulated N addition can directly affect the structure of the desert steppe ecosystem. Plant N:P ratio and soil N:P ratio could indicate nutrient limitation of plant growth to a certain extent: N addition increased soil N content and N:P ratio, and thus relieved N limitation gradually. Once more N is available to plants, the growth of plants and the accumulation of community N was stimulated in turn.     

草原化荒漠草本植物对人工施加磷素的响应

荒漠地区因土壤水分和养分含量较低而限制了植被的生长,且磷素对于植物的生长具有重要的作用。利用人工施加磷素的控制实验研究了不同磷肥处理对荒漠区草本植物物种丰富度、多度、盖度、生物量、植物株高等群落学特征的影响。实验表明：物种丰富度和多度在施肥量分别为12.5,25和50 g?m-2的梯度下,施肥当年和第二年相较于对照均有所降低,且施肥梯度越高,降低越明显;植被盖度和地上部生物量则在两年的实验中表现出相似的规律,在不同的施肥梯度下均有所提高,高肥处理对其促进作用更大,且在降水充足的07年高于降水较少的08年,说明水肥耦合更有助于群落生产力的提高;优势种株高则对磷素的响应存在种间差异,年际间的差异也较大,这或许与荒漠植物本身特有的生物学特性有关。     

荒漠柠条锦鸡儿AM真菌多样性

为了阐明荒漠柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)根围AM真菌群落组成及其分布特点,2010年7月从河北省与内蒙古交界荒漠带选择多伦湖、黑城子和二羊点3个样地,按0—10、10—20、20—30、30—40、40—50 cm 5个土层采集柠条根围土壤样品,研究了柠条根围AM真菌物种组成、生态分布及与土壤因子的相关性。共分离鉴定出4属24种AM真菌,其中球囊霉属(Glomus)16种,是3个样地共同优势属;无梗囊霉属(Acaulospora)5种,是3个样地共有属;盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种;多孢囊霉属(Diversispora)1种;网状球囊霉(G.reticulatum)是黑城子和多伦湖样地优势种,二羊点亚优势种;黑球囊霉(G.melanosporum)是黑城子和二羊点样地优势种,多伦湖亚优势种;二羊点的AM真菌种类和孢子密度最高;黑城子和多伦湖样地无明显差异。AM真菌孢子密度与土壤碱解N、有机质和速效P含量极显著正相关,其中土壤碱解N影响最大。结果表明,柠条根围AM真菌物种多样性丰富,具有明显空间异质性,并与土壤因子关系密切,这为进一步分离筛选优势AM真菌菌种,充分利用AM真菌资源促进荒漠柠条生长提供了依据。     

短期围栏封育对荒漠草原沙化灰钙土有机碳组分及物理稳定性的影响

以宁夏盐池县荒漠草原5年围栏封育草地(围栏内)和自由放牧草地(围栏外)为对象,分析0～ 40 cm土层土壤有机碳、易氧化有机碳和颗粒有机碳含量以及土壤粒径组成,研究围栏封育早期沙化灰钙土有机碳组分及物理稳定性的变化规律.结果表明:围栏内外土壤有机碳含量和颗粒组成差异不显著;围栏内外0～40 cm土层土壤有机碳含量平均为3.25g·kg-1,沙粒、粉粒、黏粒的相对比重平均为72％、16％、12％,土壤物理稳定性指数为1.30％～1.31％.土壤活性有机碳的显著变化集中在10～20 cm土层,围栏内易氧化有机碳含量达0.80 g·kg-1,显著高于围栏外的0.62 g·kg-1,围栏内颗粒有机碳的分配比例为50.9％,显著高于围栏外的31.7％.随土层深度的增加,围栏内0～ 40 cm土壤质地由沙性土向沙壤土转变,各层间土质差异显著,易氧化有机碳含量逐渐升高;而围栏外土壤质地的垂直变化相对平缓,基本为沙性土质.退化荒漠草原短期围栏封育条件下,沙化灰钙土土壤有机碳尚处于一个消耗与积累的平衡阶段,土壤质地状况相对稳定,土壤物理稳定性变化较小.10～20 cm土层土壤活性有机碳含量及其相对分配比例可作为围栏封育早期土壤质量变化的指示指标.