克氏针茅草原土壤生态化学计量特征对放牧强度的响应

生态化学计量学是研究生态系统中各元素间平衡的科学,对于探究土壤有机碳（C）、全氮（N）、全磷（P）元素循环以及土壤养分限制状况具有重要意义。为了解克氏针茅（Stipa kirschnii）草原土壤生态化学计量特征,以内蒙古克氏针茅草原区为研究对象,在不同放牧强度草场进行采样分析。结果表明：随着放牧强度的增加,C、P含量先降低后升高,N含量先升高后降低;土壤C/N先降低后升高、C/P逐渐升高、N/P先升高后降低。C/N随着放牧强度的增加与有机碳相关性逐渐增大、与全氮的相关性逐渐减小;轻牧区的C/P受有机碳作用有所增强;中牧区N/P受全氮作用增强。C/N主要限制因素是有机碳含量,C/P和N/P主要限制因素是全磷含量。不同放牧强度会影响土壤化学计量比与其他物质的关系,也会改变土壤化学计量比各制约因素的强度。     

大型土壤动物群落对短花针茅草原荒漠化过程的响应

土壤动物是草地生态系统的重要组分,对维持草地生态系统结构与功能的稳定性具有重要作用,研究土壤动物群落对草地荒漠化的响应有助于揭示地下与地上生态过程的联系,全面认识荒漠化的本质。选取鄂尔多斯高原西部未荒漠化(Ⅰ)、轻度荒漠化(Ⅱ)、中度荒漠化(Ⅲ)、重度荒漠化(Ⅳ)及极重度荒漠化(Ⅴ)5种短花针茅荒漠草原生境,采用手拣法对大型土壤动物群落进行了野外调查。共获得1门2纲6目25个土壤动物类群,优势类群为蚁科和金龟子总科幼虫,常见类群8个。结果显示,短花针茅荒漠草原大型土壤动物群落具有温带草原土壤动物群落的基本特征。在荒漠化进程中,大型土壤动物群落优势类群(蚁科和金龟子总科幼虫)未发生变化,但群落总个体密度和类群数显著下降(P0.01,P0.01),群落香浓多样性、丰富度和均匀度降低(P0.01,P0.01,P0.05),群落结构趋于简单。不同荒漠化生境土壤动物群落显示出明显的退化梯度,各土壤动物类群的分布揭示了它们对生境因子的偏好和响应模式的差异。短花针茅草原荒漠化对土壤动物垂直分布的影响具有由个体到类群、由表土层到下层的变化规律,但未改变土壤动物分布的表聚性。荒漠化导致的食物资源减少是蚁科动物个体密度变化的主要原因,轻度荒漠化(Ⅱ)最适宜蚁科动物生存,土壤全氮、有机质和地上生物量对步甲科和象甲科幼虫个体密度影响较大,重度荒漠化(Ⅳ)和极重度荒漠化(Ⅴ)生境将严重影响步甲科和象甲科幼虫的生存,但对金龟子总科和蜘蛛目动物个体密度影响不大。土壤动物与生境因子、生境及荒漠化进程之间的关系综合反应了草地生态系统退化过程。     

不同刈割频度对大针茅草原群落特征及土壤元素含量的影响

在草原生态系统中,土壤是植物生长发育最重要的基质,对植物群落动态有显著的影响。刈割是内蒙古典型草原区除放牧外最重要的利用方式。研究不同刈割频度对典型草原区群落特征和若干土壤性质的影响及土壤因子与群落特征的相关性,旨在得出对群落多样性最有利并最适宜生产利用的刈割频度。研究区设置在内蒙古锡林浩特市东部以大针茅建群的典型草原;在2009—2013年进行不同频度的刈割处理,共设置处理,一年两次刈割、一年一次刈割、两年一次(割一年休一年)刈割、围封,在2013年8月采集测定土壤养分的样品。刈割对群落多样性影响显著,割一年休一年Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、丰富度指数均高于其他刈割处理(P0.05);不同频度刈割下,一年两次刈割处理下土壤20—30cm和30—40cm的有机质含量显著高于其他处理(P0.05);不同频度刈割处理下土壤中的速效磷和速效氮的含量没有显著差异;一年两次处理的土壤全氮含量显著高于其他处理(P0.05)。Shannon-Wiener多样性指数与有机质含量、全氮含量呈显著负相关;Pielou均匀度指数与土壤元素间无显著相关关系;Richness指数与有机质含量呈显著负相关,与全氮含量为极显著负相关关系。割一年休一年刈割处理下土壤元素含量呈现更好的状态,结合群落物种多样性及生产利用的角度,割一年休一年为最合理的刈割频度。     

感染内生真菌的羽茅对大针茅的化感作用

以羽茅(Achnatherum sibiricum)为材料,采用室内生物测定法研究感染不同内生真菌的羽茅浸提液对大针茅(Stipa grandis)种子萌发和幼苗生长的化感作用,并采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对羽茅浸提液中的化学成分进行分析。结果表明:(1)内生真菌感染可缓解宿主羽茅对群落优势种大针茅的化感作用;(2)内生真菌感染对宿主羽茅化感作用的影响与内生真菌种类有关,具体表现为相比于未染菌羽茅,感染Epichloё gansuensis可显著缓解宿主羽茅对大针茅的抑制作用,而感染Neotyphodium sibiricum、Neotyphodium gansuensis有缓解羽茅对大针茅化感作用的趋势,但未达到显著影响;(3)羽茅浸提液中含有2,4-二叔丁基苯酚、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二丁酯和硬脂酸甲酯等潜在化感物质,这4种物质相对含量的差异可能是不同内生真菌感染状态的羽茅产生不同化感效应的主要原因;(4)对羽茅浸提液中4种潜在化感物质的化感作用进行验证实验,结果表明,2,4-二叔丁基苯酚对大针茅的化感作用基本表现为低浓度无影响,高浓度抑制,邻苯二甲酸二丁酯的化感作用表现为"低促高抑"的效应趋势,而邻苯二甲酸和硬脂酸甲酯对大针茅均表现出"剂量效应"的化感作用趋势,即4种潜在化感物质在高浓度时均可显著抑制大针茅的种子萌发和幼苗生长。     

氮添加对贝加尔针茅草原土壤线虫群落特征的影响

以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,通过氮素添加(0、15、30、50、100、150、200、300 kg N hm~(-2)a~(-1))模拟氮沉降的控制实验,研究氮沉降对内蒙古贝加尔针茅草原土壤线虫的群落结构和多样性的影响。结果表明,在本实验所有样品中共鉴定出52个属,优势类群为螺旋属(Helicotylenchus)、丽突属(Acrobeles)和真滑刃属(Aphelenchus)。土壤线虫具有明显的表聚现象,相对密度变化不显著。从功能类群上看,随着氮素添加水平的增加,食细菌类群(Bacterivores)线虫和捕食类群/杂食类群(Predators/Omnivores)线虫氮素添加水平均成负相关。从生态指标来看,在N50施氮范围内对土壤线虫的丰富度(SR)、多样性(H')、均匀度(J')等生态指标有促进作用;通路指数在试验的所有处理中都小于0.75,表明土壤中的有机质分解途径是以真菌为主;瓦斯乐思卡指数表明,少量施氮可以改善土壤的环境状况,减少植物寄生类群(Plant parasites)线虫对植物群落及生产力的影响。当施氮量N100时,土壤pH值显著降低,硝态氮和铵态氮显著增加,土壤中生活史k对策者的线虫显著减少,r对策者显著增加,世代交替加快,土壤线虫群落结构显著变化。     

本氏针茅根际土提取物对本氏针茅及其优势种种子萌发的影响

以本氏针茅及其优势种大针茅和百里香种子为受体,采用生物检测的方法研究了0(对照)、0.1、0.2和0.5g/mL本氏针茅根际土甲醇浸提液和水浸提液对3种受体种子萌发的影响,以探究草地演替过程中物种间的生态关系和化感作用的表现形式。结果显示:(1)甲醇浸提液对3种受体种子的发芽均有抑制作用;水浸提液对本氏针茅发芽有促进作用,对百里香有部分促进作用,而对大针茅有抑制作用。(2)甲醇浸提液对本氏针茅和大针茅胚根和胚芽生长无显著影响,而抑制百里香胚根和胚芽的生长;水浸提液对本氏针茅胚根生长无显著影响,对本氏针茅胚芽生长具有显著促进作用,而对其它两种受体胚根和胚芽均无显著影响。(3)各种浓度甲醇浸提液对大针茅和百里香生长表现出了化感综合抑制效应,对本氏针茅生长于0.2g/mL时表现出化感综合抑制效应,其它2种浓度(0.1、0.5g/mL)表现为化感综合促进效应;水浸提液对本氏针茅和百里香表现为化感综合促进效应,而对大针茅表现为化感综合抑制效应。研究表明,本氏针茅根际土甲醇浸提液和水浸提液的化感物质存在差异;不同受体对同一浸提液反应不同,同一受体对不同浸提液的反应也不同。     

水、氮控制对短花针茅草原土壤呼吸的影响

在自然条件下,采用自动CO2通量系统(Li-8100,Li-COR,Lincoln,NE,USA)野外测定短花针茅(Stipa breviflora)草原土壤呼吸速率,并通过回归方程分析不同水分梯度和氮素添加与土壤呼吸速率间的关系。结果表明:(1)短花针茅草原整个生长季,增雨显著提高土壤呼吸速率(P0.05),土壤呼吸速率峰值出现在温度适中,土壤含水量最大的时期(8月初)。(2)从整个生长季来看,相同降雨量下,氮素添加对土壤呼吸速率增加有抑制作用,但在降雨较少的时(5月末到6月中旬,0月份),氮素添加对土壤呼吸速率有较少的促进作用。(3)土壤含水量和土壤呼吸速率的函数模型中一元二次函数模型明显优于线性、指数等模型。一元二次模型能更好地说明土壤呼吸速率的实际变化。     

放牧对短花针茅荒漠草原植物多样性的影响

放牧干扰对草原植物多样性影响机制是放牧生态学研究的核心问题。以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗的短花针茅荒漠草原的长期放牧控制实验为平台,系统研究了放牧调控下植物多样性随组织尺度转换的影响,为荒漠草原植物多样性尺度推绎提供理论基础。结果显示:1)现存草地物种数未放牧最高,适度放牧次之,重度放牧最低,差异体现在多年生杂类草和一年生草本2个功能群上,且各功能群的权重基本不受放牧强度影响;2)群落尺度,放牧强度没有显著影响丰富度指数,未放牧小区的植物Simpson生态优势度指数、Shannon-Wiener物种多样性指数与Pielou均匀度指数大于适度放牧小区,显著大于重度放牧小区(P0.05);功能群尺度,多年生禾草与一年生草本的多样性指数对放牧无显著响应,多年生杂类草的多样性指数未放牧小区最高,适度放牧小区次之。3)Godron群落稳定性指数显示,适度放牧的小区稳定性高于未放牧小区和重度放牧小区。研究表明,放牧强度的上升使短花针茅荒漠草原不同组织尺度植物多样性降低,但群落稳定性结果显示适度放牧的草地表现出了更高的稳定性,植物多样性与稳定性的权衡将是合理制定区域科学放牧强度的重要途径。     

羊草与大针茅根系构型对水分梯度响应的比较研究

羊草(Leymus chinensis)与大针茅(Stipa grandis)是内蒙古锡林郭勒典型草原的两大建群种,也是内蒙古草原的重要优良牧草。选取锡林郭勒草原以大针茅和羊草为优势种的围封草场为研究样地,通过原状土柱移栽,进行了两年的水分梯度控制实验(150、300、450、600 mm),分别模拟当地年降雨量由干旱年到是湿润年的变化情况,分析比较羊草种群和大针茅种群地上高度和根系构型对水分梯度的响应情况。结果表明:相比大针茅种群,羊草种群对水分梯度的响应更敏感,随着水分梯度的增加,羊草地上高度和根系直径显著增加,根系长度和根系深度显著减少;而大针茅的地上高度和根系特征各项指标均没有显出与水分梯度的相关性,显然大针茅比羊草更能适应干旱生境。在干旱条件(模拟年降雨量150 mm处理)下,大针茅种群地上高度达到峰值,生长状况良好;羊草种群则采用地上个体小型化,地下主根变细,分叉,向土壤深层扩展的生长策略。因此,在气候变化背景下,干旱化的气候将导致大针茅种群在群落中的优势地位逐渐增加,反之羊草种群则会随着气候湿润化而占据更大的优势。     

氮素添加和功能群去除对糙隐子草和大针茅根系特征的影响

由于草地不合理利用,中国北方草原严重退化,导致生态系统结构性破坏甚至功能性紊乱。随着草原退化,中能值功能群植物糙隐子草会取代高能值功能群植物大针茅成为群落中优势度最大的植物。为了解大针茅和糙隐子草在氮素添加以及去除功能群的情况下根系特征的变化趋势,选取锡林郭勒盟典型草原中的退化草原群落,分别开展两项实验,实验1:氮素添加梯度实验(0、10.5、17.5、28 gN/m~2),实验2:同时进行功能群的去除和氮素的添加,功能群去除实验(将植物分为高能值植物功能群、中能值植物功能群、低能值植物功能群3个功能群;每个处理分别剪除另外两个功能群,留取单一功能群),并同时进行氮素添加实验(0、17.5 gN/m~2)。在进行两年的实验处理后,通过Delta-T SCAN根系分析仪测量大针茅和糙隐子草根系的长度、直径、面积、体积指标。分析植物根系对氮素添加的响应,以及功能群去除是否改变这两种植物对氮素添加的响应格局。实验1研究结果表明:在受到其他功能群的竞争压力下,大针茅根系长度、面积、体积均在高氮素添加(28 gN/m~2)情况下显著增加,糙隐子草根系直径和体积在中氮素添加(17.5 gN/m~2)的情况下显著高于其他3个处理,退化样地中土壤氮素的增加,促使大针茅根系主要通过增加根系长度扩大在土壤中的空间分布,而促使糙隐子草主要通过增粗生长来扩大土壤分布空间。实验2研究结果表明:功能群的去除,中氮素添加对根系的影响,只有糙隐子草的根系直径显著增加。综合来看,功能群去除实验对大针茅的根系长度和面积有影响,对糙隐子草的根系长度、直径和面积有影响。功能群去除处理与氮素添加的交互作用对大针茅根系没有影响,对糙隐子草的根系直径和体积有影响。     

放牧和刈割对大针茅草原土壤微生物群落结构及多样性的影响

放牧和刈割是内蒙古草原的两种主要利用方式,然而,长期放牧和刈割对大针茅草原土壤微生物群落的影响知之甚少,因此,以内蒙古大针茅草原为研究对象,设置放牧和刈割两种利用方式,以围封不利用为对照,基于高通量测序技术,研究大针茅草原在不同利用方式下土壤微生物组成及多样性的变化,并结合土壤理化因子进一步探究土壤微生物群落组成的主要影响因素。研究结果表明：不同利用方式下土壤细菌α多样性指数无显著差异,而刈割显著提高了土壤真菌Observed＿species、Chao1和ACE指数;土壤细菌群落的优势菌门是变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),土壤真菌群落的优势菌门是子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota),不同利用方式下部分微生物类群的相对丰度差异显著,放牧显著提高了细菌群落的变形菌门、疣微菌门(Verrucomicrobia)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度,刈割显著提高了真菌群落的担子菌门(Basidiomycota)相对丰度,此外,放牧和刈割均显著降低了厚壁菌门(Firmicutes...     

放牧对大针茅草原建群种与优势种空间分布关系的影响

为探讨放牧下大针茅草原建群种大针茅(Stipa grandis)和优势种羊草(Leymus chinensis)及糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)种群空间分布特点及关系,本实验以内蒙古自治区锡林郭勒盟毛登牧场大针茅草原建群种大针茅、优势种羊草和糙隐子草为研究对象,通过野外试验,以地统计学为基础,采用半方差函数、分形维数及克里格插值法,分析了围封(CK)和放牧(G)样地大针茅、羊草及糙隐子草种群小尺度空间分布关系。结果表明:围封样地大针茅、羊草及糙隐子草植株密度分别为10.94株/m~(2 )、12.95株/m~(2 )、13.60株/m~(2 ),放牧样地植株密度分别为16.84株/m~(2 )、48.28株/m~(2 )、28.63株/m~(2 ),放牧显著增加大针茅、羊草及糙隐子草种群密度(P0.05);半方差函数进行模型拟合发现,大针茅、羊草及糙隐子草种群空间分布函数关系均符合高斯模型;通过对空间分布函数关系分析,围封和放牧样地结构比为G (93.3%) CK(60.4%),表明放牧样地大针茅种群空间分布主要受结构性因素影响,而围封大针茅种群则受随机性因素影响较大;围封和放牧样地分形维数值为CK(1.796) G(1.361),表明放牧样地大针茅、羊草和糙隐子草所形成的空间分布格局相比围封样地较为复杂,大针茅空间分布对羊草和糙隐子草空间分布的依赖性较弱;通过立体图分析,在放牧利用过程中,羊草处于中低密度时,及糙隐子草处于高密度时,均与大针茅种群间的关系从围封中的竞争关系变为放牧过程中的亲和关系,可见放牧导致种间关系改变。     

长芒草(Stipa bungeana)种子萌发与出苗对关键环境因子的响应

种子萌发为植物生活史的关键阶段,对植物的定居、群落演替与动态起着决定作用。通过室内控制实验的方法,研究长芒草(Stipa bungeana)种子萌发对光照和温度,水势和温度,以及幼苗出土对沙埋深度和供水的响应。使用光照、温度和湿度自动控制的生长箱,设置光照、黑暗和持续黑暗3个光处理和5个变温处理(5℃:15℃、10℃:20℃、15℃:25℃、20℃:30℃和25℃:35℃)(夜:昼);设置11个水势处理(0、-0.2、-0.4、-0.6、-0.8、-1、-1.2、-1.4、-1.6、-1.8 MPa和-2 MPa)和5个恒温处理(10、15、20、25℃和30℃),研究长芒草种子萌发对光照和温度、水势和温度的响应。设置6个沙埋深度(0.5、1、1.5、2、3、5 cm)和10个供水处理(2.5、5、7.5、10、15、20 mm和30 mm 7个单次供水处理,2.5、5、7.5 mm/3d 3个多次供水处理),研究长芒草幼苗出土对沙埋和供水的响应。结果表明:光照对长芒草种子萌发具有促进作用,黑暗与持续黑暗条件下的最终萌发百分率无显著差异。在10:20℃—15:25℃温度范围内,长芒草种子萌发快速且集中,15:25℃为种子萌发最适温度,超过最适温度时,最终萌发百分率随温度升高而下降。水势低于-1 MPa时长芒草种子不能萌发,最终萌发百分率和萌发速率均随水势的降低而降低。当温度达到30℃时,种子基本不能萌发。单次供水条件下,长芒草的最终出苗百分率和出苗速率接近为零;5 mm/3d及7.5 mm/3d供水条件下,最终出苗百分率可达到50%。5 mm/3d及7.5 mm/3d的多次供水与单次供水及2.5 mm/3d的多次供水相比更有利于长芒草出苗。适宜出苗的沙埋深度为0.5—2 cm,沙埋深度超过3 cm时最终出苗百分率和出苗速率均率接近于零。长芒草种子出苗情况随沙埋深度增加而降低,在供水量为7.5 mm/3d,沙埋深度为0.5—2 cm时,出苗最好。降低人为干扰对表层土壤的破坏,提高表层土壤含水量,是促进长芒草种子萌发和幼苗出土的有效措施。     

中国囊萼花属一新记录种——茎花囊萼花

首次报道了囊萼花属(Cyrtandromoea Zoll.)的1个中国新记录种——茎花囊萼花(Cyrtandromoea grandis Ridl.),该种原记载产于泰国、马来半岛和苏门答腊岛,2019年在中国云南省勐海县布朗山地区发现有分布。茎花囊萼花与囊萼花(Cyrtandromoea grandiflora C.B.Clarke)最为相似,但前者聚伞花序生于老茎上,每一花序3～18朵花,二者容易区别。     

Karlotoxin mediates grazing by Oxyrrhis marina on strains of Karlodinium veneficum

Karlodinium veneficum is a common member of temperate, coastal phytoplankton assemblages that occasionally forms blooms associated with fish kills. Here, we tested the hypothesis that the cytotoxic and ichthyotoxic compounds produced by K. veneficum, karlotoxins, can have anti-grazing properties against the heterotrophic dinoflagellate, Oxyrrhis marina. The sterol composition of O. marina (>80% cholesterol) renders it sensitive to karlotoxin, and does not vary substantially when fed different algal diets even for prey that are resistant to karlotoxin. At in situ bloom concentrations (10⁴–10⁵ K. veneficum ml⁻¹), grazing rates (cells ingested per Oxyrrhis h⁻¹) on toxic K. veneficum strain CCMP 2064 were 55% that observed on the non-toxic K. veneficum strain MD5. At lower prey concentrations typical of in situ non-bloom levels (<10³ cells ml⁻¹), grazing rates (cells ingested per Oxyrrhis h⁻¹) on toxic K. veneficum strain CCMP 2064 were 70–80% of rates on non-toxic strain MD5. Growth of O. marina was significantly suppressed when fed the toxic strain of K. veneficum. Experiments with mixed prey cultures, where non-toxic strain MD5 was fluorescently stained, showed that the presence of toxic strain CCMP 2064 inhibited grazing of O. marina on the co-occurring non-toxic strain MD5. Exogenous addition of a sub-lethal dose (100 ng ml⁻¹) of purified karlotoxin inhibited grazing of O. marina by approximately 50% on the non-toxic K. veneficum strain MD5 or the cryptophyte S. major. These results identify karlotoxin as an anti-grazing compound for those grazers with appropriate sterol composition (i.e., desmethyl sterols). This strategy is likely to be an important mechanism whereby growth of K. veneficum is uncoupled from losses due to grazing, allowing it to form ichthyotoxic blooms in situ.     

贝加尔针茅草原土壤真菌群落结构对氮素和水分添加的响应

研究氮沉降和降雨变化对土壤真菌群落结构的互作效应,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉模拟氮沉降和降雨增加,采用裂区设计,应用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300 kg N hm~(-2)a~(-1))和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤真菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分添加后,土壤真菌群落中占优势的门类分别为接合菌门Zygomycota(22.0%—48.9%)、担子菌门Basidiomycota(7.8%—18.5%)、子囊菌门Ascomycota(9.4%—20.1%)、球囊菌门Glomeromycota(0.7%—3.1%)、壶菌门Chytridiomycota(0.1%—1.3%)。常规降雨条件下,随着氮添加水平升高,接合菌门相对丰度呈现出先升高后降低的趋势,N50处理最高;子囊菌门相对丰度在高氮添加时(N100—N300)呈升高趋势。而在氮素和水分同时添加条件下,随着氮添加水平升高,接合菌门相对丰度呈降低趋势,子囊菌门相对丰度变化则不明显。在相同的氮添加水平下,水分添加使接合菌门相对丰度增加,而担子菌门、子囊菌门、球囊菌门和壶菌门的相对丰度降低。在不同氮素和水分添加条件下,有5个土壤真菌门类11个真菌纲相对丰度变化显著。接合菌门的Mortierella属,担子菌门的Entolomataceae科和Geastrum属相对丰度变化极显著,可作为土壤真菌群落结构变化的指示种。PCo A分析结果也表明氮素和水分添加改变了土壤真菌群落结构。植物-土壤-微生物系统的结构方程模型结果表明,植物群落组成及植物物种丰富度的变化是土壤真菌群落结构发生变化的主要影响因素,土壤无机氮及p H的变化主要通过影响植物群落间接影响真菌群落,其对真菌群落的直接影响则较小。综上,氮素和水分添加改变了土壤真菌群落结构,且两者存在明显的互作效应,水分添加可改变氮添加对土壤真菌群落的影响。     

不同放牧强度下短花针茅荒漠草原植被-土壤系统有机碳组分储量特征

草地生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用。以内蒙古短花针茅荒漠草原不同放牧强度样地为研究对象,通过分析地上植物、凋落物、根系、土壤中有机碳和土壤轻组有机碳,研究草原植被-土壤系统有机碳组分储量的变化特征,从碳储量角度为合理利用草原提供指导。研究结果表明:(1)不同放牧强度荒漠草原地上植物碳储量为11.98—44.51 g/m~2,凋落物碳储量10.43—36.12 g/m~2,根系(0—40cm)碳储量502.30—804.31 g/m~2,且对照区(CK)均显著高于中度放牧区(MG)、重度放牧区(HG);(2)0—40cm土壤碳储量为7817.43—9694.16 g/m~2,其中轻度放牧区(LG)碳储量为9694.16 g/m~2,显著高于CK、HG(P0.05);(3)植被—土壤系统的碳储量为8342.14—10494.80 g/m~2,LGMGCKHG,有机碳主要储存于土壤当中,占比约90.54%—93.71%,适度放牧利用有利于发挥草地生态系统的碳汇功能;(4)土壤轻组有机碳储量为484.20—654.62 g/m~2,LG储量最高,表明适度放牧有助于草原土壤营养物质的循环和积累。     

长期养分添加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落的影响

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,是土壤生态系统物质循环和能量流动的主要参与者,在维持土壤生态系统过程和功能方面发挥着关键作用。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,探讨连续12年氮(N)、磷(P)、钾(K)养分单一添加和复合添加条件下草地土壤理化性质、微生物群落结构特征的变化及其主要影响因素。结果表明,长期养分添加条件下,土壤有机碳和全氮均无显著变化,但磷(P、NP、PK、NPK)和钾(K、NK、PK、NPK)添加处理分别显著提高了土壤速效磷和速效钾含量(P < 0.05)。单一氮添加显著增加了土壤硝态氮和铵态氮含量,并显著降低了土壤pH值(P < 0.05)。单一磷和钾添加均提高了土壤细菌、真菌、放线菌和总PLFA含量,而单一氮添加和复合养分添加(NP、NK、PK、NPK)均显著降低了以上指标的含量(P < 0.05)。此外,各养分添加处理均未显著改变革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌比(G⁺/G^-),但含氮的复合添加处理(NP、NK、NPK)均显著降低了真菌与细菌比 (F/B) (P < 0.05)。相关性分析结果表明,多种微生物PLFA含量与速效磷和铵态氮显著负相关,与土壤pH值显著正相关。基于冗余分析和随机森林模型分析发现土壤pH值和土壤磷含量是影响土壤微生物群落特征的主要驱动因素。综上,长期养分添加显著改变了土壤速效养分含量和土壤pH值,并显著影响了土壤微生物群落结构。     

模拟氮沉降和降雨变化对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

研究氮沉降和降雨变化对土壤细菌群落结构的影响,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统影响的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉分别模拟氮沉降和降雨增加,采用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300kg N hm-2a-1)和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分输入增加后,土壤细菌群落组成、丰度均显著变化(P0.05)。在群落中占主导的细菌门类有疣微菌门Verrucomicrobia(30.61%—48.51%)、变形菌门Proteobacteria(21.37%—29.97%)、酸杆菌门Acidobacteria(9.54%—20.67%)和拟杆菌门Bacteroidetes(4.96%—9.74%)。在常规降雨和水分添加两种条件下,随着氮添加水平的增加,占主导的细菌门类(相对丰度1%)表现出不同的变化趋势。疣微菌门相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著降低,但在氮素和水分同时添加条件下随氮添加水平升高而逐渐升高,在N200—N300时显著升高。变形菌门和拟杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下呈升高趋势,但在水分添加时却无明显变化。酸杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下升高,但在水分添加后呈明显下降趋势。放线菌门Actinobacteria相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著升高,但在水分添加后高氮添加时显著降低。厚壁菌门Firmicutes相对丰度在常规降雨条件下无显著变化,但在水分和高氮添加条件下降低。浮霉菌门Planctomycetes相对丰度在两种不同的水分添加条件下均呈先升高后降低的趋势。氮素和水分添加对土壤细菌群落结构的变化存在明显的互作效应(P0.0001)。在不同氮素和水分输入条件下共有19个土壤细菌门类相对丰度有显著差异。土壤细菌群落结构的变化主要来自于疣微菌门和酸杆菌门的相对丰度变化,两者可作为土壤细菌群落结构变化的指示种。综上,氮素和水分添加显著改变了土壤细菌群落结构,氮素和水分对土壤细菌不同门类相对丰度变化存在明显的互作效应。