轮牧时间对荒漠草原土壤种子库特性的影响

探讨季节性放牧下土壤种子库的特性对荒漠草原合理利用具有重要作用.以宁夏荒漠草原为对象,通过封育(FY)、传统时间轮牧(FG)、延迟开始轮牧(YG)、提前结束轮牧(TG)、延迟开始并提前结束轮牧(YT)和自由放牧(ZY)处理,研究了0～5、5～10、10～15 cm土层土壤种子库物种组成、种子库密度、垂直分布、多样性及其...     

冷蒿草原土壤可萌发种子库特征及其对放牧的响应

（１）采用萌发试验法对内蒙古冷蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａ ｆｒｉｇｉｄａ）草原土壤种子特征及其在不同放牧压力下的变化进行了研究。（２）冷蒿草原可萌发种子库由４种多年生禾草,１１种种多年生杂草及３种１年生植物所组成。（３）每样中的可萌发种子是变化于４５到３０５之间,平均１０２／样。多年生禾草、多年生杂类草及１年生植物的土壤中种子量分别占总可萌发种子库的４６．５７％、５１．９６％和１．５７％。多年和禾 草     

荒漠草原区4种植物群落土壤种子库特征及其土壤理化性质

土壤种子库作为地上植被更新的潜在种源,在植被自然恢复和演替过程以及生态系统建设中起着重要作用。以宁夏盐池县荒漠草原区4种植物群落为研究对象,通过对封育16年后植物群落土壤理化性质的变化与其土壤种子库的特征之间的关系的探讨,揭示荒漠草原植物群落的土壤种子库分布特征和演替趋势,以及土壤质量的改变如何影响土壤种子库特征。研究结果表明：（1）不同植物群落土壤种子库物种组成及种子密度不同,同一物种在不同植物群落土壤种子库中出现时种子密度也存在差异;禾本科、菊科、藜科植物种在4种植物群落土壤种子库中出现比例均较高,分别占到26.19%、21.43%和19.05%,占总物种数的66.7%;灰绿藜、冰草、碱蓬在4种植物群落土壤种子库中均有出现。（2）4种植物群落土壤种子库中多年生植物和一年生植物种子居多,灌木、半灌木植物种较少。（3）4种植物群落土壤种子库中物种数和种子密度均表现为：芨芨草群落 > 苦豆子群落 > 油蒿群落 > 盐爪爪群落;且随着土层的加深,4种植物群落土壤种子库中物种数和种子密度均呈递减趋势。（4）4种植物群落土壤种子库中Shannon-Wiener指数、Simpsin指数、Pielou指数和Patrick指数均表现为芨芨草群落 > 苦豆子群落 > 油蒿群落 > 盐爪爪群落。此外,芨芨草群落土壤种子库与油蒿群落土壤种子库相似性最高,油蒿群落与盐爪爪群落的最低。（5）土壤种子库物种多样性特征指数与土壤pH、含水量、碱解氮呈正相关,与土壤电导率呈负相关,其中土壤pH和电导率对种子库物种多样性的影响较大。荒漠草原封育以后,土壤种子库中植物种数、种子密度和物种多样性均呈增加趋势,且以多年生植物和一年生植物种子居多;禾本科和豆科植物的物种数和种子密度大于菊科和藜科,这表明围封后牧草品质改善,植物群落正向演替。     

荒漠草原土壤微生物矿化对灌丛引入过程及水分的响应

以宁夏荒漠草原封育草地（封育14年）、放牧地为对照,开展不同年限（3a、12a、22a）和间距（40 m、6 m、2 m）柠条地（Caragana korshinskii）灌丛引入过程土壤微生物矿化及对不同水分梯度（自然降雨、前期饱和、持续干旱）响应特征研究。结果表明：灌丛地0-20 cm和0-100 cm土层土壤全氮含量均高于放牧地且随年限和密度增加呈增高趋势,分别为0.28-0.42、0.27-0.42 g/kg和0.28-0.51、0.27-0.51 g/kg,但在22年且密度增至2 m间距的灌丛地与封育草地相比差异不显著或呈降低趋势;微生物量氮变化分别为0.041-0.057、0.041-0.081 mg/kg,且22年灌丛地呈显著降低,2 m间距灌丛地呈显著增加,但均显著低于封育草地0.079 mg/kg和放牧地0.103 mg/kg （P<0.05）;真菌/细菌比值随灌丛地年限和密度增加变化为0.06-0.33,均高于封育草地0.04和放牧地0.03（P<0.05）,微生物变化改变了灌丛地的矿化过程,相较封育草地0.003 mg kg^-1 d^-1和放牧地-0.068 mg kg^-1 d^-1的净矿化速率,不同年限/间距灌丛地虽分别降低为-0.155--0.084、-0.116--0.061 mg kg^-1 d^-1,但均表现为前期加速硝化过程,使得硝态氮则随年限和密度增加呈增加趋势显著高于两样地,而铵态氮变化则较为稳定;封育草地对干旱具缓冲作用,持续矿化,而放牧地和灌丛地净矿化速率对水分降低响应积极,分别降低280.3%和440.2%,其中放牧地和灌丛地以硝化作用变化尤为显著,特别是灌丛地则随干旱加剧净硝化速率均呈显著降低趋势（P<0.05）,其净矿化速率变化以硝化过程占主导。     

封育和放牧条件下退化荒漠草地土壤种子库特征

连续2年地不同退化程度天然干旱荒漠草原围封后群落的土壤种子库进行研究。结果显示,土壤种子库物种数、种子密度和植物生活型在年际间、封育与放牧样地间及退化梯度问均有明显差异。种子库物种数为封育高于放牧样地;退化梯度相比,物种数除2003年封育样地随退化程度加剧呈减少趋势外,放牧样地及2004年各样地均随退化程度加剧而增加。种子岸密度结果显示．2003年种子库密度明显高于2004年;各封育样地2年中土壤种子库密度显著或极显著（P＜0．01）高于放牧样地;退化梯度相比种子库密度除2003年封育样地随退化程度加剧而急剧增加外,其余各样地种均随退化程度加剧而明显下降。植被生活型分析结果为,2003年以一年生草本植物种出现频率最高,各样地分别达94．0％～98．4％．多年生草本及灌木出现频率则很低,分别为1．59％～5．15％和0．03％～0．4％,2004年则为多年小草本植物种比例上升．且显示出封育高于放牧、退化程度愈轻增幅愈大的趋势。2年的结果显示种子库物种Shannon－Wiener多样性指数和Peilow均匀性系数均以封育低于放牧样地。种子库密度与地上植被盖度相关性分析表．2年结果中仅一年生草本和2003年灌木的土壤种子库密度与相应地上植被盖度之间具相关趋势和显著（P〈0．01）相关。     

内蒙古退化荒漠草原土壤细菌群落结构特征

用PCR-DGGE技术对不同退化程度荒漠草地土壤细菌群落结构的分析表明:不同退化草地土壤细菌群落结构发生了明显的变化。2006年夏季,不同退化草地土壤细菌的Shannon-Weaver指数随退化程度的加剧呈降低趋势,由高到低依次是:轻度退化、中度退化和重度退化草地。2007年夏季多样性指数随退化程度的加剧呈先降低后增加的趋势,由高到低依次为:轻度退化、重度退化和中度退化。对17个克隆进行了序列测定所得到的16SrDNA在数据库中的登录号为:EU327142-EU327157和EU327164。将其与Genbank数据库中的序列进行比对,结果表明这些序列与已知序列的相似性均在95%-99%之间。系统发育分析结果表明,内蒙古荒漠草地土壤主要细菌隶属于以下几个分支:拟杆菌纲(Bacteroidetes),酸杆菌纲(Acidobacteria),变形菌纲(Proteobacteria)的γ、δ类群和厚壁菌纲(Firmicutes)。其中,拟杆菌纲所占的比例为47%左右,为优势种。     

内蒙古锡林郭勒克氏针茅退化草原土壤种子库特征

以内蒙古锡林郭勒地区克氏针茅(Stipa krylovii)草原不同退化等级群落为对象,研究克氏针茅退化草原可萌发土壤种子库特征.结果表明,随着草原退化程度的增加,不论是土壤总种子库还是持久土壤种子库,组成和密度均明显下降, 重度和极度退化草原土壤总种子库密度下降至仅为轻度退化草原的46.8%和11.1%.代表土壤总种子库的4月份取样, 轻度、中度、重度和极度退化草原各样地0～9 cm土壤种子库密度分别为2800、1278、1311和311粒·m-2;代表持久土壤种子库的6月底取样,4个样地土壤种子库密度分别为1667、967、334和167粒·m-2.多数植物土壤种子库主要分布在0～6 cm土层,各样地种子库密度随土壤深度的增加而减少,轻度、中度、重度和极度退化草原4月份0～6 cm土层种子库分别占总种子库(0～9 cm)的98.4、96.5、95.8 和85.7%.不同退化等级草原地上植被与土壤种子库的Sorensen相似性指数介于0.24～0.48.     

荒漠草原土壤动物与降雨关系研究现状

在全球性气候变化背景下,极端降雨事件频发,总结土壤动物多样性与降雨变化间的关系及其响应机制,有助于理解全球变化对土壤生态系统结构与功能的作用过程,对于探讨陆地生态系统应对全球变化具有重要科学意义。荒漠草原生态系统极度脆弱,对气候变化敏感,但是关于荒漠草原土壤动物与降雨变化间关系的研究报道比较少,严重制约了对荒漠草原生态系统的有效管理和可持续利用。本文从地上、地面和地下3个方面总结了土壤动物和降雨变化间的关系,并就荒漠草原土壤动物应对气候变化研究提出了一些建议。研究表明,降雨变化直接影响土壤动物群落结构;土壤动物对降雨变化反应强烈,不同动物类群产生了积极的响应规律;某些土壤动物类群对于降雨变化还具有重要指示作用。在荒漠草原生态系统中,今后需要从降雨变化对土壤动物产生的长期影响、土壤动物对降雨变化的适应方式和某些动物类群对土壤水分敏感性以及土壤动物与气候变化间的互为反馈关系等方面加强研究。     

施肥对内蒙古短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响

2012年在内蒙古短花针茅荒漠草原设置了3个N肥水平（2.5、5和10 g N·m^-2）的不同NPK配施样地,并以未施肥样地为对照(CK),采用LI 8100土壤碳通量测量系统测定了样地中土壤呼吸速率的日动态和季节变化,分析土壤呼吸速率与环境因子的关系.结果表明: 在植物生长旺盛期(8月),3个N肥水平中,10 g N·m^-2处理的土壤呼吸速率显著高于其他处理,5和2.5 g N·m^-2处理的土壤呼吸速率与CK无显著差异.在植物生长初期和中期(5—9月),施P肥有利于提高土壤呼吸速率.施肥并未改变荒漠草原土壤呼吸的日动态和季节变化特征.各处理日变化最高值和最低值分别出现在10:00—14:00和03:00—05:00;季节动态的峰值均出现在8月.土壤呼吸速率与5 cm土壤温度及0～10 cm土壤含水量显著相关,其决定系数分别在0.40～0.58和0.51～0.70,说明表层土壤含水量是制约土壤呼吸变化的主要环境因子.     

河水漫溢对塔里木河下游荒漠河岸林地表植被与土壤种子库的影响

采用种子萌发法,研究了河水漫溢对塔里木河下游荒漠河岸林地表植被与土壤种子库的影响.结果表明：塔里木河下游漫溢区地表植被分属8科13属14种,非漫溢区为10科21属26种植物;与非漫溢区相比,漫溢区地表植被中出现了一些浅根系和喜湿的草本植物;漫溢区单位面积物种数、植被盖度、植株密度、物种多样性指数和丰富度指数均比非漫溢区有明显增加.漫溢区土壤种子库中有物种19种,比非漫溢区增加了5种;漫溢区土壤种子库总密度比非漫溢区增加了3.94倍;与非漫溢区相比,漫溢区1年生草本植物种子的比例增加了23.07%,而灌木植物种子比例减少了20.99%;多年生草本的变化则不明显;河水漫溢提高了土壤种子库的生物多样性.漫溢区和非漫溢区土壤种子库与地表植被的共有物种分别为18和9种,土壤种子库与地表植被的相似性系数分别为0.842和 0.667.     

河西走廊沙漠人工植被区土壤种子库特征

土壤种子库作为地上植被更新的重要的种源储备库,在植被自然恢复和演替过程以及生态系统建设中起着重要作用。以河西走廊不同区域沙漠人工植被为研究对象,研究了土壤种子库物种组成、时空分布和数量变化特征。结果表明：河西走廊沙漠人工林土壤种子库共出现27种植物,分属8科22属,以藜科植物最多,生活型以草本植物种子比例最高,占到90.6%—95.06%;土壤种子库密度介于19.29粒/m~2—858.57粒/m~2之间,从东到西呈水平地带性分布,土壤种子库分布主要集中在0—2cm土层中,不同样地土壤种子库密度均呈明显的垂直分布,在0—10cm土层内,随着土层深度增加,种子库密度先减小后增大;土壤种子库多样性(Simpson指数)在河西走廊东段沙漠人工植被区最高,在0.671—0.812之间,河西走廊中段沙漠人工植被区为0.417—0.809之间,河西走廊西段沙漠人工植被区为0.256—0.707之间,从东到西呈下降趋势,Shannon-Wiener指数、Margalett丰富度指数、Peilow均匀度指数也表现出相同的趋势,说明由于生境的植被的异质性程度高,使土壤种子库之间的差异性显著;河西走廊沙漠...     

生物土壤结皮对荒漠土壤种子库和种子萌发的影响

研究了腾格里沙漠东南缘在不同自然条件（风、温度、水分）下,人工固沙植被区（24龄、41龄、50龄）和相邻天然植被区的两种生物土壤结皮对荒漠土壤种子库和种子萌发的影响。结果表明,荒漠土壤种子库在苔藓结皮上的储量显著高于藻类结皮。随着生物土壤结皮的发育,种子萌发量在苔藓结皮上增加,在藻类结皮上减少。生物土壤结皮层的含水量对种子萌发有显著的影响（p〈0.05）,植物种子在湿润处理的生物土壤结皮上的萌发量高于干燥处理的生物土壤结皮上的种子萌发量。生物土壤结皮表层温度和亚表层温度对荒漠植物种子萌发无显著影响（p〉0.05）,但总体而言,对于苔藓结皮,植物种子在较高温度下的萌发量略高于在较低温度下的萌发量,而对于藻类结皮,植物种子在较低温度下的萌发量略高。     

荒漠草原植物多样性恢复与土壤生境的关系

为揭示荒漠草原围栏封育后植物多样性的恢复对土壤生境的响应机制,以围栏封育和适度放牧草地的灰钙土和风沙土生境植物群落为研究对象,采用方差分析和冗余分析（redundancy analysis RDA）方法,研究了围栏封育后植物多样性的变化及其与土壤生境物理和化学因子的关系。结果表明：（1）相对于适度放牧利用,围栏封育显著降低了灰钙土和风沙土生境植物多样性;随着封育年限的增加,植物多样性呈现显著,且封育的负效应随着封育年限的增加而增加;（2）两种土壤生境下植物多样性与生物量均表现为负相关。植物群落对灰钙土和风沙土两种土壤生境下表现出的不同点有：（1）灰钙土生境下,植物多样性与砂粒正相关,生物量与有机碳,全氮正相关;（2）风沙土生境下,植物多样性与有机碳,全氮正相关,生物量与电导率正相关。未来荒漠草原退化草地植物多样性恢复需要充分考虑不同土壤生境类型的影响,草地管理需要采取适度利用和封育保护相结合道路。     

荒漠草原两种类型土壤的水分动态对比

基于2017—2018年的定位监测数据,分析了宁夏东部的盐池荒漠草原2种不同类型土壤(灰钙土和风沙土)的水分时空动态特征。结果表明:2017和2018年生长季(5—10月),研究区降雨量分别为208.2和274.8 mm,降雨在各月份的分配差异较大。2018年除5月存在极端降雨事件(129.6 mm)外,其余各月降雨量均低于2017年。土壤水分变化的季节动态规律大致可以分为两个阶段:土壤水分补偿期(5月初至6月初)和土壤水分波动期(6月中旬至9月底)。0～20 cm土层土壤含水量在降雨后呈骤增骤减的脉冲式特点,深层土壤含水量较稳定。灰钙土土壤含水量随土层加深表现为"升-降-升"的变化,风沙土土壤含水量在0～60 cm土层出现井喷式增加,而后增加缓慢,但随着土层深度的增加土壤含水量逐渐增大。2017年,灰钙土全剖面(0～100 cm)土壤水分表现为积累型,风沙土表现为消耗型;2018年,两种类型的土壤水分在全剖面均表现为消耗型。两种土壤类型土壤水分的时间稳定性随土壤深度的增加而增强,灰钙土和风沙土全剖面的平均土壤含水量代表性土层分别为80～100和40～60 cm。2种类型土壤的土壤水分...     

天然东北红豆杉土壤种子库研究

在黑龙江省穆棱东北红豆杉自然保护区内,对10株天然东北红豆杉结实母树冠下的土壤种子库进行了调查分析.结果表明:东北红豆杉土壤种子库中的种子数量在垂直方向和水平方向上都表现出明显的规律性.在不同深度土层中的种子数量差异显著(p＜0.05).枯枝落叶层及0～5cm土层集中了最大量的种子,占总量的84%,随土层深度的增加,种子数量逐渐减少,15cm以下极少有种子出现.土壤种子库中具有活力的种子数量极少,不到总量的1%.种子丧失活力的首要原因是被昆虫和啮齿类动物啃食,占损失量的52%,其次是腐烂,占29%.在水平方向上,东北红豆杉种子具有近母株分布的特点,且在不同方向上种子数量差异极显著(p＜0.01).当年下落到地面的东北红豆杉种子,按远离母株的顺序,种子数量逐渐减少;在围绕母株的八个方向上,东向的种子数量最多,其次是东北、北和东南方向,西面的种子数量最少.当年下落的3%的完好种子补充到土壤种子库中.自然条件下,东北红豆杉以种子繁殖,土壤种子库是其自然更新及种群恢复的重要基础,本研究结果对于东北红豆杉濒危机制的探索及种群恢复具有重要的理论意义.     

锡林郭勒退化草原不同禁牧恢复演替阶段土壤种子库比较

以冷蒿(Artemisia frigida) 糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)退化草原经过长期围栏禁牧恢复演替(23 a和10 a)群落为研究对象,并对比围栏外退化的冷蒿 糙隐子草草原,揭示锡林郭勒退化草原长期围栏禁牧后的土壤种子库特征.随着群落的恢复演替,土壤总种子库物种组成和密度均增加,但持久性土壤种子库占土壤总种子库的比例下降.代表土壤总种子库的4月份取样,围栏禁牧23 a、10 a和围栏外退化样地土壤种子库密度平均值分别为4433、4756粒· m-2和856粒· m-2, 在0.001水平上差异显著,基本代表持久土壤种子库(persistent soil seed bank)的6月底取样,3个样地土壤种子库密度在0.05水平上差异显著;多数植物土壤种子库主要分布在0～3 cm层,各样地种子库密度随土壤深度的增加而减少;围栏禁牧23 a、10 a和围栏外重度退化样地的持久土壤种子库密度分别为土壤总种子库的52.6%、47.4%和90.9%,;各样地一年生植物,构成了草原土壤种子库密度的主要组成部分.结果表明,对于严重退化的冷蒿 糙隐子草群落,只要在恢复起点仍有零星分布的羊草和大针茅植株,经过长期围栏禁牧可恢复其土壤种子库物种组成和种子库规模.     

宁夏荒漠草原针毛收获蚁对植物种子的觅食作用

针毛收获蚁Messor aciculatus (F．Smith)是西北荒漠地区典型的食种子蚂蚁种类之一。以宁夏中卫县沙坡头自然保护区红卫固定沙丘地段为主要研究基地。由田间系统调查和室内饲养得出：针毛收获蚁可取食的植物种子达30余种以上。在红卫固定沙丘草地针毛收获蚁的自然种群收获的植物种子主要有6种：狗尾草Setaria viridis、猪毛菜Salsola collina、雾冰藜Bassia dasyphylla、地锦Euphobia humifuse、刺沙蓬Salsola ruthenica、叉枝鸦葱Scorzonera divaricata。被收获的种子大小主要在1．20～2．50mm之间．或有棱角、扁平、易于衔夹的种子。在蚁巢中种子以种类和形态的不同被分类、分层保存于不同深处的巢室．总贮量随工蚁和蚁后数量的增加而增加。在自然条件下,收获的种子种类及数量与穴巢附近环境中的植物种类及分布有关。蚂蚁对种子的收集贮藏在一定程度上可影响种子的萌发力．特别是对一些1年生质量较轻的种子影响力较大。蚂蚁觅食对土壤中种子库种子密度的影响因植物种类的不同而异．其中对1年生草本植物影响较大．间接的影响到植物群落的组成和空间分布的变化。