内蒙古武川县农田退耕还草对中小型土壤动物群落的影响

2006年5-9月,以50 mL土壤环刀采集土样,以干、湿漏斗法分离湿生和于生中小型土壤动物,分析了内蒙古武川县农田退耕后不同还草管理措施对中小型土壤动物群落的影响,为退耕还草措施的评价提供依据.试验共捕获中小型土壤动物19845只,隶属于6门8纲8类.优势类群为线虫和线蚓,占总捕获量的比例分别为81.37％和15.68％.与农田比较,不同退耕还草管理方式均导致线虫个体数显著提高(P＜0.05),并以退耕后种植菊芋+蒿属植物提高最为突出,线蚓、螨类和弹尾类个体数提高不显著;退耕后,中小型土壤动物群落垂直分布形式无显著变化,但种植紫花苜蓿导致螨类垂直分布的表聚性升高.结果表明:本研究地区所采取的几种农田退耕还草管理措施均对线虫数量的恢复有益;在退耕还草地的管理中,应该注意地表凋落物的保存和积累,以促进螨类和弹尾类数量的恢复.     

内蒙古武川县农田退耕还草对粪金龟子群落的影响

2006年5-9月,诱捕法采集粪金龟子,以农田为对照,选择内蒙古武川县不同农田退耕管理方式为研究样地,分析了农田退耕后采取不同管理方式对粪金龟子群落的影响,以为农田退耕还草管理措施生态效应的评价和完善提供依据.共捕获粪金龟子21671头,隶属于3科5属25种.优势种为直蜉金龟(Aphodius rectus)和蜉金龟属(Aphodius sp.7),占总捕获量的比例分别为59.34％和11.71％.几种退耕管理方式都导致粪金龟子群落物种丰富度、生物量和多度提高,且具有显著的季节特征.Pearson相关分析表明,粪金龟子群落的物种丰富度、生物量和种数以及不同功能群和主要种的个体数与退耕年限、平均草高和植物群落盖度的变化存在显著正相关关系(P＜0.01或P＜0.05).由于长期农业耕作以及缺少大型食草动物和较大面积放牧草地,研究地区的粪金龟子群落组成以功能群Ⅱ和Ⅲ为主,功能群Ⅰ的多度和物种丰度较低.可以认为,在研究地区以农田景观为主要基质的区域,采取多样化的农田退耕管理方式,提高了生境的空间异质性,在减少人为耕作活动对粪金龟子影响的基础上,对粪金龟子物种丰度和多度的维持起到了促进作用.农田退耕、保留适当面积放牧草地或适当数量大型放牧家畜将有利于功能群Ⅰ物种丰度和多度的提高,有益于粪金龟子群落物种多样性和整体生态功能的维持.     

退耕还草对土壤水分养分演变的影响

研究了高原沟壑区1984～1998年种植小麦和退耕种植苜蓿期间,土壤水分、土壤有机碳氮含量的演变。结果表明,种植小麦在不施肥的条件下从1984年到1998年,0～300cm土层水分和耕层有机碳氮含量都保持相对稳定,增施氮磷肥或在氮磷肥基础上配施有机肥土壤80～200cm土层水分有降低趋势,而耕层有机碳氮含量分别提高14％～60％和12％～55％。地表植被在1984年由作物改种苜蓿后到1998年,0～300cm土层土壤水分由1984年的20％逐渐降低至10％,耕层有机碳氮含量分别增加23％～77％和20％～68％。无论种植小麦还是退耕种植苜蓿耕层以下土层的有机碳氮含量从1984年到1998年变化不大。在雨养农业区,水分利用效率是制约土壤水分和养分呈现相反变化的重要因素。     

长期施肥对麦田大型土壤动物群落结构的影响

于2007、2008年春季在中国科学院封丘农业生态实验站,研究长期定位施肥对麦田大型土壤动物群落结构的影响。调查共获得大型土壤动物3068头,隶属8纲,19目,28科。不同施肥处理条件下土壤动物类群数差异显著(F=2.51, P＜0.05, df=55),个体数差异极显著(F=8.99, P＜0.01, df=55)。结果显示,大型土壤动物的类群数和个体数在有机肥和营养均衡条件下较高,缺磷条件下较低。土壤动物多样性指数(H')以有机肥和营养均衡条件下显著高于营养不均衡和不施肥处理(P＜0.05)。主成分分析结果显示,第一主成分贡献值47.14%,第二主成分贡献值30.10%。经线性检验第一主成分与土壤动物个体数(y=0.335x-2.163,R²=0.51)和类群数(y=0.042x-1.25,R²=0.67)均呈线性关系。总之,长期施用有机肥和营养均衡大型土壤动物群落构成相似。土壤有机质和磷含量是影响土壤动物群落构主要生态因子。     

黑龙江省不同纬度梯度农田大型土壤动物群落分布特征

沿着由高到低的纬度梯度,分别在塔河、带岭、帽儿山的农田生境选择研究样地,采用手捡法调查不同纬度农田生态系统大型土壤动物的群落组成、水平结构、垂直结构和多样性特征,并运用双变量相关分析及典范对应分析阐明土壤动物群落和环境因子的相互关系,旨在揭示黑龙江省不同纬度梯度农田大型土壤动物群落分布特征及其影响因素。调查共捕获大型土壤动物35类2339只,隶属于2门6纲14目35科。其中线蚓科(Enchytraeidae)、正蚓科(Lumbricidae)、步甲科(Carabida)、隐翅虫科(Staphylinidae)为优势类群,其个体数占总个体数的58.84%;常见类群为蚁科(Formicidae)、蜘蛛目(Araneida)和地蜈蚣目(Geophilomorpha)等8类,其个体数占总个体数的32.79%。结果表明:(1)水平分布上:大型土壤动物个体密度和丰富度(即类群数)的水平分布均表现为帽儿山带岭塔河,单因素方差分析表明大型土壤动物的个体密度和丰富度在不同纬度地区无显著差异。Shannon-wiener多样性指数(H')和Pielou均匀度指数(E)均为帽儿山带岭塔河;Simpson优势度指数(C)表现为塔河和带岭最高,帽儿山最少;Margalef丰富度指数(D)则是塔河最多,其次为帽儿山和带岭。(2)垂直分布上:3个不同纬度样地的农田土壤动物个体密度和丰富度在同垂直层次间不存在明显差异(P0.05)。除帽儿山5—10 cm土层土壤动物类群数量较表层增加之外,其他样地大型土壤动物个体密度和丰富度均随土层深度的增加而逐渐降低,表聚性明显。(3)与土壤环境因子关系上:双变量相关分析表明,不同纬度农田大型土壤动物的类群数、个体密度、多样性指数、均匀度指数和优势度指数与土壤p H值、有机质、全氮、全磷和速效磷均没有显著的相关性;典范对应分析(CCA)进一步表明,优势类群和常见类群对环境因子具有较强的适应能力,广泛的分布在3个样地内。研究表明,农田生态系统大型土壤动物的类群数、个体密度和多样性指数随纬度梯度的增加先增加后减少,但不同纬度间均无显著性差异。不同土壤动物类群受到环境变量的影响程度不同,在局地尺度环境因子对土壤动物的影响不容忽视。研究为区域尺度农田生态系统土壤动物空间格局和生物多样性维持机制研究奠定基础。     

花期苹果树冠氮素营养状况的卫星遥感反演

以山东栖霞为研究区,基于TM和ALOS影像获取花期苹果树的冠层反演反射率,结合实测反射率,构建并筛选氮素敏感光谱指数,以敏感光谱指数为自变量,建立氮素反演模型,利用精度最高模型进行空间反演.结果表明： 光谱指数与氮素营养相关性为：冠层＞叶＞花,敏感指数构成以绿、红、近红外波段为主;反演模型精度为：支持向量机回归＞逐步回归＞单变量回归;基于不同影像的反演结果近似,叶N含量均以3～4等(27～33 g·kg^-1)为主,冠N指标均以2～4等(TM: 38～47 g·kg^-1; ALOS: 32～41 g·kg^-1)为主;基于不同影像的空间布局亦类似,研究区北部和南部的营养水平高于中部,叶N和冠N高等级区域位于西北部的苏家店镇和松山街道、东北部的臧家庄镇和亭口镇、南部的蛇窝泊镇等,与苹果生产重点镇布局一致.此研究为果树营养状况的宏观数据获取提供了可行方法,也可为其他类似遥感反演提供借鉴.     

退耕还湿后土壤细菌群落结构和生物量变化过程

土壤细菌对湿地生态系统功能和健康维持起着重要作用。以菜子湖原始湿地、不同退耕年限湿地(3a、7a、11a和21a)和仍耕作油菜地土壤为研究对象,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)、高通量测序和磷脂脂肪酸(PLFAs)方法分析土壤细菌群落组成和生物量,探讨它们在退耕还湿后的变化过程及其影响因素。结果表明,退耕还湿后土壤变形菌门(α-变形菌纲、β-变形菌纲和δ-变形菌纲)、酸杆菌门(酸杆菌纲和全噬菌纲)、Nitrospinae(Nitrospinia纲)和硝化螺旋菌门(硝化螺旋菌纲)相对丰度先增高后降低;这些参与氮循环的土壤细菌对退耕后湿地生态恢复过程中土壤氮素提升起着重要作用。与农业生产活动密切关联的厚壁菌门(芽孢杆菌纲和梭菌纲)和放线菌门(放线菌纲)相对丰度逐渐降低。湿地土壤细菌多样性在退耕初期(3—7a)上升达到最大,退耕中后期逐渐降低。表层土壤各类群细菌生物量逐渐升高,亚表层土壤各类群细菌生物量则先降后升再降。水分条件和容重是与研究区土壤细菌群落结构和多样性密切相关的土壤因子,而全氮是与土壤细菌生物量密切相关的土壤因子。研究从生态过程视角解析了土壤细菌群落较详...     

施肥对玉米田大型土壤动物群落的影响

采用手捡法对玉米田秸秆回填及施肥处理条件下大型土壤动物群落组成及多样性进行研究。结果表明,玉米田内土壤动物数量与施肥情况有关。不同施肥处理玉米田内土壤动物个体总数从多到少依次为：NPK正常施肥秸杆不回田处理〉不施肥处理;全部秸杆回田处理〉CK对照处理（秸杆不回田、不施肥）。土壤动物类群数依次为：NPK正常施肥秸杆不回田处理=不施肥处理（全部秸杆回田）〉CK对照处理（秸杆不回田,不施肥）。生物多样性指数分析表明,不同处理之间生物多样性无明显差异,但在玉米生长不同时期内,生物多样性有明显差异。     

黄河三角洲农田退耕年限对土壤不同形态氧化铁含量及其分布的影响

土壤中铁元素主要以氧化物形态存在,土地利用方式的变化会导致其形态发生转变。本研究选取黄河三角洲不同退耕年限土地为对象,通过分析退耕土壤理化性质和不同形态氧化铁含量,探讨退耕年限对土壤氧化铁含量及其形态变化的影响。结果表明：总体上农田退耕后土壤(0～40 cm)含水量、有机质、总氮和总磷含量以及表层土壤黏粒含量随退耕年限的延长呈上升趋势;土壤pH和土壤容重的变化则不明显。土壤全铁(Fe_T:23.68～26.60 g·kg^-1)含量在退耕的前6年内无显著变化,但退耕6年后则随退耕年限的增加而降低;游离态氧化铁(Fe_d:4.97～5.81 g·kg^-1)与Fe_T变化趋势大致相同;络合态氧化铁(Fe_p:0.03～0.21 g·kg^-1)和无定形态氧化铁(Fe_o:0.54～0.76 g·kg^-1)变化趋势基本一致,均表现为随退耕年限呈先降低后上升的变化趋势。退耕还湿后土壤中全铁和各形态氧化铁含量与土壤...     

不同利用方式土地秋季大型土壤动物群落结构

为了解不同利用方式土地的大型土壤动物群落结构,于2004年10-11月对浙江省金华市市区北部7种土地,即农田(P)、菜园(K)、果园(O)、荒地(W)、庭院(Y)、草皮绿地(L)和建筑工地(B)进行垂直(上、中、下3层)取样,共获得大型土壤动物1 161只,隶属3门8纲20目.分析表明大型土壤动物群落优势类群为近孔寡毛目、膜翅目,常见类群为蜘蛛目、双尾目、正蚓目、等足目、柄眼目、鞘翅目、鳞翅目和双翅目,其他均为稀有类群.大型土壤动物群落的群落复杂性指数(C)为O>K>W>B>L>P>Y,Shannon-Weiner指数(H′)为L>B>W>K>O>P>Y,C比H′更好体现了群落的复杂性与多样性.垂直分布显示大型土壤动物具明显的表聚现象.根据大型土壤动物群落聚类和排序的结果,可将7种土地分为3组,即强干扰无植被组、草本种植组和果园组,显示了大型土壤动物对不同土地利用方式的响应情况.     

Responses of soil respiration to soil management changes in an agropastoral ecotone in Inner Mongolia,China

Studying the responses of soil respiration (R_s) to soil management changes is critical for enhancing our understanding of the global carbon cycle and has practical implications for grassland management. Therefore, the objectives of this study were (1) quantify daily and seasonal patterns of R_s, (2) evaluate the influence of abiotic factors on R_s, and (3) detect the effects of soil management changes on R_s. We hypothesized that (1) most of daily and seasonal variation in R_s could be explained by soil temperature (T_s) and soil water content (S_w), (2) soil management changes could significantly affect R_s, and (3) soil management changes affected R_s via the significant change in abiotic and biotic factors. In situ R_s values were monitored in an agropastoral ecotone in Inner Mongolia, China, during the growing seasons in 2009 (August to October) and 2010 (May to October). The soil management changes sequences included free grazing grassland (FG), cropland (CL), grazing enclosure grassland (GE), and abandoned cultivated grassland (AC). During the growing season in 2010, cumulative R_s for FG, CL, GE, and AC averaged 265.97, 344.74, 236.70, and 226.42 gC m^?2 year^?1, respectively. The T_s and S_w significantly influenced R_s and explained 66%–86% of the variability in daily R_s. Monthly mean temperature and precipitation explained 78%–96% of the variability in monthly R_s. The results clearly showed that R_s was increased by 29% with the conversion of FG to CL and decreased by 35% and 11% with the conversion of CL to AC and FG to GE. The factors impacting the change in R_s under different soil management changes sequences varied. Our results confirm the tested hypotheses. The increase in Q₁₀ and litter biomass induced by conversion of FG to GE could lead to increased R_s if the climate warming. We suggest that after proper natural restoration period, grasslands should be utilized properly to decrease R_s.     

不同耕作方式对内蒙古旱作农田土壤侵蚀的影响

研究黄河流域内蒙古黄土高原丘陵区农田土壤侵蚀状况,对本区域生态农业建设具有重要的意义。试验于2006年在内蒙古呼和浩特市清水河县进行,设免耕(NT)、免耕覆盖(NS)和传统耕作(CT)3种耕作处理方式,种植作物为胡麻和燕麦,观测了全年降雨量和地表水径流量及土壤流失量。结果表明:免耕覆盖及免耕能显著减少降雨对土壤的侵蚀,与传统耕作相比,免耕覆盖处理的燕麦地地表水径流量和土壤的流失量分别减少21.9%和88.3%;3种耕作方式的土壤侵蚀量均受到坡度的影响,并随着坡度的增大而增大,相同环境条件下,不同作物存在一定差异;通过对3种耕作方式下,胡麻和燕麦田土壤侵蚀量与降雨量的关系符合幂函数,且拟合优度良好,均>0.9。     

氮磷添加对内蒙古温带典型草原土壤微生物群落结构的影响

选取内蒙古温带典型草原,进行连续6a氮磷添加试验,采用土壤特征微生物PLFA生物标记技术,研究6个氮添加水平N0(0 kg N hm-2a-1)、N1(56 kg N hm-2a-1)、N2(112 kg N hm-2a-1)、N3(224 kg N hm-2a-1)、N4(392 kg N hm-2a-1)、N5(560 kg N hm-2a-1)和6个磷添加水平P0(0 kg P hm-2a-1)、P1(15.5 kg P hm-2a-1)、P2(31 kg P hm-2a-1)、P3(62 kg P hm-2a-1)、P4(93 kg P hm-2a-1)、P5(124 kg P hm-2a-1)对土壤特征微生物PLFA生物标记数量和土壤微生物群落结构的影响。结果表明:(1)随氮添加量增加,土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)含量和土壤细菌PLFA生物标记数量、放线菌PLFA生物标记数量呈上升趋势,土壤G+/G-呈增加趋势;各氮添加水平对土壤真菌PLFA生物标记数量无显著差异,随氮添加量增加,土壤真菌/细菌比降低。(2)随磷添加量增加,土壤总磷脂脂肪酸(PLFA)含量、土壤细菌PLFA生物标记数量、放线菌PLFA生物标记数量、真菌PLFA生物标记数量及真菌/细菌比值呈先上升后下降趋势,均以P3水平(62 kg P hm-2a-1)处理最高,说明适宜的磷添加对内蒙古温带典型草原土壤微生物繁殖和菌落结构有显著影响。     

典型草原自然恢复演替过程中植物群落动态变化

以内蒙古巴林右旗退化典型草原为研究对象,采用空间序列代替时间序列的方法,探讨了在围封去除干扰条件下,退化典型草原自然恢复演替进程.研究结果表明,物种多样性在典型草原群落自然恢复过程中呈波动状变化,最高值出现在第6年,为3.3,随后又呈现下降趋势.丰富度和均匀度与物种多样性指数呈显著正相关,相关系数分别为0.848和0.912.地上生物量和物种多样性二者之间没有明显的线性关系,其相关系数为0.4813(P＞0.05).在演替的进程中,群落中主要植物种的优势地位发生了明显的替代变化.在恢复演替初期C4植物对地表的覆盖和有机物的输入起关键作用,而C3植物在后期对群落稳定起重要作用.1年生植物在典型草原恢复初期起着非常重要的作用,可覆盖地表,防止水土流失,并为群落输入大量养分,为其他植物定居创造了稳定良好的土壤环境.     

短期围栏封育后再利用对草地植物群落的影响

短期围栏封育后再适度利用是当前生态治理工程中使用较多的草地恢复措施,明确其实施效果对后续生态工程的优化调整具有重要意义。目前关于围栏封育和放牧对草地影响的研究较为丰富,但鲜有研究探讨短期围栏封育后再利用对草地的长期影响。以京津风沙源工程2002—2005年间在锡林郭勒地区实施的围栏封育地块为研究对象,通过配对采样调查和遥感数据分析,开展围栏封育期和重新放牧利用期连续近20年的草地植物群落变化研究。结果表明,草地植被高度、覆盖度和地上生物量在3年的围栏封育期内迅速增加,重新放牧利用后这些指标虽有所下降但仍显著高于持续放牧草地,并最终达到稳定状态。2002—2020年间短期围栏封育后再利用地块的植被覆盖度(FVC)整体上呈不显著的增加趋势、净初级生产力(NPP)呈显著增加趋势,FVC和NPP呈增加趋势的地块比例在温性草甸草原区、温性荒漠草原区和温性草原区依次减少。总的来说,3年的围栏封育后再放牧利用对草地植物群落具有一定的恢复作用。     

退化荒漠草地恢复对土壤有机碳及其驱动因子的影响

揭示中国北方退化荒漠草地土壤有机碳分布积累对草地恢复的响应规律和驱动机制,可为科学治理退化草地、阐明草地恢复的土壤碳汇效应提供科学依据。以鄂尔多斯高原不同恢复阶段(流动沙地、恢复前期、恢复中期和恢复后期)的退化草地为研究对象,分析了0-10 cm,10-20 cm和20-40 cm的土壤有机碳对草地恢复的响应,并采用多种统计方法分析土壤有机碳的驱动因素。结果表明:(1)草地恢复显著增加了不同深度的土壤有机碳(P ＜ 0.05),恢复后期可使0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土壤有机碳分别增加8.28倍、6.44倍和9.46倍。(2)不同深度土壤有机碳的驱动因素不同:植被盖度和植物多样性共同控制0-10cm土壤有机碳的积累,而下层土壤(10-20 cm和20-40 cm)有机碳积累受到养分限制(土壤氮素)的影响,并且这种影响会随着土壤深度的增加而加强。研究结果可为合理恢复退化草地提供理论依据,同时还为通过草地恢复促进土壤碳循环以实现双碳目标提供了证据。     

氮素添加对贝加尔针茅草原土壤团聚体微生物群落的影响

大气氮沉降增加作为全球气候变化的重要因素,其对土壤生态系统影响的研究受到了生态学家的广泛关注。土壤微生物是有机物分解和养分循环的主要参与者,在维持土壤的功能多样性和可持续发展方面发挥着重要的作用。氮沉降的激增会引起土壤微生物群落结构和功能的改变。土壤中营养物质在不同团聚体组分中分布的不均匀,为微生物提供了空间异质微生境。为揭示草原土壤不同粒径团聚体中微生物群落分布及其对氮素添加响应特征。自2010年起,在内蒙古贝加尔针茅草原典型地段设置N₀（0 kg hm^-2 a^-1）、N₁₅（15 kg hm^-2 a^-1）、N₃₀（30 kg hm^-2 a^-1）、N₅₀（50 kg hm^-2 a^-1）、N₁₀₀（100 kg hm^-2 a^-1）、N₁₅₀（150 kg hm^-2 a^-1）6个氮素添加处理模拟氮沉降野外控制试验。采用磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acid,PLFA）法测定>2 mm、0.25-2 mm和<0.25 mm 3个粒径土壤团聚体中微生物PLFA含量,探讨氮素添加对土壤团聚体微生物群落结构的影响。结果表明：氮素添加提高了土壤碳、氮含量,降低了土壤pH。氮素添加显著提高了0.25-2 mm土壤团聚体微生物群落磷脂脂肪酸总量、真菌磷脂脂肪酸含量和真菌/细菌（Fungi/bacteria,F/B）、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌（Gram-positive bacteria/gram-negative bacteria,G⁺/G^-）的比值（P<0.05）,降低了土壤团聚体微生物Margalef丰富度指数（P<0.05）。相关性分析表明,土壤团聚体微生物总PLFAs、真菌PLFAs含量、G⁺/G^-、F/B与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关关系,与C/N值负相关。综合研究表明,连续8年氮素添加显著提高了土壤有机碳和全氮含量、降低了土壤pH;提高了0.25-2 mm土壤团聚体真菌群落,土壤有机碳、全氮的固持与真菌群落的增加有关。