高寒草甸土壤可溶性有机氮库动态变化格局

以青海省3类典型高寒草甸为研究对象,分析土壤可溶性有机氮库和土壤氨基酸库种类、质量分数及其季节动态变化过程,确定牧草不同发育期土壤的供氮能力,为进一步研究高寒草甸植物吸收土壤氮素奠定基础.结果表明:高寒草甸土壤中最占优势个体游离氨基酸是苯丙氨酸和天冬氨酸,其次是亮氨酸、精氨酸、脯氨酸、组氨酸、谷氨酸、赖氨酸和甘氨酸,它们占总游离氨基酸的80%~90%;藏嵩草草甸生长季土壤总游离氨基酸态氮平均质量分数为6.90×10~(-6),最高值出现在6月低.矮嵩草草甸生长季土壤总游离氨基酸态氮平均质量分数为7.44×10~(-6),随生长季土壤总游离氨基酸逐渐上升,到5月底达到最大值,随后逐渐下降.退化矮嵩草草甸土壤总氨基酸态氮季节变化不显著,平均质量分数为5.04×10~(-6);藏嵩草草甸土壤可溶性有机氮质量分数分别在4、9月初有2个高峰,分别为1.711×10~(-5)、2.594×10~(-5),6月底达到最低值,仅为7.63×10~(-6);矮嵩草草甸土壤可溶性有机氮质量分数高峰分别在4月底和10月初,分别为2.36×10~(-5)、2.036×10~(-5),6月底达到最低(1.1×10~(-5));退化矮嵩草草甸土壤可溶性有机氮质量分数季节动态与矮嵩草草甸相似,最高值出现在4月底,为1.582×10~(-5),最低值出现在6月(5.57×10~(-6));矮嵩草草甸土壤可溶性有机氮质量分数占土壤可溶性总氮的50.01%,土壤铵态氮占可溶性总氮的49.99%.土壤可溶性氨基酸态氮占土壤可溶性总氮的2 1.80%、占土壤可溶性有机氮的43.60%.与土壤无机氮比较,土壤可溶性有机氮库和可溶性氨基酸态氮库在高寒草甸土壤氮素中占有重要份额,这也是高寒植物可利用氮素的重要组成成分.     

青藏高原东北缘不同海拔梯度土壤微生物量与氮矿化的潜力

通过对位于青藏高原东北缘高寒草甸五个海拔梯度的土壤理化特性,微生物量碳、氮,以及室内外培养的净氮矿化的研究得出:土壤微生物量碳在各海拔间差异不显著,微生物量碳、氮分别对土壤有机碳和全氮的贡献率在不同海拔间差异显著(P0.05),且均与海拔梯度呈显著负相关,说明低海拔地区有较多的营养被微生物固定,潜在的有效营养源较高;微生物量碳、氮与土壤pH值均呈显著正相关,与土壤含水量呈负相关(P0.05);室内培养的氮矿化潜力大于野外原位培养的净氮矿化率,说明在室内控制的适宜的温度和湿度条件下,矿化速率较高.     

高寒草甸植物根系生物量及有机碳含量与土壤机械组成的关系

研究了青藏高原藏嵩草沼泽化草甸、矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛植物根系分布、土壤有机碳含量的变化特征,并探讨了这四种草甸类型植被根系、土壤有机碳含量与土壤机械组成的关系.结果表明,四种高寒草甸植被根系生物量分别为13.39kgm-2、2.03 kg m-2、1.32 kg m-2和2.35 kg m-2,其中藏嵩草沼泽化草甸根系生物量显著高于其它三种高寒草甸,且均随土壤层次的加深而显著降低;四种高寒草甸土壤有机碳含量分别为1.51gkg-1、0.60g kg-1、0.51gkg-1和0.61gkg-1,也随土层的加深而显著降低,其中藏嵩草沼泽化草甸的有机碳含量显著高于其它三种草甸类型.植被根系和土壤有机碳分布格局及含量对土壤机械组成有显著影响,但土壤有机碳对土壤机械组成的影响弱于土壤根系.土壤质地与植被根系、土壤有机碳含量显著相关,三者相互影响共同作用,维持着高寒草甸生态系统的稳定性.     

青藏高原人工草地土壤微物量碳及酶活性动态变化特征

在青海省三江源地区不同高寒人工草地选取人工建植垂穗披碱草、星星草、冷地早熟禾草地为研究对象,探讨不同建植年限(2 a、4 a)人工草地土壤微生物量碳及土壤脲酶、碱性磷酸酶、硝酸还原酶在生长季内(6-9月)的动态变化特征,了解土壤微生物量碳和土壤酶活性之间的相互关系,为人工草地生态系统的管理提供参考依据.结果表明:不同建植年限3种人工草地土壤微生物量碳均呈显著季节变化;同一土壤深度,垂穗披碱草、星星草和冷地早熟禾人工草地的土壤微生物量碳差异显著;同一人工草地、不同酶活性随生长季在一定范围内波动,具有显著的季节变化特征,不同人工草地同一土壤酶活性的季节变化不同;高寒人工草地土壤微生物量碳及其酶活性不仅受土壤温度、土壤水分和气温等的影响,还受牧草种类、建植年限、生长月份及其交互作用的影响;不同人工草地土壤微生物量碳与土壤酶活性呈显著相关关系,不同酶的活性之间也存在显著的相关关系.     

放牧强度和生境资源对高寒草甸群落补偿能力的影响

研究了不同放牧强度、土壤养分和水分条件对高寒矮嵩草草甸三种生境的群落物种多样性及补偿能力的影响。结果表明:物种丰富度指数R和Shannon-Weiner多样性指数H′在牧道和封育草地显著高于畜圈生境,牧道生境的物种数最高,而畜圈物种数最少,仅为牧道的54%。地上生物量在牧道和畜圈生境均发生超补偿反应,地下生物量在畜圈为等量补偿,而在牧道发生超补偿反应。对畜圈生境群落地上生物量超补偿反应贡献最大的是垂穗披碱草,而对地下生物量等补偿反应贡献最大的是矮嵩草。在牧道生境中,对地上、地下生物量超补偿反应贡献最大的均为矮嵩草。群落地上、地下生物量的相对增长率在生境间无显著差异。土壤含水量与补偿生长无相关关系,地上生物量的补偿性生长与采摘率和土壤全氮质量分数正相关。这些结果支持中度干扰假说,同时说明高寒草甸群落的补偿响应模式与群落物种在生境间补偿量的消长变化有直接关系,补偿能力同时受放牧强度和土壤营养资源,特别是氮素营养的共同影响,而土壤水分的影响相对较小。     

青海湖流域高原鼠兔扰动对土壤养分及微生物量碳氮的影响

为了揭示高原鼠兔扰动对高寒草甸土壤养分和微生物量碳氮的影响,在青海湖流域进行定点采样分析,研究了高原鼠兔扰动前后不同地表类型(草地、新鼠丘、旧鼠丘和禿斑地)土壤养分的垂向分异和水平差异.结果表明:1)高原鼠兔扰动能在短时间内增加土壤养分含量和速效养分释放量,不同土层全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾质量分数的差异均非常显著(P<0.01),不同地表类型全氮、碱解氮、有效磷、全钾和速效钾质量分数的差异显著(P<0.05),但全磷质量分数的差异不显著(p>0.05);2)高原鼠兔扰动能在短时间内增加土壤微生物量碳氮质量分数,并使其垂向分布更加均匀,随着时间推移土壤微生物量碳氮质量分数迅速下降,不同土层微生物量碳氮质量分数的差异均非常显著(P<0.01),不同地表类型微生物量碳质量分数的差异显著(P<0.05),但微生物量氮质量分数的差异不显著(p>0.05);3)高原鼠兔扰动主要通过改变土壤密度和土壤粉粒、地上生物量、土壤含水的质量分数对土壤营养成分产生影响,高原鼠兔扰动后,土壤环境在短期内得到改善,伴随土壤侵蚀的发生多种营养元素流失,土壤总体品质逐渐下降.      

围栏封育对重度退化草地土壤养分和生物活性的影响

为探讨围栏封育对科尔沁退化草甸草地土壤质量的影响,选择典型重度放牧场草地及其毗邻的围封7年的草地的土壤pH值、含盐量、养分、微生物生物量和酶活性进行了对比研究.结果表明:围栏封育有利于改善土壤的理化性质和生物活性,土壤含盐量、pH值显著下降,而土壤有机质、全氮、全磷、速效氮和速效磷等养分含量显著增加.微生物生物量C,N...     

放牧对青藏高原东缘高寒草甸土壤微生物特征的影响

通过对青藏高原高寒草甸(甘肃省玛曲县)四个放牧梯度下土壤微生物特征的比较,分析了该类草甸土壤微生物特征对不同放牧强度的响应.结果显示:与其他处理桕比,中牧处理下的土壤有较高的微生物量及微生物熵,这表明在研究区域,适度的放牧可以增加士壤有效性碳、氮库;微生物代谢熵(qCO2)在禁牧、轻牧和中牧处理间无显著差异,而承牧处理下的qCO2明显高于其他处理的,说明高频度的放牧增强了土壤微生物的代谢活性;不同放牧处理下的w(Cmic)/w(Nmic)不存在显著差异,说明放牧强度对微生物群落结构不存在显著影响,在研究区域内细菌在微生物群落中占优势.     

伊犁河上游典型草地生态系统氮磷含量及化学计量特征

【目的】了解伊犁河上游典型草地养分限制状况,为不同草地类型群落营养循环及植物-土壤养分管理提供理论依据,也为该区域生态环境的改善提供科学依据。【方法】通过野外调查采样和室内分析测定,采用相关性分析方法,分析了不同类型草地群落植物-土壤氮、磷、钾含量及化学计量学特征。【结果】研究区不同草地类型植物群落植物地上部分和地下部分根系的氮、磷、钾含量变异较大,山地草甸草原和高寒草甸植物地上部分氮含量荒漠草原、半荒漠草原和高寒草甸的氮含量;荒漠草原和半荒漠草原植物地下部分根系的氮含量山地草甸草原、山地草甸和高寒草甸的氮含量;不同草地群落类型植物地上部分的P含量与植物N/P比值呈显著负相关,土壤N与土壤P含量、土壤P含量与土壤N/P比值分别呈显著正相关,土壤N和土壤N/P比值极显著相关,其相关系数为0.983。【结论】研究区土壤氮素缺乏,可以考虑在草地生长过程中适当添加氮肥。     

格姆滩高寒草甸不同群落土壤养分研究

研究了格姆滩高寒草甸不同群落土壤养分的变化规律。结果表明:小嵩草草甸和山生柳灌丛草甸各土壤层养分含量随土壤深度的增加呈下降趋势,而藏嵩草沼泽化草甸却表现出相反的趋势,即随土壤深度的增加各层养分含量呈上升趋势;不同植物群落中各土壤养分含量在相同土壤层上差异显著(P0.05)。总体来看,土壤养分含量藏嵩草沼泽化草甸山生柳灌丛草甸小嵩草草甸。     

高寒露天煤矿剥离物理化特性及其植物生长适宜性分析

为了解高寒露天煤矿剥离物的理化特性,采用土壤理化常规分析和稳定同位素分析方法,对采自木里露天煤矿的剥离物及邻近高寒沼泽化草甸和高寒草甸土壤的氮含量、碱解氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH和稳定碳氮同位素δ~(13)C和δ~(15)N进行了分析,对露天煤矿剥离物的植物生长适宜性进行了分析讨论。结果表明:露天煤矿剥离物主要是由泥炭型沼泽草甸土或高寒草甸土、砂岩、页岩、片岩、煤矸石以及由土壤和冰混合形成的冻土组成,煤矿废弃物粗质构成成分占64%以上;剥离物的饱和土壤持水量显著低于草甸或沼泽土壤(P0.05)。剥离物的有机碳、氮含量、全钾、全磷及有效钾含量显著低于沼泽化草甸和高寒草甸土壤的有机碳、氮含量、全钾、全磷及有效钾含量(P0.05),但剥离物的有效氮和有效磷含量能满足建植初期幼苗生长的养分需要。煤矿剥离物的物理结构和持水能力不利于植物的生长,但其养分能够基本适合植物生长;由于有机碳和全氮含量低,建议在渣山复绿初期,施用无机肥和有机肥实现有效快速地重建。     

玉米不同种植年限对土壤磷库及含相关功能基因微生物群落的影响

研究了沙质草地开垦后,玉米不同种植年限下土壤磷库变化及磷循环的微生物过程。选取科尔沁地区沙质草地开垦后种植玉米不同年限(10yr,20yr和60yr)的土壤,探究了土壤磷形态变化规律及微生物的作用。结果表明：长期(60yr)种植玉米的土壤中速效磷(3.28mg·kg^-1)和全磷(0.34g·kg^-1)含量较10yr分别显著提高至7.81 mg·kg^-1及0.56g·kg^-1(P<0.05);活性磷和中等活性磷含量呈先上升后下降趋势,稳态磷含量持续上升。另外,种植玉米60yr土壤较10yr降低了丛枝菌根真菌的丰度;土壤碱性磷酸酶活性显著增加(P<0.05)。高通量测序结果表明：种植玉米60yr后,土壤中含phoD基因细菌的多样性显著下降,群落结构发生明显改变。土壤pH值、全碳和全氮与含phoD基因细菌群落的变化显著相关,这表明长期种植玉米造成土壤碳、氮及pH值的改变影响了土壤磷循环过程。     

矮嵩草无性系对不同放牧强度的生长反应

对不同放牧强度下 (放牧强度分别为每公顷 0、2、4、8只二龄藏羊 )高寒草甸矮嵩草无性系分株组成和克隆生长进行了研究。结果表明 :随着放牧强度的增加 ,单位面积 ( 1 0cm2 ×1 0cm2 )矮嵩草无性系、营养和生殖分株种群生物量总体呈减少趋势 ,生殖分蘖中种子数呈增加趋势 ;矮嵩草无性系营养分株生物量所占比例均小于生殖分株 ,分别为 35 66%、35 75 %、38 2 2 %和 40 40 %。营养分株中分蘖数量和生物量随放牧强度的增加呈上升趋势 ,叶片的变化不很明显     

西天山高寒草甸地区土壤有机碳分布及其影响因素

西天山对西北干旱区气候和物质循环有着巨大的调节作用,开展该地区土壤有机碳分布及其储量的研究对于理解西天山高寒草甸地区对全球气候变化的潜在作用及风险具有重要意义.以西天山高寒草甸地区为研究对象,采集四个海拔共12个土壤样品,测定了土壤有机碳、全氮含量及其他理化性质,并对土壤有机碳、全氮、碳氮比在不同海拔和不同深度上的分布特征及影响有机碳的因素进行分析.结果表明:土壤有机碳含量与p H显著负相关(p0.05),碳氮比随土壤深度的增加而显著减少(p0.05),土壤有机碳含量、全氮随海拔高度的增加而增加,碳氮比在海拔2 900 m处最大且比值接近微生物生命活动最适点,暗示全球增温的大环境下海拔2 900 m处可能会成为西天山高寒草甸有机碳释放最快的碳源.本研究旨在明确西天山高寒草甸地区土壤有机碳的分布特征及其潜在影响因素,为评价其碳汇碳源提供基本理论依据.     

覆盖物对土壤性质及微生物生物量碳氮的影响

【目的】比较不同覆盖物处理下,深度为0～5、≥5～10 cm处土壤的性质和微生物生物量碳氮含量的变化,以期明确适宜‘日香桂’种植的覆盖物。【方法】采用5种覆盖物(无覆盖对照(CK)、马尼拉草皮覆盖(T)、五针白皮松树皮覆盖(W)、鹅卵石砾覆盖(G)、陶土颗粒覆盖(C))处理,每种覆盖3块重复并按随机区组排列。处理后,对土壤样品进行pH、全氮、有效氮、全磷、有效磷含量、脲酶活性、磷酸酶活性、微生物生物量碳氮含量进行测定。【结果】从整体看,覆盖材料对土壤密度和全氮含量的影响不显著,但是可以提高土壤有机物含量。在0～5 cm土壤深度,T和W覆盖处理降低了土壤pH,而G和C覆盖处理增加了pH。覆盖T与W比其他覆盖处理更有效地提高了土壤有效磷、有效氮含量,以及土壤脲酶、磷酸酶活性和微生物生物量碳氮含量,其中W覆盖在提高微生物生物量碳氮含量上表现更突出。在≥5～10 cm土壤深度,覆盖物均对土壤pH有提高作用,无机覆盖G和C对土壤性质和微生物生物量影响甚微; T和W覆盖的作用效果虽比0～5 cm的作用效果有所下降,但对土壤脲酶、磷酸酶、微生物生物量碳氮的提升作用依然存在。【结论】无论是0～5 cm,还是≥5～10 cm深度,在对于土壤性质和微生物改善方面,松鳞树皮和马尼拉草覆盖(W和T覆盖)都表现出优于其他覆盖的效果,且W覆盖对土壤微生物生物量碳氮、有效氮的促进作用更显著。     

青海湖区不同植被类型草原土壤养分分布特征

以青海湖区4种植被被覆下的草原为研究对象,探讨不同植被类型影响下土壤养分的分布格局.结果表明:w(速效养分(速效氮、速效钾、速效磷))具有明显的分层特征,表层土壤最高,随着土层加深逐渐降低;紫花针茅样地各层土壤w(速效氮)、w(速效磷)均低于其他3个样地,但芨芨草样地各土层w(速效钾)显著高于其他3个样地.w(全量养分(全氮、全钾、全磷))表现不同,w(全氮)表现出分层现象,芨芨草、紫花针茅样地表层(0～10 cm)和第2层(10～20 cm)w(全氮)高,下层迅速降低;小嵩草草甸样地和藏嵩草沼泽草甸样地各层w(全氮)都较高;除紫花针茅样地w(全钾)表层显著高于其余3层外,所有研究样地各土层间的w(全钾)差异不显著;w(全磷)随土层降低不存在显著差异;w(有机质)与w(全量养分)、w(速效养分)分别呈现出显著相关关系和极显著相关关系.随着土层加深,w(有机质)降低,土壤容重增高、pH升高.同一区域植被类型不同,w(土壤养分)也有很大差异,人类扰动和自然因素都会影响土壤养分状况.     

青藏高原高寒草甸土壤物理性质及碳组分 对增温和降水改变的响应

自2011年起,在青藏高原高寒草甸实施人工模拟增温和降水改变实验,2013年7月采集实验区土壤样品,监测土壤物理特性(土壤粒径和pH值)以及碳组分(全碳、有机碳、可提取有机碳、微生物生物量碳)的变化,得到如下结果。1)增温显著改变0~20 cm土壤温度和含水量,增水和减水显著提高和降低0~20 cm土壤含水量,但不影响土壤温度。2)在0~10 cm土层深度,增温显著降低土壤微生物生物量碳;增水降低土壤可提取有机碳含量,增加土壤微生物生物量碳;减水显著增加土壤黏粒比例和可提取有机碳含量,降低土壤砂粒比例和微生物生物量碳。在10~20 cm土层深度,增水显著降低土壤可提取有机碳含量。3)增温和降水改变对土壤测定指标的影响不存在交互作用。4)主成分分析结果表明,土壤总体格局发生趋同主要是因为降水改变,而不是增温。结果表明,在未来青藏高原高寒草甸降水持续增加的情景下,土壤黏粒比例和可提取有机碳含量的降低可能会进一步对高寒地区的植物生产力以及微生物群落产生重要影响。     

控释肥膜壳对土壤酶活性及微生物量碳氮磷的影响

选用硫膜和树脂膜两种肥料膜壳,每种设置3个浓度梯度,研究了控释肥膜壳对土壤酶活性及微生物量碳氮磷的影响。结果表明,施用硫膜和树脂膜一定程度上对土壤生物学性质产生了影响。膜壳对土壤酶活性的影响主要表现在对脲酶和过氧化氢酶活性上,而对土壤磷酸酶活性影响不大。成熟期施用硫膜和树脂膜处理显著提高了土壤脲酶活性,这与结荚期有所不同,说明硫膜能提高花生成熟期土壤脲酶活性。树脂膜和硫膜处理均以中等量(2 g/kg)处理时微生物量碳和氮含量最大,施用控释肥残膜处理显著降低了微生物量磷含量。     

黄河源区高寒草原土壤对不同PGPR菌肥的响应

以黄河源区玛多县高寒草原为对象,野外原位施加不同类型根际促生菌肥(PGPR),研究高寒草原土壤w(速效氮)、w(速效磷)、w(速效钾)对不同类型菌肥的响应,草地土壤营养库活化技术,并筛选适宜菌肥.结果表明,黄河源区高寒草原土壤表层速效养分含量均随生长季呈先上升后下降的趋势. 5种菌肥处理与无菌肥CK处理相比较,土壤w(铵态氮)提升12.97%～41.18%,巨大芽孢杆菌作用最为显著(41.18%).土壤w(硝态氮)提升12.72%～37.88%,胶质芽孢杆菌作用最为显著(37.88%).土壤w(速效磷)改变-4.48%～28.77%,胶质芽孢杆菌(26.11%)和巨大/胶质/甲基营养型芽孢杆菌(28.77%)作用最为显著.土壤w(速效钾)提升2.65%～10.42%,胶质芽孢杆菌(10.42%)作用相对显著.对于自然环境严酷的高寒草原,在水热条件相对较好的时间段,土壤施加胶质芽孢杆菌菌肥可有效提升高寒草原土速效养分.     

嵩草属植物研究进展

嵩草属(KobresiaWilld.)植物是多年生草本植物,主要分布于中国青藏高原,多数是高寒草甸的建群种,具有草质柔软、营养丰富等特点,为各类家畜所喜食,是青藏高原主要的优良牧草和生态草种,其良好生长对维持青藏高原的生态平衡有重要作用.介绍了近年来对嵩草属植物的系统位置、地理分布、生长土壤、繁殖对策以及生理生态等的研究概况,对研究前景作了展望.