凋落物添加对蒿类荒漠草地土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的影响

为探究凋落物添加对土壤养分及化学计量比的影响,本研究采用梅森瓶室外培养法,探求凋落物添加种类及添加量对蒿类荒漠草地0~10 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)及其化学计量比的影响,发现茎叶混合促进了凋落物分解,但同一添加物各添加量间分解速率无显著差异。添加5 g和7.5 g叶后土壤SOC较对照分别增加10.4%,15.2%(P<0.05)。土壤TN随叶添加量增加呈上升趋势,较CK增加11.9%~18.4%(P<0.05),而茎、茎叶混合依次仅在5 g、7.5 g添加量时显著减少7.9%、增加37.8%(P<0.05)。2.5 g茎叶、5 g茎和7.5 g叶添加后土壤TP较CK依次增加9.8%,14.4%,7.2%(P<0.05)。凋落物添加后土壤C∶N,C∶P,N∶P分别为2.46~3.63,12.40~16.17,3.47~5.60,且SOC与C∶P、TN与N∶P均呈正相关,而TN与C∶N除添加叶外均呈显著负相关。因此,凋落物分解有利于蒿类荒漠土壤养分的恢复,尤其是叶凋落物的分解是其土壤碳氮短期补充的重要来源。

放牧对蒿类荒漠草地植物群落和土壤理化性质的影响

通过对不同放牧梯度下蒿类荒漠草地地上植物的高度、盖度、密度和生物量及地下土壤容重、全氮、全磷、全钾和有机质等指标的测定和分析,旨在为此类草地恢复和合理放牧制度的确立提供科学依据。结果表明:(1)不同放牧梯度下放牧后的草地植物的地上生物量下降十分为明显,放牧前、适度放牧后及重度放牧后分别为:161.98,105.11和73.17g/m^2,草地植物生物量在不同牧压间的变化差异极显著(P<0.01);(2)适度放牧下,0~10、10~20及20~30cm的土壤容重在放牧前后均差异不显著(P>0.05)。重度放牧下,10~20cm土壤容重放牧后比放牧前增加,差异显著(P<0.05);(3)10~20和20~30cm土层,全钾在适度放牧后和重度放牧后均表现为增加、有机质均有所减少,其放牧前后均差异显著(P<0.05)。

增温对蒿类荒漠草地可萌发土壤种子库及其多样性的影响

为探讨草地土壤种子库种子萌发对全球气候变暖的适应机制,本研究采用常规方法对模拟温度增加[对照(CK)、增加2℃(T2)、增加4℃(T4)、增加6℃(T6)]下中度退化蒿类荒漠草地可萌发土壤种子库数量及其多样性进行了观测。结果表明:0~5,5~10 cm土层土壤种子库萌发的物种数及其幼苗总密度随温度增加呈下降趋势,且T6处理0~5(5~10)cm萌发物种数及萌发密度依次较对照降低57.1%(33.3%),70.4%(75.0%)。随温度增加,0~5,5~10 cm土层蒿类荒漠可萌发土壤种子库物种组成与地上植被物种组成相似性总体呈下降趋势,且T6处理相似性最低。温度增加后蒿类荒漠土壤萌发物种的Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Patrick指数总体呈下降趋势,且0~5 cm土层较5~10 cm土层下降明显。综上,增温抑制了土壤种子库种子的萌发,可能不利于退化蒿类荒漠草地的恢复。

蒿类荒漠草地土壤种子库特征及其萌发植物多样性对降水增加的响应

为揭示土壤种子库种子萌发对降水增加的适应规律,采用人工模拟降水方法,对不同降水量[对照(CK)、增加5%(W 5)、增加10%(W 10)、增加15%(W 15)、增加20%(W20)、增加25%(W25)]下中度退化伊犁绢蒿荒漠土壤可萌发种子库种子萌发数量及其多样性进行了调测。结果表明:0~5 cm土层土壤种子库萌发物种数及其萌发总密度随降水量增加呈上升趋势,且W 20、W 25下萌发密度显著高于其他处理(P<0.05),萌发物种数较对照(7种)依次增加2.6、2.0倍;5~10 cm土层也呈现相同的变化趋势。无论降水增加与否,0~10 cm土层伊犁绢蒿、木地肤、毛梗顶冰花均有萌发,且降水增加显著促进伊犁绢蒿、木地肤、串珠老鹳草、毛梗顶冰花的萌发。随降水量增加,0~5 cm土层伊犁绢蒿可萌发土壤种子库与地上植被Sorensen相似性总体呈先增后降趋势,且降水增加≥20%处理相似性高于降水增加≤15%处理。降水增加后伊犁绢蒿荒漠土壤种子萌发物种的Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Patrick指数总体呈增加趋势,且0~5 cm土层较5~10 cm土层增加明显。土壤种子库可萌发种子密度具明显的空间异质性,且受空间取样位置及降水的交互影响。综上所述,降水增加促进了伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库可萌发植物种数、种子萌发密度、植物多样性指数的增加,导致其与地上植被的相似性增加,有利于退化蒿类荒漠草地的恢复。

短期封育对蒿类荒漠草地碳库有机碳储量及组成比例的影响

为探讨短期封育(4~7年)对荒漠草地碳库固碳能力及其组成的影响,采用成对试验设计,通过对天山北坡不同区域蒿类荒漠草地地上植被、凋落物、地下生物量、0~50cm土壤4个有机碳库碳含量及其储量的测算,明确各碳库储量及其组成比例对短期封育的响应规律。结果表明:(1)短期封育促进了蒿类荒漠草地地上植被、凋落物、地下生物量有机碳的积累,依次较对照增加109.41%、81.88%、26.91%,不利于0~50cm土层土壤有机碳及草地生态系统有机碳的积累,依次较对照降低19.60%、16.30%。(2)短期封育改变了蒿类荒漠草地生态系统有机碳的组成比例,植被有机碳库比例显著上升,土壤有机碳库比例显著下降,但土壤有机碳库仍居于主导地位,所占比例为84.00%~96.31%。总之,短期封育促进了蒿类荒漠草地植被的固碳能力,降低了土壤碳库有机碳储量,最终导致生态系统总有机碳储量的降低。

模拟增温增水对蒿类荒漠草地土壤种子库种子萌发的影响

为探讨水热交互作用对土壤种子库种子萌发的影响,采用双因素试验设计,通过模拟温度(对照,增温2、4、6℃,依次用T_(0)、T_(2)、T_(4)、T_(6)表示)、模拟增水(对照,增水5%、10%、15%、20%,依次用W_(0)、W_(5)、W_(10)、W_(15)、W_(20)表示)研究伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地0-10 cm土层中的土壤种子库种子萌发植物种类、数量及其植物多样性。结果表明:伊犁绢蒿荒漠草地0-10 cm土层可萌发土壤种子库的种子萌发密度和植物多样性随降水增加而增加,随温度增加而先增后降,但温度和降水的交互作用对其影响不显著(P>0.05)。T_(2)W_(20)处理下萌发密度最大,为350.3粒·m^(-2),较T_(0)W_(0)增加了119%;T_(6)W_(0)最小,为95.5粒·m^(-2),较T_(0)W_(0)下降40%。T_(2)W_(20)处理下可萌发土壤种子库种子萌发密度和其中双子叶植物的萌发密度均达到最高,0-5 cm土层依次为350.3和318.5粒·m^(-2),而5-10 cm土层依次为222.9和159.2粒·m^(-2)。随温度和降水增加,土壤可萌发种子库种子萌发时间和枯黄期提前。总之,试验设计范围内,降水增加促进了蒿类荒漠草地土壤种子库种子的萌发,而温度升高则抑制了种子萌发;适度增温增水(T≤T_(4),W≤W_(20))对土壤种子萌发影响不显著,而过度增温不增水(T=T_(6),W=W_(0))则不利于土壤种子库种子的萌发。

封育在新疆蒿类荒漠草地植被及土壤恢复中的作用

新疆蒿类荒漠草地退化现象十分严重,超载过牧现象日益加剧,草地沙化面积逐年扩张,已严重危及到新疆的生态安全。退化蒿类荒漠草地适宜的封育年限仍然处于模糊不清阶段,亟需加强封育对新疆退化草地植被群落特征、多样性及土壤养分影响的归纳总结,进一步提升对新疆蒿类荒漠草地的理解。本文以蒿类荒漠草地为综述对象,从封育后植被群落结构特征、物种多样性以及土壤性质等方面进行分析,归纳总结当前蒿类荒漠草地封育后植被恢复现状,对未来蒿类荒漠草地最适封育年限有了初步断识。短期封育可以显著提高蒿类荒漠草地植被的高度、盖度、密度、生物量及植被多样性;长期封育虽不利于维持较高地上植被生物量和物种多样性,但土壤性质能得到较好改善,因此初步断定封育5~10 a为蒿类荒漠草地最适封育年限。在今后的研究中仍需通过更多实验站点、增加时间梯度,缩短时间节点来进一步确定蒿类荒漠草地的最佳封育年限。