三江源地区不同退化程度高寒草原植被与土壤特征分析

【目的】探究三江源不同退化程度高寒草原土壤理化性质与植被之间的关系。【方法】以青海省玛多县不同退化程度高寒草原为研究对象,测定不同退化程度植被群落特征及各土层(0~10、10~20、20~30 cm土层)土壤理化性质(土壤全氮、速效氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、有机质含量、pH值以及容重),分析影响高寒草地植被群落退化的关键土壤环境因素。【结果】1)随着高寒草原退化的加剧,土壤有机质、全氮、全钾、速效氮、速效磷、速效钾含量均显著降低,土壤容重显著增大;2)草地多样性指数、丰富度、地上生物量逐渐降低;3)草地多样性指数、丰富度、地上生物量与土壤全氮、全钾、速效氮、速效磷、有机质含量呈正相关;4)土壤速效氮与速效磷是影响退化高寒草原植被特征变化的主要因素。【结论】不同退化程度土壤中的速效养分含量较低,成为阻碍牧草生长的限制因子,其中主要受到磷的限制,氮次之。

土壤微生物群落多样性对高寒草甸退化程度的响应

本研究以祁连山东缘天祝藏族自治县4种不同退化程度的高寒草甸为研究对象,采用Biolog技术探讨土壤微生物群落多样性在不同退化程度高寒草甸下变化特征。结果表明:随土层加深土壤微生物利用碳源能力呈递减趋势;在高寒草甸退化过程中植物覆盖度、地上植物总生物量、土壤pH值、土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量随退化程度加深呈下降趋势;高寒草甸退化显著影响土壤微生物对31种碳源的利用程度。在环境因子中对碳源代谢多样性影响最大的是碳氮比、全磷含量、全氮含量,在不同退化程度高寒草甸中土壤有机质含量、电导率、pH是土壤微生物利用碳源能力的限制因子,土壤环境因子是影响土壤微生物的重要因素。

高寒草甸退化对优势物种根际土壤微生物量及酶活性的影响

以祁连山东缘的4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化)高寒草甸为研究对象,测定分析了高寒草甸退化对优势物种和土壤理化性质的影响,以及不同退化程度优势物种对根际土壤和非根际土壤中3大类微生物的数量、微生物生物量(碳、氮、磷)的含量以及酶活性的影响。结果表明:(1)随高寒草甸退化程度的加剧,植物群落多样性呈下降趋势,土壤中有机碳、全氮、全磷和速效磷的含量呈逐渐降低的趋势;(2)随退化程度的加剧,根际和非根际土壤中3大类微生物的数量呈逐渐降低的趋势,并且不同退化程度下根际和非根际土壤中微生物的数量均表现为,细菌>放线菌>真菌;(3)随退化程度的加剧,根际和非根际土壤中微生物生物MBC,MBN和MNP的含量和土壤蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶的活性均呈逐渐降低的趋势,并且土壤中微生物生物量的含量和土壤酶的活性均表现为根际土壤高于非根际土壤。

三江源区不同退化梯度高寒草原土壤重金属含量及其与养分和酶活性的变化特征

为了探讨不同退化梯度高寒草地土壤重金属含量对土壤养分和酶活性的影响,本试验以三江源区玛多县周边高寒草地未退化(Non-degraded grassland,ND)、轻度退化(Light degraded grassland,LD)、中度退化(Moderate degraded grassland,MD)以及重度退化(Heavy degraded grassland,HD)4种不同退化梯度为研究对象,分别采取高寒草地0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm的土样,对土壤理化性质(全氮、全磷、全钾和全碳等)、酶活性(脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶)和重金属含量(铜Cu、铬Cr、铅Pb、锌Zn和镉Cd)进行测定和分析。试验结果表明,土壤理化性质、酶活性和重金属含量随着高寒草地退化程度的加剧呈先降低后上升再降低的趋势。土壤理化性质中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤全碳、硝态氮和pH差异显著(P<0.05);10~20 cm土层土壤全氮、硝态氮、全碳和pH差异显著(P<0.05);20~30 cm土层土壤全氮和全碳差异显著(P<0.05)。土壤酶中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶,差异显著(P<0.05);10~20 cm和20~30 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶差异显著(P<0.05)。土壤重金属元素含量中,不同退化程度草地0~10 cm和10~20 cm土层土壤Cu,Cd,Zn以及20~30 cm土层Cu,Cr,Cd差异显著(P<0.05)。同一退化程度随土层加深重金属含量具富集趋势。相关性分析显示5种重金属含量与土壤理化性质和土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶以及过氧化氢酶显著相关(P<0.05)。根据土壤污染负荷指数法计算,各退化梯度土壤均属于重金属中度污染。综上所述,本试验分析了不同退化草地土壤物理变化、酶活性变化及重金属含量变化,可为三江源高寒草地土壤健康、资源可持续利用、防止土壤退化提供参考。

天祝不同退化梯度高寒草甸土壤重金属污染及风险评价

为了研究不同退化梯度高寒草甸土壤重金属污染状况,以祁连山东部天祝县高寒草甸土壤为研究对象,研究高寒草甸4种退化草地(未退化草地(ND)-轻度退化草地(LD)-中度退化草地(MD)-重度退化草地(HD))中土壤理化性质(全氮、全磷、全钾、全碳等)和6种重金属元素(Cu,Cd,Pb,Zn,Ni和Cr)含量的测定,结合甘肃土壤背景值和《国家土壤环境质量标准二级标准》为参比值,应用内尔梅罗综合指数法和潜在危害生态指数法对高寒草甸不同退化梯度土壤重金属污染进行污染评价。结果表明:研究区同一土层随着退化的加剧,土壤养分全氮、全磷、全钾和全碳含量呈下降趋势,同一退化梯度随着土层的加深,全磷、全钾、电导率和pH呈上升趋势。土壤重金属含量Cu,Pb,Zn,Ni,Cr平均值均大于甘肃土壤背景值,小于二级标椎,变异系数小于0.5,土壤重金属含量在同一土层随退化梯度的加剧,Cu、Zn、Ni元素呈下降趋势,Cd,Pb,Cr元素呈递增趋势,具富集趋势。土壤重金属含量与土壤养分之间相关性显著,重金属之间相关性显著,重金属来源相似。0-10 cm土层LD样地、10-20、20-30 cm土层ND样地的内梅罗综合指数小于2,为轻度污染,主要污染物Pb;0-10 cm土层ND样地、10-20、20-30 cm土层LD样地内梅罗指数均小于3,土为中度污染,主要污染物Pb、Cr。土壤中的6种重金属元素潜在危害生态系数(Er^i)均<40,潜在生态危害指数(RI)均<150,属轻微生态危害,Cd元素最高Er^i为12.54-18.65,Cu元素次之。研究地区重金属含量已具有富集趋势,应采取有效措施进行缓解和治理。该文为天祝县不同退化草地环境风险评价提供基础,旨在为草地退化恢复提供数据支持。

高寒草甸退化对祁连山土壤微生物生物量和氮矿化速率的影响

为深入了解高寒草甸退化对草原生态系统中土壤微生物碳氮量、土壤氮矿化及土壤微生物相关酶的变化特征,以祁连山东缘4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化和极度退化)的高寒草甸为研究对象,采集了深度为0-10 cm的土壤样品,并对不同退化程度高寒草甸中植物因子、土壤理化性质、土壤氨化速率、土壤硝化速率、土壤净氮矿化速率以及转化氮素的相关酶和微生物进行了相关研究。结果表明:(1)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中氨化速率和净氮矿化速率逐渐降低,硝化速率逐渐升高;(2)高寒草甸的退化降低了有关氮素转化相关酶,如土壤蛋白酶、脲酶、亮氨酸氨基肽酶的活性,而β-乙酰葡糖胺糖苷酶的活性呈先下降后上升趋势,且在极度退化草地活性最高;(3)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中微生物生物量碳和氮的含量逐渐降低,同时土壤基础呼吸、土壤微生物熵和代谢熵的指数也呈下降趋势。RDA分析表明,高寒草甸中氨化速率和净氮矿化速率与微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤基础呼吸、植物高度、植被盖度、地上生物量、蛋白酶、脲酶以及亮氨酸氨基肽酶呈显著正相关,而硝化速率则表现为负相关性。因此,高寒草甸退化对土壤微生物特性以及氮素转化和循环具有重要影响。

祁连山东段退化高寒草甸土壤水分入渗的变化及团聚体对水分入渗的影响

为探明退化高寒草甸土壤水分入渗特征及其影响因子,本试验以祁连山东段退化高寒草甸为对象,研究了不同退化程度高寒草甸土壤水分入渗率、机械组成和团聚体的变化,探讨了团聚体特性对土壤水分入渗的影响。结果表明:随着高寒草甸退化程度的加剧和土层深度的增加,土壤水分入渗率均表现出逐渐降低的趋势(P<0.05),土壤团聚体由大粒径为主向小粒径为主改变;水分入渗率与土壤有机质含量、砂粒含量、粉粒含量、孔隙度、大粒径团聚体含量之间具有显著的正相关性(P<0.05),与土壤容重、黏粒含量、土壤微团聚体含量之间具有显著的负相关性(P<0.05)。综上所述,随着高寒草甸退化程度的加剧,土壤中大团聚体含量减小,导致土壤孔隙度下降,土壤水分的入渗能力逐渐降低,水源涵养能力变差。

祁连山东段高寒草甸模拟放牧下的坡面土壤水蚀特征

本研究在祁连山东段高寒草甸草原采用人工模拟降雨和模拟放牧测定其坡面产流产沙过程,旨在为高寒草甸的水源涵养功能评价及以防止水土流失为前提的草地合理利用提供基础资料。结果表明:从未放牧到重度放牧径流出现的时间逐渐缩短;相较于未放牧,从轻度放牧到重度放牧的高寒草甸平均径流量分别增加150.00%,600.00%,2 200.00%,平均产沙量分别增加170.59%,535.29%,694.12%,且降雨强度对径流量的影响高于对产沙量的影响;相较于重度放牧,未放牧、轻度放牧和中度放牧3种放牧强度的平均保水效益分别为67.06%,46.04%,28.08%;固土效益分别为88.54%,70.23%,38.73%;高寒草甸的减水减沙效益与雨型具有密切关系,相关系数分别为0.967和0.961,保水效益和固土效益间有极显著的相关性,相关系数为0.995。从维持水源涵养功能的角度来说,中度以下的放牧强度是相对安全的。

三江源不同海拔高寒草原表层土壤酶活性特征

为了解三江源地区高寒草原土壤酶活性随海拔变化的规律及其影响因素,在三江源地区选取5个不同海拔高寒草原,并对其地上植被特征,4种土壤酶活性和9种土壤理化性质进行了分析测定。结果表明:海拔变化对高寒草原地上植被生物量影响不大,而海拔升高引起草地盖度和多样性升高及草层高度的降低。随着海拔梯度的上升土壤磷酸酶活性呈上升趋势,土壤多酚氧化酶,过氧化物酶和脱氢酶则随海拔梯度的上升先增加后降低,土壤容重,含水量和pH呈降低趋势,全氮和有机质含量呈上升趋势,而全磷和全钾则无显著变化。冗余分析表明,对土壤酶活性具有显著影响的土壤因子是pH、总碳和土壤含水量,而植被因素为禾本科草生物量。

退化高寒草甸优势植物及其根际土壤微量元素变化特征

为明确高寒草甸退化过程中优势植物及其根际土壤微量元素变化特征,探明微量元素在土-草体系内的循环及其分布状况,以期了解高寒草甸退化对草地优势植物及其根际土壤微量元素营养的影响,从而为治理草地退化提供理论依据,在天祝县选取4种不同退化程度高寒草甸采集48份土壤样品与草样,测定5种微量元素Fe、Mn、Zn、Cu和Mo含量。研究结果表明:随着退化程度的加剧,Fe、Mn、Cu、Mo含量在优势植物及其土壤体系内总体增加,Zn总含量变化呈“U”形,在LD、MD样地的土-草体系内明显下降;随着退化程度的加剧,优势植物根际土壤Fe含量呈下降趋势,在土-草体系内的占比下降,优势植物Fe含量呈升高趋势,在土-草体系内的占比升高。优势植物地下部分及其根际土壤Mn含量在SD样地达到最大值,优势植物地上部分Mn、Mo含量在MD、SD样地的土-草体系内均占比明显升高;优势植物Zn含量随着退化程度的加剧呈“U”形变化,在LD、MD样地含量明显下降;优势植物地上部分Cu含量随着退化程度的加剧呈增加趋势,在SD样地的土-草体系内占比达到最大值;研究地区优势植物及其根际土壤微量元素均充足。

三江源退化高寒草原土壤微量元素与植被特征及其关系

为探究三江源不同退化程度高寒草原土壤微量元素与植被特征及其关系,以青海省玛多县地区不同退化程度高寒草原为研究对象,调查植被群落特征,测定土壤微量元素(铁、锰、铜、锌、硼、钼、硒)含量,分析影响高寒草原植被群落退化的关键土壤微量元素。研究结果表明:随着高寒草原退化的加剧,草地盖度逐渐降低,草地多样性、丰富度、地上生物量呈先升高后降低趋势;土壤中微量元素的含量均呈下降趋势;植被群落特征与土壤中铁、锰、铜、锌、硼、硒含量正相关,其中与土壤铁、有效铜、有效硼的含量的关系最为密切。