高寒沙化草地自然演替恢复下土壤有机碳矿化及其温度敏感性研究

青藏高原东缘草地沙化态势严重,开展草地沙化退化与自然恢复土壤有机碳矿化及其温度敏感性(Temperature Sensitivity,Q_(10))对比研究,可为草原碳库管理提供理论支撑。本试验在若尔盖县分别选取典型沙化草地和长期自然恢复(10年)沙化草地,采集表层0~10 cm和底层20~30 cm土壤样品带回室内进行控温(5℃,15℃和25℃)矿化培养实验。结果表明:与沙化草地相比,自然恢复途径下土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)的矿化速率降低了40%,土壤有机碳储量提高了2.23~2.57倍,SOC分解的温度敏感性由0.55~1.57增加到0.80~2.73,且底层土壤Q_(10)显著高于表层土壤。两种草地土壤有机碳累积矿化量与土壤初始SOC含量呈极显著的负相关关系,且底层土壤SOC矿化速率均显著高于表层土壤。未来气候变暖影响下自然恢复沙化地底层SOC矿化分解成为碳源的风险更高,应重点加强其草地深层土壤碳库的管理和调控措施。

不同干扰强度高原鼠兔对高寒草甸土壤温室气体通量变化的影响

高原鼠兔通过取食植物、排泄粪尿及掘土等行为对土壤理化性质及土壤微生物产生广泛干扰,进而可能会影响高寒草甸土壤温室气体排放。本研究选择高密度组(H)、低密度组(L)、对照组(CK)3种鼠兔干扰强度的高寒草甸为研究对象,揭示温室气体排放速率对不同高原鼠兔干扰强度的响应规律及主要调控因素。结果表明,H组高寒草甸土壤CO_(2)排放速率为596.66 mg·(m^(2)·h)^(-1),显著低于CK组的695.45 mg·(m^(2)·h)^(-1)(P<0.05)。高原鼠兔干扰强度、地上生物量、土壤pH和土壤含水量是影响CO_(2)排放速率的主要调控因素。H组高寒草甸CH_(4)吸收速率为-43.46mg·(m^(2)·h)^(-1),显著低于L组的4.92mg·(m^(2)·h)^(-1)(P<0.05),H和L组高寒草甸N_(2)O排放速率分别为8.03、-2.39μg·(m^(2)·h)^(-1),均显著高于CK组的-16.69μg·(m^(2)·h)^(-1)(P<0.05)。土壤硝态氮和铵态氮含量、pH和含水量是影响CH_(4)吸收和N_(2)O排放的重要因素。因此,高原鼠兔干扰强度是影响温室气体排放速率的因素之一,进一步研究高原鼠兔对高寒草甸土壤温室气体排放速率的影响具有重要意义。

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。

伊犁河谷山地土壤养分化学计量比及其影响因素

探究干旱区山地生态系统中不同海拔梯度土壤化学计量比及影响因子,对揭示土壤养分状况、维持山地生态系统可持续发展具有重要意义。本文以伊犁河谷南部山地沿海拔梯度建立13个样地,以0~20 cm土壤为研究对象,探究土壤养分化学计量比及其影响因素。结果表明:1)土壤酸性随着海拔的升高逐渐增强。土壤有机碳与全氮表现出中高山带含量显著高于低山带,而全磷和全钾则表现为低山带含量较高,中高山带含量较低。2)由于海拔差异,碳氮比表现为中高山带显著高于低山带和高山带;碳磷比表现为中高山带显著高于中低山带;碳钾比表现为中高山带显著高于低山带;氮磷比表现为高山带显著较高,但过渡带与低山带无显著差异;氮钾比表现为高山带显著较高,而中高山带与过渡带无显著差异;不同海拔梯度间磷钾比差异性均不显著。3)土壤理化指标中影响化学计量比的主导因子为土壤有机碳(62.4%)、全磷(15.9%)、全碳(13.7%);环境因子对土壤化学计量比产生影响的主导因子为土壤年均温(27.1%)、植被指数(11.2%)、海拔(12.3%)、大气年均温(3.4%)。研究结果说明,理化指标对土壤化学计量比具有重要影响,并且进一步验证了海拔仍然是影响化学计量比的主导因子,同时揭示了微环境因子对土壤化学计量比的影响不容忽视,为深入研究伊犁河谷山地土壤养分状况提供科学依据。

荒漠草原灌丛转变过程土壤水分亏缺空间特征及影响因素

草地灌丛化对生态系统结构、功能与服务产生重要影响,目前已经认识到其对土壤水分的负面影响,但还缺乏其在区域尺度的定量评价及其驱动机制研究。在宁夏荒漠草原选取43块成对样地(即荒漠草地和灌丛地),引入样地土壤水分相对亏缺指数(PCSWDI)评价荒漠草原向灌丛转变后土壤水分亏缺空间格局现状及其驱动因子。结果表明:荒漠草原转变为灌丛后0~100 cm和100~200 cm土壤含水量分别显著下降了27.80%和57.92%,0~100 cm灌丛地的PCSWDI显著低于荒漠草地,表明0~100 cm灌丛地目前不存在土壤水分亏缺现象。地统计学分析表明,荒漠草地和灌丛地的0~100 cm土壤水分相对亏缺指数的结构方差比分别为94.73%和95.29%,均属于强空间自相关,主要受结构性因子控制。此外,地理探测器的因子探测发现0~100 cm土壤储水量、坡向和田间持水量是影响灌丛地土壤水分相对亏缺指数的主导因子;交互探测表明,灌丛地0~100 cm土壤水分相对亏缺指数空间分异是多因子共同作用的结果。尽管分析得到0~100 cm灌丛地不存在土壤水分亏缺,但100~200 cm土壤含水量显著下降已经预示了深层土壤水分的消耗。因此,干旱半干旱地区的植被恢复必须考虑其植被承载力和水分阈值,基于自然的解决方案可能是未来植被恢复的主流思路。

半干旱区退化草地开垦为苜蓿地对土壤无机碳的影响

为分析半干旱区退化草地开垦后土壤无机碳储量的变化,探讨开垦对土壤无机碳的影响机制,以半干旱区开垦农田(苜蓿地)为研究对象,以邻近的退化草地(荒漠草原)作为对照,借助碳稳定同位素技术,测定并计算0~300 cm土壤深度土壤无机碳(SIC)、次生碳酸盐(PIC)和原生碳酸盐(LIC)的储量。结果表明,与退化草地相比,苜蓿地0~300 cm处的SIC总储量显著增加了88.42 Mg·hm^(-2),PIC总储量显著增加了105.71 Mg·hm^(-2),LIC总储量显著减少了17.29 Mg·hm^(-2)。退化草地开垦促进了PIC在深层土壤的积累,进而促进了SIC的增加,表明开垦能够增强半干旱地区土壤的固碳能力,且PIC的增加导致了SIC的净累积。

高寒草地沙化过程土壤碳氮储量变化及其驱动机制

沙化问题是影响草原地区生产与牧民生活的重要环境问题。草原作为重要碳库和养分库,沙化过程可能会对其土壤碳、氮库产生重要影响。为探讨沙化过程对高寒草地土壤碳、氮储量的影响,采用空间序列代替时间演替的方法研究了藏北高原高寒草地沙化过程中驱动土壤碳、氮储量变化的因素。研究发现:(1)轻度、中度和重度沙化阶段土壤总碳、全氮储量无变化,而极重度沙化阶段碳氮流失严重(分别下降69%和55%,P<0.05)。(2)群落地上生物量随沙化程度加重逐渐降低,重度和极重度沙化草地根系生物量显著下降(分别下降47%和99%,P<0.05)。土壤容重、砾石含量随沙化程度加重呈逐渐增加趋势,而总碳、全氮含量和含水量逐渐下降,说明沙化过程导致土壤粗粒化和贫瘠化。(3)进一步分析发现,影响土壤总碳储量的因子中排前三位依次是土壤砾石含量、土壤含水量和植物地上生物量,影响土壤氮储量的因子依次是土壤砾石含量、含水量和土壤微生物丰度。综合这些研究结果,沙化过程植物群落生产力的改变对土壤碳、氮影响较小,主要受土壤砾石含量与含水量等因子驱动。沙化过程中土壤碳、氮储量存在转化阈值(重度到极重度沙化阶段),故潜在沙化高寒草地的早期防护有利于土壤碳汇的维持。

划破草皮技术对退化高寒小嵩草草甸土壤及植被恢复的影响

【目的】明确不同土壤草皮划破技术对高寒小嵩草草甸土壤理化性质和植物群落地上生产力恢复的影响。【方法】以退化小嵩草草甸的不同土层深度(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)土壤养分、水分、紧实度等特征及植物群落生长繁殖特性为评判指标,分析划破草皮(C_(1))、划破草皮+补播(C_(2))、划破草皮+施肥(C_(3))、划破草皮+补播+施肥(C_(4))4种草皮划破技术处理对土壤理化性质和植物群落地上生产力恢复的影响。【结果】4种草皮划破技术处理下土壤湿度分别比对照增加了0.09%、4.80%、3.58%和4.05%,对土壤碳、氮、磷和钾含量亦具有一定程度的提升效果。双因素方差分析结果表明,处理方式、土壤深度及两者的交互作用对土壤全碳和全氮含量存在极显著影响(P<0.01)。不同处理方式对植物群落及实生苗数量特征存在不同程度的提升效应(P<0.01),其中,C_(2)处理植物群落密度比对照增加了68.77株/m^(2)(P<0.05);双子叶植物数量与土壤无机碳含量存在极显著负相关关系(P<0.01),相关系数为-0.37。基于不同处理的土壤物理性质(土壤湿度、土壤温度、土壤紧实度)、全量养分(全氮、全碳)和速效养分(有效磷、速效钾、铵态氮)含量的标准化多维数据分析结果表明,单一划破草皮处理(C_(1))在短期内对土壤物理和化学性质的综合改善能力较弱,而在划破草皮之上辅以补播或施肥处理对土壤理化性质的改善和限制性养分的活化效果更优。【结论】采用划破草皮配合外源种库和外源养分添加的生态恢复措施可以在短期内提高退化小嵩草草甸生产能力和土壤限制性养分含量,在生态恢复实践中具有一定的应用前景。

柠条平茬对荒漠草原土壤水分特征及水量平衡的影响

平茬是荒漠草原人工柠条优化管理的重要手段。探究柠条平茬方式对土壤水分特征及水量平衡的影响,可为研究区柠条的合理平茬提供理论依据和实践指导。以宁夏荒漠草原区人工柠条林为对象,设置未平茬(WP)、隔1带平茬1带(G_(1)P_(1))、隔3带平茬3带(G_(3)P_(3))、隔5带平茬5带(G_(5)P_(5))4种平茬方式,分析不同平茬方式对土壤水分和水分平衡特征的影响,结果表明:1)G_(3)P_(3)处理土壤含水量最高,0~200 cm土壤含水量随土壤深度的增加而升高;2)与未种植柠条天然草地相比,WP、G_(1)P_(1)、G_(3)P_(3)和G_(5)P_(5)处理均有一定程度的土壤水分亏缺,其中G_(3)P_(3)处理水分亏缺指数最低,减缓了土壤水分消耗;3)受环境和平茬方式的影响,4种平茬方式植被蒸腾量表现为G_(3)P_(3)<G_(1)P_(1)<G_(5)P_(5)<WP,棵间蒸散量表现为G_(3)P_(3)<G_(1)P_(1)<WP<G_(5)P_(5),G_(3)P_(3)的蒸散量与降水量的比值最小。基于土壤水分和水量平衡特征方面,G_(3)P_(3)处理更有利于种植柠条林的荒漠草原水分保持和水量平衡。

黄土丘陵区草地地上生物量及土壤水分养分对微地形变化的响应

[目的]深入了解地形变化对草地生产力及土壤水分养分的影响,为草地生态系统地形复杂地区的生态恢复以及生产力的维持提供参考和依据,对草地生态系统的合理利用与科学管理具有重要意义。[方法]以黄土丘陵区草地生态系统为研究对象,采用单因素方差分析、Duncan多重比较以及Pearson相关分析等方法对6个不同微地形下的草地地上生物量及0—40 cm的土壤有机碳、全氮、全磷含量和0—100 cm的土壤水分含量进行了研究。[结果](1)在阳坡,地上生物量随坡位的降低逐渐减少且呈极显著差异,土壤有机碳和全氮含量都随坡位的降低而减小,土壤全磷含量随坡位的降低呈“V”字形变化;在阴坡,地上生物量随坡位的降低呈现增加的趋势,土壤全磷含量随坡位降低而增大。土壤有机碳、全氮及全磷含量在不同坡向、坡位上均有显著性差异。(2)土壤有机碳、全氮及全磷含量均随土层加深而减小,其中全磷含量变化不明显;6种微地形的平均水分含量均随土层深度的加深而增加,且在大于40 cm土层上,6种微地形的土壤水分含量之间有显著差异。(3)相关性分析表明,0—20 cm土层的全磷与地上生物量呈显著负相关,20—40 cm土层的有机碳与地上生物量呈显著正相关,40—80 cm土层的土壤水分含量与地上生物量呈极显著正相关。由多元线性回归分析方程可知,在垂直高度的表层土层中土壤有机碳、全磷及土壤水分含量的共同作用对地上生物量有一定的影响,解释度为69.4%。[结论]微地形对地上生物量及土壤有机碳、全氮、全磷含量和土壤水分含量的分布格局有显著的分配作用,在表层土层中土壤有机碳、全磷和土壤水分含量与地上生物量有显著相关性,对地上生物量有一定程度的影响。

黄河源高寒退化草地典型鼠丘土壤风蚀及养分流失规律研究

黄河源高寒草地啮齿动物活动区存在大量鼠丘,在干燥、大风等气候影响下极易产生土壤风蚀,为阐明鼠丘土壤风蚀侵蚀特征与规律,本研究以黄河源流域不同海拔与植被覆盖度下14个试验区的高原鼠兔和高原鼢鼠鼠丘为研究对象,采用野外模拟风力侵蚀试验装置,对不同风速下各区域鼠丘土壤流失量及其养分流失规律进行分析和讨论。结果表明:(1)鼠丘土壤风蚀量在各区域之间存在显著性差异(P<0.05),风速较小时,2种不同鼠丘土壤流失差异不显著,当风速增加到12 m·s^(-1)时,高原鼠兔鼠丘土壤流失量>高原鼢鼠鼠丘土壤流失量(P<0.05);风速从3 m·s^(-1)增大到12 m·s^(-1),2种鼠丘土壤流失的平均增幅分别为238.16%和146.31%。(2)各试验区鼠丘土壤风蚀率总体呈现先快后慢的递减趋势,植被盖度是低风速下影响鼠丘土壤流失的显著因子,且与海拔高度有关。(3)随草地退化程度加剧,土壤全氮含量、碱解氮、速效钾、有机质含量都有明显下降,而全磷、全钾、速效磷呈现上升的趋势。本研究表明黄河源不同区域鼠丘土壤风蚀作用的差异性与土壤含水率、颗粒大小、风速等密切相关。

三江源区退化高寒草甸植被生物量和养分的动态变化

[目的]探索三江源区高寒草甸草地植被-土壤系统生物量和土壤养分的动态变化,以利于草地适应性管理和开展草地生态修复相关工作。[方法]以中度退化高寒草甸为研究对象,于2020-2022年的7、8和9月持续观测高寒草甸植被生物量(地上生物量和根系生物量)、植被(地上部和根系)和土壤(0~15和15~30 cm)全氮、铵态氮、硝态氮、速效氮、有机碳、全磷和全钾含量。植被生物量、植被养分和土壤养分在不同月份间的动态变化用单因素方差分析(One-way ANOVA)进行比较。[结果]不同月份间植被生物量存在显著的递增趋势(2021年除外)(P<0.05,下同),整体表现为9月最大,地上生物量最大值分别为74.58和72.80 g/m^(2),根系生物量最大值分别为39.82和57.32 g/m^(2)。植被(地上部和根系)和土壤(0~15和15~30 cm)养分含量存在显著的月际动态,具体表现为8月达到最大值。植被生物量与植被地上部和根系的全氮含量显著相关,与土壤0~15和15~30 cm土层的全氮含量呈显著正相关。[结论]高寒草甸植被(地上部和根系)养分与土壤(0~15和15~30 cm土层)养分在8月达到峰值。研究结果可为高寒草甸养分管理领域学者凝练科学问题提供参考。

阴山北麓农牧交错区不同弃耕演替时期土壤质量评价

本研究采用空间代替时间的方法,以天然草地作为对照,分析了内蒙古阴山北麓农牧交错带两种不同类型的草原(荒漠草原和典型草原)中的农田及3个不同恢复年限(5年、15年和20年)弃耕地的土壤理化性质,并采用主成分分析法对土壤质量进行综合评价。研究发现,弃耕后,土壤含水率、饱和导水率、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤有机碳、全磷、有效磷含量增加;土壤容重、硝态氮、铵态氮、全氮含量逐渐降低;土壤最大持水率指标在荒漠草原呈上升趋势,在典型草原下降;毛管持水率、田间持水率无显著变化(P>0.05);弃耕后,荒漠草原土壤pH降低,典型草原pH升高。基于统计分析的土壤质量得分表明,影响荒漠草原土壤质量的主要因素为土壤有机碳、非毛管孔隙度、容重、全氮,其土壤质量综合得分高低依次为天然草地>弃耕5年>弃耕20年>弃耕15年>农田,影响典型草原土壤质量的主要因子是pH、容重、饱和导水率、有机碳,其综合得分高低依次为天然草地>弃耕15年>弃耕20年>弃耕5年>农田。荒漠草原样地中,农田、弃耕地的土壤质量得分均低于平均水平,典型草原样地中弃耕15、弃耕20年、天然草地的土壤质量得分高于平均水平。由此可知,自发恢复有利于弃耕地的恢复。本研究结果表明,弃耕20年足以使典型草原弃耕地恢复至天然草地状态,但荒漠草原土壤尚未达到其最高土壤质量,需要使用更长的时间进行恢复,且针对荒漠草原与典型草原区需要制定不同的弃耕地土壤质量恢复策略。

赛罕乌拉林草交错区典型生态系统土壤理化性质对比

为分析退耕林地、自然草地、农田3种植被管理方式对土壤理化性质的影响,识别不同植被修复模式下土壤理化性质的差异,本研究以内蒙古赛罕乌拉林草交错区自然草地、退耕林地、农田3种典型植被类型为研究对象,通过对比分析3种植被类型下0 cm、10 cm、20 cm、40 cm、60 cm深度土壤容重、含水量、粒径比等物理属性以及全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾养分元素含量,结合元素含量之间的相关性分析,结果发现:1)农田土壤存在明显的犁底层,犁底层之下养分元素含量迅速下降;2)草地土壤pH值低、有机碳含量高,农田pH值最高、有机碳含量低,退耕林地浅层土壤有机碳含量少,其土壤理化性质呈现出居于农田与自然草地之间的特征;3)农田土壤除速效磷、全钾等指标高于自然草地外,其他养分含量均低于自然草地。本研究表明,自然草地、退耕林地和农田是在相同土壤母质基础上,因经营管理方式差异而产生的土壤理化性质差异,草地的有机质含量最高、农田最低,土壤有机碳含量对于其他养分元素含量具有关键作用。因此,林草交错区生态系统固碳功能对于防风固沙等其他生态功能发挥具有决定作用,退耕还草有利于土壤养分元素的恢复,退耕还林工程还应注重林冠下方草本灌木生物量及物种多样性的恢复。

荒漠草原灌丛转变土壤有机碳矿化及其对降水梯度的响应

为探究灌丛引入对荒漠草原土壤有机碳稳定性的影响,选取近40年的典型草原-灌丛镶嵌体(荒漠草地,草地边缘,灌丛边缘、灌丛地)为研究对象,开展荒漠草原向灌丛人为转变过程野外原位观测结合室内培养的土壤有机碳矿化及其对降水变化(+40%、+20%、CK、-20%、-40%)的响应特征研究,主要结果如下:荒漠草原人为灌丛转变的过程中土壤有机碳、全氮和全磷含量显著降低;土壤有机碳累积矿化量、碳矿化速率、碳矿化及微生物代谢熵均随着转变过程呈上升趋势,且灌丛地较荒漠草地分别增加了26.6%、27%、25.8%和26.8%;土壤潜在可矿化有机碳量随转变波动上升,灌丛地显著高出荒漠草地31.55%;转变样地在不同降水梯度下土壤有机碳矿化速率呈下降趋势,但灌丛地、灌丛边缘土壤有机碳矿化始终高于荒漠草地和草地边缘地,其中灌丛地与灌丛边缘有机碳矿化对降水降低响应更加敏感和积极,结果表明荒漠草原向灌丛转变过程增强了土壤有机碳微生物矿化的同时,还提高了其应对干旱的能力,这种能力或许是以更高的微生物代谢熵和二氧化碳通量为代价。

赖草草地叶片养分、碳组分和防御性化合物对氮添加的响应

本研究依托山西右玉黄土高原赖草(Leymus secalinus)草地2017年建立的氮(Nitrogen, N)添加梯度试验平台(0~32 g·m^(-2)·a^(-1)),探究N添加对优势植物赖草叶片养分[N、磷(Phosphorus, P)、钾(Potassium, K)]、非结构性碳水化合物、结构性碳水化合物和防御性化合物含量的影响。结果表明:N素输入显著提高叶片N,K含量和N∶K和N∶P比值,降低叶片P含量和P∶K比值;N素输入显著降低叶片非结构性碳水化合物和结构性碳水化合物含量;N素输入显著增加叶片总酚、单宁和黄酮类化合物含量;PCA分析表明低N(≤8 g·m^(-2)·a^(-1))和高N(>8 g·m^(-2)·a^(-1))输入下赖草叶片性状存在显著差异,土壤无机N含量、土壤有效N∶P和N∶K是其主要影响因子。以上结果表明N素输入改变了盐渍化草地赖草叶片养分-碳组分-防御性化合物的分配策略。

不同土地利用方式对土壤惰性碳的影响

【目的】研究不同土地利用方式对草地土壤惰性碳的影响,对于客观认识草地在减少大气CO_(2)排放中的作用,制定草地碳增汇策略,合理利用草地资源具有重要意义。【方法】在中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站3种不同利用方式土地(冬季自由放牧—冬牧、围封禁牧—禁牧、开垦播种燕麦—燕麦),采用梅花形5点采样法采集野外样品,结合室内酸水解等分析方法,对0~30 cm土层的土壤总有机碳和惰性碳进行分层研究。【结果】1)0~10 cm土层土壤有机碳含量以冬牧最高(95.15 g/kg),禁牧次之(70.56 g/kg),开垦播种燕麦最小(54.44 g/kg)。冬牧土壤惰性碳含量比禁牧高27.77%,冬牧比燕麦高32.54%。2)与冬牧相比,禁牧16年土壤0~10 cm土层有机碳下降了25.84%,开垦30年0~10 cm土层土壤有机碳下降了42.79%。禁牧16年土壤0~30 cm土层有机碳下降了10.89%,开垦30年0~30 cm土层土壤有机碳下降了9.48%。0~30 cm土层惰性碳平均含量冬牧比禁牧高22.67%,冬牧比燕麦高3.60%;与开垦相比,禁牧使惰性碳降低了19.78%。3)不同土地利用方式土壤理化性质与土壤碳库组成存在显著相关,土壤理化性质的改变是引起不同草地类型土壤碳库组成变化的重要原因。【结论】禁牧后土壤惰性碳含量降低的幅度大于开垦,冬牧有利于土壤惰性碳的积累;健康草地禁牧之后降低了土壤惰性碳的含量,减弱了土壤有机碳的稳定性。不同土地利用方式主要通过影响土壤理化性质及养分含量影响土壤有机碳和惰性碳含量。因此,通过改善放牧管理,可以维持或进一步增加有机碳存储以及土壤有机碳的稳定性,健康草地禁牧不利于土壤有机碳的积累。

不同放牧强度对荒漠草原土壤呼吸速率及其温度敏感性的影响

在气候变暖影响下,研究放牧对草原土壤呼吸速率(Soil respiration rate,Rs)及其温度敏感性系数(Temperature sensitivity,Q 10)的影响,对阐述草原生态系统碳收支具有重要意义。以荒漠草原为研究对象,设置无牧、轻度放牧和重度放牧3个处理,运用全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统,测定不同放牧处理区0~30 cm土壤变温(-10~25℃)培养下的呼吸速率并计算Q 10。结果表明:放牧处理9年后的Rs及其Q 10值为:重度放牧Rs显著高于无牧和轻度放牧(P<0.05),重度放牧显著增加0~10 cm土层Q 10值;与无牧相比,轻度放牧显著降低20~30 cm土层Q 10值;主成分分析表明:放牧强度主要影响土壤pH值、粉粒含量,进而影响Rs。轻度放牧可降低土壤呼吸Q 10值,从而减少荒漠草原土壤CO_(2)排放。因此,建议实施轻度放牧管理策略以减少荒漠草原的碳排放。

两种乔木凋落叶浸提液处理对地毯草土壤酶活性及其化学计量比的影响

乔木搭配人工草坪是园林绿化中常见的植物配置方案,但乔木凋落物可能会影响林下草坪草的生长。为探究两种乔木栾树、樱树凋落物对地毯草草坪的影响,本研究将栾树、樱树凋落叶分别制成10、20、40 g·L^(-1)质量浓度的水浸提液,通过盆栽试验分析两种凋落叶浸提液处理下地毯草根际土壤水解酶活性及其化学计量比的变化,初步探讨林下植被管理对地毯草土壤质量的影响。结果表明:1)在不同质量浓度的栾树凋落叶浸提液处理下,地毯草根际土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(PHOS)活性均呈先增后减的变化趋势,木糖聚酶(XYL)则呈先减少后增加,最后减少的变化趋势,而在不同质量浓度的樱树凋落叶浸提液处理下,地毯草根际土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、木糖聚酶活性则表现为先减后增的变化规律,酸性磷酸酶随质量浓度的增加呈递减的变化规律;2)相关性分析表明,N、P获取酶活性与土壤有机碳(SOC)含量呈显著正相关,酶C/N、酶C/P与总氮(TN)、总磷(TP)含量呈显著负相关,酶N/P与SOC含量呈显著负相关。矢量模型分析发现凋落物浸提液处理下地毯草根际土壤微生物呈P养分限制特征,樱树凋落叶浸提液处理能缓解微生物C、P限制;3)冗余分析进一步揭示了栾树和樱树凋落叶浸提液处理下地毯草根际土壤SOC、TP含量和土壤C/P、土壤含水量(SWC)、pH是影响土壤酶活性及其化学计量比的主要因子。因此,在人工草坪日常管理中应适时添加栾树、樱树凋落叶,在提高土壤微生物酶活性的同时缓解了地毯草生长中的碳和磷限制。

起垄-施肥模式对极度退化高寒草甸土壤理化及酶活性特征的影响

【目的】获得极度退化高寒草甸土壤快速修复模式。【方法】选用甘南藏族自治州碌曲县典型的极度退化高寒草甸为试验地,给于不同的整地措施和施肥处理,混播70%垂穗披碱草(Elymus nu-tans)+30%燕麦(Avena sativa),分析其对极度退化高寒草甸土壤特性的影响。【结果】1)0~20 cm土层,土壤有机质、碱解氮、速效磷含量和碱性磷酸酶活性在起垄样地高于平地,20~30 cm土层,起垄中全磷、碱解氮、速效磷含量和蔗糖酶活性高于平地样地。2)起垄样地0~10 cm土层全磷含量在氮肥、微生物菌剂和氮肥+微生物菌剂处理中均低于不施肥处理;平地样地0~10 cm和20~30 cm土层,氮肥+微生物菌剂处理土壤全磷、全钾、碱解氮、速效磷含量和碱性磷酸酶、蔗糖酶活性高于单施氮肥或微生物菌剂处理。3)整地和施肥模式互作下,0~10 cm、20~30 cm土层全磷含量和10~20 cm土层碱解氮及有机质含量增加显著。【结论】起垄模式较平地在优化土壤有机质、全磷、碱解氮、速效磷含量和碱性磷酸酶活性方面更具优势,采用起垄与氮肥+微生物菌剂的互补技术可快速提高有机质、全磷、碱解氮含量和碱性磷酸酶活性。