伊犁绢蒿荒漠退化草地土壤微生物和酶活性的研究

【目的】确定北疆退化草地中起重要作用的土壤微生物。【方法】以北疆伊犁绢蒿荒漠退化草地土壤为研究对象,对土壤微生物和酶活性进行分析。【结果】退化草地土壤微生物的组成中,细菌数量最多,占绝对优势,放线菌次之,真菌最少。在10~20 cm土层,草地退化梯度间,细菌、放线菌、微生物总数差异显著,真菌在重度退化与极度退化下差异显著。在0~10 cm土层,极度退化草地土壤碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶的活性均比中度、重度退化草地土壤酶的活性有显著提高。过氧化氢酶活性重度退化草地显著小于极度退化草地。脲酶活性仅在10~20 cm土层各退化梯度间差异显著。在10~20 cm2、0~30 cm土层,过氧化氢酶、脱氢酶活性随着草地退化程度的加剧而升高,脲酶、转化酶的活性变化与之相反。【结论】在监测退化草地土壤质量演变时,敏感的土壤生物指标有：细菌、放线菌的数量,碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶活性。

伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地土壤种子库分析

采用萌发试验研究了伊犁绢蒿(Seriphidium transillense)荒漠不同退化阶段草地土壤种子库的变化特征,以期为干旱、半干旱地区退化草地生态系统恢复提供参考依据。结果表明:伊犁绢蒿荒漠土壤种子库共有14个物种,分属8个科;从未退化阶段到重度退化阶段种子库密度由684粒.m-2下降到443粒.m-2,而在极度退化阶段种子库密度却升高至758粒.m-2;种子库在空间垂直分布上表现为随土壤深度的增加而减少,有67%的种子集中在土壤表层。种子库物种丰富度和多样性指数在不同退化阶段之间变化不大,但均匀度指数呈现先上升后下降的趋势;不同退化阶段种子库间的相似性表现为随退化程度相差距离越远其土壤种子库相似性越低,土壤种子库与地上植被的Jaccard相似性指数介于0.11～0.21之间,处于极不相似水平。

伊犁绢蒿荒漠草地物种光谱特征分析及识别初探

利用便携式地物光谱仪,对天山北坡中段伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地9种植物进行实地光谱测量,对光谱进行一阶微分、平滑、归一化、R_r-R_n光谱特征空间处理,对植物光谱特征分析及识别,并建立判别模型。结果表明,不同植物的原始光谱反射率在特定波段具有一定差异性,一阶微分对于精确提取该类草地植物红边特征参数值有重要作用,平滑处理可以有效去除噪声影响,归一化更有利于发现植物光谱特征,Rr-Rn在区分该类草地植物方面存在困难。选用近红外波段反射率(R_n),红边位置(REP),绿波段反射率(R_g),修改型土壤调节植被指数MSAVI和叶绿素吸收比值指数(CRAI)5项光谱指标建立判别函数,9种植物的判别精度达到90.5%。

伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地植物多样性分析

对伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地植物多样性变化的研究结果表明:中度退化维持较高的多样性,形成中度退化>重度退化>极度退化><未退化的规律。群落物种丰富度、均匀度与多样性的相关分析表明,均匀度对多样性具有更大的贡献率,而丰富度呈下降趋势。β多样性的分析结果表明,随着退化演替的加剧,相邻退化梯度之间物种替代速率减慢。

不同退化阶段伊犁绢蒿荒漠草地土壤养分动态

通过对阿什里乡伊犁绢蒿Seriphidium transillense荒漠草地在未退化、中度退化、重度退化、极度退化下不同层次的土壤养分的分析，结果表明：1）不同退化阶段下，有机质含量极度退化明显高于未退化、中度退化和重度退化，未退化、中度退化和重度退化之间有机质的差异不明显；全氮含量随着退化加剧也是升高的；全磷和全钾在不同退化阶段变化不明显。2）在剖面上，随着土层的加深土壤有机质、全氮、全磷、全钾均减少；在0～10、10～20、20-30cm土层中，变化比较明显的是0～10cm。

天山北坡伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地特征分析(英文)

对天山北坡不同退化阶段伊犁绢蒿(Seriphidium transillense(Poljak.)Poljak.)荒漠草地植被特征和土壤特性进行分析,以期为该地区的草地恢复提供理论依据。结果表明:随着草地退化程度的加剧,伊犁绢蒿荒漠的优势种逐渐被叉毛蓬(Petrosimonia sibirica(Pall.)Bunge)替代;地带性植被伊犁绢蒿的频度、盖度、生物量和密度随着草地退化程度的加剧逐渐降低,而叉毛蓬却呈相反趋势;叉毛蓬种群在扩繁时采用"r"对策,产生大量种子迅速占领领地,阻止了草地的完全崩溃。随着伊犁绢蒿荒漠退化,草地的饲用价值劣化,草地植物种类向低矮、适口性差、短命和类短命植物过度。草地的植被退化与土壤退化不完全一致,随着草地退化,土壤表层颗粒有变粗趋势,然而土壤有机质和全氮却呈现稳定升高的趋势;极度退化地区的高养分含量主要是由家畜排泄物导致。

封育年限对伊犁绢蒿荒漠群落特征及草场质量的影响

以伊犁绢蒿（Seri phidium transiliense）荒漠草地为对象,研究不同封育年限对伊犁绢蒿荒漠草地植被群落特征、物种多样性及草场质量指数的影响.结果表明：伊犁绢蒿荒漠草地总盖度、密度及生物量,随封育时间的增加呈先降后升再降的波动变化,且以封育6年达到最高;围栏封育有利于伊犁绢蒿、木地肤（Kochia prostrata）的生长与恢复,生物量较对照区分别提高了158.63％～221.44％,100％,且封育9年时伊犁绢蒿重要值恢复到首位;封育后群落的物种多样性指数较对照区均有增加,且随封育年限的增加呈现先增后减再增趋势;通过群落物种多样性分析认为,封育9年后伊犁绢蒿荒漠草地尚未恢复到原始顶级状态;以草地的生产力与经济效益来考虑,初步推测封育5年为该区域伊犁绢蒿荒漠草地的最佳围栏时间.

退化伊犁绢蒿荒漠草地特征植物光谱特征

分别对退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地上8种特征植物长势较好时期的原始光谱、包络线去除后光谱及一阶微分光谱曲线特征波段进行对比分析,发现在特定波段不同植物光谱反射率特征值与其他植物有明显不同;760-930 nm植物光谱强反射带波段间8种特征植物的反射率值最大相差近40%,反射率从大到小依次为伊犁绢蒿>萹蓄(Polygonum aviculare)>骆驼蓬(Peganum harmala)>画眉草(Eragrostis pilosa)>地肤(Kochia scoparia)>弯果胡卢巴(Trigonella arcuata)>角果藜(Ceratocarpus arenarius)>叉毛蓬(Petrosimonia sibirica);1 400 nm附近水分吸收带光谱反射率值最大,相差近27%,从大到小依次为伊犁绢蒿>地肤>角果藜>画眉草>叉毛蓬>萹蓄>弯果胡卢巴>骆驼蓬;从红边位置(P)、幅值(K)识别8种特征植物高光谱特征信息为:除萹蓄P为708 nm外,其他7种特征植物P值均集中在718 nm处;伊犁绢蒿K为0.925 4;叉毛蓬K为0.188 5;萹蓄K为0.685 4;骆驼蓬K为0.799 8;地肤K为0.183 9;弯果胡卢巴K为0.538 7;画眉草K为0.441 6;角果藜K为0.132 7。包络线去除后的光谱红边及峰谷特征与原始光谱曲线相比显得更为清晰、明显。一阶微分对于精确提取该类草地植物光谱特征的红边参数特征值有重要作用。

不同退化阶段伊犁绢蒿荒漠草地群落生长季动态变化分析

[目的]研究退化伊犁绢蒿荒漠草地生长季群落变化及动态变化规律,为适时监测、生态恢复及合理利用提供现实依据.[方法]从4-10月逐月对中度、重度、极度3个退化阶段草地群落物种组成、地上生物量、高度、密度和盖度进行动态测定,统计分析退化草地群落在生长季的变化特征与规律.[结果]从春季到秋季同一退化阶段群落优势种始终保持一致;随着退化增强,群落物种组成受月季动态影响逐渐增大,并且多体现在春秋两季.各退化阶段群落数量特征随月份增加基本呈现峰谷交替的波动式下降趋势.4～6月群落数量特征差异显著且规律性强,基本为重度退化＞极度退化＞中度退化;7月后无明显规律性.[结论]生长季内,各退化阶段优势种相对稳定,其他数量特征波动性较大,4～6月较其他各月更能区分出群落的退化程度.

不同盖度下伊犁绢蒿荒漠草地光谱特征及盖度反演精度研究

基于覆盖度变化影响地面光谱特征以及导致反演精度不高的问题,本研究借助SVC HR-768便携式光谱仪,于4月28日对伊犁绢蒿荒漠草地群落特征、地面光谱进行测定,研究在18～30%、31～40%、41%～50%、51%～60%4个覆盖度下群落冠层光谱变化特征,进而采用光谱波段,NDVI、RVI、DVI和SAVI对其进行反演。结果表明:(1)植物反射光谱随群落覆盖度的增加而降低。(2)覆盖度和反射率成负相关,可见光波段的相关系数与覆盖度无明显规律,近红外的部分波段内,覆盖度越大,相关系数越大。(3)采用相关性较大的单一波段进行反演时,覆盖度越大,反演精度越好;当覆盖度<30%, DVI反演精度最高;而当覆盖度>30%,SAVI对覆盖度的反演精度最好。

退化伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库水平分布格局研究

摘要:采用萌发法对伊犁绢蒿(Seriphidium transillense)荒漠草地中度退化、重度退化和极度退化三个不同阶段的土壤种子库进行调查研究。结果表明:三个阶段种子萌发的总量均集中在前15 d,萌发高峰期出现在第10 d,到50 d萌发结束;中度、重度和极度退化的土壤种子库内物种数变化不大,分别为13、11和11种,在数量上占优势的物种分别为伊犁绢蒿、叉毛蓬和角果藜、叉毛蓬;随着退化程度的加剧,草地植被逐渐演替为一年生植物,伊犁绢蒿土壤种子库逐步退化,直至消失。

封育年限对伊犁绢蒿荒漠土壤有机氮组分的影响

为探究荒漠土壤有机氮组分对封育年限的响应规律,研究了不同封育年限(封育时间为0、1、4和11a)对中度退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地土壤全氮(total nitrogen,TN)、轻组氮(light fraction organic nitrogen,LFON)、颗粒氮(particulate organic nitrogen,PON)、微生物量氮(soil microbial biomass nitrogen,SMBN)及其分配比例的影响。结果表明,与封育0a相比,其它封育年限5-10、10-20、30-50cm土层的TN含量均显著降低(P<0.05),且0-50cm土层TN含量随封育年限延长呈"降-升"趋势;封育11a,0-5cm土层PON含量达到最高,而封育4a,5-10和20-30cm土层PON分配比例显著增加;0-20cm土层LFON含量增加显著,且0-5cm土层含量最高。0-50cm土层SMBN随封育年限增加呈"降-升"趋势,而封育4a,5-10和20-30cm土层SMBN分配比例显著高于封育0a和封育1a(P<0.05);0-10cm土层LFON和0-50cm土层LFONR与封育年限呈显著正相关。总之,短期封育(1~11a)下,中度退化伊犁绢蒿荒漠土壤全氮含量仍未得到恢复,但促进了LFON、PON、SMBN及其分配比例的增加。

伊犁绢蒿荒漠草地植物多样性对放牧干扰的响应

以伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为对象,通过对植物群落密度、香农-维纳多样性指数、辛普森多样性指数和均匀度指数的测定与分析,探讨植物多样性对放牧强度(对照、轻度放牧、中度放牧、重度放牧)的响应速率和幅度。结果表明:伊犁绢蒿荒漠草地植物群落密度、植物多样性和均匀度指数对放牧的响应速率存在明显的年际和月际特征(P<0.05)。由于年际和生长阶段的差异,放牧强度对伊犁绢蒿荒漠植物多样性和均匀度的影响既存在正效应,也存在负效应(P<0.05)。伊犁绢蒿荒漠草地群落植物多样性对放牧的响应,受制于一系列生物和非生物因素的影响,是一个复杂的响应过程。

封育年限对伊犁绢蒿荒漠土壤微生物及酶活性的影响

[目的]揭示封育条件下土壤微生物及其土壤酶活性的适应机制,为退化草地恢复提供科学依据。[方法]采用蛇形布点法,采集封育0,3及11a伊犁绢蒿荒漠0—5,5—10,10—20cm土壤样品;采用常规方法对土壤有机质、过氧化氢酶活性、脲酶活性及土壤微生物数量进行测定。[结果]随封育年限增加,0—5cm土层有机质含量呈增加趋势,且封育11a较对照显著提高14.2%。土壤微生物组成中细菌数量最多,占绝对优势,放线菌次之,真菌最少。0—5cm土层细菌、真菌数量随封育年限增加呈降低趋势,放线菌数量呈增加趋势,至封育11a细菌、真菌较对照依次显著降低(47.3%,25.5%),而放线菌则显著增加(15.5%);5—20cm土层细菌数量变化不显著,而放线菌及真菌数量多呈增加趋势。封育对伊犁绢蒿荒漠0—20cm土层过氧化氢酶活性影响不显著,而0—10cm土层脲酶活性随封育年限增加呈增加趋势,10—20cm土层则呈降低趋势。[结论]长期封育有利于土壤有机质的积累,促进表层土壤放线菌数量及脲酶活性的增加。

禁牧对中度退化伊犁绢蒿荒漠植被特征的影响

为探究草地植物群落和植物生态经济类群对禁牧的响应,研究了不同禁牧年限(禁牧时间为0年、1年、4年、11年)对伊犁绢蒿荒漠草地群落特征、物种多样性以及生态经济类群演变特征的影响。结果表明,随着禁牧年限的增加,伊犁绢蒿种群的高度、盖度、生物量呈增加趋势,种群密度呈先升后降再升的波动变化;群落的高度、生物量呈增加趋势,密度呈先减后增再减的波动变化;Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数呈先降后增再降的波动变化,而Patrick指数总体呈下降趋势;半灌木的优势度呈先增后降再升的波动变化。总之,适当的禁牧有利于中度退化伊犁绢蒿荒漠草地恢复。

新疆伊犁绢蒿荒漠草地资源特征及可持续利用对策

伊犁绢蒿荒漠草地主要分布在北疆各山地山前砂砾质冲积平原、洪积扇到前山、低山丘陵区中,在新疆各类草地中共有2个草地类、3个草地亚类、7个草地组和9个草地型,面积约600万hm2,不仅是新疆重要的春秋牧场,而且具有巨大的生态服务价值。受地质地貌、土壤及气候因素的影响,伊犁绢蒿荒漠草地发育为典型的中亚荒漠草地,每年春秋两季利用。由于人类对伊犁绢蒿荒漠草地资源经营的不合理,使其处于持续退化与草地面积持续减少的利用现状。针对利用现状和草地资源经营中的制约因素,提出了系统的可持续管理对策。

增水对伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库种子萌发特征的影响

为探明土壤种子库种子萌发对未来降水变化的适应机制,研究不同降水量[对照(CK)、增加5%(W_5)、增加10%(W_(10))、增加15%(W_(15))、增加20%(W_(20))、增加25%(W_(25))]对伊犁绢蒿荒漠0~5cm、5~10cm土层土壤种子库种子萌发物种组成、萌发动态及密度的影响,并对土壤种子萌发库与地上植被的相似性进行分析。结果表明:随降水量的增加,伊犁绢蒿荒漠0~5cm土层土壤种子库萌发的物种数及其萌发总密度呈增加趋势,与对照(3种,146.5粒·m^(-2))相比,增水20%及25%处理土壤种子库萌发的物种数依次显著增加3.7、4.3倍,萌发的总密度显著增加65.2%、195.6%,且土壤种子库平均萌发总量仅占种子储存量(7.2×10~3粒·m^(-2))的2.8%,而5~10cm土层也呈现相同的变化趋势,萌发数仅占土壤种子库种子储存量(1.2×10~3粒·m^(-2))的6.2%。从萌发物种看,增水显著促进串珠老鹳草、木地肤、荒漠蒲公英的萌发。随降水量的增加,伊犁绢蒿土壤种子库萌发物种与地上植被相似性呈逐渐增加趋势,相似性系数最高达0.81,且各增水处理间相似性系数也逐渐升高。总之,增水促进了伊犁绢蒿荒漠土壤种子库种子的萌发数量,提高了萌发物种数,增加其与地上植被的相似性,利于退化草地的演替与恢复。

封育年限对伊犁绢蒿荒漠草地群落种间关系及稳定性的影响

为了解封育对蒿类荒漠植物群落种间关系及其稳定性的影响,对不同封育年限(封育年限为0年、2年、5年、12年)伊犁绢蒿荒漠植物物种数、物种频度差异、群落总体关联性、种对关联及群落稳定性进行了分析。结果表明:随封育年限增加,伊犁绢蒿荒漠单位面积物种数呈增加趋势。封育对伊犁绢蒿荒漠草地植物群落总体性关联影响不显著,各处理的群落主要物种间总体表现为不显著负相关。随封育年限增加,群落成对物种间负关联种对占总物种对的比例增加,群落内部竞争增强。封育后伊犁绢蒿荒漠植物群落稳定性从高到低依次为封育12年、封育5年、封育0年、封育2年。总之,在研究时间范围内,封育增加了伊犁绢蒿荒漠植物群落的稳定性。

短期封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤氮及其粒径组成的影响

为探讨短期封育对荒漠草地土壤特征的影响,以天山北坡玛纳斯县、呼图壁县、奇台县伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠为对象,采用常规方法,测定了封育内外草地土壤全氮、碱解氮及其粒径组成,结果表明:封育后伊犁绢蒿荒漠草地0~50 cm土层全氮含量范围为1.16~1.82 g·kg^(-1),差异不显著。土壤碱解氮为20.58~62.35 mg·kg^(-1),和不封育相比,封育后玛纳斯样地土壤碱解氮显著降低14.62%(P<0.01),奇台样地显著增加16.76%(P<0.05)。封育增加了0~50 cm土层黏粉粒含量,减少了砂粒含量,且封育后呼图壁、奇台样地土壤砂粒含量整体分别显著降低6.09%,14.86%,土壤黏粉粒含量分别显著增加10.63%,15.36%,而封育后玛纳斯样地土壤砂粒、黏粒含量差异不显著,仅土壤粉粒含量显著增加5.57%~7.23%(P<0.05)。土壤全氮与土壤砂粒呈负相关(P<0.05),与黏粒呈正相关(P<0.05),而土壤碱解氮仅与土壤黏粒呈正相关(P<0.05)。总之,短期封育后伊犁绢蒿荒漠土壤粒径朝细颗粒化转变,土壤全氮变化不显著,而土壤碱解氮因区域差异而有所不同。

禁牧后伊犁绢蒿荒漠植被特征年际动态变化

通过野外实地调查取样,于2017~2019年(禁牧2~4a)对新疆玛纳斯县和呼图壁县的禁牧区及放牧区的群落植被特征进行测定分析,探究不同禁牧年限下伊犁绢蒿荒漠草地植被特征年际动态变化。结果表明:(1)退化荒漠禁牧后一年生草本植物逐渐从群落中消退,半灌木和多年生草本植物的重要值增加;(2)荒漠植被禁牧2~4a后,植被高度、盖度和地上生物量分别显著增加了15.42%~265.54%、21.76%~285.86%和106.78%~810.49%(P<0.05);植被密度对禁牧无明显响应;(3)荒漠植物多样性对禁牧的响应与地区差异有关。呼图壁县研究区植物多样性表现为围栏外>围栏内,其中Margalef丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数在禁牧2a后差异显著;而玛纳斯县研究区植物多样性表现为围栏内>围栏外,Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数在禁牧3a后差异显著。综上所述,短期禁牧改善了群落植被的生长状况,促进了伊犁绢蒿荒漠草地的恢复,但荒漠植物多样性对禁牧的响应与地区差异有关。