荒漠区生物土壤结皮对土壤酶活性的影响

在干旱的沙漠生态系统中，生物土壤结皮对于沙丘的固定和土壤生物的维持起着相当重要的作用。土壤酶活性能敏感地指示土壤的恢复程度，是衡量沙区生态恢复与健康的重要生物学属性，而目前关于生物土壤结皮与土壤酶活性的关系研究很少。为探明生物土壤结皮对土壤酶活性的影响，以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区生物土壤结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象，根据固沙时间的不同将样地分为4个不同的区进行采样（57、49、32和22a固沙区），以流沙区（0a）和红卫天然植被区（〉100a）为对照。研究表明：人工植被固沙区的藻．地衣结皮和藓类结皮均可显著提高土壤碱性磷酸酶、蛋白酶和纤维素酶的活性（P〈0．05）；结皮类型显著影响土壤酶的活性，发育晚期的藓类结皮下土壤碱性磷酸酶、蛋白酶和纤维素酶的活性显著高于发育早期的藻一地衣结皮下土壤酶的活性（P〈0．05）；固沙年限显著影响土壤碱性磷酸酶、蛋白酶和纤维素酶的活性，且与这三种土壤酶活性均存在显著的线性正相关关系（P〈0．05）；目前，生物土壤结皮可显著提高0～20cm土层碱性磷酸酶、蛋白酶和纤维素酶的活性（P〈0．05），且这种影响随土层的增加而减弱。而且，生物土壤结皮下土壤碱性磷酸酶、蛋白酶和纤维素酶的活性表现明显的季节变化，表现为夏季〉秋季〉春季和冬季。腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区生物土壤结皮的存在与演替提高了土壤酶的活性，生物土壤结皮有利于该区土壤及其相应生态系统的恢复。

干旱区荒漠绿洲过渡带建植梭梭(Haloxylon ammodendron)林后土壤线虫群落演变

荒漠绿洲过渡带人工固沙梭梭(Haloxylon ammodendron)林生长发育过程中,土壤生物多样性的演变研究是认识干旱区植物-土壤相互作用的重要内容。在河西走廊中段临泽绿洲边缘选择不同栽植时间序列(0、3、6、11、19、28、46 a)的固沙梭梭林,取冠层下和冠层外的表层土样(0~10 cm),研究固沙梭梭林建立后土壤线虫群落组成和多样性变化,探究线虫群落对植被-土壤系统恢复的指示作用。结果表明:在研究区共发现15个属,Eucephalobus和Acrobeloides为优势属,食细菌线虫(BF)为优势营养类群,占线虫总数50.3%~94.1%。梭梭生长显著提高土壤线虫总数、食细菌线虫丰度和线虫多样性。线虫富集指数(EI)和结构指数(SI)均小于50,土壤食物网随梭梭种植年限增加先稳定后逐渐退化。冗余分析表明,土壤化学性质变化(电导率EC、C/N和土壤有机碳SOC)显著影响线虫群落分布,EC对线虫属总变异解释率最高(32.7%)。土壤线虫作为生物指标揭示了植被-土壤生态系统的演变过程。

生物土壤结皮对荒漠区土壤微生物数量和活性的影响

生物土壤结皮对荒漠生态系统的维持与改良发挥着重要作用。土壤微生物可敏感地指示土壤质量,是衡量荒漠区生态健康程度的重要生物学特征,而对荒漠区生物土壤结皮与土壤微生物关系知之甚少。本研究设计了两组对比试验。一组以腾格里沙漠东南缘的1956、1964、1981、1991年的植被固沙区结皮下的沙丘土壤为对象,以流沙区和天然植被区为对照。另一组以植被固沙区人为干扰生物土壤结皮下的沙丘土壤为研究对象,以未干扰结皮下的沙丘土壤为对照。结果表明:腾格里沙漠东南缘植被固沙区的藻-地衣和藓类结皮均可显著提高土壤可培养微生物的数量和基础呼吸(P<0.05);适度人为干扰生物土壤结皮不会显著影响土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,而严重人为干扰结皮可显著降低土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,指示严重人为干扰结皮可导致荒漠区土壤质量下降;土壤可培养微生物的数量和基础呼吸也因结皮演替阶段的不同而有所不同,演替晚期的藓类结皮下土壤微生物数量和基础呼吸显著高于演替早期的藻-地衣结皮(P<0.05);土壤可培养微生物的数量和土壤基础呼吸与固沙年限均存在显著的正相关关系,随着沙丘固沙年限的增加,结皮层增厚,结皮下土壤微生物数量及基础呼吸显著增加(P<0.05);生物土壤结皮下土壤可培养微生物数量和基础呼吸呈现显著的季节变化,表现为夏季>秋季和春季>冬季。因此,腾格里沙漠东南缘植被固沙区的生物土壤结皮提高了土壤微生物数量和活性,表明生物土壤结皮有利于荒漠区土壤及荒漠生态系统的恢复。

干旱区流动沙地建植梭梭(Haloxylon ammodendron)林后细粒物质输入对土壤碳氮积累的影响

在河西走廊中段临泽荒漠绿洲过渡带选择不同建植时间序列(0、3、6、11、19、28、46 a)的固沙梭梭(Haloxylon ammodendron)林,取冠层下和冠层外表层土样(0—10 cm),研究人工固沙梭梭林生长发育过程中土壤粒级组成和碳氮的变化,分析细粒物质变化对碳氮积累的贡献。结果表明:随着梭梭的生长发育土壤碳氮含量显著增加,无机碳(SIC)是有机碳(SOC)的2.7—11.2倍;黏粉粒和碳酸钙含量与土壤可侵蚀因子(EF)显著负相关,与结皮厚度显著正相关,冠层下结皮厚度是冠层外的1.9—2.6倍;土壤各粒级中SOC、SIC和全氮(TN)含量显著增加,黏粉粒中含量显著高于其他粒级,且对SOC、SIC和TN贡献由0 a的25.4%、8.5%和16.1%增至46 a的59.7%、33.9%和51.9%。干旱区土壤黏粉粒和碳酸钙含量的增加共同促进了土壤物理结皮的形成和发育,进而导致沙面的稳定,同时黏粉粒增加也是土壤碳氮固存的主要机制。