生物土壤结皮对荒漠土壤线虫群落的影响

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。土壤线虫能敏感的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线虫的关系研究很少。为探明生物土壤结皮对土壤线虫的影响,以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区藻结皮和藓类结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象,根据固沙年限的不同将样地分为4个不同的区进行采样(1956、1964、1981和1991年固沙区),以流沙区作为对照;同时,在不同季度(4、7、9和12月)分别采集腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区藻结皮和藓类结皮覆盖下不同土层(0—10、10—20和20—30 cm)的沙丘土壤,以沙坡头地区的红卫天然植被区为对照,分析生物土壤结皮下土壤线虫的时空变化。采用改良的Baermann漏斗法进行分离线虫,用光学显微镜鉴定并统计。研究表明:1956、1964、1981和1991年人工植被固沙区的藻结皮和藓类结皮均可显著提高其下土壤线虫多度、属的丰富度、Shannon-Weaver多样性指数、富集指数和结构指数(P<0.05),这可能是因为生物土壤结皮的存在为土壤线虫提供了重要的食物来源和适宜的生存环境;固沙年限与结皮下土壤线虫多度、属的丰富度、Shannon-Weaver多样性指数、富集指数和结构指数存在显著的正相关关系(P<0.05),这说明固沙年限越久,越有利于土壤线虫的生存和繁衍;结皮类型显著影响土壤线虫群落,相对于藻结皮而言,藓类结皮下土壤线虫多度与属的丰富度更高(P<0.05),这说明演替后期的藓类结皮比演替早期的藻结皮更有利于土壤线虫的生存和繁衍。此外,藻结皮和藓类结皮均可显著增加其下0—10、10—20和20—30 cm土层线虫多度和属的丰富度(P<0.05),但随着土壤深度的增加,这种影响逐渐减弱,表明生物土壤结皮更有利于表层土壤线虫的生存;而且,随着季节的变化,藻结皮和藓类结皮下土壤线虫多度基本表现为秋季>夏季>春季>冬季,这些反映了生物土壤结皮的生物量、盖度和种类组成随着季节变化而变化。因此,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有利于土壤线虫的生存和繁衍,增加了线虫数量、种类和多样性,这指示了生物土壤结皮有利于该区土壤及其相应生态系统的恢复。

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。

生物土壤结皮对荒漠区土壤微生物生物量的影响

为探明生物土壤结皮对土壤微生物生物量碳和氮的影响，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（55、47、30和20 a固沙区），以流沙区（0 a）和天然植被区（〉100 a）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微生物生物量碳（SMBC）和氮（SMBN）含量（p〈0.05），且固沙年限与SMBC和SMBN含量存在显著的正相关关系（p〈0.05）；结皮类型显著影响土壤微生物生物量，藓类结皮下SMBC和SMBN含量显著高于藻-地衣结皮下SMBC和SMBN含量（p〈0.05）；此外，生物土壤结皮可显著提高0~20 cm土层SMBC和SMBN含量（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SMBC和SMBN含量表现明显的季节变化，表现为夏季＞春季＞秋季。水热因子是决定土壤微生物生物量季节变化的主要因子，而生物土壤结皮通过调节土壤温度和湿度而影响土壤微生物生物量的季节变化。

生物土壤结皮光合固碳活性对水热因子的响应

为了明确植被恢复区生物土壤结皮光合固碳活性对水热因子的响应,以露天煤矿排土场两种生物土壤结皮（藓结皮和藻结皮）为材料,通过人工气候室控制温度和水分,采用Li-6400（簇状叶室）光合仪研究生物土壤结皮光合固碳活性对9个温度、6个模拟降水量水平的响应.结果表明：藓类结皮光合固碳活性显著高于藻类结皮,温度和水分均显著影响生物土壤结皮光合固碳活性,温度、水分及结皮类型三者之间的交互效应也显著影响生物土壤结皮光合固碳活性.藓类和藻类结皮光合固碳活性的最适温度分别为20～25、15～20℃,最适降水量均为2 mm.

黄土坡面结皮对土壤水稳性团聚体的稳定性和可蚀性的影响

为了探析微地形下土壤受雨滴打击后产生的结皮类型及团聚体组成差异。通过人工模拟降雨,研究坡面不同位置的结皮土壤水稳性团聚体分布特征、稳定性以及土壤可蚀性的变化情况。结果表明:(1)土壤水稳性团聚体以大团聚体(粒径>0.25 mm)含量为指标,原状土、结构结皮、沉积结皮、过渡带结皮>0.25 mm粒级的水稳性团聚体分别占37.28%、43.58%、36.69%、40.34%;(2)以降雨历时5 min为例,原状土、结构结皮、沉积结皮、过渡带结皮的水稳性团聚体的破坏率分别为:51.49%、46.00%、62.76%、51.02%;(3)原状土、结构结皮、沉积结皮、过渡带结皮的水稳性团聚体的平均重量直径分别为:0.15、0.20、0.14、0.17 mm;(4)原状土、结构结皮、沉积结皮、过渡带结皮土壤可蚀性K值的大小分别为:0.223、0.200、0.229、0.205。微地形下产生结皮差异使得水稳性团聚体分布有所区别,因此土壤水稳性团聚体稳定性和可蚀性存在差异。

不同类型生物土壤结皮固氮活性及对环境因子的响应研究

利用乙炔还原法对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区3种生物土壤结皮(藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮)的固氮活性及生物结皮固氮活性对模拟不同降雨量(1、3和5 mm)、温度(13、24和28℃)和光强(0、400和1 000μmol/(m2.s))的响应进行研究。结果表明:不同类型生物结皮的固氮活性差异显著,依次为:藻结皮(16.6 mmol/(m2.h))>地衣结皮(6.9 mmol/(m2.h))>苔藓结皮(2.6 mmol/(m2.h));水分和温度对生物结皮的固氮活性具有显著影响,光强无显著影响。生物结皮的固氮活性在3和5 mm降雨显著高于1 mm降雨;在24℃下显著高于13℃;并且,3种生物结皮的固氮活性对环境因子变化的敏感性不同。生物结皮具有固氮能力,特别是结皮演替早期的藻结皮,它们对荒漠生态系统土壤氮素输入具有重要贡献,而降雨量和温度是控制生物结皮固氮活性的2个关键因素。

荒漠区食细菌线虫对生物土壤结皮下土壤微生物量的影响

为探明荒漠区土壤食细菌线虫与生物土壤结皮下土壤微生物量的关系,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,采集藻-地衣结皮和藓类结皮下0—10 cm土样,并以每克土壤15、30、45、60、90、120、150条的食细菌线虫密度接种,以未接种线虫的土样为对照,经一段时间的培养后测定接种和未接种食细菌线虫土壤的微生物量碳和氮。结果表明:无论藻-地衣结皮还是藓类结皮下的土壤,每克土壤90条以内的土壤食细菌线虫均可显著提高土壤微生物量碳和氮(P<0.05),但随着土壤食细菌线虫的繁殖或过量接种,其与土壤微生物量之间呈现出由正相关性向负相关性的转变;此外,结皮类型也显著影响土壤微生物量碳和氮的含量(P<0.05),发育晚期的藓类结皮下土壤微生物量碳和氮均高于发育早期的藻-地衣结皮。因此,在腾格里沙漠人工植被固沙区藻-地衣结皮和藓类结皮下,一定密度的土壤食细菌线虫能显著提高土壤微生物量,指示适当密度的土壤食细菌线虫可促进荒漠区土壤修复和改良。

荒漠区食细菌线虫对生物土壤结皮下土壤酶活性的影响

作为土壤的重要生物组分,食细菌线虫影响土壤的能量流动和物质循环,但它在荒漠生态系统的作用仍不清楚。为探明土壤食细菌线虫对荒漠区土壤的影响,以腾格里沙漠东南缘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,分别采集藻-地衣和藓类结皮及结皮下0—10 cm土样,按每克土壤10、30、60、90、120、150条的密度接种食细菌线虫,以未接种线虫的土壤为对照,测定接种食细菌线虫后土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶和碱性磷酸酶活性的变化,明确食细菌线虫对荒漠区土壤质量的影响。结果表明:土壤食细菌线虫可提高生物土壤结皮下土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶和碱性磷酸酶活性,且土壤酶活性随土壤食细菌线虫接种密度的增加呈现先升后降的规律,指示土壤食细菌线虫与微生物存在互利共生关系;此外,接种土壤食细菌线虫背景下,结皮类型也显著影响土壤酶的活性,藓类结皮下土壤酶的活性显著高于藻-地衣结皮(P<0.05),指示结皮发育有利于土壤食细菌线虫与微生物的互长模式。因此,在腾格里沙漠人工植被固沙区土壤食细菌线虫可提高生物土壤结皮下土壤酶的活性,指示土壤食细菌线虫可促进荒漠区土壤的修复进程,有利于荒漠生态系统的改良。