综合修复措施对高寒退化草地土壤特性的影响

为了评价补播、灭鼠、施用微生物菌肥等草地修复措施综合应用对高寒退化草地的影响,试验对不同修复年限的高寒草地土壤特性进行了研究。结果表明:0~10 cm、10~20 cm土层草地土壤有机质含量随着草地修复年限的增加而显著增加;修复当年的速效钾含量显著高于修复4年、5年处理;退化对照草地的土壤全氮含量显著高于其他处理;草地修复4~5年后0~10 cm土层的全钾含量显著增加;退化草地经过修复改良后的土壤容重都显著低于未修复,表层土壤含水量显著降低。因此,草地综合修复措施减缓了表层土壤的风蚀和流失,土壤养分得以提升,土壤疏松的情况得以缓解,退化草地趋于良性演替。

不同恢复措施对西藏安多高寒退化草地植被的影响

为探讨不同恢复措施条件对草地植被特征、地下生物量、地下种子库以及多样性等方面的影响,在西藏安多典型退化草地进行围栏,并选用细茎冰草(Agpoyron trachyeaulun L.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb)、无芒雀麦(Bromus inermis Layss)和冷地早熟禾(Poa crymophila Keng)4种牧草,在围栏内进行免耕补播的试验研究。结果表明:经过免耕补播和围栏封育后,草地植物高度、盖度、产量均有不同程度的提高;植物多样性有少量增加,植被优势种差异较显著;植物群落地下生物量变化幅度较大,特别是经过围栏和补播的草地,其0～10cm地下生物量增加明显;此外,土壤种子库测定表明,围栏和补播试验地种子总数明显高于围栏外,增加的种子数主要分布在0～5cm的土层中。

高寒退化草地委陵菜根围丛枝菌根菌(AMF)分离鉴定及促生效应

从祁连山高寒退化草地优势植被钝裂委陵菜根围分离丛枝菌根真菌(AMF),鉴定并研究其促生效果,为农业生产和生态修复提供服务。用湿筛倾析-蔗糖离心法提取土壤AMF孢子,按形态挑出大量相同孢子并用燕麦盆栽法扩繁;通过形态学和18S rRNA基因分析鉴定;并通过燕麦盆栽试验(CK:不接菌;处理A:接种根内根孢囊霉(AMF1);处理B:接种本研究分离菌株AMF2)探寻AMF对燕麦苗期的促生作用。结果表明,分离扩繁出一株含量最多的丛枝菌根真菌AMF2,经形态学鉴定发现AMF2孢子颜色为白色、奶白色、黄棕色;孢子椭球形、球状、近球形;孢子直径在90~120μm;18S基因测序获得有效序列长度为673 bp,并与NCBI blast比对发现AMF2与根内根孢囊霉相似度为100%,故结合两种鉴定方法鉴定为根内根孢囊霉,GenBank序列号MK311327。盆栽试验表明,处理A和B的AMF侵染率达到70%和61%,根活力较CK相比,分别提高了206%和123%;AMF2使燕麦苗期株高、茎粗、叶绿素b含量分别增加11%、21%和3%,AMF1对燕麦苗期地上部分促生作用较弱;两种根内球囊霉均能够增加燕麦根系总根长、根体积、根表面积,降低根平均直径,特别是对直径0~1.0 mm根的影响,其中AMF2对燕麦苗期生长的促生效果较好。综上,本研究筛选得到的AMF2为根内根孢囊霉,不仅丰富了我国AMF菌种库,还为高寒退化草地生态修复提供了有效途径。

围栏封育在藏北高寒退化草地恢复中的效果研究

通过对西藏安多典型退化草地围栏,研究围栏对植被特征、地下生物量、地下种子库以及多样性等方面的影响。结果表明:经过围栏封育后草地植物高度、盖度、产量均有不同程度的提高。植物多样性有所增加,植被优势种差异较为显著。植物群落地下生物量变化幅度较大,经过围栏草地0～10 cm地下生物量增加明显。土壤种子库测定表明,围栏实验地种子总数明显高于围栏外,且增加的种子数主要分布在0～5 cm的土层中。

高寒退化草地恢复中种子包衣对出苗的影响

采用植物性吸水材料对垂穗披碱草（Elymus nutant）和山野豌豆（Vicia amoena）种子进行包衣处理,在模拟高寒草地条件下观察包衣种子的出苗,同时测定包衣混合物的持水力。结果表明,最适条件下两种牧草种子的出苗率分别为86%和88%;在模拟条件下,种子的出苗率分别为38%和24%。经过包衣处理后,种子的出苗率分别为60%~80%和48%~82%,而且包衣种子的出苗率和出苗率速率均取决于包衣混合物的持水力,两种牧草的出苗率与包衣混合物的持水力呈显著正线性相关,出苗速率与持水力呈显著正线性相关。

模拟根系分泌物输入对高寒退化草地土壤微生物残体的影响

微生物残体是稳定土壤碳库的重要来源,对退化生境碳的固持和积累具有重要意义。植物根系分泌物作为植物-土壤-微生物“交流”的媒介,是调控土壤微生物残体迁移转化的关键。因此,以极度退化草地土壤为对象,以氨基糖为标志物,模拟研究了不同氮浓度(低氮-LN:0.1 gN/kg;高氮-HN:0.2 gN/kg)和多样性(3种化合物、9种化合物)根系分泌物输入对土壤微生物残体的影响。结果表明:(1)根系分泌物输入可显著增加高寒退化草地土壤微生物残体含量,且主要由真菌残体贡献。其中高氮和低多样性处理增加最明显,微生物残体和真菌残体分别增加了101.14%,125.16%,而低氮和高多样性处理微生物残体和真菌残体仅增加了35.79%,33.51%。(2)根系分泌物的输入可增加土壤β-葡萄糖苷酶、土壤磷酸酶和过氧化物酶活性,促进微生物的生长,而降低β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,减少微生物残体的分解。(3)回归分析结果显示,土壤微生物残体与土壤环境的C/N呈显著负相关,与微生物生物量C/N呈显著正相关。上述结果表明,在未来退化草地恢复中,可充分利用模拟根系分泌物输入的土壤固碳策略,即通过提高土壤氮的有效性,促进微生物的生长,加快代谢周转,进一步提高微生物残体含量。

生物结皮对高寒退化草地植物群落的影响

生物结皮在各类生态系统中扮演着重要的角色,具有调控土壤水分,养分含量与侵蚀敏感性等作用,并可直接或间接地影响地上植物群落,但对植物群落发展存在促进还是抑制作用尚不清楚。本研究于2017年在青海贵南县森多镇高寒草原,设置大样方,对生物结皮种类和分布格局进行调查。结果表明:在青藏高原高寒退化草地生态系统中,生物结皮的存在显著影响了植物的群落结构,降低了杂草的比例;苔藓生物结皮的盖度与草本植物盖度在初级发育阶段的生物结皮(地衣和苔藓共存)的样方中呈显著正相关关系(P<0.05),在高级发育阶段的生物结皮(仅有苔藓结皮存在)的样方中正相关关系极显著(P<0.01)。由此可见,生物结皮是高寒草地生态系统的重要组成部分,有调节高寒退化植物群落的结构和功能的作用。

高寒退化草地不同海拔狼毒种群花大小与叶大小、叶数量的关系

植物花大小与叶大小、叶数量的关系反映了植物长期与环境相互作用形成的外在形态方面的适应对策,不同生境中其生长关系的变异体现了植物对异质环境的适应方式。本文研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与叶大小、叶数量的关系。结果表明:随着海拔的升高,草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布;狼毒的地上生物量、株高和叶大小均呈减小趋势,而繁殖分配、花大小和叶数量均呈增大的变化趋势;在海拔梯度上,狼毒花大小与叶数量呈极显著正相关(P<0.01),与叶大小呈不显著负相关(P>0.05),说明狼毒种群花大小与叶数量具有显著的依赖关系;生境对狼毒花大小与叶数量之间的依赖关系产生显著影响,高海拔的环境胁迫导致狼毒个体减小,植株通过增加花大小和叶数量、减小叶大小的资源分配策略来保证物种的繁衍。

高寒退化草地狼毒种群不同海拔花大小-数量的权衡关系

权衡关系是植物生活史对策理论的基础,花大小-数量的权衡关系对理解花的生物量分配具有重要的意义。该文利用实验生态学方法,研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与花数量间的关系。结果表明:随着海拔升高,草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布,狼毒花大小呈逐渐增大的趋势,而花数量呈相反的变化趋势;不同海拔样地狼毒花大小与花数量间的相关性存在差异,海拔2 700、2 900和3 000 m样地狼毒花大小和花数量之间均存在极显著的负相关关系(p<0.01),海拔2 800 m样地二者之间存在显著的负相关关系(p<0.05),狼毒植株分配给花大小与花数量的资源间存在着"此消彼长"的权衡关系;海拔2 800 m样地是狼毒植株花大小与花数量权衡关系由低海拔的花数量多而单花生物量低向高海拔的花数量少而单花生物量高转变的区域。狼毒植株通过合理权衡花数量和花大小的资源配置,以补偿在海拔梯度上不利因素对种群繁衍带来的影响,从而实现种群的繁殖成功,反映了毒杂草对异质性生境的表型可塑性机制。

高寒退化草地不同海拔狼毒种群花大小、数量与个体大小的关系

资源分配策略是植物生活史研究的重要内容之一,植物花大小、数量资源的分配比例与植株个体大小及生境密切相关。本研究利用样方调查法,对祁连山北坡高寒退化草地4个海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小、数量与植株个体大小(地上生物量、株高)间的关系进行了研究。结果表明:随着海拔的升高,狼毒地上生物量、株高、花数量均呈减小趋势,繁殖分配和花大小均呈增大趋势;在海拔梯度上,狼毒花数量与地上生物量呈极显著正相关(P<0.01),与株高呈不显著正相关(P>0.05);花大小与地上生物量、株高均呈不显著负相关(P>0.05),说明狼毒种群花数量与地上生物量具有显著的依赖关系。研究发现,生境对狼毒花大小、数量与个体大小之间的依赖关系产生重要影响,高海拔的环境胁迫导致狼毒个体减小,植株通过增加花大小、减小花数量的资源分配策略来保证其种群的成功繁殖。

若尔盖高寒退化草地土壤水解酶活性和微生物群落数量特征分析

以若尔盖花湖湿地国家级自然保护区高寒草甸-高寒草原逆向演替为研究对象,结合草地利用现状及微地形分布,遴选5个高寒退化草地区域进行植被概况、害鼠密度、土壤理化性状和三种水解酶活性、微生物群落数量调查并进行相关性分析。结果表明:土壤表层(0~10 cm)土壤脲酶、土壤转化酶及土壤磷酸酶活性的变化范围分别是0.89~1.60mg·g^(-1)·d^(-1)、89.86~134.31mg·g^(-1)·d^(-1)、3.43~4.63mg·g^(-1)·d^(-1),且平地区显著大于坡地区(P<0.01);土壤微生物群落中细菌数量占绝对优势,显著高于放线菌和真菌数量(P<0.01),样地间表现为样地Ⅱ(阴坡)>样地Ⅰ(山顶)>样地Ⅴ(临近湿地)>样地Ⅳ(平地)>样地Ⅲ(阳坡)的趋势,且土壤酶活性和微生物数量均随土壤剖面加深而递减,且各土层间差异明显(P<0.05)。若尔盖花湖退化草地土壤脲酶、转化酶、酸性磷酸酶均保持较高的活性;土壤酶活性、微生物及理化性质在平地区与坡地区差异明显,随土层剖面变化显著;土壤养分与土壤放线菌、土壤酶活性关系密切,鼠类洞穴密度、土壤含水量和磷酸酶活性与土壤微生物关系密切。研究结果将为本地区草地营养循环、退化草地修复及草原旅游承载力提供理论依据。

天山南坡高寒退化草地人工治理技术的初步研究

对天山南坡高寒草地生产力进行了全面研究和分析,存在的主要问题是超载过牧、不合理利用及牧草生产的季节不平衡;在气候因素等综合作用下,草地出现了严重退化,为此近年来开展了天山南坡巴音布鲁克高寒退化草地治理、进行保护草地生态的基础研究,实施灌溉技术、人工补播多年生牧草、休闲等具体治理措施。

“黑土型”退化高寒草地CH_4排放特征研究

[目的]研究"黑土型"退化高寒草地CH4的排放特征。[方法]采用静态箱-气相色谱法研究了青海省果洛州"黑土型"退化高寒草地植被-土壤系统CH4释放特征。[结果]"黑土型"退化高寒草地不同处理(植被-土壤、土壤和土壤微生物)CH4释放速率的日变化动态不明显,绝大部分时间处于吸收CH4状态。"黑土型"退化高寒草地不同处理CH4释放速率的季节动态也不明显,且绝大部分时间处于吸收状态;在观测期间,释放速率为:植物-土壤>土壤>土壤微生物,平均值为-(28±26)、-(38±21)和-(43±25)μg/(m2.h)。"黑土型"退化高寒草地植物及地上、地下部分CH4释放速率的季节动态变化不显著;在观测期间,除个别观测日外,三者均表现为正排放,释放速率为:植物体>地上部分>地下部分。[结论]明确了青藏高原地区"黑土型"退化高寒草地CH4释放速率的特征,为将来退化高寒草地的治理、恢复、重建提供了科学依据。

氮添加对退化高寒草地土壤微生物量碳氮的影响

若尔盖高寒草地生态系统脆弱,对环境因子的改变响应敏感。本试验以若尔盖高寒退化草地为研究对象,在2015-2016年每年返青期,以尿素作为氮源在野外开展控制试验,4个氮处理分别为CK(0g·m^-2·a^-1)、N5(5g·m^-2·a^-1)、N10(10g·m^-2·a^-1)、N20(20g·m^-2·a^-1),分析了氮添加下4个不同退化程度的高寒草地土壤微生物量碳氮以及土壤理化性质的变化规律,探讨若尔盖高寒草地对氮添加的响应机制,旨在为脆弱生境草地的治理与恢复提供参考。结果表明,不同退化草地的土壤微生物量碳氮对氮添加的敏感性随退化程度加剧而逐渐降低。氮浓度20g·m^-2·a^-1处理下土壤微生物量碳氮含量变化趋势发生显著变化:轻度退化草地>未退化草地>中度草地>重度退化草地。相关分析表明,土壤微生物量碳氮与速效磷、硝态氮、全氮、全磷、有机碳具有显著正相关,可在一定程度上表征土壤养分状况。氮添加下,土壤微生物量碳氮与土壤理化性质的相关关系发生变化,尤其在N20处理下土壤微生物量碳、氮与其他理化因子间无显著相关关系,需要进一步从土壤微生物对土壤养分的吸收利用方面解释其原因。氮浓度变化显著改变土壤微生物C/N:CK重度退化草地的土壤微生物量碳氮比显著高于其他3个退化样地。N5和N10条件下不同退化草地土壤微生物C/N无显著差异,而N20处理下未退化草地土壤微生物C/N与CK比显著提高33.7%,而重度退化草地与CK比下降了62.5%,说明氮添加在一定程度上对土壤微生物的组成和群落结构产生了影响。

甘南高寒退化草地生态位特征及生产力研究

采取样方法,对玛曲县高寒中度退化草地的植物种群群落进行了研究分析,结果表明:以莎草植物(嵩草)为绝对优势种,杂类草(金莲花)为主要伴生种。非优势种垂穗披碱草、甘青青兰生态位宽度较大,分别为0.913和0.911,而绝对优势种嵩草和主要伴生种金莲花的生态位宽度较低,分别为0.906和0.641。生态位相似性比例大于0.50%的种对约占种群总对数的42.29%。生态位重叠值大于0.040的种对,约占种群总对数的20.55%。生态位宽度较大的两个种群,种对相似性比例一般较高,具有较大的生态位重叠(如种对乳白香青和毛茛0.082),而生态位窄的物种相互间生态位重叠比例较小(如种对二裂委陵菜和金莲花0.033)。高生态位宽度与低生态位宽度的种群也可能有较高的重叠值(如种对车前和毛茛0.065),反之则低。杂类草鲜草产量、地上生物量比例最高,依次为100.00 g/(m2.a)、43.37%。

高寒草地优势植物根际细菌促生特性及初步鉴定

筛选获得能促进高寒草地退化植被生长的优良耐低温植物根际促生细菌(PGPR),能够丰富高寒草地优良菌株资源库。本研究以前期分离的18株细菌菌株为研究对象,采用乙炔还原法、钼锑抗比色法、Salkowski比色法和平板对峙法分别检测了18株菌株的固氮、溶磷、分泌植物生长激素(IAA)和抑制植物病原真菌的能力。结果表明:有14株菌均具有固氮、溶磷、分泌IAA特性,其中固氮酶活性为25.43~230.52nmol·(h·mL)^(-1),溶有机磷量为66.90~115.06μg·mL^(-1),溶无机磷量为9.22~380.28μg·mL^(-1),分泌IAA量为12.45~71.71μg·mL^(-1)。其中2株菌编号为LMG2、LMJ2拮抗病原菌锐顶镰孢菌(Gibberella acuminata)效果显著,对其抑制率分别为30.75%和31.00%。综合比较各菌株特性,筛选出6株优良PGPR进行16S rRNA基因序列比对分析以确定其分类地位。经鉴定:菌株LMG2和LMJ2菌株与Pseudomonas piscium P50^(T)的亲缘关系最近,菌株LMY8与Pseudomonas kairouanensis KC12^(T)的亲缘关系最近,菌株CND1与猴假单胞菌(Pseudomonas simiae Oli^(T))的亲缘关系最近,菌株LNA2、LPA7与Pseudomonas neuropathica P155^(T)的亲缘关系最近。研究筛选的6株耐低温菌株兼具多种优良特性,对高寒退化草地的植被修复具有应用潜力,可为后续制备修复高寒退化草地微生物菌剂提供优质菌株资源。

黄河源区退化高寒草地土壤种子库:种子萌发的数量和动态

对青藏高原黄河源区不同退化程度高寒草地的土壤种子库土样用土壤分析筛进行浓缩，并以萌发法分析土壤种子库萌发种子数量和动态．结果表明，孔径0．25～2mm的土壤分析筛分离土样中萌发种子可达萌发种子总量的85％～97％，而小于0．25mm的土样中未发现种子．因此，用0．25mm孔径大小的土壤筛对高寒草地土壤种子库土样进行大规模浓缩是一种方便、可靠的方法．4种不同退化程度高寒草地（A：未退化草甸；B：轻度退化草甸；C：中度退化草甸；D：重度退化草甸）的土壤种子库在实验室条件下萌发的种子数量分别为：A1194～3744粒／m^2，平均2421．3粒／m^2；B5376～10912粒／m^2，平均7786．7粒／m^2；C2304～13216粒／m^2，平均8695．5粒/m^2；D4768～12352粒／m^2，平均8125．9粒／m^2．除样地A外，其它3个样地的可萌发种子数量差异不大．单子叶植物种子在培养到d 10左右开始萌发，双子叶植物在5～7d内开始萌发，前者3wk后基本不再萌发，后者5wk左右停止萌发．4个样地土壤种子库种子萌发主要集中在第2～3周，并表现出近似单峰型格局．

江河源区退化高寒草地土壤微生物与地上植被及土壤环境的关系

对青藏高原江河源区退化高寒草地土壤微生物与地上植被、土壤环境的相关性进行分析。结果表明,退化高寒草地植物多样性、物种组成、地上植被盖度、草地生产力的变化引起土壤微生物数量发生变化,土壤微生物特别是细菌生理类群受土壤环境因子影响较大。江河源区退化高寒草地土壤中非有益性微生物功能群处于增加趋势,限制了土壤养分供给和转化能力,不利于草地土壤肥力维持和提高,给受损高寒草地,特别是“黑土滩”退化草地的生态恢复带来困难。因此,在修复受损高寒草地生态系统时,不仅要恢复地上部分的植被,而且要恢复地下部分的土壤微生物群落,重建土壤微生物生态系统。

青藏高原退化高寒草地的恢复与治理研究进展

青藏高原有"地球第三极"之称,是我国重要的国家生态安全屏障,但自然因素和人类活动共同作用导致部分地区高寒草地退化现象日趋严重,不仅严重影响了当地居民的生产和生活,而且对国家生态安全屏障的建设和保护构成了巨大威胁。为给青藏高原退化高寒草地的恢复与治理提供参考依据,对高寒草地退化的表现与特征,退化的主要原因和恢复与治理途径进行了阐述。

青藏高原退化高寒草地恢复对不同措施响应的Meta分析

为定量评估不同退化程度高寒草地的植物生产力、植物多样性与土壤质量对不同恢复措施的综合响应,本研究基于92篇文献,通过荟萃分析(Meta分析),对2478组恢复实验数据进行综合分析。结果表明:在未退化草地上,自然恢复显著提高植被生产力和植物多样性,且不会使土壤质量下降;在轻度退化草地上,自然和人工辅助恢复均显著提高植被生产力和土壤质量;但人工辅助恢复显著降低植物多样性,而自然恢复则相反。具体措施以中期围栏封育恢复效果最好;在中度退化草地上,人工辅助恢复比自然恢复效果好。具体措施以短期施肥以及短期和中期补播恢复效果较好;在重度退化草地上,人工建植效果最好,但人工建植恢复植物多样性以及土壤质量所需年限较长。