圍欄對(duì)東北羊草草地土壤微生物數(shù)量的影響

簡(jiǎn)要總結(jié)了保水劑對(duì)土壤性質(zhì)及對(duì)土壤微生物的影響研究概況,包括對(duì)根際微生物的影響,以探索保水劑影響土壤微生物的途徑。

為了研究圍欄封育和未圍欄封育不同年限草地土壤種子庫(kù)的變化情況,試驗(yàn)以鹽池縣退化荒漠草原為研究對(duì)象,采用室內(nèi)萌發(fā)的方法對(duì)土壤種子庫(kù)進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明:不同圍欄封育年限草地土壤種子庫(kù)組成以多年生草本植物為主;在圍欄封育條件下土壤種子庫(kù)密度是190~690粒/m2,圍欄封育5年的草地土壤種子庫(kù)密度最高,隨著圍欄封育年限的繼續(xù)延長(zhǎng),種子庫(kù)的密度有所降低;土壤種子庫(kù)與地上植被的相似性系數(shù)較低;不同圍欄封育年限草地地上植被密度與土壤種子庫(kù)密度呈正相關(guān)。

研究圍欄封育后退化草地群落功能群的變化。在達(dá)日縣典型的中度退化的嵩草草甸上建立試驗(yàn)樣地,并進(jìn)行了連續(xù)3年的觀測(cè)。結(jié)果顯示:隨著封育年限的增加,群落蓋度、多樣性及生物量均在增加,其中禾本科功能群生物量增加最快,莎草科功能群次之,豆科功能群增加緩慢,而雜類草功能群生物量卻逐年減少。

為監(jiān)測(cè)寧夏鹽池不同地段荒漠草原圍欄封育的恢復(fù)效果以及毒雜害草對(duì)封育改良的影響,在一塊具有相同恢復(fù)措施和年限的圍欄草地內(nèi)分異出4個(gè)毒雜害草生長(zhǎng)狀況不同的典型采樣小區(qū)。通過樣方調(diào)查統(tǒng)計(jì)群落的基本特征,運(yùn)用pca排序方法、相關(guān)分析和一元線性回歸模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過9年的圍欄封育,草地優(yōu)勢(shì)種發(fā)生明顯變化,并且不同地段的優(yōu)勢(shì)種群不同,其恢復(fù)進(jìn)程也各不相同;毒雜害草的大量生長(zhǎng)降低了植被的總蓋度、物種多度、優(yōu)良牧草的相對(duì)生物量以及優(yōu)勢(shì)種群的優(yōu)勢(shì)度,使種群結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)簡(jiǎn)單化趨勢(shì),促進(jìn)了牧草的簇狀生長(zhǎng)格局;草地系統(tǒng)的自然恢復(fù)過程不能明顯控制老瓜頭(cynanchumkomarovii)、刺葉柄棘豆(oxytropisaciphylla)等有毒植物的生長(zhǎng)和繁殖,應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)娜藶楦蓴_措施。

對(duì)青海湖地區(qū)高寒草地圍欄內(nèi)外植被進(jìn)行調(diào)查分析。結(jié)果顯示,圍欄封育措施使高寒草地植被的蓋度、高度、生物量均明顯增加,從不同經(jīng)濟(jì)類群分析,其禾草、莎草等可食牧草比例增加,而不可食牧草比例相對(duì)下降。圍欄封育措施對(duì)群落組成結(jié)構(gòu)及植物種的重要值產(chǎn)生不同程度的影響,主要表現(xiàn)在生物多樣性增加,一些可食牧草的重要值增加,而不可食牧草的重要值相對(duì)下降。

為了研究生活污水灌溉對(duì)土壤微生物生物量和酶活性的影響,采用不同污水灌溉量(0,300,600,900,1200,1500m3(/hm2·week)),進(jìn)行了生活污水楊樹林地灌溉試驗(yàn).結(jié)果表明:隨著污水灌溉量增加,土壤微生物生物量碳、生物量氮、生物量磷含量增加,多酚氧化酶、尿酶、磷酸酶活性增強(qiáng),在一定灌溉量達(dá)到最大值后,隨著灌溉量的增加而降低.較低灌溉量改善了土壤微生物學(xué)性質(zhì),灌溉量過大,土壤微生物生物量含量與酶活性降低,土壤質(zhì)量下降.

過度放牧導(dǎo)致干旱半干旱區(qū)毛烏素沙地草地嚴(yán)重退化。通過禁牧措施排除放牧干擾,使草地自然恢復(fù),作為一種低投入的措施在世界各國(guó)退化草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)中得到廣泛采用。文中對(duì)毛烏素沙地三種不同管理類型(持續(xù)放牧、圍欄5年和圍欄16年)土壤理化性狀進(jìn)行了研究,研究結(jié)果顯示:圍欄禁牧5年對(duì)0～30cm土壤顆粒組成和容重沒有顯著影響;圍欄禁牧16年0～10cm土壤容重顯著小于持續(xù)放牧區(qū),而極細(xì)沙、粉粒和粘粒含量顯著高于持續(xù)放牧區(qū);圍欄5年顯著增加了0～5cm土壤有機(jī)碳,而0～30cm的全氮均沒有顯著增加。圍欄16年土壤有機(jī)碳較放牧區(qū)在0～5cm、5～10cm、10～30cm分別顯著增加了231%、81%、55%;全氮含量的變化趨勢(shì)與之相同。結(jié)果表明,圍欄5年對(duì)土壤粘粉粒、全氮含量的恢復(fù)基本沒有效果;圍欄16年能顯著增加表層土壤粘粉粒含量和有機(jī)碳、全氮,但土壤碳、氮水平還是在比較低的水平(有機(jī)碳:4.30g.kg-1;全氮:0.74g.kg-1),即長(zhǎng)期禁牧可以逐漸改善土壤質(zhì)地和提高土壤肥力。研究結(jié)果為半干旱退化沙質(zhì)草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)、重建及管理提供科學(xué)依據(jù)。

在2005年5月19日至2005年9月13日研究了呼倫貝爾典型草原區(qū)自由放牧和圍欄禁牧對(duì)0~110cm土壤水分的影響情況,結(jié)果表明圍欄禁牧對(duì)草原土壤水分的影響表現(xiàn)為提高20~70cm土層的水分含量,而放牧提高了0~10cm表土水分含量。呼倫貝爾典型草原自然降雨和冰雪的融化對(duì)土壤水分的影響深度為0~90cm,在該范圍內(nèi)的土壤水分明顯受降雨的影響。90cm以下土壤在年內(nèi)變化幅度較小,含水量在3%~5%之間。

為了探明土地利用方式對(duì)土壤微生物性質(zhì)的影響,研究了湘中丘陵區(qū)6種土地利用方式(石櫟+青岡常綠闊葉次生林、杉木人工林、毛竹林、苗圃、農(nóng)用旱地、水田)土壤微生物指標(biāo)(微生物生物量碳cmic、氮nmic含量、微生物熵、微生物生物量碳氮比、土壤基礎(chǔ)呼吸強(qiáng)度、土壤微生物代謝熵)。結(jié)果表明,土地利用方式明顯影響了土壤cmic、nmic含量,6種土地利用方式各土層cmic、nmic含量的變化趨勢(shì)基本一致,與青岡+石櫟常綠闊葉林相比,毛竹林、水田土壤cmic、nmic含量顯著提高,而杉木人工林、苗圃、農(nóng)用旱地卻顯著下降;6種土地利用方式各土層微生物熵的變化不一致,毛竹林、苗圃、農(nóng)用旱地、水田土壤微生物熵普遍高于青岡+石櫟常綠闊葉林,而杉木人工林最低;水田土壤cmic/nmic最高(9.35以上),青岡+石櫟常綠闊葉林最低;青岡+石櫟常綠闊葉林土壤基礎(chǔ)呼吸強(qiáng)度、代謝熵最高,水田土壤基礎(chǔ)呼吸強(qiáng)度較高,代謝熵最低,表明湘中丘陵區(qū)土壤微生物生物量主要受土壤有機(jī)碳源的制約,青岡+石櫟常綠闊葉林土壤具有較多活性微生物種群,有機(jī)碳利用率較低,有利于土壤有機(jī)碳的積累,水田有機(jī)碳利用率較高。

通過對(duì)昭蘇馬場(chǎng)春秋草地不同圍欄封育年限草地地上植物量的研究,結(jié)果表明:草地地上植物量隨著圍欄封育年限的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì),圍欄封育5和6年草地地上植物量隨季節(jié)的變化呈"s"型增長(zhǎng)曲線,未圍欄封育草地地上植物量累積變化呈雙峰曲線;圍欄封育5和6年與圍欄封育1年和未圍欄封育草地的禾草類和豆科草類間差異極顯著(p<0.01),隨著圍欄封育年限的延長(zhǎng),雜類草所占比例下降,而優(yōu)良禾草類比例明顯升高,在群落中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位,不同圍欄封育年限草地地上植物量的絕對(duì)生長(zhǎng)率和相對(duì)生長(zhǎng)率的季節(jié)變化相似,在植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)初期率都較大,此后都呈下降趨勢(shì)。

近年來,由于自然環(huán)境惡化,荒漠化加劇,以及過度放牧等不利因素的影響,對(duì)羊草草甸草原構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此,羊草草甸草原的保護(hù)和人工草地的重建已引起關(guān)注。根據(jù)羊草可進(jìn)行無性繁殖和有性繁殖的特點(diǎn),將重度退化的天然羊草草場(chǎng)、棄耕地、撂荒地和退耕地進(jìn)行翻、耙、播種優(yōu)良羊草種子,建立穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的羊草人工草地是改變吉林西部生態(tài)環(huán)境的有效方法,也是迅速提高草地生產(chǎn)力的重要措施。

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不同生態(tài)型蚯蚓的取食偏好和生境有所差異,因此蚯蚓的生態(tài)型差異可能關(guān)乎其對(duì)土壤性質(zhì)的不同影響;有關(guān)不同生態(tài)型蚯蚓對(duì)土壤性質(zhì)尤其是微生物學(xué)性質(zhì)影響的研究有助于了解蚯蚓生態(tài)功能的作用機(jī)制.在野外調(diào)控試驗(yàn)的第4年采集土壤,研究了牛糞混施和表施處理下內(nèi)層種威廉腔環(huán)蚓(metaphireguillelmi)和表層種赤子愛勝蚓(eiseniafoetida)對(duì)設(shè)施菜地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和主要理化性質(zhì)的影響.結(jié)果表明,土壤微生物群落結(jié)構(gòu)同時(shí)受到蚯蚓種類和牛糞施用方式的影響.牛糞表施時(shí),兩種蚯蚓均顯著降低了菌根真菌、真菌生物量和原生動(dòng)物生物量(p＜0.05);牛糞混施時(shí),不同蚯蚓的影響有所差異,威廉腔環(huán)蚓明顯增加了菌根真菌、真菌生物量和放線菌生物量,而赤子愛勝蚓的作用不明顯.此外,兩種蚯蚓均提高了土壤孔隙度、團(tuán)聚體穩(wěn)定性和土壤ph、礦質(zhì)氮以及微生物生物量碳氮水平,但提高幅度取決于蚯蚓種類和牛糞施用方式.冗余分析表明蚯蚓影響下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化與團(tuán)聚體穩(wěn)定性、ph、速效磷、礦質(zhì)氮呈正相關(guān),而與土壤容重呈負(fù)相關(guān).

對(duì)天津?yàn)I海鹽堿土地區(qū)城市綠地土壤微生物特性研究表明不同綠地植物配置模式下0～40cm土壤微生物數(shù)量差異極顯著,防護(hù)林>灌+草>喬木>喬+草>草坪>濱海鹽土,0～20cm土層微生物數(shù)量是20cm～40cm的3～4倍。在細(xì)菌、放線菌和真菌三大類群中,細(xì)菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),其次是放線菌和真菌。濱海鹽土微生物的季節(jié)變化不大,防護(hù)林土壤中微生物總數(shù)最多時(shí)出現(xiàn)在秋季,喬木、喬+草、灌+草、草坪綠地土壤中微生物數(shù)量最多時(shí)出現(xiàn)在夏季或秋季。細(xì)菌、放線菌數(shù)量與土壤全鹽含量呈顯著負(fù)相關(guān),細(xì)菌的數(shù)量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著相關(guān),真菌數(shù)量與土壤養(yǎng)分相關(guān)不顯著.芽孢桿菌的11個(gè)種在不同土壤條件和植物配置模式下的生態(tài)分布是不同的,最常見的是蠟質(zhì)芽孢桿菌、擬霉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和蜂房芽孢桿菌,放線菌主要是鏈霉屬,包括鏈霉菌屬的10大類群,分布最廣的類群是灰褐類群、金色類群和青色類群,真菌分布有11個(gè)屬。在不同植物配置下芽孢桿菌、放線菌和真菌的組成、優(yōu)勢(shì)種的組合也存在顯著差異。

土壤鹽堿化是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)境因素。目前,全世界面臨著土壤鹽堿化面積不斷擴(kuò)大的難題,在我國(guó)的1億hm2耕地中,有3300多萬hm2鹽堿荒地,660多萬hm2鹽著漬化土地,就吉林省西

在對(duì)那曲地區(qū)退化草地進(jìn)行多個(gè)點(diǎn)采樣和室內(nèi)分析的基礎(chǔ)上,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后,研究了那曲地區(qū)不同退化程度草地土壤的養(yǎng)分特征及養(yǎng)分之間的相關(guān)性。結(jié)果表明:(1)隨著退化程度的增加,那曲地區(qū)草地土壤的有效氮、有效磷、全氮、有機(jī)質(zhì)含量逐漸降低,有效鉀含量先升后降。(2)在那曲地區(qū)不同退化程度的草地土壤中,有效氮、全氮與有機(jī)質(zhì)間均存在顯著的相關(guān)關(guān)系。(3)土壤全氮、有效氮和有機(jī)質(zhì)含量可作為衡量藏北高原草地退化程度的重要指標(biāo)。有效磷可作為評(píng)價(jià)草地退化程度的參考指標(biāo)。有效鉀不宜作為草地退化程度評(píng)價(jià)的指標(biāo)。最后,對(duì)藏北高原草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建提出了建議。

在黃河源區(qū)-青海省果洛藏族自治州瑪沁縣選取4個(gè)不同退化程度的天然草地,以圍欄內(nèi)封育和圍欄外自由放牧草地作比較,采用樣方法調(diào)查草地圍欄內(nèi)外的群落結(jié)構(gòu)特征和草地初級(jí)生產(chǎn)力生物量,并通過計(jì)算地上與地下生物量比值以及植物群落干鮮比來評(píng)價(jià)圍欄封育的效果。結(jié)果表明:不同退化程度圍欄內(nèi)外的植被組成存在顯著差異;隨著退化程度的加劇,植物群落的蓋度、高度以及多樣性指數(shù)有下降趨勢(shì),且圍欄內(nèi)的蓋度、高度及多樣性指數(shù)均大于圍欄外的;植物群落高度、蓋度、地上生物量和生物量干鮮比隨著退化程度加劇有減小的趨勢(shì)。圍欄封育有利于改善青藏高原退化高寒草地的植物群落結(jié)構(gòu),提高草地植物群落的蓋度和生物量,促進(jìn)其恢復(fù)演替。

植被退化是威脅黑河源流區(qū)生態(tài)安全的重要因素,結(jié)合黑河流域綜合治理工程,圍欄封育措施對(duì)黑河源流區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響進(jìn)行研究,以期為黑河流域生態(tài)治理提供技術(shù)支持。

研究了退化草場(chǎng)圍欄封能7-10年對(duì)栗鈣土中硫形態(tài)及對(duì)微生物量碳,氮,磷,硫的影響。結(jié)果表明,圍欄封育使土壤中有機(jī)碳,全氮,全磷和各形態(tài)硫含量均顯著提高。但有機(jī)硫和無機(jī)硫占全硫的比例變化不大。栗鈣土中,有機(jī)硫占全硫的93.5%,c-s是最大的有機(jī)硫庫(kù),約為有機(jī)硫的77.3%。硫含量的增加以有機(jī)態(tài)為主,有機(jī)硫的增加占全硫增加的96.7%,其中c-s的增加占全硫增加的56.7%。圍欄使微生物量碳,氮,磷

通過田間試驗(yàn),研究了不同用量生物炭對(duì)土壤化學(xué)特性、烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,增施生物炭能顯著提高土壤有機(jī)碳的含量,當(dāng)施用量為6000和9000kg/hm2時(shí),可分別使土壤有機(jī)碳含量提高19.8%和26.1%;增施生物炭還能提高土壤中養(yǎng)分的含量,增施6000kg/hm2時(shí),可使土壤中全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀分別提高20.2%、26.5%、20.0%和22.4%。同時(shí),生物炭的施用促進(jìn)了土壤中微生物數(shù)量的增加,尤其是固氮菌、解磷菌、解鉀菌數(shù)量的增加,分別增加了43.9%、35.7%和16.1%;且增施生物炭后增加了烤后煙葉的總產(chǎn)量以及上、中等煙葉的產(chǎn)出率。綜上,以生物炭用量為6000kg/hm2時(shí),對(duì)土壤改良效果以及煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響最佳,經(jīng)濟(jì)效益最好。

在四川省丹棱縣退耕還林地,設(shè)置臺(tái)灣榿木+多花黑麥草(al)與臺(tái)灣榿木+扁穗牛鞭草(ah)2種林草模式,以臺(tái)灣榿木自然模式(an)為對(duì)照,研究土壤有機(jī)碳含量以及土壤微生物量碳含量的季節(jié)變化。結(jié)果表明:隨土層深度增加,2種林草模式與對(duì)照土壤有機(jī)碳含量和土壤微生物量碳含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),在下降幅度上均表現(xiàn)為臺(tái)灣榿木+扁穗牛鞭草模式較緩慢,對(duì)照模式下降最快;3種模式不同土層土壤有機(jī)碳含量從春季到冬季隨季節(jié)變化均呈現(xiàn)"升-降-升"的變化趨勢(shì),夏季含量最高,秋季最低,但這種變化趨勢(shì)在臺(tái)灣榿木+扁穗牛鞭草模式下0～10和10～20cm土層表現(xiàn)得并不明顯;而3種模式各土層土壤微生物量碳含量則表現(xiàn)出與土壤有機(jī)碳季節(jié)動(dòng)態(tài)相反的變化趨勢(shì),即"降-升-降"的變化趨勢(shì),夏季最低,秋季最高;2種林草模式與對(duì)照的土壤有機(jī)碳含量和土壤微生物量碳含量差異均達(dá)到極顯著水平(p臺(tái)灣榿木+多花黑麥草模式>對(duì)照模式;臺(tái)灣榿木+扁穗牛鞭草、臺(tái)灣榿木+多花黑麥草模式下土壤有機(jī)碳含量分別是對(duì)照模式的1.24～1.55和1.16～1.30倍,土壤微生物量碳含量分別是對(duì)照模式的1.50～2.95和1.23～1.80倍。

【目的】結(jié)合地上生物量及蓋度分析光譜曲線來研究圍欄封育的效果及其光譜的特征。【方法】研究選取了天山北坡荒漠草原草地圍欄內(nèi)外、山地低草草甸草地圍欄內(nèi)外4種類型,采用svchr768地物光譜儀測(cè)量草地冠層的光譜反射率,生成光譜曲線;利用目測(cè)法測(cè)定植被的蓋度,利用樣方測(cè)定的方法測(cè)定植被的地上生物量。【結(jié)果】圍欄封育一定時(shí)間后,圍欄內(nèi)的蓋度及地上生物量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圍欄外的;2011和2012年荒漠草原草地圍欄內(nèi)及2012年山地低草草甸草地圍欄內(nèi)外的光譜曲線均具有明顯的綠色植物的光譜特征,而荒漠草原草地圍欄外的反射峰和水分吸收谷都不太明顯?！窘Y(jié)論】圍欄封育對(duì)植被恢復(fù)具有一定的效果;不同草地類型的光譜曲線存在很大的差異;相同草地圍欄內(nèi)外的光譜曲線也不相同。