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沙区植被恢复对土壤微生物量及活性的影响 总被引：3，自引：3，他引：0
土壤微生物是生态系统功能及养分循环的关键影响因素,对土壤质量变化有重要的指示意义。研究了干旱沙区植被恢复过程中土壤微生物量及微生物活性的变化特征及其季节动态。结果表明：固沙植被区土壤微生物量碳氮和土壤基础呼吸显著大于流动沙丘,总体上表现为同一土层土壤微生物量碳氮和基础呼吸速率随植被恢复年限的延长而增加,而同一年代植被区则随土层深度的增加而减小。土壤微生物代谢熵随固沙年限的延长呈下降趋势,随土层深度的增加而增大。土壤微生物量和基础呼吸呈现出明显的季节变化,表现为夏季 >秋季 >春季 >冬季,且随着恢复年限的延长其变化幅度增大;微生物代谢熵不存在明显的季节变化。土壤微生物属性能够较好地反映沙区植被恢复引发的土壤质量变化。 相似文献
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生物土壤结皮对荒漠区土壤微生物数量和活性的影响 总被引：4，自引：4，他引：0
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。 相似文献
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腾格里沙漠沙坡头地区固沙植被对生物多样性恢复的长期影响 总被引：36，自引：16，他引：20
地处腾格里沙漠东南缘的沙坡头人工固沙植被始建于1956年,46 a来不仅确保了包兰铁路沙漠地段的畅通无阻,而且对区域生态环境的恢复产生了巨大的影响,成为我国干旱沙漠地区交通干线荒漠化防治与生态恢复的成功模式。长期定位监测结果表明:人工固沙植被建立4~5 a后,沙丘表面物理结构初步得到稳定,并由大气降尘形成的无机土壤结皮逐渐演变形成土壤微生物结皮。荒漠藻类、苔藓和地衣等隐花植物在结皮层中得到了大量的繁衍:固沙植被建立46 a后出现藻类24种;苔藓仅有5 种,少于天然固定沙丘结皮上的种类,此外,地衣也在植被区发现,这说明固定沙丘景观逐渐趋于稳定的状态;相对于流沙区,固沙植被区近地面风速降低了 40%,土壤有机质含量增加了60%,其中氮、磷、钾等荒漠生态系统主要限制养分因子及土壤理化性质得到了改善,沙丘表层成土过程明显;土壤水分循环的时空变异驱动了植被的演变,为大量的草本的侵入和定居创造了条件;此外,对鸟类、昆虫和土壤动物及荒漠动物的生存产生了积极的影响。46 a后,固沙植被区共有鸟类 28 种,昆虫 50 种,动物 23种。生物多样性的恢复使原有的相对单一的固沙植被演变成一个结构、组成和功能相对复杂的荒漠生态系统。沙坡头地区生态环境在人为促进下的恢复为我国西部生态建设提供了科学依据。 相似文献
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土壤微生物量可敏感指示土壤质量，是衡量荒漠地区生态恢复程度的重要生物学指标，而有关荒漠区人为踩踏生物土壤结皮与土壤微生物量关系的研究相对缺乏。以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区和天然植被区人为踩踏生物土壤结皮下的沙丘土壤为研究对象，分别采集未踩踏、中度踩踏和重度踩踏结皮下0~5 cm和5~15 cm土样并测定土壤微生物量碳和氮。结果表明：人为踩踏藻-地衣结皮和藓类结皮可减少生物土壤结皮下土壤微生物量碳和氮，且土壤微生物量碳和氮随踩踏程度的增加而减少，重度踩踏显著减少土壤微生物量碳和氮（P<0.05），土壤速效磷、速效氮、全磷和全氮的损失是导致土壤微生物量碳和氮减少的重要因子。除踩踏程度外，土壤微生物量碳和氮也受结皮演替阶段的影响。人为踩踏的藓类结皮下土壤微生物量碳和氮显著高于藻-地衣结皮（P<0.05），表明演替晚期的藓类结皮比演替早期的藻-地衣结皮抗干扰能力更强；无论季节如何更替，土壤微生物量碳和氮均表现为未踩踏 > 中度踩踏 > 重度踩踏；人为踩踏结皮下土壤微生物量碳和氮均表现明显的季节变化，夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季。腾格里沙漠人工植被固沙区和天然植被区人为踩踏生物土壤结皮可减少土壤微生物量，表明人为踩踏生物土壤结皮可引起土壤质量下降，导致荒漠生态系统的退化。因此，保护荒漠区生物土壤结皮有利于荒漠生态系统的修复。 相似文献
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不同固沙区结皮中微生物生物量和数量的比较研究 总被引：30，自引：16，他引：14
沙地生态系统是温带干旱区、半干旱区的重要草地类型, 沙地的稳定性是生态系统健康的重要条件。在中国科学院沙坡头沙漠试验研究站, 笔者对不同程度固沙区结皮和流动沙丘表层中的微生物生物量和数量进行了比较研究。结果表明: 自然和人工植被固沙区结皮及流沙表层的微生物数量分布不同, 细菌数量比真菌和放线菌数量多数百倍, 在所有微生物类群中, 细菌数量最大, 微生物总数的变化取决于好气性细菌数量的多少, 但生物量却与之不同。在不同程度固沙区结皮中, 微生物生物量大小依次排列为: 自然植被区>1956年人工植被区>1964年人工植被区>1982年人工植被区>流沙区, 微生物生物量在自然植被固沙区中最多, 分别是1956年、1964年、1982年人工植被固沙区和流沙区的2.63、4.17、9.25和44.29倍, 表明微生物生物量随人工植被的栽植年代增加而增大, 在流动沙丘中最小, 而菌丝生物量方面是1956年人工植被固沙区已与自然植被固沙区十分接近。微生物生物量和数量与沙丘固定程度、人工植被栽植年代、结皮厚度、苔藓种类等均呈正相关, 人工植被栽植年代越长, 结皮越厚、微生物生物量和数量也越大。在不同年代人工植被固沙区结皮中, 微生物生物量和数量与相对稳定的自然植被固沙区相比, 仍未达到稳定状态。 相似文献
6.
沙坡头人工固沙植被生态系统土壤恢复研究进展 总被引：10，自引：7，他引：3
土壤是荒漠生态系统的重要组成部分,沙化土地的治理与恢复是人们关注的重点。沙坡头人工固沙植被区的土壤经过50 a的恢复,已得到显著的发育。结皮及亚表土层厚度随固沙年代的增加而增大,土壤颗粒组成中粘粒和粉粒含量增多,土壤容重降低,有机质和氮、磷、钾等营养元素含量增加,流动风沙土已发育成为钙积旱成土。本文探讨了降尘、生物土壤结皮和土壤微生物对土壤恢复的影响,分析土壤发育与人工植被演替的相互作用,并提出了今后的研究重点方向。 相似文献
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人工固沙植被是干旱、半干旱区荒漠化防治的重要内容,研究人工固沙植被演变过程中物种多样性和土壤水分变化特征对于人工固沙植被的经营与管理有重要意义。对科尔沁沙地营造的5~45a的樟子松(Pinus sylvestris)人工固沙植被林下植被的物种多样性和土壤水分变化特征进行了研究。结果表明:在樟子松固沙林演变过程中,群落中禾本科和菊科植物种始终占主导地位,且随着樟子松栽植年限的增加,禾本科植物所占比例显著增加。物种总数和草本植物数量都随着栽植年限的增加显著降低,呈显著的线性关系。而灌木数量和栽植年限呈抛物线形关系,随着樟子松栽植年限的增加先增大后减小。草本植物盖度和地上生物量与樟子松栽植年限也呈抛物线形关系,在栽植25a后草本植物盖度达到最大值。樟子松人工固沙林演变过程对土壤含水量也有显著影响,土壤平均含水量和樟子松栽植年限呈显著线性关系,栽植45a后,土壤平均含水量由3.5%降至1.4%。土壤水分的急剧下降是樟子松人工林演变后期面临的主要挑战。 相似文献
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土壤种子库是退化生态系统植被恢复重建的重要基础,研究土壤种子库特征对于阐明退化生态系统受损与恢复机理具有重要的科学意义。通过野外土样采集、野外种子萌发定位跟踪调查和室内周期性种子萌发实验,对腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库特征进行了对比研究。结果表明：人工固沙植被区土壤种子库包含21个物种,分属于8科;天然固定沙地土壤种子库有33种植物,属于11科。人工固沙植被区以一年生植物为主,天然固定沙地以多年生植物为主。人工固沙植被区的种子总密度明显低于天然固定沙地,但不同物种种子的密度变化存在显著差异。人工固沙植被区的物种丰富度和多样性指数均较天然固定沙地低。人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库与地上植被物种的相似性系数分别为0.73和0.71。尽管人工固沙植被区土壤种子库存在少量多年生植物种子,但仍未发展到以多年生草本植物为主的群落演替阶段,说明人工固沙植被区的植物多样性恢复尚需要漫长的过程。 相似文献
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干旱区沙漠化逆转过程土壤水分的空间异质性特征 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤水分是干旱地区固沙植被生长发育的主要限制因素,是决定沙地生态系统结构和功能的关键因子。在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择流动沙丘以及封育恢复5 a、15 a和25 a的沙漠化逆转过程序列样地,研究了沙漠化逆转过程不同层次土壤水分的动态变化特征;采用地统计学原理与方法,分析了沙漠化逆转过程不同层次土壤水分的空间异质性。结果表明:干旱区沙漠化逆转过程中,土壤水分含量以初始阶段流动沙丘最大,之后逐渐降低,到封育恢复25 a后又出现恢复趋势,而且不同阶段样地及其不同层次土壤水分总体差异显著。不同逆转阶段样地各层土壤水分模型均为指数模型和球状模型,土壤水分呈现斑块状分布,具有明显的空间异质性,其中由自相关部分引起的空间异质性占总空间异质性的程度均高于50%。0~20 cm土壤水分总空间异质性程度随沙漠化逆转过程逐渐增强,而20~40 cm和40~60 cm土壤水分的总空间异质性程度随沙漠化逆转过程呈现先增强后减弱趋势。研究认为干旱区流动沙丘固沙植被的恢复首先降低土壤水分含量,增强了土壤水分的空间异质性,但伴随植被-土壤系统的恢复,封育恢复25 a后土壤水分含量出现增加趋势,空间异质性出现减弱趋势,土壤水分与植被间逐渐趋于平衡,该结论有助于进一步认识土壤水分与固沙植被相互作用的生态学机制。 相似文献
10.
土壤微生物量和酶活性是反映土壤功能的关键指标，也是土壤恢复和环境变化的指示器。以流动沙丘为对照，研究了腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区表层0~5、5~10、10~20 cm土壤微生物量碳氮和酶活性随植被恢复的变化特征。结果显示：土壤微生物碳氮含量和脲酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、淀粉酶、纤维素酶、蔗糖酶活性均随植被恢复年限延长而增大，随土层深度增加而减小，不同年代植被区及不同土层间差异均显著（P<0.05）。其中0~5 cm土层变化最明显，经过62年植被恢复后土壤微生物碳氮量和脲酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、淀粉酶、纤维素酶、蔗糖酶活性分别增加了16.44、8.79、3.99、3.01、2.54、19.35、0.77、0.65、16.61倍，年平均变化速率分别为1.55、0.21 mg·kg-1和6.14×10-4、1.25×10-2、9.32×10-4、6.05×10-2、8.22×10-5、9.07×10-5、4.24×10-3 mg·g-1·h-1。土壤微生物量和酶活性与土壤理化性质高度相关，除与沙粒、容重呈负相关关系外，与土壤粉粒、黏粒、pH、电导率、有机碳、无机碳、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量呈正相关关系。这表明种植旱生灌木能够有效促进沙地土壤功能恢复并改善沙区环境。 相似文献
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荒漠植被影响土壤水文过程研究述评 总被引：39，自引：20，他引：19
简要回顾了有关荒漠植被对土壤水文过程影响的试验研究,介绍了荒漠地区土壤水文过程研究的主要方法以及基本的土壤水分平衡方程,并对特定区域土壤水分动态与植被结构之间的关系进行分析,以期对今后从事该领域的研究与管理者有所启示。由于荒漠地区土壤水文特性具有极高的变异性,因此,阐明荒漠植被区土壤水分动态,确定这一特殊生态系统内植被格局与土壤水文过程的关系,可在理论上回答雨养型人工植被建设与荒漠地区生态恢复工程中,土壤水文过程影响植被结构与格局的基础性科学问题。 相似文献
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Hydrological responses and soil erosion potential of abandoned cropland in the Loess Plateau, China 总被引：17，自引：0，他引：17
Recent changes in hydrological processes and soil erosion in the Loess Plateau, China, are immediate responses to cropland abandonment for revegetation, which lead to a long-term decrease in runoff generation and soil erosion. However, detailed hydrological responses and soil erosion changes have not been clearly evaluated. In this study, two issues were focused on the plot scale. The first issue relates to changes in vegetation cover and soil properties during the early stages of revegetation. Given the occurrence of soil compaction, it was hypothesized that runoff increased during this period and the soil erosion did not significantly decline, even though vegetation increased. The second issue is the effect of scale on runoff and soil erosion. Three plot groups of three vegetation types and two restoration stages were established for comparative experiments. The results from these experiments confirmed that the soil compaction occurred during revegetation in this region. Greater runoff was produced in plot group that experienced both a longer restoration time and with higher vegetation cover (such as Groups 2 and 3 in this study) than that with a shorter restoration time and lower vegetation cover (Group 1). In addition, the total soil loss rates of all plot groups were rather low and did not significantly differ from each other. This indicates that a reduction in runoff generation and soil erosion, as a result of revegetation, was limited in the early stages of restoration following the cropland abandonment. With increasing plot area, the runoff coefficient decreased for the plot group with a longer revegetation time (Groups 2 and 3), but gently increased for the one with a shorter restoration time (Group 1). In Groups 2 and 3, soil loss rate decreased when plot area enlarged. In Group 1, it decreased before a plot area threshold of 18 m2 was exceeded. However, the increase occurred when plot area crossed the threshold value. In conclusion, the high vegetation cover alone did not lead to reduction in the runoff coefficient during the early stages of revegetation. When evaluating hydrological and soil erosion responses to revegetation, the soil compaction processes should be considered. Additionally, the effect of scale on runoff and soil erosion was found to be dependent on restoration extent, and thus on restoration time. 相似文献
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Recovery of topsoil physicochemical properties in revegetated sites in the sand-burial ecosystems of the Tengger Desert, northern China 总被引：11，自引：0，他引：11
Recovery in soil properties and processes after sand burial in the Tengger Desert, northern China, was documented at five different-aged revegetated sites (1956, 1964, 1973, 1982, and 1991) and at a reference site with native vegetation, which had never been damaged by sand burial and was enclosed for grazing. The proportions of silt and clay, depth of topsoil and biological soil crusts, and concentrations of soil organic C, K, total N and total P increased with years since revegetation. Most characteristics of topsoil (0–5 cm) characteristics had recovered to 60% of those measured at the reference site by 50 years after sand-binding vegetation had been established. Exceptions were electrical conductivity and contents of sand, silt, CaCO3 and organic C, which recovered to 20–40% of the values at the reference site. The difference in annual recovery rates of soil properties between the two most recently revegetated sites (0–14 years) was greater than the difference between the two oldest revegetated sites (43–50 years). Best-fit asymptote models showed that the estimated times for the soil properties in the 50-year-old site to reach the same levels as in the reference site (i.e. an undisturbed, native steppified desert ecosystem) would be between 23 and 245 years, but for some properties even maximum recovery after > 50 years still fell significantly short of the level at the reference site. These results suggest that soil recovery is a slow process in an extremely arid desert environment, and therefore the conservation of soil habitat is a crucial issue for land managers. 相似文献
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Soil plays an important role in desert ecosystem, and is vital in constructing a steady desert ecosystem. The management and restoration of desertified land have been the focus of much discussion. The soil in Shapotou desert region has developed remarkably since artificial sand-binding vegetation established in 1946. The longer the period of dune stabilization, the greater the thickness of microbiotic crusts and subsoil. Meanwhile, proportion of silt and clay increased significantly, and soil bulk density declinced. The content of soil organic matter, N, P, and K similarly increased. Therefore, soil has developed from aeolian sand soil to Calcic-Orthic aridisols. This paper discusses the effects brought about by dust, microbiotic soil crust and soil microbes on soil-forming process. Then, we analyzed the relation between soil formation and sand-binding vegetation evolution, in order to provide a baseline for both research on desert ecosystem recovery and ecological environment governance in arid and semi-arid areas. 相似文献
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典型喀斯特植被类型条件下绿水循环过程数值模拟 总被引：9，自引：1，他引：8
绿水对于喀斯特地区的生态恢复具有重要意义。从绿水循环过程入手,综合考虑冠层截留过程、土壤水分运动过程和植被蒸散发过程,建立典型喀斯特地区不同植被类型条件下的绿水循环过程模型。模型在小型人工模拟降雨实验和长时段监测数据的验证下,依托遥感和GIS手段,扩展到区域尺度,模拟了研究区2005年10月~2006年3月的绿水循环过程,结果表明:(1)研究区的绿水占了降雨量的87.4%,大部分降水通过冠层截留、蒸散发和入渗转化为绿水,供给生态用水。(2)典型喀斯特地区不同植被类型条件下绿水循环存在重要差异,随着喀斯特生态恢复和植被类型改变,生态系统把更多的降雨转化为绿水,即转化为生态用水。(3)模拟时段内的绿水贮存量呈增大趋势,不易发生干旱,是"春旱"和"夏旱"前绿水补充的重要时段。 相似文献
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荒漠土壤微生物群落结构特征研究进展 总被引：3，自引：2，他引：1
荒漠生态系统占地球陆地面积三分之一,是地球化学循环中的重要部分。荒漠干旱高温、缺乏植被、UV辐射强,曾被认为是没有生命的地方。然而在这恶劣环境中却蕴含有大量的微生物资源,尤其是荒漠土壤富集了大量微生物。微生物参与和主导整个荒漠生态系统地球生物化学循环,对于调节重要生态过程、修复和稳定荒漠生态系统起到重要作用,对其的研究生态学意义突出。本文综述了国内外对荒漠土壤微生物群落结构特征、群落功能多样性以及微生物群落、微生物与植物、微生物与环境之间相互关系的研究现状,旨在充分了解荒漠土壤微生物多样性研究,总结对荒漠微生物生态认识的不足,为荒漠微生物生态研究方向提供参考。 相似文献
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西双版纳热带山地利用过程中的土壤退化 总被引：3，自引：1，他引：3
土壤养分和土壤微生物生长代谢水平的衰退是热带山地退化的重要表现形式。二者的变化基本是一致的。即从热带雨林→33a次生林→6a轮歇地→4a轮歇地→旱谷地→橡胶林→荒草坡呈降低趋势；相对于热带雨林而言，不同利用方式土壤微生物和土壤养分状况均有不同程度的下降，且随退化程度增高减幅增大，土壤微生物衰减的速率比土壤养分的衰减更快。说明山地的退化严重影响着土壤微生物的生长代谢水平以及它们之间的协同作用，从而影响土壤碳氮循环代谢途径。降低土壤肥力水平。 相似文献