土壤藻结皮对退化草地土壤肥力和植物群落多样性的影响_唐春梅.pdf
《土壤藻结皮对退化草地土壤肥力和植物群落多样性的影响_唐春梅.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《土壤藻结皮对退化草地土壤肥力和植物群落多样性的影响_唐春梅.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、引用格式:唐春梅,谢作明,程胜高土壤藻结皮对退化草地土壤肥力和植物群落多样性的影响安全与环境工程,():,():土壤藻结皮对退化草地土壤肥力和植物群落多样性的影响唐春梅,谢作明,程胜高(中国地质大学(武汉)环境学院,湖北 武汉 )摘要:为探究土壤藻结皮对退化草地生态恢复的影响,在库布齐沙漠南缘退化草地,分别应用常规分析方法、样方调查法以及物种的多样性指数、丰富度指数和均匀度指数,研究人工土壤藻结皮发育过程中土壤肥力、植物群落结构和物种多样性的变化。结果表明:经过年的土壤藻改良,埋深的土壤中,土壤含水率增加了 ,土壤中有机质含量增加了 ,土壤中全氮和速效氮含量分别增加了 和 ,土壤中全磷和速效磷
2、含量分别增加了 和 ;随着土壤藻结皮的发育,研究区退化草地增加了沙蓬、羊柴、沙柳和柠条种草本植物,植物群落物种的多样性指数、丰富度指数和均匀度指数分别增加了 、和 ,退化草地植物生产量由 增加到 ,说明随着土壤藻结皮的发育,退化草地的土壤环境条件得到改善,植物群落结构和物种多样性明显增强,表明培植土壤藻结皮将有利于改善土壤环境,加速退化草地的生态恢复。关键词:土壤藻结皮;退化草地;土壤肥力;植物群落结构;物种多样性;生态恢复中图分类号:;文章编号:()收稿日期:开放科学(资源服务)标识码():基金项目:国家自然科学基金面上项目(、)作者简介:唐春梅(),女,硕士研究生,主要研究方向为土壤及污染
3、场地的环境修复。:通讯作者:谢作明(),男,博士,教授,博士生导师,主要从事土壤和地下水污染与防治方面的研究。:,(,(),):,(),第 卷第期 年月安 全 与 环 境 工 程 :;草地植被对区域草地生态系统的稳定起着关键作用。但是,随着人口的快速增长、长期的过度放牧和全球气候变化,导致草地土壤肥力降低、植物群落结构退化和生物多样性下降。草地退化已成为我国生态环境恶化的突出问题之一。由于草地退化范围的进一步扩大及其对人类生存环境的严重影响,已引起人们的广泛关注和重视。植物群落物种多样性是植物群落结构和功能复杂性的一种度量,受植物群落物种数量和空间分布均匀性的共同影响。因此,植物群落物种多样性
4、能很好地反映植物群落受环境影响的程度。到目前为止,对草地植物群落物种多样性的研究主要集中在放牧强度、浇水施肥和围栏封育等人类活动对草地群落物种多样性的影响。其中,合理放牧可有效促进草地生态系统多样性并平衡植被动态性;增施有机肥和菌肥可提高土壤肥力,增加植物群落物种多样性和植物生物量,但过量施用化肥会引起土壤板结、生物多样性减少、草地退化;短期围栏封育可显著提升植被群落功能性状和多样性指数,但长期围栏封育可能反而会降低植物群落物种多样性 。而在退化草地生物修复方面,主要采取人工草地建植,尽管人工草地建植可快速提高植物群落的盖度和生物量,但对水热条件的要求较高。而土壤藻具有抗紫外线辐射、抗高光强、
5、抗旱、抗寒、抗贫瘠等不利环境条件的能力。通过接种土壤藻培植土壤藻结皮改良退化草地,从而改善植物群落结构的研究已受到重视。土壤藻形成的生物结皮不仅可以固定沙土,防止土壤流失,而且还具有直接或者间接增加土壤营养水平、改善土壤环境、加速退化草地的生态恢复等独特的优势,土壤藻改良技术已经逐渐被人们所接受和利用 。本文通过对土壤藻改良退化草地的土壤养分、植物群落物种组成、物种多样性和植物生产量的调查,探讨了土壤藻结皮发育对退化草地土壤肥力、植物群落结构和物种多样性的影响,为土壤藻改良退化草地提供理论依据。研究区概况与方法 研究区概况退化草 地 改 良 研 究 区 位 于 库 布 齐 沙 漠 南 缘(,)
6、,海拔为 。该地区每年有 天风速大于,年均降雨量为 ,主要集中在月,且多暴雨,年均蒸发量为 ,年日照时数为 ;一年中暖季短暂(月),最热月份为月份,冷季较为漫长(月),最冷月份为月份,年均气温为,无霜期为 天,牧草可生长时长为 天。研究区地形地貌较复杂,主要为小型沙丘与草地相间,草地处于退化状态,沙丘以半固定沙丘为主,土壤质地以粉砂壤和沙土为主。研究区内主要的草本植物有本氏针茅()、芨芨草 ()、碱蓬 ()、羊 草 ()、披 碱 草()、沙打旺()和沙蓬 ()等,同时也分 布有 少 量 的 灌 木,主 要 有 柠 条()、沙 柳()、羊 柴()和油蒿()等。研究区在地形地貌、土壤类型、水文条件
7、、植被特征等方面具有库布齐沙漠南缘退化草地的共同特征,具有一定的代表性。退化草地接种土壤藻与土壤藻结皮培植在研究区分别选取 的地形地貌、土壤类型、水文条件、植被特征等环境条件大致相当的两个区域分别设定为改良区和非改良区(对照区)。用环刀法或无菌铲在库布齐沙漠南缘退化草地采集自然藻结皮,采集厚度为,装入无菌的牛皮纸信封,封口,快速带回实验室。将藻结皮置于不同已 灭 菌 的 三 角 瓶 中,分 别 加 入 无 菌 的 培养基,置于 的恒温光照培养箱中培养,获得混合土壤藻的培养液。取土壤藻培养液逐级扩大培养,为研究区培植人工藻结皮提供足量混合土壤藻培养液。为了满足试验地接种土壤藻的生长发育所需温度,
8、并保证接种土壤藻后退化草地植被的生长,在月中旬接种土壤藻,培植人工藻结皮。将含有土壤藻的培养液快速运到改良区,均匀接种到退化草地土壤表面,培养液中土壤藻含量大约为 ,安全与环境工程 :第 卷土壤藻培养液大约接种 退化草地。为了保证土壤藻的成活率,在接种培养液之后的前 内每天用微孔喷头向退化草地浇水次,每次浇水量与培养液接种量大致相等,并在第二个 内每天中午用同样方式浇水次,保证土壤藻生长的湿润环境,随后停止浇水。改良区在培植土壤藻结皮过程中所补充的营养和水分,在非改良区也按照同样的方式补充。土壤样品的采集与试验前处理在每年的月中旬,分别从非改良区和培植土壤藻结皮、和的改良区采集埋深为 、的土壤
9、。按照“”型走向,在改良区和非改良区分别选择 处采样点,每个采样点间隔至少,并在每个采样点的表层按照 大小、厚的规格采集个样品,用于分析土壤藻结皮的生长;同时向下挖掘土壤剖面,每个土壤层分别刮取 土壤,用于分析土壤理化性质。将每个采样点相同土壤层的样品均匀混合,设为一组,共组,去除每组土样中的砾石、植物残枝和其他杂质,并采用四分法从各组混合土壤中保留 土壤样品,分别装入采样布袋快速运回实验室。土壤样品充分混匀,分别称取少量土壤用于测定土壤含水率,剩下土壤样品在室温下自然风干,然后过 目筛,收集过筛后的土壤样品用于测定土壤养分。土壤藻结皮生长与土壤理化性质的测定从采集的土壤藻结皮样品中分别称取用
10、于测定干重,用于测定叶绿素含量。将土壤藻结皮样品装入离心管,加入 的乙醇,充分摇匀,密封后置于冰箱中提取,取出后以 转速离心 ,取上清液采用分光光度计在 和 波长下测定土壤藻结皮样品的光吸收值,并采用如下公式计算土壤藻结皮样品中叶绿素含量:()式中:和 分别表示在 和 波长下样 品 的 光 吸 收 值;为 样 品 中 叶 绿 素 含 量()。按照每个离心管中土壤藻结皮对应 乙醇,将叶绿素含量单位换算成(),其中()表示土壤藻结皮干重。土壤养分采用常规方法测定;土壤含水率采用 、烘干法测定;土壤中有机质含量采用重铬酸钾硫酸溶液氧化法测定;土壤中全氮含量采用凯氏定氮法测定;土壤中速效氮含量采用碱解
11、扩散硼酸吸收法测定;土壤中全磷含量采用高氯酸硫酸钼锑抗比色法测定;土壤中速效磷含量采用碳酸氢钠浸提钼锑抗比色法测定。本文中所有土壤重量均为土壤干重,采用烘干法测定。样方设置与植物群落特征调查在植物生长最旺盛的月份采用样方法调查植物群落结构。按照“”型走向,分别在非改良区和改良区设置个 的调查样地,每个样地间隔至少,每个样地设置 个等面积的样方,并从中选取具有本样地代表性的个样方,用于调查植物群落特征,样方面积为。分别调查样方中植物种类、植被盖度、植株密度、植被高度、植被频度和生物量,同时区分研究区内植物物种的重要性。植被高度用钢卷尺测量。样方内植物从地面刈割后,按不同植物种类称量鲜重,然后运回
12、实验室,在实验室内自然风干,称量不同植物物种的干重。植被盖度采用目测法估计。不同植物物种的重要值按照张虎等的方法计算。植物群落物种多样性分析植物群落物种多样性采用三类指数分析,即物种多样性指数()、物种丰富度指数()和物种均匀度指数()。物种多样性指数,采用 多样性指数,其计算公式为()()物种丰富度指数,采用 丰富度指数,其计算公式为()()物种均匀度指数,采用 均匀度指数,其计算公式为()式中:表示样方内全部物种的个体总数;表示样方内第个物种的个体数;表示样方内的物种数。数据处理与统计分析本文采用 软件对试验数据进行统计分析,对显著性水平 的试验数据在图中用误差棒标出,用 软件作图。结果与
13、讨论 土壤藻结皮对退化草地土壤含水率的影响退化草地土壤藻改良过程中土壤表层叶绿素含量的变化,见表。第期唐春梅等:土壤藻结皮对退化草地土壤肥力和植物群落多样性的影响表退化草地土壤藻改良过程中土壤表层叶绿素含量的变化 测试组改良年龄 土壤表层叶绿素含量()土壤藻改良组 对照组 由表可知:在改良区,退化草地接种土壤藻后,土壤表面生长的土壤藻叶绿素含量快速增加,经过年、年和年的培养,土壤表层叶绿素含量由接种时的 ()分别增加到 ()、()和 ();在非改良区的对照组,尽管没有接种土壤藻,但是由于按照改良区的管理方式补充了水分和营养,使得土壤表面的土著藻类有一定的生长,因为初始生物量极低,其生长较缓慢,
14、土壤表层叶绿素含量增加很少,经过年、年和年的培养,土壤表层叶绿素含量由接种时的 ()分别增加到 ()、()和 ()。上述试验结果表明,经过年的人工培植,土壤藻在土壤表层生长发育较好,形成了人工土壤藻结皮。土壤藻结皮对退化草地土壤含水率的影响,见图。由图可以看出:在接种土壤藻之前,退化草地土壤含水率随土壤埋深的增加而逐渐增加,且浅层土壤()的含水率明显低于深层土壤();退化草地接种土壤藻之后,随着土壤藻的生长,不同埋深土壤的含水率均明显增加,其中浅层土壤()的含水率增加最快,其次是埋深为 的土壤,埋深最大的土壤含水率变化最小;土壤藻改良年后,埋深为 、和 的土壤含水率分别增加了 、和 。上述试验
15、结果表明,土壤藻结皮对不同埋深土壤含水率的影响差异较大,其对浅层土壤含水率的影响明显强于深层土壤。土壤藻结皮对退化草地土壤中有机质含量的影响土壤藻结皮对退化草地土壤中有机质含量的影图土壤藻结皮对退化草地土壤含水率的影响 响,见图。图土壤藻结皮对退化草地土壤中有机质含量的影响 由图可以看出:退化草地经过土壤藻改良后土壤中有机质含量快速增加;同一改良年度内,土壤中有机质含量随土壤埋深的增加而下降;同一埋深土壤中有机质含量随土壤藻改良时间的延长而增加;接种土壤藻后,表层土壤中有机质含量增加速度最快,其他不同埋深土壤中有机质含量也均有增加;安全与环境工程 :第 卷经过年土壤藻结皮的发育,土壤中有机质含
16、量是接种土壤藻前的 倍,而未接种土壤藻的退化草地,年内土壤中有机质的含量几乎没有变化;土壤藻结皮经过年的发育,相比未接种土壤藻的退化草地土壤,埋深为 、和 的土壤中有机质含量分别增加了 、和 。上述试验结果表明,在退化草地接种土壤藻形成的藻结皮可以提高不同埋深土壤中有机质的含量。土壤藻结皮对退化草地土壤中全氮和速效氮含量的影响土壤藻结皮对退化草地土壤中全氮和速效氮含量的影响,见图。图土壤藻结皮对退化草地土壤中全氮和速效氮含量的影响 由图可以看出:土壤藻结皮对退化草地土壤中全氮和速效氮含量的影响与其对土壤中有机质含量的影响相同,也随土壤埋深的增加而下降,并且同一埋深土壤中全氮和速效氮含量随土壤藻
17、结皮发育年龄的增加而增加;土壤藻接种年后,埋深为 、和 的土壤中全氮含量分别增加了 、和 ,土 壤 中 速 效 氮 含 量 分 别 增 加 了 、和 。由此可知,在 埋深土壤中速效氮含量的增幅比全氮含量的增幅大,说明接种土壤藻改良退化草地不仅增加了土壤中总氮含量,而且其中可快速被植物利用的速效氮含量所占比例更大。土壤藻结皮对退化草地土壤中全磷和速效磷含量的影响土壤藻结皮对退化草地土壤中全磷和速效磷含量的影响,见图。由图可以看出:在接种土壤藻之前,不同埋深土壤中全磷含量的变化很小,土壤中速效磷含量的变化也几乎没有差异;在接种土壤藻之后,同一埋深土壤中速效磷含量的变化较大,埋深为 土壤中速效磷含量
18、随土壤藻结皮发育年龄的增加,依次增加了 、和 ,而埋深为 土 壤 中 速 效 磷 含 量 依 次 增 加 了 、和 ,埋深为 土壤中速效磷含量依次增加了、和 ,埋深为 土壤中速效磷含量依次增加了、和 ;而同一埋深土壤中全磷含量的变化相对较小,埋深为 、和 土壤中全磷含量随土壤藻结皮 发 育 年 龄 的 增 加,分 别 依 次 增 加 了 、和 ,、和 ,、和 ,、和 。上述试验结果表明,在埋深为 土壤中总磷含量变化较小的情况下,其中土壤中速效磷含量所占比例随土壤藻结皮发育年龄的增加而增加,表明土壤中有更多磷素能被植物利用而增加了植物的生物量,从而加快了退化草地的修复。第期唐春梅等:土壤藻结皮对
19、退化草地土壤肥力和植物群落多样性的影响图土壤藻结皮对退化草地土壤中全磷和速效磷含量的影响 土壤藻改良过程中退化草地植物群落组成的变化接种土壤藻对退化草地中植物群落组成和各物种重要值的影响,见表。由表可知:在接种土壤藻之前,退化草地植物群落组成中草本植物主要有本氏针茅、沙打旺、碱蓬、芨芨草、披碱草、羊草,小灌木有油蒿;接种土壤藻改良年后,退化草地中增加了草本植物沙蓬、灌表土壤藻结皮对退化草地中植物群落组成和各物种重要值的影响 植物物种当年接种前接种个月后第年第年第年本氏针茅 芨 芨 草 ()碱蓬 ()羊草 ()披 碱 草 沙 打 旺 沙蓬 ()羊 柴 油 蒿 沙柳 柠 条 木羊柴、沙柳和柠条,而
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土壤 藻结皮 退化 草地 土壤肥力 植物群落 多样性 影响 唐春梅
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。