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高寒草地土壤节肢动物群落结构及其季节动态对放牧方式的响应

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高寒草地土壤节肢动物群落结构及其季节动态对放牧方式的响应

作者：孙彩彩青海大学

学位级别：硕士

土壤节肢动物(Soil arthropods)是草地生态系统中数量大、种类多的一个类群,参与草地生态系统的物质循环及能量流动等重要过程,其群落结构和数量主要受到食物资源、生存环境的影响,放牧作为草地的主要利用方式通过影响植物和土壤理化性... 详细信息

土壤节肢动物(Soil arthropods)是草地生态系统中数量大、种类多的一个类群,参与草地生态系统的物质循环及能量流动等重要过程,其群落结构和数量主要受到食物资源、生存环境的影响,放牧作为草地的主要利用方式通过影响植物和土壤理化性质对土壤节肢动物群落结构产生影响。牦牛和藏羊是青藏高原最重要的两种放牧家畜,因二者采食过程的差异,对植物和土壤具有不同的影响。本研究拟通过在环青海湖流域高寒草地设置放牧控制试验,研究不同放牧方式(即牦牛和藏羊及其不同混合比例)对土壤节肢动物群落的影响,以探讨土壤节肢动物与植物群落、土壤特征间的关系,为青藏高原高寒草地合理利用、科学管理提供数据支持和理论依据。本研究设置了6个放牧处理(无放牧(CK)、牦牛单牧(YG)、藏羊单牧(SG)、牦牛藏羊1:2混合放牧(MG1:2)、牦牛藏羊1:4混合放牧(MG1:4)、牦牛藏羊1:6混合放牧(MG1:6)),通过干漏斗法(Tullgren法)对土壤节肢动物进行分离,并将大部分土壤节肢动物鉴定至科水平,统计个体数、类群数,计算土壤节肢动物多样性指数,结合土壤特征、植被特征,探讨土壤节肢动物与植被、土壤特征之间的关系。通过研究得出如下研究结果:1.与无放牧(CK)处理相比,藏羊单牧(SG)处理土壤全效养分、土壤速效养分、植物物种数、群落盖度、植株平均高度和植物生物量均较高。2.高寒草地返青前期土壤节肢动物隶属2纲3目7科,优势类群为螨总科(Acaroidae)和甲螨总科(Oribatida);生长旺期土壤节肢动物隶属4纲8目28科,优势类群为螨总科和甲螨总科;枯黄期土壤节肢动物3纲5目9科,优势类群为螨总科、甲螨总科和棘跳科(Onychiuridae)。3.高寒草地返青前期0-15 cm土层土壤节肢动物数量为15.10～23.95×10/m,生长旺期数量为30.52～49.23×10/m,枯黄期数量为23.04～37.37×10/m。土壤节肢动物在植物生长旺期数量最多、类群最丰富。4.与无放牧相比,返青前期,牦牛藏羊1:4混合放牧(MG1:4)可提高土壤节肢动物丰富度指数及类群数;生长旺期,藏羊单牧(SG)可提高土壤节肢动物丰富度指数及类群数;枯黄期,牦牛藏羊1:6混合放牧(MG1:6)可提高土壤节肢动物丰富度指数及类群数。不同放牧家畜及不同放牧家畜不同比例对土壤节肢动物群落影响不同。5.植物和土壤特征对土壤节肢动物影响不同,土壤节肢动物类群数与土壤含水量、植物平均高度和植物生物量呈正相关;土壤节肢动物总数量与植物平均高度、植物生物量呈正相关;均匀度指数与土壤速效磷、容重呈正相关,与植物平均高度、植物生物量呈负相关;丰富度指数与土壤速效氮、植物生物量呈正相关;多样性指数与土壤全磷、速效磷呈正相关。土壤速效磷、土壤速效氮、土壤容重和植物平均高度是影响土壤节肢动物数量的主要因子。综上所述,本文阐明了不同放牧方式对土壤节肢动物群落的影响,阐述了放牧方式通过改变土壤特征和植物群落进而影响土壤节肢动物的影响。土壤节肢动物是草地生态系统的重要参与者和调节者,其对放牧的响应,是制定青藏高原高寒草地合理放牧方式的重要依据。

关键词：高寒草地季节动态放牧方式土壤节肢动物群落组成土壤节肢动物群落多样性

放牧强度对环青海湖地区高寒草地土壤理化性质及土壤粒径分形特征的影响

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中国草地学报 2024年第8期46卷 88-96页

作者：孙彩彩安海涛董全民吕卫东杨晓霞青海大学畜牧兽医科学院/青海省畜牧兽医科学院/三江源区高寒草地生态教育部重点实验室/青海省高寒草地适应性管理重点实验室青海西宁810016

以青藏高原环青海湖地区高寒草地为研究对象,探讨放牧对土壤理化性质和土壤粒径分形特征的影响,并且分析了土壤单重分形维数与土壤理化性质及土壤粒径组成之间的关系。结果表明:(1)随放牧强度的增加,土壤质地变差,土壤黏粒、粉粒体积含... 详细信息

以青藏高原环青海湖地区高寒草地为研究对象,探讨放牧对土壤理化性质和土壤粒径分形特征的影响,并且分析了土壤单重分形维数与土壤理化性质及土壤粒径组成之间的关系。结果表明:(1)随放牧强度的增加,土壤质地变差,土壤黏粒、粉粒体积含量逐渐减少,砂粒体积含量逐渐增加,且随着土层深度的增加,土壤砂粒体积含量逐渐增大。(2)放牧会提高土壤中全磷含量和pH值,但会降低0~10 cm土层土壤含水量。(3)随放牧强度的增加和土层的加深,土壤单重分形维数逐渐减小。(4)土壤单重分形维数随土壤黏粒和粉粒体积含量的增加而增大,随土壤全磷、土壤全氮和土壤pH值的增加而增大,而随土壤含水量和土壤容重的增加而减小(P<0.01)。综上,土壤单重分形维数能够表征青藏高原环青海湖地区土壤质地的变化,随放牧强度的增加,土壤黏粒、粉粒体积含量和单重分形维数均逐渐减小。该研究结果可为青藏高原环青海湖地区土壤状况评价提供一定的参考依据。

关键词：高寒草地环青海湖放牧强度土壤理化性质土壤粒径组成单重分形维数

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牦牛和藏羊放牧对青藏高原高寒草甸土壤节肢动物群落的影响

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应用生态学报 2023年第11期34卷 3127-3134页

作者：孙彩彩董全民杨晓霞冯斌时光吕卫东青海大学畜牧兽医科学院/三江源区高寒草地生态教育部重点实验室/青海省高寒草地适应性管理重点实验室西宁810016

基于青海省海北藏族自治州海晏县的“高寒草地-家畜系统适应性管理技术平台”,开展了牦牛和藏羊放牧对高寒草甸土壤节肢动物影响研究。结果表明:试验共得到土壤节肢动物隶属4纲8目26科,其中优势类群为螨总科和甲螨总科;放牧牦牛和藏羊... 详细信息

基于青海省海北藏族自治州海晏县的“高寒草地-家畜系统适应性管理技术平台”,开展了牦牛和藏羊放牧对高寒草甸土壤节肢动物影响研究。结果表明:试验共得到土壤节肢动物隶属4纲8目26科,其中优势类群为螨总科和甲螨总科;放牧牦牛和藏羊均会降低土壤节肢动物多度,但会提高土壤节肢动物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数;放牧牦牛可显著提高捕食性土壤节肢动物功能群类群数,放牧牦牛和藏羊均可显著提高腐食性土壤节肢动物功能群类群数,但对杂食性和植食性土壤节肢动物功能群的类群数无显著影响;放牧牦牛和藏羊均显著降低了土壤螨类的多度;土壤容重、速效钾和速效氮是影响土壤节肢动物群落组成的主要环境因子。

关键词：高寒草甸土壤节肢动物群落多样性功能群

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青藏高原高寒草地土壤微生物活性对放牧强度的响应

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生态学杂志 2024年

作者：孙彩彩安海涛董全民刘文亭吕卫东杨晓霞青海大学畜牧兽医科学院青海省畜牧兽医科学院/三江源区高寒草地生态教育部重点实验室/青海省高寒草地适应性管理重点实验室

土壤微生物在草地生态系统中发挥着重要的作用，了解放牧条件下土壤微生物活性变化对评估草地土壤质量状况具有重要意义。为研究青藏高原地区高寒草地不同放牧强度（无放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧）影响下土壤微生物活性的变化... 详细信息

土壤微生物在草地生态系统中发挥着重要的作用，了解放牧条件下土壤微生物活性变化对评估草地土壤质量状况具有重要意义。为研究青藏高原地区高寒草地不同放牧强度（无放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧）影响下土壤微生物活性的变化特征，采用室内分析与野外取样调查相结合的方法，分析了不同放牧强度下土壤理化特征（有机碳、pH、铵态氮、硝态氮和速效磷）和微生物活性（微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物熵、基础呼吸和微生物代谢熵）等指标的变化。结果表明：（1）0～10 cm土层，放牧降低了土壤有机碳和土壤铵态氮含量，提高了土壤pH。（2）随放牧强度的增加，土壤微生物生物量碳、生物量氮和微生物熵均呈现降低的趋势，微生物生物量碳和生物量氮含量均在0～10 cm土层最高，分别为404.44～748.49和101.73～173.78 mg·kg-1。（3）随放牧强度的增加，土壤基础呼吸逐渐降低，而微生物代谢熵随放牧强度的增强逐渐增大。（4）土壤有机碳、pH和铵态氮是影响土壤微生物活性的重要因子。综上，随放牧强度的增强和土层深度的增加，土壤微生物生物量碳、生物量氮、微生物熵和土壤基础呼吸均呈降低的趋势，而微生物代谢熵随放牧强度的增强和土层深度的增加呈增加的趋势。

关键词：高寒草地放牧强度土壤微生物活性

青藏高原高寒草甸不同放牧方式下土壤粒径分形特征

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草地学报 2024年

作者：安海涛孙彩彩董全民杨晓霞刘文亭王晓丽赵新全青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海大学畜牧兽医科学院青海省高寒草地适应性管理重点实验室

为研究放牧方式对青藏高原高寒草甸土壤粒径的影响，本研究基于分形理论，选取青藏高原高寒草甸区4种放牧方式（牦牛单独放牧、藏羊单独放牧、牦牛和藏羊混牧、无放牧）为研究对象，利用激光粒度仪测定了土壤粒径体积分数，研究了土壤... 详细信息

为研究放牧方式对青藏高原高寒草甸土壤粒径的影响，本研究基于分形理论，选取青藏高原高寒草甸区4种放牧方式（牦牛单独放牧、藏羊单独放牧、牦牛和藏羊混牧、无放牧）为研究对象，利用激光粒度仪测定了土壤粒径体积分数，研究了土壤颗粒组成和分形特征对不同放牧方式的响应，揭示了不同放牧方式下土壤颗粒尺寸的空间分布规律。结果表明：各样地土壤颗粒组成均以粉粒、细砂粒和极细砂粒为主，且砂粒体积分数最高（49.3%～67.2%），其次为粉粒（26.1%～40.8%），黏粒体积分数最低（5.0%～10.0%）。牦牛藏羊混牧样地表层土壤细颗粒含量和单重分形维数均高于牦牛和藏羊单独放牧，而土壤容重却显著低于其他处理。相关性和主成分分析表明，单重分形维数与黏粒、粉粒和有机碳显著正相关，与砂粒极显著负相关。综上，在中度放牧强度下，青藏高原高寒草甸牦牛和藏羊混牧方式可以促进土壤颗粒的均匀分布，维持稳定的土壤结构，改良土壤质地。

关键词：青藏高原放牧方式土壤颗粒组成单重分形维数

放牧对中小型土壤动物群落结构影响的Meta分析

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草地学报 2024年第4期32卷 1194-1203页

作者：孙彩彩安海涛杨晓霞吕卫东刘文亭董全民青海大学畜牧兽医科学院青海省畜牧兽医科学院/三江源区高寒草地生态教育部重点实验室/青海省高寒草地适应性管理重点实验室青海西宁810016

中小型土壤动物是地下生态系统重要的参与者,在地下生态系统物质循环和能量流动过程中均扮演着重要角色。本研究通过对40篇文献进行Meta分析,探讨放牧对中小型土壤动物群落结构变化的影响,结果表明:(1)放牧会提高中小型土壤动物丰度,但... 详细信息

中小型土壤动物是地下生态系统重要的参与者,在地下生态系统物质循环和能量流动过程中均扮演着重要角色。本研究通过对40篇文献进行Meta分析,探讨放牧对中小型土壤动物群落结构变化的影响,结果表明:(1)放牧会提高中小型土壤动物丰度,但会降低物种数和多样性指数。(2)放牧通过影响植物群落和土壤理化性质,进而间接影响中小型土壤动物的群落结构。(3)相关性分析表明,在围封处理下,中小型土壤动物丰度与土壤含水量、速效钾呈正相关;在放牧处理下,中小型土壤动物丰度与土壤含水量、速效钾、全磷呈显著正相关(P<0.01)。(4)结构方程模型结果显示,在围封处理下,土壤全氮对中小型土壤动物丰度产生显著正效应(标准化回归系数β=0.19,P<0.05)。综上所述,中小型土壤动物作为地下生态系统的重要参与者,其对放牧的响应方式,有利于为各地区制定更合理且科学的放牧方式。

关键词：放牧中小型土壤动物群落结构 Meta分析

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青藏高原土壤微生物生物量对放牧强度响应的Meta分析

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草地学报 2024年第6期32卷 1913-1922页

作者：安海涛孙彩彩董全民杨晓霞张春辉赵新全青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室/青海大学畜牧兽医科学院/青海省高寒草地适应性管理重点实验室青海西宁810016

家畜放牧是青藏高原高寒草地最主要的利用方式,对草地生态系统具有重要影响。然而青藏高原微生物生物量对放牧强度的综合响应模式仍不清楚。因此,本文采用Meta分析方法,对青藏高原高寒草地不同放牧强度表层土壤(0~10 cm)有机碳、全氮含... 详细信息

家畜放牧是青藏高原高寒草地最主要的利用方式,对草地生态系统具有重要影响。然而青藏高原微生物生物量对放牧强度的综合响应模式仍不清楚。因此,本文采用Meta分析方法,对青藏高原高寒草地不同放牧强度表层土壤(0~10 cm)有机碳、全氮含量及微生物生物量变化进行了定量分析。结果表明,重度放牧显著降低了土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量,降幅分别为24.5%,16.0%,29.3%和24.7%;且重度放牧降低了细菌、真菌和放线菌的生物量。此外,线性混合效应模型分析表明,土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量在重度放牧强度下与土壤有机碳和全氮含量呈正相关关系。综上,重度放牧对青藏高原高寒草地土壤养分和微生物生物量具有显著的负效应,为维持草地植物多样性和生态系统功能,应保持较低的放牧压力。

关键词：青藏高原放牧强度土壤微生物生物量 Meta分析

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放牧家畜组合对高寒草地植物群落特征及生产力的影响

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生态学杂志 2022年

作者：刘玉祯刘文亭杨晓霞冯斌孙彩彩李彩弟赵新全董全民青海大学畜牧兽医科学院青海省高寒草地适应性管理重点实验室青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室

为明晰中等放牧强度下不同放牧家畜组合如何调控高寒草地地上净初级生产力变化，进而提高高寒草地管理水平，本研究以青藏高原东端高寒草地为对象，设置中等放牧强度下不同放牧家畜组合样地(牦牛、藏羊单独放牧及1:2混合放牧)和不放牧... 详细信息

为明晰中等放牧强度下不同放牧家畜组合如何调控高寒草地地上净初级生产力变化，进而提高高寒草地管理水平，本研究以青藏高原东端高寒草地为对象，设置中等放牧强度下不同放牧家畜组合样地(牦牛、藏羊单独放牧及1:2混合放牧)和不放牧样地，分析了不同放牧家畜组合下高寒草地植物群落特征、土壤理化性质及地上净初级生产力变化。结果表明：不同放牧家畜组合对物种丰富度与多样性指数无显著影响，但显著降低高寒草地植物群落的高度与盖度，并改变功能群重要值占比；藏羊单独放牧显著增加高寒草地土壤速效氮、磷含量以及土壤容重；放牧弱化高寒草地植被多样性对地上净初级生产力的调控作用并加强土壤环境因子的作用强度；牦牛、藏羊混合放牧时高寒草地地上净初级生产力、家畜采食量均最高。为提升高寒草地管理水平，建议基于中等放牧强度进行牦牛、藏羊适宜比例的混合放牧，采用植被家畜土壤耦合管理方式以实现高寒草地生态功能维持与可持续利用。

关键词：草食动物组合高寒草地地上净初级生产力中度放牧植物群落组成

牦牛和藏羊暖季放牧对青藏高原高寒草地不同组分碳、氮的影响

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草地学报 2024年

作者：吕卫东董全民孙彩彩刘文亭冯斌刘玉祯张振祥杨晓霞青海大学畜牧兽医科学院青海省高寒草地适应性管理重点实验室三江源区高寒草地生态教育部重点实验室

土壤碳、氮是植物生长主要的养分来源，对于维持土壤肥力，提高土壤微生物活性以及对缓解全球气候变化具有重要意义。本研究依托青海省高寒草地-家畜系统适应性管理技术平台(https://***)研究不同放牧方式对不同组分碳、氮的影响。研究... 详细信息

土壤碳、氮是植物生长主要的养分来源，对于维持土壤肥力，提高土壤微生物活性以及对缓解全球气候变化具有重要意义。本研究依托青海省高寒草地-家畜系统适应性管理技术平台(https://***)研究不同放牧方式对不同组分碳、氮的影响。研究结果表明：牦牛、藏羊单独放牧显著增加了微生物生物量碳，混合放牧显著降低了微生物生物量碳；对微生物生物量氮而言，单独放牧和混合放牧均显著降低了微生物生物量氮含量，放牧对土壤总碳和土壤总氮无显著影响。放牧对微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮的影响大于对土壤总碳和土壤总氮的影响。从微生物生物量的角度分析，高寒草地以混合放牧为优，单独放牧会加剧高寒草地土壤微生物碳限制。本试验确定了不同放牧方式下高寒草地土壤不同组分碳、氮含量，可以为该区域草地的可持续管理提供科学依据。

关键词：放牧青藏高原高寒草地微生物生物量