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玉米种植改变了引黄灌区盐渍化土壤细菌多样性与功能

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荒漠草原植物在氮磷添加下叶功能性状特征及其可塑性

中国生态农业学报（中英文） 2024年第6期32卷 986-996页

作者：李凤霞黄业芸王长军沈靖丽孙娇张永宏吴霞郭鑫年宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川 750002

为了明确植物修复对盐渍化土壤细菌群落结构及多样性的影响,本文对宁夏引黄灌区盐渍化土壤玉米种植地根际和非根际土壤以及荒地土壤细菌多样性、群落结构及功能、细菌群落与环境因子之间的相关关系等进行研究.结果表明:玉米种植能够增... 详细信息

为了明确植物修复对盐渍化土壤细菌群落结构及多样性的影响,本文对宁夏引黄灌区盐渍化土壤玉米种植地根际和非根际土壤以及荒地土壤细菌多样性、群落结构及功能、细菌群落与环境因子之间的相关关系等进行研究.结果表明:玉米种植能够增加盐渍化土壤细菌物种数(OTU,Operational Taxonomic Unit)和多样性,各土壤细菌总物种数和特有物种数(OTU)从高到低依次为:非根际土壤＞根际土壤＞荒地土壤;土壤细菌多样性(即ACE指数、Chao1指数、Simpson指数与Shannon指数)由大到小均依次为:根际土壤＞非根际土壤＞荒地土壤,3种土壤细菌多样性之间差异不显著.玉米种植改变了盐渍化土壤细菌群落结构和功能多样性,玉米种植显著提高了变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)两种优势菌门的相对丰度;丛毛单胞菌属(Comamonadaceae)、丝状菌属(Hyphomircobiales)和根瘤菌属(Rhizobiaceae)为3种土壤组间差异贡献最大的物种;玉米种植增加了盐渍化土壤中细菌参与新陈代谢功能与遗传信息处理功能物种的相对丰度,且有效磷、全磷、速效氮、全盐和pH是影响二级功能相对丰度的重要因子.玉米种植后其根际和非根际土壤细菌群落在生态位上与荒地之间存在明显分异.种植玉米修复盐渍化土壤能够改变土壤细菌群落结构、功能和多样性,对改善盐渍化土壤微环境,促进盐渍化土壤微生物功能发挥和盐渍化土壤种植结构优化具有重要意义.

关键词：盐渍化土壤细菌功能预测玉米根际引黄灌区

来源：博看期刊评论

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草业学报 2024年第3期33卷 97-106页

作者：鲍平安邱开阳黄业芸王思瑶崔璐瑶骆欣怡杨云涛谢应忠宁夏大学林业与草业学院宁夏银川750021 宁夏大学宁夏草牧业工程技术研究中心宁夏银川750021 宁夏大学农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室宁夏银川750021 宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地宁夏银川750021

探究荒漠草原植物在N、P添加下叶功能性状特征及其变异,对揭示植被对环境的响应机制至关重要。以宁夏盐池县荒漠草原植物群落为研究对象,分析了N、P添加对植物群落叶片形态和化学性状的影响。结果表明:植物群落叶片氮磷比0.5),其中变异... 详细信息

探究荒漠草原植物在N、P添加下叶功能性状特征及其变异,对揭示植被对环境的响应机制至关重要。以宁夏盐池县荒漠草原植物群落为研究对象,分析了N、P添加对植物群落叶片形态和化学性状的影响。结果表明:植物群落叶片氮磷比0.5),其中变异性较大的性状为叶面积、比叶面积和叶组织密度,表明植物群落主要通过改变自身形态来应对环境的变化;相关性分析结果表明,植物群落叶片性状之间存在显著的相关性,并且表现出应对养分环境变化的协同作用。本研究为预测植物和生态系统对全球变化因素的反应提供了理论依据,对探讨区域植被分布、恢复进程至关重要。

关键词：荒漠草原养分添加叶片功能性状群落加权平均值

宁夏东部杨柴生态修复区短期水氮添加对草本植物群落的影响

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生态科学 2024年第2期43卷 202-210页

作者：苗虎邱开阳苏云刘王锁何毅赵香君李海泉黄业芸李亚园谢应忠宁夏大学农学院银川750021 宁夏大学林业与草业学院银川750021 内蒙古贺兰山国家级自然保护区管理局阿拉善750306 宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区管理局银川750400

为研究短期水氮添加对杨柴生态修复区草本植物群落数量特征及其多样性的影响,在宁夏白芨滩国家级自然保护区杨柴生态修复区进行水氮添加试验,采用随机区组设计试验,每个区组设置4个水添加梯度(W0:未添加水分;W1:添加多年平均降水量的33%... 详细信息

为研究短期水氮添加对杨柴生态修复区草本植物群落数量特征及其多样性的影响,在宁夏白芨滩国家级自然保护区杨柴生态修复区进行水氮添加试验,采用随机区组设计试验,每个区组设置4个水添加梯度(W0:未添加水分;W1:添加多年平均降水量的33%;W2:添加多年平均降水量的66%;W3:添加多年平均降水量的100%)和4个氮添加梯度(氮添加量分别为N0:未添加氮素;N1:5 g·m^(-2)·a^(-1);N2:10 g·m^(-2)·a^(-1);N3:20 g·m^(-2)·a^(-1))两两随机组合的16个水氮添加处理,共4个区组。结果表明:(1)不同水氮添加使植物群落结构发生了显著变化,与对照(W0N0)相比,草本层优势种狗尾草的重要值在中氮不施水(W0N2)、低水耦合高氮(W1N3)、中水不施氮(W2N0)、中水耦合中氮(W2N2)几种处理下达到最大值,其峰值为0.46,狗尾草集群分布明显,表明在中度水平的单一水、氮或中度水平的水氮耦合措施下群落聚集效应明显。(2)在不同水氮添加处理下,从不施氮(N0)到高氮水平(N3),草本植物群落物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数以及Pielou均匀度指数均随着氮水平的增加呈先增大后减小的趋势,且都在中水耦合低氮(W2N1)处理下有最大值。(3)氮添加对于生态修复区植物的物种丰富度、Simpson优势度指数以及Shannon-Wiener多样性指数均有显著影响(P<0.05)。综上,适量的水和氮添加更有利于生态修复区植被恢复,W2N1处理能够最好地改善杨柴生态修复区草本层植物群落物种多样性,从而有效地促进了沙漠化逆转进程。

关键词：水分添加氮添加杨柴生态修复区宁夏数量特征群落结构植物多样性

贺兰山不同海拔草甸土壤C、N、P生态化学计量特征与优势植物根际微生物的互作关系

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贺兰山不同海拔草甸土壤C、N、P生态化学计量特征与优势植物根际...

作者：黄业芸宁夏大学

学位级别：硕士

山地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,山地生态系统中的草甸生态系统是由生物因素和动物因素共同组成的复杂生态系统,具有良好的生态性能和资源性能,根际作为一类特殊的微生态系统,不仅是植物和土壤环境之间物质和能量交换的结点... 详细信息

山地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,山地生态系统中的草甸生态系统是由生物因素和动物因素共同组成的复杂生态系统,具有良好的生态性能和资源性能,根际作为一类特殊的微生态系统,不仅是植物和土壤环境之间物质和能量交换的结点,而且是各种养分物质循环的活跃区域。根际环境中的根际土壤微生物通过分解凋落物,活化土壤中的养分与矿物,为植物的生长发育提供养分。因此,探究根际土壤的养分与根际微生物群落间的相互关系,有助于理解根际土壤微生物调控养分循环的机理。本文以贺兰山不同海拔高度草甸(2600-3540 m)的优势植物物种为研究对象,采集其根际土壤样品,对根际土壤理化因子、根际土壤C、N、P生态化学计量特征和根际土壤微生物量C、N、P生态化学计量特征与根际土壤微生物群落特征间的相互关系进行细致研究,揭示土壤-微生物间的相关关系,为贺兰山草甸生态系统生态恢复与长期发展提供科学依据。研究得到的主要结果如下:(1)沿海拔由低到高,研究区样地草本植被生物量整体呈现出先增高后降低的变化趋势。研究区样地草本样方植被盖度均大于90%,植被盖度较高。植物群落Simpson优势度指数随海拔升高呈降低趋势;Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Margalef指数与植被盖度沿海拔变化均呈“降低-升高”交替的变化趋势。(2)不同海拔优势植物根际土壤C、N、P生态化学计量特征存在显著差异性,根际土壤有机碳、全氮、全磷的含量均与海拔表现出显著相关性:土壤有机碳沿海拔变化未呈现明显的规律性变化;土壤全氮沿海拔变化呈波动上升的变化趋势,且本研究中灌木优势植物根际土壤全氮含量显著高于草本优势植物根际土壤全氮含量;全磷含量沿海拔变化整体呈“升高-降低”的单峰变化格局。冗余分析结果表明碱解氮、土壤含水量、土壤全碳、电导率、以及速效钾是影响根际土壤C、N、P生态化学计量特征的土壤理化因子;随海拔的升高,微生物量碳含量整体表现出随海拔升高而升高的变化规律,且灌木优势植物根际土壤微生物量碳含量显著高于草本植物根际土壤微生物量碳含量,微生物量氮含量随海拔变化未呈现出明显的变化规律,微生物量磷含量沿海拔变化呈现先增高后减低的单峰格局。微生物量磷含量和微生物量碳氮比值与海拔显著正相关。土壤含水量、电导率、pH值、速效钾以及全磷、土壤碳氮比、土壤碳磷比、土壤氮磷比是主要影响根际土壤微生物量C、N、P生态化学计量特征的因子,说明根际土壤微生物量生态化学计量特征是驱动根际土壤微生物量C、N、P生态化学计量特征变化的主要因子。(3)细菌在门水平,以变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等为主;在目水平,以鞘脂杆菌目(Sphingomonadales)、根瘤菌目(Rhizobiales)、黏球菌目(Myxococcales)等为主,在属水平,主要以Gp6、Gp4、芽单胞菌属(Gemmatimonas)等为主,真菌在门水平,以担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)等为主,在目水平以伞菌目(Agaricales)、格胞腔菌目(Pleosporales)、革菌目(Thelephorales)等为主;在属水平主要以丝盖伞属(Inocybe)、湿伞属(Hygrocybe)等为主。电导率、微生物量碳氮比值和微生物量碳磷比值是显著影响根际土壤微生物群落的因子。土壤有机碳、全碳和微生物量碳是显著影响微生物类群丰度的主要土壤环境因子,表明贺兰山不同海拔草甸优势植物根际土壤微生物群落丰度更易受到土壤碳元素的影响。综上表明,不同海拔草甸优势植物对根际土壤的理化性质、根际土壤微生物量碳氮磷生态化学计量特征、微生物群落间都具有一定影响,说明植被可通过根际作用影响土壤的细菌与真菌的群落,同时影响根际土壤养分转化与能量流动。

关键词：贺兰山草甸生态化学计量特征根际土壤微生物互作关系

毛乌素沙地南缘不同固沙灌木群落土壤质量评价

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草业科学 2022年第10期39卷 2005-2015页

作者：何毅邱开阳苏云刘王锁李海泉黄业芸李亚园宁夏大学农学院宁夏银川750021 内蒙古贺兰山国家级自然保护区管理局内蒙古阿拉善750306 宁夏葡萄酒与防沙治沙职业技术学院宁夏银川750199

为探讨不同固沙灌木对沙地土壤质量的影响,本研究以毛乌素沙地生态恢复区典型固沙灌木林地为研究对象,以未栽植任何固沙灌木的流沙地为对照(CK),比较5种不同固沙灌木对表层土壤(0-10 cm)土壤理化性质和微生物多样性的影响,采用隶属函数... 详细信息

为探讨不同固沙灌木对沙地土壤质量的影响,本研究以毛乌素沙地生态恢复区典型固沙灌木林地为研究对象,以未栽植任何固沙灌木的流沙地为对照(CK),比较5种不同固沙灌木对表层土壤(0-10 cm)土壤理化性质和微生物多样性的影响,采用隶属函数结合因子分析方法,评价5种固沙灌木林下的土壤质量。结果表明:1)纯柠条(Caragana korshinskii)(N)和柠条×花棒(Corethrodendron scoparium)混交(NH)处理土壤粘粉粒、极细砂粒含量最高,分别为5.10%、11.07%和3.25%、9.58%,二者粗砂粒含量最低,均为17.88%。2) 5种固沙灌木林地土壤有机质含量均显著高于CK (PN>花棒×沙拐枣混交(HS)>柠条×沙拐枣混交(NS)>Y>CK。综上所述,NH处理最有利于研究区沙地土壤质量恢复。

关键词：土壤性质土壤质量固沙灌木沙地恢复毛乌素沙地微生物多样性

贺兰山东坡典型植物群落多样性垂直分布特征与土壤因子的关系

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生态学报 2023年第12期43卷 4995-5004页

作者：杨壹邱开阳李静尧谢应忠刘王锁黄业芸王思瑶鲍平安宁夏大学农学院银川750021 宁夏草牧业工程技术研究中心银川750021 农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室银川750021 宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021 宁夏贺兰山国家级自然保护区管理局银川750021

深入探究山地生态系统植物群落多样性与关键土壤因子的关系及土壤因子在植物群落构建与多样性维持中的重要作用是区域生物多样性保护和生态系统服务功能综合提升的基础。本文采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)和相关分析揭示了贺... 详细信息

深入探究山地生态系统植物群落多样性与关键土壤因子的关系及土壤因子在植物群落构建与多样性维持中的重要作用是区域生物多样性保护和生态系统服务功能综合提升的基础。本文采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)和相关分析揭示了贺兰山东坡典型植物群落多样性垂直分布格局与土壤因子的关系。结果表明:(1)贺兰山东坡植物群落多样性具有明显的垂直分布格局,针阔叶混交林植物物种组成最为丰富,中域效应明显;不同层次植物多样性随海拔升高变化趋势不一致且各自在不同海拔间差异显著(P灌木层>乔木层。(2)研究区土壤因子沿海拔梯度变化趋势不同,均存在显著差异(P<0.05),其中土壤含水量(SM)、有机碳(SOC)和全氮(TN)含量空间变异性较大;高山灌丛草甸土壤养分含量最高,高海拔区土壤P限制高。(3)9个土壤因子解释了研究区总体植物多样性89.68%的生态信息,与植物多样性具有较强的相关性,影响不同层次植物多样性垂直分异的关键土壤因子略有不同。综上,土壤有机碳、pH、碳磷比、含水量是影响贺兰山东坡植物多样性空间分布的主要驱动因子。

关键词：贺兰山植物群落多样性土壤因子海拔梯度植被—土壤关系

贺兰山中段不同海拔青海云杉林非根和根围土壤生态化学计量特征及影响因素

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生态学报 2023年第19期43卷 7974-7986页

作者：杨壹邱开阳朱亚超谢应忠刘王锁黄业芸崔璐瑶王思瑶宁夏大学农学院银川750021 宁夏草牧业工程技术研究中心银川750021 农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室银川750021 宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021 宁夏贺兰山国家级自然保护区管理局银川750021

面对全球变化,准确掌握陆地森林生态系统生物地球化学循环过程及其影响因素,有助于维持生态系统多功能性与稳定性,实现增汇并延长碳汇服务,持续增进并改善人民福祉。为了探究贺兰山山地森林生态系统优势建群种青海云杉(Picea crassifol... 详细信息

面对全球变化,准确掌握陆地森林生态系统生物地球化学循环过程及其影响因素,有助于维持生态系统多功能性与稳定性,实现增汇并延长碳汇服务,持续增进并改善人民福祉。为了探究贺兰山山地森林生态系统优势建群种青海云杉(Picea crassifolia)林土壤生态化学计量特征对海拔的生态响应及其影响因素,从土壤、林分、地形影响因素的角度出发,采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)和方差分解分析(Variance partitioning analysis,VPA)阐明影响其非根和根围土壤生态化学计量特征空间变异的关键因素。结果表明:(1)贺兰山青海云杉林非根和根围土壤C、N养分含量均维持在较高水平,高海拔区域青海云杉生长受土壤P限制高;相较非根土壤,根围土壤虽养分含量较低,但具有较高的养分周转能力,如有机质分解与矿化、固持P的潜力等。(2)随海拔变化,非根和根围土壤养分及其生态化学计量比变化趋势不同,非根土除了全氮(TN)含量外其他养分含量及化学计量比在不同海拔间均差异显著(P0.05)。(3)土壤、林分、地形3组影响因子共同累计解释了非根和根围土壤养分计量特征61.35%、39.64%的变异;海拔、微生物量碳(MBC)和微生物量磷(MBP)是影响青海云杉林非根土壤养分计量垂直分异的主导因子,而归一化植被指数(NDVI)则显著影响其根围土壤养分计量空间特征;土壤因子对非根和根围土壤生态化学计量特征的单独作用分别是林分因子的2倍、3倍。综上所述,贺兰山青海云杉林非根和根围土壤养分及其生态化学计量特征的空间异质性主要受到土壤因子的驱动,林分因子次之,地形因子的作用主要通过对环境因子的再分配改变植被、土壤性质等特征进而影响土壤生态化学计量的空间格局。本研究有助于科学评估山地生态系统土壤养分盈亏状况及其关键的影响因素,以期从生态化学计量角度为林地土壤养分调控与可持续经营管理提供科学依据和理论支持。

关键词：青海云杉林土壤养分生态化学计量非根和根围土壤贺兰山

氮磷添加对短花针茅荒漠草原两种禾草凋落物分解特征的影响

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中国草地学报 2023年第9期45卷 66-76页

作者：鲍平安邱开阳黄业芸刘王锁崔璐瑶王思瑶杨壹谢应忠宁夏大学农学院宁夏银川750021 宁夏草牧业工程技术研究中心宁夏银川750021 农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室宁夏银川750021 宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地宁夏银川750021 宁夏葡萄酒与防沙治沙职业技术学院宁夏银川750199

凋落物分解作为生态系统重要功能之一,在生物地球化学循环过程中发挥着重要作用。为了明确荒漠草原凋落物分解对氮(N)、磷(P)添加及二者交互作用的响应,以宁夏荒漠草原短花针茅和赖草的凋落物为研究对象,使用凋落物网袋分解法,采用随机... 详细信息

凋落物分解作为生态系统重要功能之一,在生物地球化学循环过程中发挥着重要作用。为了明确荒漠草原凋落物分解对氮(N)、磷(P)添加及二者交互作用的响应,以宁夏荒漠草原短花针茅和赖草的凋落物为研究对象,使用凋落物网袋分解法,采用随机区组设计。设置N、P添加各4个梯度,均为纯N、P含量,N_(1)、N_(2)、N_(3)、N_(4)添加量分别为0 g/(m^(2)·a)、5 g/(m^(2)·a)、10 g/(m^(2)·a)、20 g/(m^(2)·a);P_(1)、P_(2)、P_(3)、P_(4)添加量分别为:0 g/(m^(2)·a)、4 g/(m^(2)·a)、8 g/(m^(2)·a)、16 g/(m^(2)·a)。结果表明:(1)短花针茅和赖草凋落物分解过程分为快速分解和缓慢分解两个阶段,两个物种的分解速率存在差异性,短花针茅和赖草凋落物分别在快速分解至90 d和180 d时,分解速率减慢;(2)不同物种对N、P添加的响应不同,N_(2)+P_(4)和N_(3)+P_(3)处理促进短花针茅凋落物分解,但抑制赖草凋落物分解。根据指数衰减模型预测短花针茅凋落物分解95%所用时间为71.17~122.00个月,赖草为51.00~68.67个月,分解速率表现为:赖草>短花针茅;(3)短花针茅凋落物在夏季和秋季分解较快,赖草在夏季分解较快。综上,适量的N、P添加对凋落物分解具有一定的促进作用,不同物种凋落物分解速率存在差异。

关键词：宁夏盐池荒漠草原短花针茅和赖草凋落物氮、磷添加交互作用分解速率

固沙灌木配置模式对宁夏东部风沙区土壤生态化学计量特征的影响

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草原与草坪 2022年第6期42卷 28-38页

作者：李海泉邱开阳谢应忠何毅苗虎刘王锁黄业芸宁夏大学农学院宁夏银川750021 宁夏葡萄酒与防沙治沙职业技术学院宁夏银川750199

为探讨宁夏东部风沙区不同固沙灌木配置模式对土壤养分含量及其生态化学计量比的影响,以宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区典型固沙灌木样地为研究对象,分析5种固沙灌木配置模式(柠条纯林、杨柴纯林、柠条×花棒混交、柠条×沙拐枣混交、... 详细信息

为探讨宁夏东部风沙区不同固沙灌木配置模式对土壤养分含量及其生态化学计量比的影响,以宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区典型固沙灌木样地为研究对象,分析5种固沙灌木配置模式(柠条纯林、杨柴纯林、柠条×花棒混交、柠条×沙拐枣混交、花棒×沙拐枣混交)下土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量比。结果表明:0~10 cm土层,柠条×花棒混交、柠条×沙拐枣混交固沙灌木配置模式的土壤全氮含量和N∶P均显著高于其他3种固沙灌木配置模式,但土壤C∶N显著低于其他3种;10~20 cm土层,柠条纯林、柠条×沙拐枣混交固沙灌木配置模式土壤C∶N显著高于其他3种,柠条纯林固沙灌木配置模式土壤C∶P显著高于其他4种;20~30 cm土层,柠条纯林固沙灌木配置模式土壤全氮含量显著高于其他4种,柠条×沙拐枣混交固沙灌木配置模式土壤有机碳含量和C∶P均显著低于其他4种。C∶N和N∶P主要限制因素均为全氮,C∶P主要限制因素为有机碳。柠条×花棒混交、柠条×沙拐枣混交固沙灌木配置模式有利于表层土壤氮矿化,提高土壤全氮含量,促进沙地土壤养分的平衡。

关键词：固沙灌木土壤生态化学计量沙地恢复草方格造林