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Changes in soil free-living diazotrophic community and co-occurrence patterns along desert wetland degradation gradient in the Mu Us Desert,northern China

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Pedosphere 2023年第4期33卷 638-648页

作者： Kun WANG Hongyan FEI Qian TONG Chuanyu WAN Ruopeng PAN fengpeng han State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau College of Natural Resources and EnvironmentNorthwest A&F UniversityShaanxi 712100(China) Research Center on Soil&Water Conservation Institute of Soil and Water ConservationChinese Academy of Sciences and Ministry of Water ResourcesShaanxi 712100(China)

Climate change and human activity have led to the degradation of desert ***-living diazotrophs are vital for soil nitrogen ***,a comprehensive understanding of how soil free-living diazotrophic communities and their co-occurrence patterns respond to desert wetland degradation is ***,quantitative polymerase chain reaction(qPCR),amplicon sequencing targeting nitrogenase gene(nifH),and network analysis were used to investigate the abundance,diversity,community composition,and co-occurrence patterns of soil free-living diazotrophs along the wetland degradation gradient,i.e.,non-degraded(ND),lightly degraded(LD),moderately degraded(MD),and severely degraded(SD),in the southeastern Mu Us Desert,northern *** abundance and Shannon,Simpson,Chao 1,and ACE indexes decreased(P0.05)was observed between ND and LD *** relative abundance of Proteobacteria generally decreased(by 53.5%–19.7%)across the different degradation levels,while the relative abundance of Cyanobacteria increased(by 6.2%–40.1%)from ND to MD *** abundance,diversity,and community composition of diazotrophs were most strongly related to soil organic carbon,followed by total nitrogen,moisture,and *** least number of network nodes and edges and the lowest density were observed for MD and SD wetlands,indicating that the complexity of free-living diazotrophic networks was reduced by continued ***,severe desert wetland degradation affected the abundance,diversity,and network complexity of soil free-living diazotrophs more negatively than light *** degradation promoted the growth of autotrophic diazotrophs and inhibited the growth of heterotrophic *** changes were mostly related to the loss of soil organic carbon.

关键词： amplicon sequencing biological nitrogen fixation co-occurrence network analysis nifH gene quantitative polymerase chain reaction soil organic carbon

Changes in diversity,composition and assembly processes of soil microbial communities during Robinia pseudoacacia *** on the Loess Plateau,China

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Journal of Arid Land 2022年第5期14卷 561-575页

作者： WANG Kun WANG Xiaoxia FEI Hongyan WAN Chuanyu han fengpeng State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau College of Natural Resources and EnvironmentNorthwest A&F UniversityYangling 712100China Research Center on Soil&Water Conservation Institute of Soil and Water ConservationChinese Academy of Sciences and Ministry of Water ResourcesYangling 712100China

Robinia pseudoacacia L.(RP)restoration has increased vegetation cover in semi-arid regions on the Loess Plateau of China,but ecological problems have also occurred due to RP restoration,such as reduced soil ***,it is still uncertain how microbial diversity,composition and assembly processes change with RP restoration in semi-arid ***,amplicon sequencing of small subunit ribosomal ribonucleic acid(16S rRNA)and internal transcribed spacer(ITS)genes was performed to study soil bacterial and fungal diversity,composition and assembly processes at four study sites with different stand ages of RP plantations(Y10,RP plantation with stand ages less than 10 a;Y15,RP plantation with stand ages approximately 15 a;Y25,RP plantation with stand ages approximately 25 a;and Y40,RP plantation with stand ages approximately 40 a)along a 40-a chronosequence on the Loess *** diversity of soil bacteria and fungi increased significantly during the restoration period from 10 to 15 a(Phanges in soil total nitrogen,nitrate nitrogen and moisture contents,while soil fungal communities were mainly shaped by soil organic carbon and nitrate nitrogen *** communities were structured by the heterogeneous selection and stochastic process,while fungal communities were structured primarily by the stochastic *** RP restoration induced an increase in the relative importance of heterogeneous selection on bacterial ***,this study reveals t

关键词： Robinia pseudoacacia microbial diversity community structure community assembly restoration semi-arid regions

黄土高原生物结皮对种子出苗及幼苗存活与生长的影响

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生态学报 2024年第20期44卷 9354-9363页

作者：张雪肖波韩凤朋中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100 中国科学院大学北京100049 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193

生物结皮可通过多种直接或间接途径影响种子出苗和幼苗生长,但相关研究多集中在极干旱沙漠及荒漠区,且多为盆栽实验。以无结皮为对照,通过野外实验分析不同盖度(80%、50%、30%)的藻结皮和藓结皮对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、黑... 详细信息

生物结皮可通过多种直接或间接途径影响种子出苗和幼苗生长,但相关研究多集中在极干旱沙漠及荒漠区,且多为盆栽实验。以无结皮为对照,通过野外实验分析不同盖度(80%、50%、30%)的藻结皮和藓结皮对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、黑沙蒿(Artemisia ordosica)、鬼针草(Bidens pilosa)种子出苗、幼苗存活和生长的影响,并探究其作用途径。结果表明:高盖度生物结皮更有利于种子出苗。柠条锦鸡儿和黑沙蒿种子在高盖度藓结皮上的出苗率比无结皮分别增加了1.5倍和17.5倍,柠条锦鸡儿、黑沙蒿和鬼针草种子在高盖度藻结皮上的出苗率比无结皮分别增加了1.3、14.0、0.7倍。但黑沙蒿幼苗在生物结皮上的存活率极低,可见生物结皮促进小种子出苗却对其存活不利。藓结皮对幼苗生长有促进作用,且在高盖度结皮上促进效果最好,而藻结皮则表现为高盖度促进,中、低盖度抑制。结构方程模型分析表明,生物结皮主要通过间接效应影响种子出苗和幼苗生长,且总效应均为正效应,其中幼苗存活主要受穿透阻力影响,幼苗生长主要受土壤化学性质影响。综上,生物结皮对植物种子出苗和幼苗生长的影响随物种而异,且作用效果和结皮盖度有关,但总体为促进作用,因而有利于黄土高原植被恢复和更新。

关键词：株高地径幼苗建植植被更新群落演替

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PAM对土壤物理性状以及水分分布的影响

农业工程学报 2010年第4期26卷 70-74页

作者：韩凤朋郑纪勇李占斌张兴昌西安理工大学水利水电学院西安710048 西北农林科技大学中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学资源与环境学院杨凌712100

为了研究聚丙烯酰胺(PAM)在黄土高原自然条件下对土壤物理性状和水分分布的影响,采用表面撒施的方法研究了12个不同处理小区的土壤体积质量、饱和导水率以及水分分布的变化。结果表明,在0～2g/m2范围内添加PAM可以减小土壤体积质量增加... 详细信息

为了研究聚丙烯酰胺(PAM)在黄土高原自然条件下对土壤物理性状和水分分布的影响,采用表面撒施的方法研究了12个不同处理小区的土壤体积质量、饱和导水率以及水分分布的变化。结果表明,在0～2g/m2范围内添加PAM可以减小土壤体积质量增加土壤饱和导水率,但用量超过2g/m2土壤体积质量开始增加。饱和导水率开始降低。在0～3g/m2均可用二次曲线进行描述,相关系数达到95%以上。表层土壤含水量随着PAM添加量的增加而升高,20～60cm土层土壤含水率随着PAM用量的增加出现交叉现象,60～100cm土层随着PAM用量的增加而增加,在2g/m2用量时达到最高,再增加PAM用量土壤含水率反而有降低趋势。100cm以下土层变化不明显。该研究为探明PAM在黄土高原地区的适应性和大规模应用提供依据。

关键词：聚丙烯酰胺土壤物理性质饱和导水率水分分布

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晋陕蒙能源区不同构型土体水分入渗特性模拟

农业机械学报 2015年第8期46卷 90-96页

作者：甄庆摄晓燕张应龙韩凤朋张兴昌中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 榆林沙漠王生物科技有限公司榆林719300

采用一维垂直积水入渗试验,研究晋陕蒙能源区不同构型土体的水分入渗特性。结果表明:不同构型土体的入渗能力差异明显,表现为风沙土、黄土、砒砂岩的入渗能力依次降低,风沙土和黄土中采用混合添加和分层添加砒砂岩的方式均可以延长入渗... 详细信息

采用一维垂直积水入渗试验,研究晋陕蒙能源区不同构型土体的水分入渗特性。结果表明:不同构型土体的入渗能力差异明显,表现为风沙土、黄土、砒砂岩的入渗能力依次降低,风沙土和黄土中采用混合添加和分层添加砒砂岩的方式均可以延长入渗时间并能降低入渗速率;在控制较高容重的条件下,含有料姜石和煤矸石的土体入渗能力低;层状结构土体的入渗能力低于均质土壤;采用线性函数可以很好地描述不同构型土体累积入渗量与湿润锋推进距离之间的关系;与Philip入渗模型相比,Kostiakov入渗模型可以更好地拟合不同构型土体的入渗过程。

关键词：土体构型入渗层状结构土石混合结构晋陕蒙能源区

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模拟增温对羊草生态系统土壤呼吸速率的影响

生态学报 2020年第17期40卷 6202-6214页

作者：杨晶晶陈闻袁媛武杼华韩凤朋西北农林科技大学资源环境学院黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

草地是陆地生态系统的重要组成部分,研究草地系统土壤呼吸速率对全球气候变暖的响应,对预测全球碳循环具有重要作用。采用高度分别为0.5 m(T1)和1.85 m(T2)的开顶式增温箱(OTCs)对羊草生态系统进行模拟增温,仔细观察羊草的生育期,在每... 详细信息

草地是陆地生态系统的重要组成部分,研究草地系统土壤呼吸速率对全球气候变暖的响应,对预测全球碳循环具有重要作用。采用高度分别为0.5 m(T1)和1.85 m(T2)的开顶式增温箱(OTCs)对羊草生态系统进行模拟增温,仔细观察羊草的生育期,在每个生育期的同一天的晨间t1时段(9:00-11:00)、午间t2时段(13:30-15:30)和晚间t3时段(17:00-19:00)监测土壤呼吸速率。分析不同增温幅度下土壤呼吸速率的变化规律,明确影响土壤碳排放的主要因素,探讨土壤呼吸速率与影响因素间存在的关系。结果显示:(1)相对于空白对照C,模拟增温T1和T2导致0-10 cm土壤温度分别显著提高1.18和2.37℃;导致0-10 cm土壤湿度降低2.27%和4.57%;(2)在羊草生长阶段,土壤呼吸速率呈现明显的季节性变化特征,同一天的t1时段、t2时段和t3时段土壤呼吸速率峰值分别出现在结实期、抽穗期和开花期。非生长阶段土壤呼吸速率无显著差异;(3)不同处理下土壤呼吸速率与近地表气温、0-10 cm土壤温度和地下生物量呈指数正相关关系,与0-10 cm的土壤湿度呈显著二次项负相关关系,与地上生物量表现为二次项正相关关系。研究结果明确了羊草生态系统中土壤碳排放对增温的响应,可为草原生态系统应对气候变化及可持续发展提供理论依据。

关键词：土壤呼吸速率羊草模拟增温生物量

黄土高原不同种植年限苜蓿草地土壤与植物化学计量特征

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草业科学 2019年第5期36卷 1189-1199页

作者：赵如梦张炳学王晓霞韩凤朋西北农林科技大学资源环境学院/黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

为探讨植被种植过程中土壤–植被生态系统养分动态变化规律,本研究以黄土高原多年生紫花苜蓿(Medicago sativa)为研究对象,分析了不同生长年限(种植1、10、20和30年)苜蓿草地土壤与植物养分含量变化及生态化学计量学特征。结果显示,1)... 详细信息

为探讨植被种植过程中土壤–植被生态系统养分动态变化规律,本研究以黄土高原多年生紫花苜蓿(Medicago sativa)为研究对象,分析了不同生长年限(种植1、10、20和30年)苜蓿草地土壤与植物养分含量变化及生态化学计量学特征。结果显示,1)土壤有机C和全N含量随种植年限的增加呈先增大后减小的趋势;在0–200 cm土层中,土壤C和N的垂直分布具有一致性,含量随着土层的加深而逐渐减少,并在30 cm以下基本保持稳定;土壤P的含量随着土层的加深基本保持稳定;土壤C∶N,C∶P和N∶P均随苜蓿种植年限的增长呈先增加后减少的趋势,种植10年达到最大值。2)苜蓿叶片C、N、P含量的变化规律与土壤养分变化规律相似,种植10年达到最大值;叶片C∶N、C∶P、N∶P随种植年限的增加均先下降后回升。3)土壤化学计量特征与植物化学计量特征无显著相关关系(P> 0.05)。研究结果表明,当苜蓿种植到10年之后,应采取一定的管理措施来改善土壤质量以保证苜蓿正常生长。

关键词：有机碳土壤养分紫花苜蓿草地碳氮比碳磷比氮磷比

黄河支流非点源污染物(N、P)排放量的估算

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环境科学学报 2006年第11期26卷 1893-1899页

作者：韩凤朋郑纪勇王云强张兴昌黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室中国科学院水土保持与生态环境研究中心西北农林科技大学资源环境学院杨凌7121O0 中国科学院研究生院北京100039

为了估算黄河支流域非点源污染物的排放量,为今后黄河流域的治理提供科学的依据,对黄河流域的6个子流域(渭河流域、泾河流域洛河流域、无定河流域、窟野河流域、黄甫川流域)进行了水样、土样和泥沙样的采集分析;结合6个子流域的多年水... 详细信息

为了估算黄河支流域非点源污染物的排放量,为今后黄河流域的治理提供科学的依据,对黄河流域的6个子流域(渭河流域、泾河流域洛河流域、无定河流域、窟野河流域、黄甫川流域)进行了水样、土样和泥沙样的采集分析;结合6个子流域的多年水文资料,利用已经被证明了的平均浓度法对黄河6个子流域的氮磷污染物进行了定量描述,估算出各个流域的氮磷排放量.结果表明,95%的全磷、大于53%的全氮来自于非点源污染,非点源污染是造成黄河污染的主要原因.各流域非点源污染的发生具有明显的地域分异特征.硝态氮主要来自于渭河,铵态氮主要来自于泾河,其次是渭河.从全氮看,绝大部分氮来自于渭河和泾河.全磷则主要来自于泾河,其次是渭河.泾河和渭河是6条河流中对黄河污染物排放量贡献最大的2条河流.

关键词：黄河支流域非点源污染排放量估算

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黄土高原不同年限刺槐土壤化学计量特征分析

水土保持学报 2017年第2期31卷 339-344页

作者：任璐璐张炳学韩凤朋张兴昌西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

通过对陕北黄土高原4种不同年限(10,15,25,40年)刺槐林地0—200cm土壤的采集与分析,研究不同刺槐种植时间对土壤营养元素及化学计量比的影响。在每个林龄的林地内设3个小区,每个小区采用随机采样法选取3个采样点分层采集土壤样品,进行... 详细信息

通过对陕北黄土高原4种不同年限(10,15,25,40年)刺槐林地0—200cm土壤的采集与分析,研究不同刺槐种植时间对土壤营养元素及化学计量比的影响。在每个林龄的林地内设3个小区,每个小区采用随机采样法选取3个采样点分层采集土壤样品,进行土壤碳、氮、磷、钾测定,计算化学计量比。结果表明:(1)有机碳和全氮、全钾含量随刺槐年限增加呈基本增大的趋势,全磷随刺槐年限的增长变化不大;有机碳、全氮和全磷呈极显著的正相关关系;(2)在0—200cm土层,有机碳、全氮空间分布基本一致,随土层深度增加均呈先减少后趋于稳定的变化趋势;全磷在整个空间中的分布较为均匀,其空间变异性低于有机碳和全氮;全钾含量高于碳氮磷含量,且随土壤深度变化不大;(3)土壤C∶N比,C∶P比,N∶P比和C∶N∶P比均随刺槐年限的增长呈先降低后升高的趋势,都在15年处有最低值;(4)土壤C∶N比随土层深度在一定范围波动,C∶P和N∶P比均随土层深度的增加呈先减少后趋于稳定的变化趋势。

关键词：黄土高原刺槐人工林化学计量特征