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旱区植被建设与生境旱化的生态学因果关系

应用生态学报 2023年第6期34卷 1713-1720页

作者：杨新国宋乃平陈林王磊宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川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 宁夏大学生态环境学院银川750021

旱区科学绿化的核心是“以水定绿”,其前提依据之一就是植被建设与生境旱化间潜在的因果关系。在生态学上,特别是对复杂生态系统而言,因果关系往往难以准确界定并描述。科学实践“以水定绿”,必须搞清旱区植被建设与水文循环的关系,明... 详细信息

旱区科学绿化的核心是“以水定绿”,其前提依据之一就是植被建设与生境旱化间潜在的因果关系。在生态学上,特别是对复杂生态系统而言,因果关系往往难以准确界定并描述。科学实践“以水定绿”,必须搞清旱区植被建设与水文循环的关系,明确生境旱化发生的依据和条件。为此,本文从“以水定绿”生态学因果关系的理论内涵、应用模式入手,以科学绿化试点示范省建设(宁夏)为例,分别从区域尺度、景观尺度和生态系统尺度,分析植被建设与生境旱化之间的因果关系,指出相关认识和实践中存在的矛盾与问题,提出“以水定绿”科学绿化实践的原则和建议。

关键词：科学绿化植被建设生境旱化生态学因果关系荒漠草原

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宁夏农牧交错带村域景观演替及驱动机制

应用生态学报 2022年第5期33卷 1387-1394页

作者：宋乃平陈晓莹王磊潘雅清杨新国陈娟陈林孟晨宁夏大学生态环境学院银川750021 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川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

人类活动与景观格局的关系及其调控,一直是景观生态学研究的核心领域之一。农牧交错带因其环境波动、土地宜农宜牧和政策摇摆,自然生态和地方文化逐渐式微,保护和恢复现有的半自然景观以及由此产生的生物、生态和文化等功能的任务越来... 详细信息

人类活动与景观格局的关系及其调控,一直是景观生态学研究的核心领域之一。农牧交错带因其环境波动、土地宜农宜牧和政策摇摆,自然生态和地方文化逐渐式微,保护和恢复现有的半自然景观以及由此产生的生物、生态和文化等功能的任务越来越紧迫。本研究以位于农牧交错带的宁夏盐池县皖记沟村为对象,运用遥感资料和访谈调查、地学考察相结合的方法,分析1964—2019年景观变化特征,探讨其景观演替规律及其自然和社会驱动机制,以及景观类型之间的互作机制。结果表明:研究期间,皖记沟村由草地、耕地、沙地为主的景观结构演变为以草地、灌木林地、沙地、耕地为主的景观结构,由景观功能分离竞争向初步整合转变,形成了草地-耕地-沙地-灌木林地等确定的演替路径。景观演变的主要驱动机制是政策、人类需求和环境的综合作用。政策往往通过大型的、集中的人类活动促进景观发生改变,而环境通过生态系统内在驱动力,促使景观朝着与本底条件相适应的方向演替。景观演替的主要机理是土壤物理结构变化引起的土壤水分变化以及能适应新环境的植被变化。在资源密度较低的农牧交错带,景观功能分离是引起土地沙化的主要原因之一,景观功能的整合、协同大大缓解了生态恶化的局面。将景观分离竞争转化为景观共生,实现景观类型的互补乃至与外来资源的整合,是维持农牧交错带可持续发展的关键途径。

关键词：景观演替演替机制景观相互作用农牧交错带宁夏盐池县

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荒漠草原异质生境下猪毛蒿种群动态

应用生态学报 2019年第8期30卷 2654-2666页

作者：陈林苏莹李月飞宋乃平王磊杨新国邱开阳刘波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/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室

以荒漠草原猪毛蒿种群为对象,设置风沙土、灰钙土和基岩风化沉积土3个生境下增水30%、减水30%和对照3个处理,编制猪毛蒿种群的动态生命表,绘制种群存活和死亡曲线,分析异质生境下猪毛蒿种群动态规律,研究猪毛蒿年内年际间种群动态特征.... 详细信息

以荒漠草原猪毛蒿种群为对象,设置风沙土、灰钙土和基岩风化沉积土3个生境下增水30%、减水30%和对照3个处理,编制猪毛蒿种群的动态生命表,绘制种群存活和死亡曲线,分析异质生境下猪毛蒿种群动态规律,研究猪毛蒿年内年际间种群动态特征.结果表明:猪毛蒿种群存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,即生长前期存活率较高,趋于稳定状态,死亡率基本维持在较低的水平,生育期末种群死亡率则上升较快.各生境下猪毛蒿个体的存活数均呈前期波动后期下降的趋势,风沙土和灰钙土生境下死亡率的波动变幅较大,增减水处理对猪毛蒿种群死亡率的影响无显著差异.土壤类型对猪毛蒿株高、冠幅、密度、盖度和生物量均有显著影响,降水处理对猪毛蒿株高、冠幅和盖度影响显著,对密度和生物量无显著影响,而土壤类型和降水处理的交互作用仅对株高和冠幅有显著影响.基岩风化沉积土生境下猪毛蒿生物量的可塑性指数显著高于风沙土和灰钙土,灰钙土和基岩风化沉积土生境下盖度可塑性显著高于风沙土.增水处理的密度可塑性指数显著高于对照和减水处理.株高和冠幅的可塑性指数较高,说明在不同的生境压力下,猪毛蒿可以通过优先调节这两个参数来应对生境的变化.

关键词：荒漠草原猪毛蒿异质生境种群动态可塑性指数

荒漠草原土壤细菌和真菌群落对降水变化的响应

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应用生态学报 2023年第6期34卷 1500-1508页

作者：郭蓉吴旭东王占军蒋齐俞鸿千贺婧刘文娟马琨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 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021 宁夏农林科学院林业与草地生态研究所银川750001

为揭示荒漠草原土壤细菌、真菌群落对降水变化的响应机制,利用人工控制的方法,采用单因素完全随机设计,设自然降水(T_(0))、自然降水减少50%(T_(1))、自然降水减少25%(T_(2))、自然降水增加25%(T_(3))、自然降水增加50%(T4)5个处理,通过... 详细信息

为揭示荒漠草原土壤细菌、真菌群落对降水变化的响应机制,利用人工控制的方法,采用单因素完全随机设计,设自然降水(T_(0))、自然降水减少50%(T_(1))、自然降水减少25%(T_(2))、自然降水增加25%(T_(3))、自然降水增加50%(T4)5个处理,通过Illumina高通量测序和生物信息学分析,研究了不同降水增、减强度对荒漠草原土壤细菌和真菌群落的影响以及植物群落、土壤理化性状和微生物群落三者间的相互关系。结果表明:在荒漠草原的5个降水量下,T4处理的土壤细菌、真菌群落丰富度指数均高于其他处理,与T_(0)处理间差异显著;细菌优势类群中绿弯菌门和真菌稀有类群的壶菌门相对丰度对降水变化敏感。冗余分析表明,环境因子能分别解释土壤细菌和真菌群落总变异的92.8%和87.4%。降水和土壤pH是影响细菌多样性和群落组成的主要环境因子,降水一方面对细菌多样性及群落组成产生极显著的直接正效应,另一方面通过影响土壤水分改变pH,进而对细菌多样性和群落组成产生显著的间接影响。植物群落生物量和丰富度及土壤pH是影响真菌多样性和群落组成的主要环境因子,降水对土壤真菌群落变化未产生直接效应,但其能通过影响植物群落生物量、土壤pH对真菌群落产生显著的间接效应。荒漠草原土壤细菌和真菌群落对降水变化表现出不同的响应机制。

关键词：降水变化细菌群落真菌群落丰富度多样性高通量测序结构方程模型

半干旱草地植物枯落物碳、氮和磷元素释放对放牧和封育管理的响应

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生态学报 2022年第11期42卷 4401-4414页

作者：陈蔚王维东蒋嘉瑜刘任涛宁夏大学生态环境学院西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021

在半干旱草地,关于放牧和封育管理对草地植物枯落物分解及其与土壤动物互作关系的研究一直是该区域生态系统物质循环与生态恢复过程研究的重要科学问题。以放牧和封育样地中赖草(Leymus secalinus)、牛枝子(Lespedeza potaninii)及其混... 详细信息

在半干旱草地,关于放牧和封育管理对草地植物枯落物分解及其与土壤动物互作关系的研究一直是该区域生态系统物质循环与生态恢复过程研究的重要科学问题。以放牧和封育样地中赖草(Leymus secalinus)、牛枝子(Lespedeza potaninii)及其混合枯落物为研究对象。于2017年9月、2018年5月和9月、2019年5月和9月,采用2种不同孔径(30目和250目)网袋量化中小型土壤动物的作用,调查了宁夏半干旱草地枯落物碳、氮和磷元素分解与土壤动物群落分布及其对放牧和封育样地的响应规律。结果显示:(1)封育样地中,枯落物碳元素最终残留率均表现为3种枯落物处理间无显著差异;但250目网孔中枯落物氮、磷元素最终残留率和30目网孔中氮元素最终残留率均表现为牛枝子显著高于赖草和混合物,而后两者间无显著差异;仅30目网孔中磷元素最终残留率表现为牛枝子和混合物显著高于赖草,而前两者间无显著差异。放牧样地中,250目网孔的碳、磷元素最终残留率和30目网孔中的氮、磷元素最终残留率均表现为牛枝子显著高于混合物,而赖草居中;氮元素最终残留率表现为牛枝子显著高于赖草和混合物,后两者间无显著差异。(2)土壤动物对枯落物碳、氮和磷元素最终残留率的影响较小;但不同网孔下混合枯落物氮元素最终残留率均表现为放牧显著低于封育样地,而赖草和牛枝子枯落物磷元素残留率均表现为放牧显著高于封育样地,且30目网孔中赖草枯落物氮元素残留率表现为放牧显著高于封育样地。(3)Mantel检验和PCA分析进一步表明,土壤动物多样性分布和土壤理化性质显著影响枯落物碳、氮和磷养分元素释放。研究表明,半干旱草地枯落物碳、氮和磷元素释放受土壤性质和物种化学特性影响,放牧与封育管理通过影响网孔中土壤动物分布来调控植物枯落物碳、氮和磷元素释放。放牧干扰显著弱化土壤-土壤动物-枯落物之间的联系,但同时显著加速了混合枯落物中氮、磷元素的释放。

关键词：放牧管理荒漠草原土壤动物枯落物元素释放

贺兰山不同海拔土壤团聚体碳氮磷含量及其化学计量特征变化

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应用生态学报 2021年第4期32卷 1241-1249页

作者：吴梦瑶陈林庞丹波刘波刘丽贞邱开阳李学斌宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川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

探究干旱半干旱区山地森林生态系统不同海拔土壤养分在团聚体中的分布规律,可为理解脆弱山地生态系统养分循环提供理论依据。本研究以贺兰山不同海拔(1380~2438 m)土壤为对象,分析0~20 cm土层团聚体分布及其稳定性、不同粒级团聚体有机... 详细信息

探究干旱半干旱区山地森林生态系统不同海拔土壤养分在团聚体中的分布规律,可为理解脆弱山地生态系统养分循环提供理论依据。本研究以贺兰山不同海拔(1380~2438 m)土壤为对象,分析0~20 cm土层团聚体分布及其稳定性、不同粒级团聚体有机碳、全氮、全磷储量及其化学计量特征。结果表明:随海拔升高贺兰山主要土壤团聚体由微团聚体(0.25~0.053 mm)转变为大团聚体(>0.25 mm),平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)在高海拔样地(2139~2248 m)显著高于低海拔样地(1380~1650 m)。各粒级团聚体有机碳、全氮含量和储量随海拔升高呈增大趋势;全磷含量随海拔升高呈波动趋势,且在各粒级团聚体分布均匀。大团聚体和微团聚体对土壤养分具有更高的贡献率,各粒级团聚体比例是影响土壤养分的关键因素,大团聚体和微团聚体是土壤养分的主要载体。各粒级团聚体C∶N在不同海拔变化不显著,C∶P和N∶P在中高海拔显著高于低海拔。贺兰山中高海拔的表层土壤具有更高的养分储量,较高含量的大团聚体和微团聚体有助于有机碳和养分的固持,低海拔土壤氮素限制高,在森林培育过程中可通过适当添加氮肥以改善低海拔土壤全氮状况。

关键词：团聚体有机碳全氮全磷化学计量海拔

放牧对草地枯落物分解和土壤动物群落及其相互关系的影响

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生态学杂志 2020年第10期39卷 3482-3491页

作者：陈蔚刘任涛常海涛张安宁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

在草地生态系统中,枯落物作为介导土-草界面过程的重要环节,主要调控地上-地下生态系统物质循环与能量流动,其分解对土壤食物网和土壤生物营养结构具有显著影响。土壤动物是枯落物与土壤之间物质循环与能量流动的重要媒介,是枯落物分解... 详细信息

在草地生态系统中,枯落物作为介导土-草界面过程的重要环节,主要调控地上-地下生态系统物质循环与能量流动,其分解对土壤食物网和土壤生物营养结构具有显著影响。土壤动物是枯落物与土壤之间物质循环与能量流动的重要媒介,是枯落物分解与养分释放过程的主要调节者。近年来,国内外学者对枯落物分解与土壤动物多样性的研究逐步深入,取得大量的研究成果。本文通过综述国内外文献,从放牧对枯落物分解过程的影响、放牧对土壤动物的影响及放牧对枯落物分解与土壤动物关系的影响等三个方面,总结分析了放牧通过采食、践踏和排泄行为改变枯落物分解,间接影响土壤动物多样性,从而降低了土壤微食物网的复杂性。另外,食草动物对草地枯落物分解和土壤动物关系的影响复杂,且这种关系往往对放牧强度、放牧季节、家畜种类等做出响应,进而会影响到整个生态系统的结构和功能。

关键词：放牧草地枯落物分解土壤动物

荒漠草原土壤氨氧化细菌群落结构对氮添加和枯落物输入的响应

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植物生态学报 2023年第5期47卷 699-712页

作者：张雅琪庞丹波陈林曹萌豪何文强李学斌宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室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 宁夏大学生态环境学院银川750021

为了解荒漠草原表层土壤氨氧化细菌(AOB)对枯落物输入及氮添加的响应,该研究以宁夏回族自治区盐池县荒漠草原为实验平台,选择4种常见植物——苦豆子(Sophora alopecuroides)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、短花针茅(Stipa breviflora)... 详细信息

为了解荒漠草原表层土壤氨氧化细菌(AOB)对枯落物输入及氮添加的响应,该研究以宁夏回族自治区盐池县荒漠草原为实验平台,选择4种常见植物——苦豆子(Sophora alopecuroides)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、短花针茅(Stipa breviflora)和沙芦草(Agropyron mongolicum)的枯落物设置枯落物输入处理,设置对照(0 g·m^(-2)·a^(-1))、氮添加(9.2 g·m^(-2)·a^(-1))2个处理,运用荧光定量PCR、高通量测序等分子生物学技术,探究了荒漠草原0-5 cm表层土壤AOB对氮添加和不同枯落物输入的响应。研究结果显示,在氮添加和枯落物输入条件下,荒漠草原土壤表层AOB共有3门4纲6目7科8属17种。实验所测AOB群落物种主要来源于β-变形菌纲(beta-Proteobacteria)中的亚硝基单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝基螺旋菌属(Nitrosospira),且以亚硝基单胞菌属为优势种群。与对照相比,氮添加显著降低了AOB-氨单加氧酶(amoA)基因拷贝数,表明施氮会抑制荒漠草原表层土壤中的硝化作用。在不同种类的枯落物输入下,AOB-amoA基因丰度的响应具有差异性,枯落物输入能够在一定程度上缓解氮添加对土壤AOB-amo A基因丰度的抑制,但总体上不会改变其变化趋势。冗余分析结果表明土壤有机碳、全磷、硝态氮和铵态氮含量是影响AOB-amoA基因丰度的主要土壤理化因子。研究结果表明,氮添加能够显著降低荒漠草原土壤表层AOB-amo A的基因丰度,该结果有助于丰富和拓展未来干旱半干旱荒漠草原地区氮沉降变化对土壤表层氮循环功能基因丰度的影响和机制的认识。

关键词：氨氧化细菌荒漠草原多样性氮添加枯落物输入微生物生态学

罗布麻AP2/ERF转录因子全基因组鉴定及生物信息学分析

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基因组学与应用生物学 2022年第1期41卷 159-174页

作者：谢博勋李国旗解盛刘星张柯雨王雅芳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 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021

AP2/ERF类转录因子存在于植物中并对植物生长、发育和逆境响应有重要的调控作用。为研究罗布麻(Apocynum venetum)中AP2/ERF转录因子家族成员性质,本研究基于罗布麻的全基因组数据,结合生物信息学研究方法,对罗布麻中AP2/ERF转录因子进... 详细信息

AP2/ERF类转录因子存在于植物中并对植物生长、发育和逆境响应有重要的调控作用。为研究罗布麻(Apocynum venetum)中AP2/ERF转录因子家族成员性质,本研究基于罗布麻的全基因组数据,结合生物信息学研究方法,对罗布麻中AP2/ERF转录因子进行鉴定和分析。在罗布麻中共鉴定102个AP2/ERF转录因子,结合保守结构域特征和拟南芥(Arabidopsis thaliana)家族成员序列比对,可以分为4个亚家族:AP2、RAV、ERF和DREB。根据生物信息学的分析,该家族的转录因子都是亲水性蛋白质,富含酸性氨基酸,并且大多数成员是非分泌蛋白质。根据染色体定位,100个基因不均匀分布在罗布麻的11条染色体上,多条染色体上的AP2/ERF基因存在串联复制现象。芯片表达分析表明102个成员在植物的生长发育和逆境反应中起着重要作用,可以被低温、高温、光照、遮光、紫外线和脱落酸(ABA)处理诱导,并可以在根、茎、叶、花、果实和种子中表达。同时结合蛋白互作分析及启动子分析推测该基因家族成员在罗布麻的生长发育及对低温、干旱及盐胁迫等多种逆境的生理反应过程中具有重要作用。本研究将为罗布麻AP2/ERF基因家族后续的功能验证奠定基础,同时也在其他物种的AP2/ERF转录因子家族的抗逆性功能研究中具有重要意义。

关键词：罗布麻 AP2/ERF转录因子全基因组鉴定生物信息学分析