论文部分内容阅读
放牧是草地利用最主要的方式之一,对牧区的经济发展起到关键作用。但近几十年来,由于人为和自然因素的影响,造成草原大面积退化,草地可利用率大大降低。为了缓解草地退化趋势,政府制定选择性围封以及降低放牧强度等措施来保护草原生态系统,并取得了显著的恢复效果,主要表现在植被和土壤恢复等方面。但目前对长期围封状态下草原地上植被、土壤性质以及微生物群落的变化趋势及其之间相互作用关系还不清楚,而这对后期科学应用围封措施恢复退化草地具有重要指导意义。基于此,本实验以内蒙古锡林郭勒盟羊草草地（样地A）、退化草地（样地B）和大针茅草地（样地C）作为研究对象,分别选取各样地中围封草地及其对应的围栏外轻度、中度和重度退化草地作为研究地点,探讨长期围封对植被、土壤性质和微生物群落的影响,并探究各组分之间的相互作用关系,为后续退化草原恢复策略的制定提供理论依据和实践指导。主要研究结果如下:（1）长期围封促进了草地植被恢复。在各样地内,围封增加了草地植被物种数,草地优势种发生转变,且围封后植被高度、盖度、地上生物量、地下生物量和凋落物量均高于各退化草地。在样地A中,与各退化草地相比,围封后草地植被高度提高了47.82%～135.42%,盖度提高了23.40%～93.33%,地上生物量提高了66.27%～95.88%,地下生物量提高了12.10%～55.29%,凋落物量提高了1.09～91.37倍;在样地B中,与各退化草地相比,围封后草地植被高度提高了121.99%～151.26%,盖度提高了35.90%～130.43%,地上生物量提高了140.16%～209.53%,地下生物量提高了28.99%～116.67%,凋落物量提高了11.47～43.07倍;在样地C中,与各退化草地相比,围封后草地植被高度提高了97.90%～139.95%,盖度提高了18.18%～33.33%,地上生物量提高了72.97%～132.60%,地下生物量提高了33.43%～82.38%,凋落物量提高了15.97～151.10倍。在样地A和B中,长期围封后出现灌木生长,与各退化草地相比,样地A中围封后灌木生物量提高了36.07～2113.00倍,样地B中围封后提高了7.31～1185.50倍。在样地A中,围封后禾本科生物量相比于中度退化草地提高了497.74%,在样地B中,围封后禾本科生物量相比于各退化程度草地提高了22.12%～147.37%,在样地C中,围封后禾本科生物量相比于各退化草地提高了74.07%～135.45%。各样地内围封后草地物种多样性和均匀度出现不同的结果,在样地A中,围封后物种多样性提高了38.00%～95.28%,物种均匀度提高了15.15%～49.02%,在样地B中,物种多样性降低了5.26%～44.74%,物种均匀度降低了30.43%～45.65%,但在样地C中围封和各退化草地相比物种多样性和均匀度均没有显著变化。（2）长期围封改善了土壤状况,提高了土壤肥力水平。在样地A中,与各退化草地相比,围封后土壤容重降低了15.66%～22.28%,pH值降低了4.48%～9.77%,土壤含水量提高了19.11%～32.65%,有机质提高了43.69%～69.60%,速效氮提高了67.88%～130.79%,全氮提高了52.38%～100.00%,全磷升高了46.67%～83.33%,磷酸酶活性提高了26.61%～36.34%,蔗糖酶活性提高了18.77%～47.73%;在样地B中,与各退化草地相比,围封后土壤容重降低了14.75%～17.89%,pH值降低了2.24%～2.60%,全钾降低了2.41%～16.64%,土壤含水量提高了12.11%～40.59%,有机质提高了36.83%～83.40%,速效氮提高了95.98%～156.97%,全氮提高了118.75%～169.23%;在样地C中,与各退化草地相比,围封后土壤容重降低了12.16%～12.67%,pH值提高了3.46%～8.32%,土壤含水量提高了50.92%～55.44%,有机质提高了12.31%～23.23%,全氮提高了23.64%～44.68%,全磷提高了4.35%～33.33%。在样地C中,围封后速效氮含量相比于轻度和重度退化草地分别提高了38.51%和18.55%,而低于中度退化草地,相比降低了8.87%,围封后蔗糖酶活性相比于轻度退化草地升高了15.88%,但与中度和重度退化草地相比分别降低了18.99%和64.45%。（3）各样地内围封草地土壤细菌群落多样性和丰富度与各退化草地相比均没有显著差异,但细菌群落结构和组成存在差异。与各退化草地相比,在样地A和C中围封后土壤细菌群落绝对丰度分别提高了49.62%～111.92%和24.56%～76.99%,在样地B中围封后土壤细菌群落绝对丰度降低了9.08%～47.80%。在样地A中,围封后广古菌门、疣微菌门、迷踪菌门、硝化螺旋菌门等绝对丰度显著升高,在样地C中,围封后浮霉菌门和疣微菌门等绝对丰度显著升高。三个样地中优势菌门均为酸杆菌门、放线菌门和变形菌门,其绝对丰度占总绝对丰度的比例均高于60%。在样地A和C中,围封草地内GP6、芽单胞菌属和Gaiella等属水平上绝对丰度均提高,在样地B中是降低的。（4）据Spearman相关性分析显示,在样地A中,多数土壤细菌菌门丰度与植被和土壤性质存在显著的相关关系;在样地B和C中,多数土壤细菌菌门丰度与土壤性质存在显著的相关关系,而与植被的相关关系较弱。