翻耕补播对青藏高原疏勒河上游高寒草甸土壤可培养微生物数量的影响

高寒草甸是青藏高原面积最大的草地类型, 对全球生态环境的影响十分巨大。然而在外界干扰下, 使得本身就很脆弱的高寒草甸发生了不同程度的退化。为探究翻耕补播对土壤微生物的影响, 以疏勒河上游不同季节（4月、 6月、 9月）原生高寒草甸、 退化草甸和翻耕补播草甸土壤为对象, 研究了土壤可培养细菌数量的季节变化及其影响因素。结果表明： 研究区域可培养细菌数量介于4.3×10⁶ ~ 4.5×10⁷ CFU·g^-1之间, 不同季节退化草甸与翻耕补播草甸土壤细菌数量均显著低于原生高寒草甸, 且不同类型高寒草甸生态系统下可培养细菌具有明显的季节差异： 原生高寒草甸生态系统下土壤细菌在6月生物量最高, 4月最低; 而退化草甸与翻耕补播草甸土壤细菌生物量并没有表现出明显的季节波动; 相关分析表明, 可培养细菌数量与土壤全氮、 植被盖度及土壤含水量存在极显著正相关关系。研究发现, 翻耕补播措施并没有恢复该区域微生物数量, 研究结果对于认识高寒草甸生态系统的退化成因, 判断恢复措施的有效性和合理性具有重要意义。     

祁连山不同草地类型区土壤有机碳组份的差异

为明确高寒地区土壤有机碳库的组成及稳定程度,选择祁连山地区3种草地类型区（高寒草甸、高寒草原和高寒沼泽草甸）为研究对象,分层对0～50 cm土壤中重组、轻组组分进行分离提取,测定并分析重组有机碳（heavy fraction organic carbon,HFOC）和轻组有机碳（light fraction organic carbon,LFOC）含量.结果表明,不同草地类型对土壤HFOC和LFOC含量及其分配的影响不同,HFOC、LFOC含量在土层间均具有明显的垂直变化,呈上高下低趋势,各区域间差异明显;高寒沼泽草甸LFOC含量最高,高寒草原次之,高寒草甸最低,即不同草地类型区土壤有机碳库稳定程度大小依次为：高寒草甸>高寒草原>高寒沼泽草甸;土壤pH、含水率、TC、SOC、TN含量与C/N值与土壤HFOC、LFOC含量呈极显著相关（p<0.01）.综上,祁连山草地生态系统土壤有机碳库组成及稳定程度受草地类型、土壤理化性质及环境变量影响.     

冻融循环对青藏高原腹地不同生态系统土壤细菌群落结构的影响

通过构建16S rRNA基因克隆文库,研究了冻融循环对青藏高原腹地北麓河的高寒沼泽草甸和高寒沙化草原两种不同生态系统土壤细菌群落结构的影响. 结果表明: α-、 β-、 γ- 和δ-变形菌门(α-、 β-、 γ- 和δ-Proteobacteria)、 酸杆菌门(Acidobacteria)、 放线菌门(Actinobacteria)、 拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)为两个生态系统土壤共有的细菌类群, 其中, 变形菌门、 酸杆菌门及浮霉菌门细菌为研究区域优势菌, 而厚壁菌门(Firmicutes)为高寒沼泽草甸土壤所特有, 疣微菌门(Verrucomicrobia)和绿弯菌门(Chloroflexi)细菌是高寒沙化草原土壤特有的细菌类群, 表明青藏高原腹地两种生态系统土壤具有丰富的细菌多样性. 冻融循环会降低区域土壤的细菌多样性, 随冻融循环, 高寒沼泽草甸和高寒沙化草原生态系统土壤放线菌门丰度均呈现下降趋势, 但大部分细菌随冻融循环的变化在两种生态类型中呈现不同的变化规律, 结果说明冻融循环对于不同生态系统土壤细菌群落结构的影响既存在相似性, 也存在着较大的差异.     

青藏高原多年冻土区活动层土壤入渗特征及机理分析

青藏高原多年冻土区活动层土壤的入渗规律研究是高寒区土壤水循环过程研究的主要内容。以青藏高原多年冻土区高寒沼泽草甸、高寒草甸和高寒草原的活动层土壤为研究对象,裸地为参照对象,分析了不同植被类型土壤的入渗规律及其主要影响因子。结果表明：不同植被类型土壤的入渗能力排序为高寒草原>裸地>高寒草甸>高寒沼泽草甸。高寒草甸土壤中致密的根系对土壤水分的运移具有强烈的阻滞作用,降低了土壤的入渗性能,而高寒草原土壤层根系较为稀疏,对土壤入渗的阻滞作用较弱,土壤水分向深层的渗漏速率较大。通过对比4种土壤入渗模型的模拟结果,发现Horton模型更适用于描述高寒草地土壤水分的入渗过程。另外,不同入渗模型对裸地入渗过程的模拟均优于其他植被类型草地,说明植被类型及植物的生长状况影响土壤入渗过程的模拟效果。全球变暖条件下,多年冻土区土壤入渗研究将为青藏高原多年冻土区陆地水文过程模型提供参数支持,为未来水资源变化研究提供基础数据。     

青藏高原多年冻土区土壤需氧可培养细菌多样性及群落功能研究

以青藏高原腹地不同植被类型多年冻土区土壤细菌为研究对象, 分析了可培养菌群数量、 多样性和生理代谢功能的变化及其与环境因子间的关系. 结果显示: 从沼泽草甸到高寒荒漠, 土壤水分、 总碳、 总氮含量逐渐降低, pH值升高, 可培养细菌数量在2.97×10⁶~2.88×10⁷ CFU·g^-1, 与含水量、 总碳、 总氮显著正相关; Actinobacteria(51.4%)和γ-Proteobacteria(31.7%)为优势菌群, α-protebacteria仅在沼泽草甸中有分布, β-protebacteria、 Bacterioidetes丰度与含水量、 总碳、 总氮间显著正相关; 自沼泽到荒漠, 菌群代谢活性和Shannon功能多样性指数降低, pH与Shannon指数显著负相关, 继氨基酸类碳源之后, 多聚物逐渐成为被细菌群落主要利用的碳源种类. 研究表明, 伴随冻土退化地上植被逆向演替的过程, 青藏高原多年冻土地下土壤微生物群落丰度、 遗传和代谢功能多样性均发生了不同程度的响应.     

多年冻土区活动层土壤水分对不同高寒生态系统的响应

土地覆被变化对土壤水分的影响是生态水文学和流域水文学研究的关键问题,基于长江源典型多年冻土区不同高寒草地土壤水分的观测,结合降水、生物量（包括地上和地下）和土壤理化性质,研究了活动层土壤水分变化对不同高寒生态系统的响应. 结果表明：高寒草甸生物量、土壤养分含量均比高寒草原高,且对降水响应更为强烈,致使高寒草甸土壤水分变异性弱于高寒草原. 在土壤完全融化阶段,高寒草甸土壤活动层存在一个低含水层（50 cm左右）和两个相对高含水层（20 cm和120 cm）,但高寒草原土壤水分在活动层剖面上有随深度逐渐增大的一致性趋势;在秋季冻结过程中,高寒草甸土冻结起始日滞后于高寒草原土3~15 d;在春季融化阶段,高寒草原土更高的含冰量需要更多的融化潜热. 此外,表层土壤中（0~20 cm）,高寒草甸土比高寒草原土有更大的持水特性,而在活动层中下部则呈现完全相反的结果,不同高寒生态系统的演替改变了土壤的水热迁移过程.     

青藏高原不同高寒生态系统类型下多年冻土活动层水热过程差异研究

基于青藏高原北麓河地区高寒草原、高寒沼泽草甸和高寒草甸生态系统下多年冻土活动层水热过程的监测数据,对活动层水热过程特征开展了相关研究。研究结果显示,在活动层厚度、冻融时间、持续时间以及活动层土壤水分含水量分布方面,不同的高寒生态系统下活动层的上述属性特征差异明显。高寒草原下多年冻土活动层厚度最大,土体开始融化的时间最早,每年持续融化的日数也最长;高寒草甸最小,高寒沼泽草甸居中。高寒草原下活动层土壤含水率从上到下逐渐增加,水分基本集中在活动层的中下部分;高寒沼泽草甸下活动层土壤水分的分布情况相对比较均衡;高寒草甸下活动层土壤含水率分布呈现从上到下逐步减少的模式,越靠近地表土壤含水率越大。对监测数据的进一步分析发现,不同的高寒生态系统下,近地表地温与气温温差累计值、近地表土壤有机质含量、n因子特征以及近地表地温标准差统计特征都具有明显的区别。研究分析表明,多年冻土活动层水热过程特征与高寒生态系统类型具有明显的关联性,高寒生态系统会影响近地表能量通量,从而使地-气热量交换产生差异,这一差异又将改变活动层土壤温度、水分分布特征及其动力学过程。     

青藏高原典型寒冻土壤对高寒生态系统变化的响应

高寒生态系统对全球变化非常敏感,以青藏高原腹地的长江黄河源区为研究区域,利用多期遥感TM数据和生态样带调查数据,提出生态综合指数方法.应用土壤结构、组成与水理特性等物理指标和土壤化学性质与养分含量指标,系统分析了青藏高原典型寒冻土壤如钙积寒性干旱土、简育寒性干旱土、草毡寒冻雏形土以及简育寒冻雏形土等对高寒生态系统变化的响应特征.结果表明:随着气候变化,主要高寒生态系统如高寒草甸、高寒草原以及高寒沼泽草甸等显著退化,寒冻土壤表层呈现明显粗粝化,草毡寒冻雏形土以及简育寒冻雏形土表层土壤细粒物质流失38.7%,土壤孔隙度和容重增加;高寒草甸土壤表层饱和导水率随综合生态指标值降低而急剧增大,当植被覆盖度<50%以后,土壤表层水分集聚现象不再存在,高寒草原土壤饱和导水率变化不明显;高寒草甸与高寒草原土壤的有机质和全氮含量均随生态指数减少而分别呈现抛物线和指数曲线形式减少.随着气候变暖和人类活动干扰的加剧,高寒草地生态系统变化将可能导致寒冻土壤环境持续退化并对高原草地碳循环产生重要的影响.     

长江源区典型高寒沼泽草甸地表能量平衡特征及其影响因素

广泛分布的草地是长江源区水源涵养的重要生态系统之一。在气候变暖的背景下,高寒草地生态系统的空间分布格局发生了深刻的变化,高寒沼泽草甸显著退化,正面临着逐步消失的风险,并且目前对于高寒沼泽草甸能量平衡过程及其演化过程的观测不足,难以支撑进一步的机理研究。通过开展高寒沼泽草甸地区的能量平衡观测研究,深入理解高寒沼泽草甸能量平衡和水量平衡过程特征并分析影响因素和驱动力,能够为沼泽草甸的保护和修复提供数据基础和理论支撑。本研究基于长江源区布曲冬克玛底河流域典型高寒沼泽草甸2020年涡动相关设备测量所获取的连续、高质量的能量平衡观测数据,探究了当地能量平衡特征及其影响因素。研究发现：冬克玛底流域的气候特征呈现夏秋季温润、冬春季冷干的季节特征,下垫面土壤存在长时间的饱和状态以及明显的冻融循环过程。独特的气候及下垫面条件使高寒沼泽草甸具有独特的能量平衡特征,表现在净辐射主要被感热和潜热所消耗,分别达到全年的46.1%和55.6%,仅有1.7%转化为土壤热通量。净辐射在夏秋季主要转化为潜热,冬春季主要转化为感热,潜热通量相较于其他高寒草甸类型占比更大且更集中在夏秋季,高寒沼泽草甸年总潜热占比可达有效辐...     

青藏高原多年冻土区高寒草地生物量与环境因子关系的初步分析

以青藏高原多年冻土区3种高寒草地植被为研究对象,设置6个样地,并结合附近活动层观测场环境因子数据,定量分析生物量与环境因子的关系.结果表明,各高寒草地地下生物量对总生物量的贡献率最大,而地下生物量在0～10cm集中分布;对于总生物量和地下生物量,各因子影响程度大小次序为:土壤盐分土壤含水量空气温度,而对地上生物量,依次为土壤含水量土壤盐分空气温度;土壤温度同生物量存在负相关关系.同时,伴随多年冻土退化,活动层表层不同深度(10～50cm)土壤温度明显升高,含水量逐渐降低,土壤盐分不断增加,从而使高寒草地植被类型出现由高寒沼泽草甸、高寒草甸至高寒草原的逆向演替过程,群落总盖度及生物量均表现出明显降低的趋势.     

青藏高原昆仑山垭口不同深度土壤可培养细菌群落特征研究

以青藏高原昆仑山垭口不同深度土壤样品为研究对象,研究了可培养细菌数量及多样性。结果表明：可培养细菌数量与多样性在一定程度上均与土壤深度呈负相关关系。可培养细菌数量以表层土壤最多,而细菌多样性最低。基于16S rDNA基因序列分析共发现了6个门,18个属,21种细菌,其中表层土壤Arthrobacter siccitolerans为绝对优势种,比例达95%;冻土区（0~82.15m）之间不同土样Mycetocola miduiensis菌株所占比例较大;而冻土层以下没有明显的优势菌。冗余分析（RDA）显示：可培养细菌数量主要受土壤有机碳影响,土壤含水量则是影响细菌多样性的主要因素。     

Tag-encoded pyrosequencing analysis of bacterial diversity within different alpine grassland ecosystems of the Qinghai-Tibet Plateau,China

The Qinghai-Tibet Plateau is sensitive to climate change, with ecosystems that are important with respect to scientific research. Here high-throughput DNA pyrosequencing was used to assess bacterial diversity within different alpine grassland ecosystems of the Qinghai-Tibet Plateau, China. In total, 34,759 sequences were obtained for the three ecosystems––alpine cold swamp meadow (ASM), alpine cold meadow (AM), alpine sandy grassland (ASG), and 31 phyla and a small number of unclassified bacteria were detected. The bacterial community structures were different for each alpine grassland ecosystem. The Proteobacteria and Acidobacteria were the predominant phyla in all three ecosystems. Besides this, Actinobacteria and Chloroflexi were abundant in ASM, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes and Verrucomicrobia were abundant in AM, and Actinobacteria were abundant in ASG. In addition, the functional bacterial genera also differed with each alpine grassland ecosystem. The ASM contained more nitrifying bacteria, methane-oxidizing bacteria and sulfur- and sulfate-reducing bacteria, whereas the ASG ecosystem contained more nitrogen-fixing bacteria. Pyrosequencing provided a greater insight into bacterial diversity within different alpine grassland ecosystems than previously possible, and gave key data for the involvement of bacteria in the protection of alpine grassland ecosystems of the Qinghai-Tibet Plateau, China.     

黑河上游祁连山区土壤可培养细菌群落生境的垂直分异特征

利用PYGV、 R2A、 NB和Czapek 4种培养基, 研究了不同海拔下黑河上游祁连山区土壤细菌群落结构的变化规律.结果表明: 可培养细菌数量为4.6×10⁶~37.0×10⁶CFU·g^-1, 随海拔升高明显减少; 基于16S rRNA基因序列分析共发现了7个门、 19个属、 26种细菌, 其中Agreia pratensis, Mucilaginibacter ximonensis, 嗜冷冷杆菌(Cryobacterium psychrophilum)和氧化节杆菌(Arthrobacter oxydans)四种细菌是优势种; 嗜冷冷杆菌的相对丰度在高海拔地区明显增加, Agreia pratensis的相对丰度随海拔升高而降低; 细菌的多样性随海拔升高呈现出先升高后降低的趋势. 冗余分析(RDA)显示, 可培养细菌数量与海拔呈显著负相关, 细菌的多样性与植被指数和土壤理化性质均存在明显的相关关系, 说明可培养细菌数量主要受海拔的影响, 而植被和土壤理化性质是影响细菌群落多样性的主要因素.     

岩溶与非岩溶区稻田土壤CO2固定细菌的丰度比较

以桂林毛村岩溶试验场稻田土壤为研究对象,以cbbLR1、cbbLG1和cbbM为CO2固定细菌的指示基因,采用荧光定量PCR技术,对比三者在岩溶区、混合区与非岩溶区中的丰度。结果表明,cbbLG1基因在岩溶区的丰度显著高于混合区和非岩溶区,最大值为1.42×109拷贝·g-1;cbbLR1和cbbM基因在混合区的丰度显著高于岩溶区和非岩溶区,最大值为2.06×109拷贝·g-1和3.35×107。相关性分析表明,cbbLG1的丰度与土壤中有机碳质量分数、全氮质量分数及阳离子交换量显著相关;三个cbbL基因对pH的敏感度不同:pH与cbbL G1基因呈显著正相,而与cbbM基因呈显著负相关。      

基于BP神经网络的青藏高原土壤养分评价

土壤养分在养分循环和土壤-植物关系中起着重要作用,在高海拔生态系统中,由于缺乏系统的实地观测,土壤养分在高山草原中仍然知之甚少。为了了解青藏高原多年冻土区高寒草地土壤养分的基本情况以及土壤养分的等级划分,利用青藏高原腹地西大滩至安多地区采集的154个土壤样品数据,基于BP神经网络模型建立具有3层网络,10个中间层节点的土壤养分评价模型。在MATLAB软件中进行BP神经网络的训练和验证后,对青藏高原多年冻土区高寒草地土壤养分进行综合评价。结果表明：2009年青藏高原高寒草地的土壤养分综合评价等级为4级,属于较低水平。综合评价结果与基于主成分分析方法的土壤质量指数（SQI）基本一致,说明BP神经网络模型对青藏高原土壤养分的评价结果是合理的。对评价结果与海拔、植被盖度和植被类型的关系分析表明,海拔越高或植被盖度越高,土壤养分的评价等级越高;不同植被类型的评价等级表现出高寒沼泽草甸（2级）>高寒草甸（4级）>高寒草原（5级）的趋势。BP网络作为一种简单又准确的识别方法,不仅可以评估土壤养分等级,还可以比较不同地区的土壤养分高低状况,希望为青藏高原的土地资源管理与保护提供基本的科学依据。     

环境因素主导着冰川前沿裸露地好氧异养细菌群落的分布

冰川前沿裸露地有着暴露年代序列特性, 是研究微生物群落结构时空变化的理想地区.通过对1号冰川东支前沿裸露地的微生物学研究发现, 从冰土交界处到1675年的冰碛垄, 25 ℃下培养得到细菌数量从5.5×10⁴ CFUs·g^-1增加到3.3×10⁶ CFUs·g^-1, 而微生物总数的变化在暴露年代序列上都没有显著的相关关系; 细菌群落结构的主要改变发生在两个阶段, 暴露初期和植被盖度明显增加的时候.联系到这两个阶段正好是环境温度与土壤营养水平改变的时期, 此结果表明, 环境变化是冰川前沿裸露地微生物群落时空变化的主要驱动力.