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李邵宇 孙建 王毅 秦小静 叶冲冲

引用本文: 李邵宇,孙建,王毅,秦小静,叶冲冲. 青藏高原不同退化梯度草地土壤酶活性特征. 草业科学, 2020, 37(12): 2389-2402 doi: shu
Citation:  LI S Y, SUN J, WANG Y, Qin X J, YE C C. Characteristics of soil enzyme activities in different degraded gradient grasslands on the Tibetan Plateau. Pratacultural Science, 2020, 37(12): 2389-2402 doi: shu

青藏高原不同退化梯度草地土壤酶活性特征

    作者简介: 李邵宇(1997-),男,内蒙古包头人,在读硕士生,研究方向为草地生态学。E-mail: ;
    通讯作者: 孙建, sunjian@igsnrr.ac.cn
  • 基金项目: 第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0405-05)

摘要: 土壤酶是土壤生态系统物质循环和能量流动的重要参与者,也是草地生态系统代谢的重要动力之一,其活性大小对土壤养分储量和生化反应过程有明显指示作用。本研究以青藏高原高寒草甸和高寒草原为研究对象,通过对土壤理化性质和土壤酶化学计量特征进行分析,探究不同退化梯度下土壤酶特征及作用机理。结果表明: 1)随着退化程度加剧,两种草地类型土壤全氮、全碳、全磷、有机碳、紧实度、含水量、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和β-葡萄糖苷酶均呈降低趋势,土壤温度和pH呈增加趋势;2)高寒草甸土壤pH与β-葡萄糖苷酶活性和木质素过氧化物酶呈负相关关系,有机碳、全碳与β-葡萄糖苷酶、木质素过氧化酶呈正相关关系;高寒草原含水量和紧实度与亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶、脲酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶呈正相关关系。本研究为探索青藏高原不同草地类型退化过程中土壤理化性质和酶活性变化机理以及草地生态系统修复提供了理论依据。

English

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  • 重庆欢乐生肖

    图 1  重庆欢乐生肖 研究区位置示意图

    Figure 1.  Location of the study area

    图 2  样地示意图

    Figure 2.  重庆欢乐生肖 Location of the sample area

    图 3  重庆欢乐生肖 不同草地类型土壤酶活性变化

    Figure 3.  重庆欢乐生肖 Changes in soil enzyme activity in different grassland types

    图 4  重庆欢乐生肖 不同草地类型土壤酶化学计量变化

    Figure 4.  Changes in soil enzymes stoichiometric in different grassland types

    图 5  土壤酶活性及化学计量与理化性质冗余分析

    Figure 5.  Redundancy analysis of soil enzyme activity, stoichiometry, and physicochemical properties

    图 6  重庆欢乐生肖 不同草地类型土壤酶活性和理化性质相关性

    Figure 6.  重庆欢乐生肖 Correlation between soil physical and chemical properties and enzyme activities in different grassland types

    表 1  样地概况

    Table 1.  Conditions in sample plots

    草地类型
    Grassland type
    退化程度
    Degeneration
    盖度
    Coverage/%
    地上生物量
    Aboveground
    biomass/(g·m−2)
    香农-威纳多样性指数
    Shannon-Wiener
    diversity index
    优势种
    Dominant species
    高寒草甸
    Alpine
    meadow
    轻度退化
    Light degradation
    82.000 ± 1.155a 143.41 ± 1.10a 2.116 ± 0.044a 青藏苔草 (Carex moorcroftii)、
    香青 (Anaphalis sinica)、
    甘肃棘豆 (Oxytropis kansuensis)
    中度退化
    Moderate degradation
    57.667 ± 0.882b 108.37 ± 1.18b 1.424 ± 0.046b 青藏苔草 (Carex moorcroftii)、
    香青 (Anaphalis sinica)
    重度退化
    Severe degradation
    20.000 ± 0.577c 75.44 ± 2.74c 0.587 ± 0.871c 青藏苔草 (Carex moorcroftii)、
    香青 (Anaphalis sinica)
    极度退化
    Extreme degradation
    11.333 ± 0.882d 39.37 ± 1.18d 0.198 ± 0.014d 米口袋 (Gueldenstaedtia verna)
    高寒草原
    Alpine
    steppe
    轻度退化
    Light degradation
    71.372 ± 1.942a 88.54 ± 9.97a 1.942 ± 0.044a 针茅 (Stipa capillata)、
    蒿草 (Kobresia myosuroides)
    中度退化
    Moderate degradation
    47.641 ± 1.667b 27.55 ± 4.41b 0.771 ± 0.093b 针茅 (Stipa capillata)、
    蒿草 (Kobresia myosuroides)
    重度退化
    Severe degradation
    29.537 ± 1.644c 17.69 ± 2.22c 0.569 ± 0.076c 甘肃棘豆 (Oxytropis kansuensis)、
    针茅 (Stipa capillata)
    极度退化
    Extreme degradation
    0.000 ± 0.000d 0.00 ± 0.00d 0.000 ± 0.000d 无 None
     同列不同小写字母表示相同草地类型不同退化梯度处理间差异显著 (P < 0.05)。
     Different lowercase letters within the same column indicate significant differences among different degradation gradient treatments of the same grassland types at the 0.05 level.
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    表 2  不同草地类型土壤理化性质变化

    Table 2.  Changes in soil physical and chemical properties of different grassland types

    草地类型 Grassland type退化程度
    Degeneration
    土壤全氮 Soil total nitrogen/%土壤全碳 Soil total carbon/%土壤全磷 Soil total phosphorus/(g·kg−1)土壤有机碳 Soil organic carbon/(g·kg−1)
    高寒草甸Alpine meadow 轻度退化Light degradation 0.207 ± 0.017Aa 2.001 ± 0.200Aa 0.494 ± 0.014Aa 19.189 ± 2.087Aa
    中度退化Moderate degradation 0.117 ± 0.011Ab 0.864 ± 0.042Ab 0.416 ± 0.015Ab 8.846 ± 0.313Ab
    重度退化Severe degradation 0.095 ± 0.021Abc 0.702 ± 0.225Abc 0.395 ± 0.019Ab 6.969 ± 2.106Abc
    极度退化Extreme degradation 0.055 ± 0.008Ac 0.311 ± 0.027Ac 0.389 ± 0.010Ab 3.413 ± 0.671Ac
    高寒草原Alpine steppe 轻度退化Light degradation 0.043 ± 0.003Ba 0.461 ± 0.011Ba 0.225 ± 0.025Ba 2.123 ± 0.382Bab
    中度退化Moderate degradation 0.038 ± 0.005Ba 0.306 ± 0.086Bb 0.199 ± 0.029Ba 3.412 ± 0.384Ba
    重度退化Severe degradation 0.037 ± 0.003Aa 0.199 ± 0.006Ab 0.189 ± 0.018Ba 1.733 ± 1.122Ab
    极度退化Extreme degradation 0.036 ± 0.006Aa 0.187 ± 0.006Ab 0.185 ± 0.009Ba 0.364 ± 0.161Bb
    草地类型 Grassland type 退化程度 Degeneration 土壤温度 Soil temperature/°C 土壤紧实度 Soil compactness/Pa 土壤含水量 Soil moisture content/% pH
    高寒草甸Alpine meadow 轻度退化Light degradation 19.933 ± 0.410Bb 47.346 ± 10.778Aa 12.467 ± 0.788Aa 5.670 ± 0.142Bb
    中度退化Moderate degradation 22.133 ± 0.555Ba 27.178 ± 2.412Aab 8.967 ± 0.426Ab 6.647 ± 0.049Ba
    重度退化Severe degradation 20.700 ± 0.557Bab 26.010 ± 7.546Aab 7.533 ± 0.617Ab 6.873 ± 0.088Ba
    极度退化Extreme degradation 21.333 ± 0.267Bab 17.577 ± 5.615Ab 5.300 ± 0.473Ac 6.933 ± 0.023Ba
    高寒草原Alpine steppe 轻度退化Light degradation 25.700 ± 0.643Ac 16.188 ± 1.860Ba 6.153 ± 0.393Ba 8.643 ± 0.033Ac
    中度退化Moderate degradation 27.867 ± 0.145Ab 11.432 ± 0.373Bb 5.817 ± 0.149Bab 8.763 ± 0.038Ab
    重度退化Severe degradation 27.900 ± 0.115Ab 10.932 ± 1.842Ab 5.333 ± 0.281Bab 8.947 ± 0.039Aa
    极度退化Extreme degradation 30.133 ± 0.176Aa 7.833 ± 0.144Ab 4.870 ± 0.428Ab 8.780 ± 0.035Ab
     同列不同大写字母表示相同退化梯度不同草地类型处理间差异显著(P < 0.05),同列不同小写字母表示相同草地类型不同退化梯度处理间差异显著(P < 0.05)。
     Different capital letters within the same column indicate significant differences among different grassland types with the same degradation gradient at the 0.05 level, while different lowercase letters with in the same column indicate significant differences among different degradation gradient treatments of the same grassland types at the 0.05 level.
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    表 3  重庆欢乐生肖 土壤酶活性冗余分析特征值及解释量

    Table 3.  Characteristic values and interpretation of soil enzyme activity were analyzed by redundancy analysis

    草地类型 Grassland type项目 ItemP1/%P2/%P3/%P4/%典范特征值
    Canonical eigenvalue
    总特征值
    Total eigenvalues
    高寒草甸 Alpine meadow 第一轴 The first shaft 44.9 0.967 44.9 53.6 0.836 1
    第二轴 The second shaft 23.1 0.943 67.9 81.2
    第三轴 The third shaft 9.7 0.980 77.7 93.0
    第四轴 The fourth shaft 2.7 0.57 80.5 96.2
    高寒草原 Alpine steppe 第一轴 The first shaft 47.1 0.969 47.1 55.7 0.846 1
    第二轴 The second shaft 15.6 0.948 62.7 74.1
    第三轴 The third shaft 12.4 0.943 75.0 88.7
    第四轴 The fourth shaft 4.9 0.677 79.6 94.5
     P1,土壤酶活性特征解释量;P2,土壤酶活性特征与环境因子相关性;P3,土壤酶活性特征累计解释量;P4,土壤酶活性特征与环境因子相关解释量。
     P1, Eigenvalues of soil enzyme; P2, Soil enzyme-environment correlations; P3, Cumulative percentage variance of soil enzyme soil enzyme; P4, Cumulative percentage variance of soil enzyme-environment relation.
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    表 4  不同草地类型土壤理化性质因子解释的重要性排序和显著性

    Table 4.  重庆欢乐生肖 The importance of soil physical and chemical properties in different grassland types

    类型
    Type
    因子
    Factor
    重要性排序
    Order of
    importance
    解释量
    Eigenvalues/
    %
    FP
    高寒草甸
    Alpine
    meadow
    pH 1 42.7 7.440 0.004
    STC 2 41.7 7.417 0.002
    SOC 3 41.2 7.020 0.004
    SWC 4 40.9 6.916 0.002
    STN 5 39.9 6.647 0.002
    STP 6 36.7 5.797 0.002
    SC 7 26.6 3.619 0.016
    ST 8 11.2 1.267 0.268
    高寒草原
    Alpine
    steppe
    ST 1 34.9 5.368 0.002
    SC 2 33.9 5.140 0.002
    SWC 3 29.6 4.211 0.012
    pH 4 24.1 3.173 0.024
    STC 5 21.5 2.737 0.030
    STP 6 15.7 1.863 0.108
    STN 7 14.9 1.751 0.158
    SOC 8 6.3 0.670 0.660
     STN,土壤全氮;STC,土壤全碳;STP,土壤全磷;SOC,土壤有机碳;ST,土壤温度;SC,土壤紧实度;SWC,土壤含水量;图6同。
     STN, soil total nitrogen; STC, soil total carbon; STP, soil total phosphorus; SOC, soil organic carbon; ST, soil temperature; SC, soil compactness; SWC, soil moisture content;
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                  • 通讯作者:  孙建, sunjian@igsnrr.ac.cn
                  • 收稿日期:  2019-04-22
                  • 网络出版日期:  2019-10-15
                  通讯作者: 陈斌,
                  • 1. 

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