青藏高原三江源区“黑土滩”二次发生的地下过程及其内部驱动机制研究

"黑土滩"二次发生这一新问题的出现，使青藏高原三江源区"黑土滩" 治理工作面临着更多困难。针对青藏高原 "黑土滩"二次发生地下过程与内部驱动机制，从"黑土滩"二次发生的毒杂草原位爆发及人工植被迅速衰弱两个特点入手；通过野外调查/监测、原地模拟、室内分析等途径；采用土壤学、化学生态学、繁殖生态学、微生物学、13C/15N同位素标记以及模型分析等方法，研究：（1）"黑土滩"二次发生过程中毒杂草和人工种植的禾草的土壤种子库、无性繁殖体库持久性和更新力；（2）毒杂草植株体化学分泌物对土壤养分、微生物、酶改变作用及禾草的影响；（3）肥料添加的激发效应及土壤养分变化引起"黑土滩"二次发生的营养动力学机制；（4）"黑土滩" 二次发生过程中地下组分变化模型。以期通过四年的上述研究工作，揭示地下生物/生态变化驱动"黑土滩"二次发生的根源性机制，为青藏高原三江源区7000多万亩"黑土滩"治理工作提供科学基础。

“黑土滩二次发生”是人工改建“黑土滩”后再次退化，又沦为“黑土滩”的现象，使高寒地区退化草地治理面临着更严峻的挑战。该课题主要研究“黑土滩二次发生”的地下生态机制，包括（1）“黑土滩二次发生”过程中，毒杂草、人工禾草土壤种子库贡献差异。（2）毒杂草化感作用对土壤、土壤微生物、人工种植的禾草的影响。（3）、土壤养分变化下，毒杂草与建植的人工草地植物的响应差异性。（4）、植被根系与“黑土滩二次发生”的关系。. 课题通过4年野外调查、实验室测试、数据分析等工作，主要得到以下结论和成果。（1）人工草地改建能够改变“黑土滩次生毒杂草”群落演替方向，或能启动和引导“黑土滩”自我恢复的进程，这取决于后期管理的投入，当前的实地案例证据表明，这种后期管理至少需要20年，缺乏管理的人工草地将迅速衰退并导致“黑土滩”二次发生。（2）人工翻耕等措施激活了大量毒杂草的长期型土壤种子库，潜在的加速了“黑土滩二次发生”。（3）“黑土滩二次发生”后的土壤养分库有一定的损失，改建的人工草地根系碳、土壤糖等缺乏，难以维持人工植被持续性。（4）毒杂草化感抑制作用是导致人工禾草退化重要因素，因此有效控制是防范毒杂草死灰复燃的重要方法。（5）毒杂草比人工禾草更适应在低氮的土壤环境中生长，因此要保持禾草的优势性，必需不断的投入进行，或者压制毒杂草的优势。（6）毒杂草通过根际分泌次生代谢物改变土壤微生物，特别是真菌，进而改变土壤环境，使得土壤环境更有利于毒杂草的繁殖与滋生。（7）土壤养分、毒杂草化感、毒杂草种子库三方面使得“黑土滩人工草地”更趋向于“黑土滩二次发生”。（8）发表中SCI论文12篇，CSCD论文15篇，参加国际学术会议并做报告2次，培养博士研究生1名，硕士研究生7名，获得发明专利2项。. 课题首次提出以“黑土滩二次发生”的视角理解青藏高原“黑土滩”退化草地的‘治理-再退化’的现象；并从地下生态学机制诠释了“黑土滩二次生”必然性与可控性；提出了人工干扰（特别是人工草地）用于“黑土滩”退化草地治理工程中，应该注重启动和引导“黑土滩”自我恢复；指出采用人工草地改建“黑土滩”的治理模式需要更多的评估，特别是对“能否实现后续管理投入”方面。总体上，该课题实现了研究目标，加深了对“黑土滩”退化与恢复的认识，并为青藏高原7000多万亩“黑土滩”治理、生态恢复提供了参考。