退化高寒草甸恢复过程中土壤微生物反馈机制研究

Grassland improvement technologies, such as fencing, weed control, fertilization, artificial planting, has been widely used in the recovery of degraded alpine meadow，the original grassland soil micro environment, soil microbial community structure and its ecological functions would be changed inevitably under the addition of these artificial measures for improve the grass coverage. To explore the response mechanism of soil microbial characteristics in the process of reconstruction in degraded grassland, soil microbial quantity distribution, the community structure and function diversity, soil nutrient and enzyme activity under different degradation degrees and different restoration measures in alpine meadow will be researched systematically by conventional microbial pure culture method, conventional soil nutrient analysis, and chloroform fumigation methods. By the implement of this research, a new judgment standard will be provided for evaluating restoration success of degraded grassland, and a new train of thought and theory foundation will be offered for ecological restoration and biodiversity protection in degraded alpine meadow.

禁牧封育、毒杂草防除、草地施肥、人工建植等草地改良技术，已广泛用于不同程度退化高寒草甸的恢复治理，上述人为措施在改变草地地上植被的同时势必改变草地原有的土壤微环境，引致土壤微生物区系及其生态功能的变化。为了探究土壤微生物特征在退化草地恢复重建过程中的反馈机制，采用常规微生物纯培养法、常规土壤理化性质分析、Biolog微生物鉴定系统、熏蒸浸提等方法，对高寒草甸不同程度退化草地及不同恢复措施下，草地土壤微生物特征进行系统研究，探索草地土壤微生物群落及其功能在退化及修复过程中的时空变化规律，分析土壤养分及土壤酶活性在草地退化及修复过程中的应变趋势。从微观生态划分草地退化等级，在时间尺度和空间梯度上探究土壤微生物数量分布、微生物群落结构和功能结构多样性、土壤养分及酶活性等土壤特征对退化草地人工修复的响应机制，评价退化草地修复成效，为高寒草甸退化草地生态修复及草地生物多样性保护提供新思路和理论依据。

超载放牧及全球气候变化等因素导致高寒草甸生态系统出现不同程度的退化。围封、施肥补播和植被重建已成为退化草地恢复与重建的主要措施。草地恢复是植被和土壤共同恢复的过程。土壤微生物特征已作为土壤健康状况的生物指标，用以判断草地退化程度、评价退化草地生态系统恢复治理成效、指导天然草地利用管理等。本项目利用高通量测序技术，结合野外植被调查及土壤理化特性和土壤微生物特征的室内分析，发现高寒草甸植被和土壤环境因子对土壤细菌群落结构变化的解释率为88.42%，对土壤真菌群落结构变化的解释率为82.51%。随着草地退化程度的加重，草地植物种由莎草科和禾本科植物向菊科和其它杂类草演替，土壤含水量、有机碳、全氮、速效磷显著降低，土壤pH、全钾、铵态氮、硝态氮、速效钾则显著升高；土壤脲酶活性升高，磷酸酶和蔗糖酶活性降低，土壤微生物碳和氮均显著降低。补播后草地土壤微生物氮显著升高，土壤细菌和放线菌数量增加；人工建植后草地土壤真菌、细菌和放线菌数量减少。退化高寒草甸采取不同修复措施后，土壤真菌群落功能结构均发生显著变化，围封后草地土壤共生营养型、腐生营养型和病理营养型真菌丰度升高，而腐生-共生过渡型真菌丰度降低；人工建植增加了草地土壤病理-腐生过渡型真菌丰度，降低了草地土壤共生营养型和腐生-共生过渡型真菌丰度。土壤微生物量碳氮与土壤含水量、土壤有机碳、全氮、速效磷显著正相关，与土壤铵态氮、硝态氮、全钾及pH显著负相关。高寒草甸植被群落特征主要受土壤微生物生物量碳氮和土壤微生物群落多样性影响，补播对中度退化草地土壤系统具有明显的修复效果，围封和人工建植对轻度退化和重度及黑土滩退化草地土壤系统修复效果不明显.