阐明植被恢复过程中土壤真菌群落的变化及其生态功能,对于制定科学有效的退化生态系统管理措施有重要参考价值.利用扩增子高通量测序技术和生物信息学分析解析了华北退化荒地自然恢复(对照组,CK)和建植豆科植物和禾本植物人工草地(分别为LG和GG处理)过程中土壤真菌群落结构和功能群特征差异.结果表明:(1)退化荒地土壤表层样品中共获取6315 个真菌 OTU,隶属于 17 门 60 纲 145 目 347 科 896 属,优势菌门为 Ascomycetes、Mortierellomycota 和 Basidiomycetes,LG 处理相较于CK的Basidiomycetes相对丰度明显升高,GG处理相较于CK的Mortierellomycota相对丰度明显提高.(2)土壤真菌功能群类型以腐生真菌为主,共生真菌次之,病原真菌占比最少.建植人工草地对腐生真菌和共生真菌相较于病原真菌的功能群组成影响更明显,并导致腐生真菌相对丰度升高,共生真菌相对丰度降低.(3)土壤真菌群落结构受植物物种丰富度、根系生物量等植被参数变化的显著(P＜0.05)影响,且与土壤有机碳、总氮、速效氮、总磷等土壤养分水平显著(P＜0.05)相关.本研究的结果有助于深入理解建植人工草地对土壤真菌群落结构和功能的影响,并为华北退化荒地植被恢复策略提供理论依据.

晋西北丘陵区受干旱大风气候以及人为活动的影响,土壤肥力较低,土壤质量退化严重,不同的土地利用和管理方式,因植被覆被、人为活动等不同,对土壤质量产生影响不同.为了更好地了解晋西北地区不同土地管理方式对土壤质量的影响,于山西省北部忻州市五寨县,研究不同管理方式对土壤肥力、土壤酶活性、微生物群落结构及多样性的影响,以及微生物与土壤环境因子的关系,为晋西北地区土地管理和生态建设提供参考.研究中设置4种土地管理方式:苜蓿样地(MX)、免耕样地(MG)、翻耕样地(FG)和荒地(HD),采用野外采集土壤样品、室内测定和分析的研究方法,其中土壤pH值利用电位法测定,土壤有机碳(OC)采用重铬酸钾氧化-分光光度法测定;土壤硝态氮、铵态氮利用全自动间断化学分析仪测定,其原理为紫外分光光度和靛酚蓝比色法.土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分别采用KMnO4滴定法、3,5-二硝基水杨酸法、苯酚钠-次氯酸钠比色法、磷酸苯二钠比色法测定,采用高通量测序测定土壤细菌和真菌的群落组成,利用统计分析软件SPSS和Canoco以及QIIME、USEARCH和Uclust生物信息软件分析不同土地管理方式对土壤质量的影响.结果 表明,不同土地管理方式对土壤化学性质、土壤酶活性、细菌和真菌的群落结构及多样性均有影响.苜蓿和免耕2种土地管理方式可显著提高表层土壤养分并增加土壤酶活性;4种土地管理方式共有9个细菌门和11个真菌门,细菌相对丰度较大的为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门,真菌的子囊菌门相对丰度最大;苜蓿和免耕样地土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性都较高,荒地土壤细菌和真菌群落丰富度较低,但多样性较高;RDA分析结果表明,土壤pH、NH4-N和NO3-N含量和过氧化氢酶活性对细菌群落影响较大,pH、有机碳含量、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性对真菌群落影响最大.苜蓿和免耕2种土地管理方式能够提高土壤质量,是晋西北地区较为适宜的管理措施.

以若尔盖退化高寒湿地为研究对象,连续3年(2015-2017年)于植被返青期(4-5月)、草盛期(7-8月)和枯黄期(10-11月)监测高原鼢鼠鼠丘密度、3个土层(0-10、10-20、20-30 cm)土壤理化性质、酶活性及微生物数量的季节动态,并分析土壤生物学特征与土壤环境间的季节相关性.结果 表明:(1)各植被物候期,土壤pH值、容重指标均随土层加深而显著升高(P＜0.05),土壤含水量、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、酶活性及微生物数量指标均随土层加深而显著降低(P＜0.05);(2)植被物候期对高寒鼠荒地非土丘土壤养分在不同土层的垂直分配有显著影响,对0-10 cm土层土壤生物学特征含量的影响程度显著大于10-20 cm和20-30 cm土层.(3)冗余分析(RDA)表明3个植被物候期,土壤生物学特征指标与土壤理化性质指标间显著相关(P＜0.05),主成分分析(PCA)表明各指标在不同土层均呈现明显的季节性分布,数量特征表现为:枯黄期＞返青期＞草盛期.揭示了高寒鼠荒地高原鼢鼠季节性活动对土壤理化性质、酶活性及微生物数量的影响,为今后青藏高原鼠荒地的分级恢复治理提供理论依据.

晋西北丘陵风沙区生态环境脆弱,是我国风沙活动危害最为严重的地区之一.本文以晋西北典型丘陵风沙区0(撂荒地)、6、12、18、40和50年生人工柠条为研究对象,分析了不同林龄柠条的土壤含水量、地上和地下生物量、个体形态特征、生长繁殖及光合生理特征,研究0～50年长时间序列人工柠条的生长和繁殖动态特征.结果 表明:人工柠条林土壤水分变化与柠条林龄密切相关.6年生柠条的土壤水分较低,6～18年生柠条由于冠幅增加,降低了近地表的风速和太阳辐射,减少了土壤水分的蒸发,土壤水分呈上升趋势,18 ～ 50年生柠条的生物量快速积累,植物蒸腾量和根系对水分的吸收量大幅度增加,土壤水分不断降低,到50年则下降至最低水平(11.1％);6～18年生人工柠条以地下根系生长为主,18 ～40年生柠条以地上部生长为主,40年生柠条的生物量维持在较高水平,冠幅和株高达到最高,生长状态达到最佳,40～50年生柠条的冠幅和株高显著降低,生长进入衰退期;柠条的光合能力(叶绿素a、b,类胡萝卜、素和总叶绿素含量)随着种植年限的增加逐渐下降,尤其在18年后显著下降;柠条种子的数量和质量从6年生到40年生不断上升,40年生达到最大;与6～12年生柠条相比,30～40年生柠条能产生更多个体质量小的种子.萌发试验表明,在相同年限,柠条的小种子比大种子的萌发速率更高,表明柠条繁殖策略有从前期(6～12年生)K策略向后期(30 ～ 40年生)r策略转化的趋势,而从50年生开始,柠条种子数量和质量显著下降,人工柠条的生长和繁殖出现退化.

生态系统服务价值评估是全球生态学和经济学研究的热点领域,然而,多数学者在开展生态系统服务价值估算时忽略了生态系统在提供服务时所需要的成本或者仅仅计算了部分成本;生态系统服务净价值评估方法虽然对生态系统服务价值评估方法进行了改进,但没有考虑生态修复项目实施前和实施后土地景观变化引起净价值的变化,获得的结果只能反映土地利用的静态效益,不能反映生态修复项目引起土地变更的成本-收益动态变化.因此,构建基于生态系统服务和投入产出相结合的生态修复项目成本-效益动态评估新方法,是生态修复研究领域的重要科学问题.为了弥补这一领域的不足,该研究构建了生态工程成本-效益动态评估新方法,并以三北防护林、天然林保护、退耕还林工程为研究案例,验证了这一评估方法.结果 表明,与项目实施前相比,三北防护林、天然林保护、退耕还林工程每年增加的净收益分别为461.7×109、2930.5× 109、530.1×109元,收益率分别为29.3％、328.9％、77.0％.六种典型生态修复措施中退耕地种植经济林、荒地种植经济林和天然植被恢复能够在每个省产生净收益,荒地造林、飞播造林和退耕还林的实施会在部分地区产生损耗.依据成本-效益动态评估方法核算的结果可以帮助政府部门选择最佳土地利用和保护措施,最大限度地提高生态修复项目的 生态经济效益.由于不同地区社会经济条件和资源禀赋存在较大差异,尊重区域差异因地制宜的生态修复非常必要.