放牧方式对青海省北部高寒草地土壤微生物碳源代谢特征的影响

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不合理的放牧方式是引起青藏高原高寒草地退化的重要因素之一。放牧活动作用于草地植被继而对草地土壤造成影响。土壤微生物作为草地生态系统的重要组成部分,主导着物质循环和能量流动过程,对维持草地健康发挥着重要作用。土壤微生物碳源代谢特征是表征微生物功能多样性的重要方法,是评价土壤状况的重要指标。因此,研究不同放牧制度下土壤微生物群落代谢特征对于维持草地的平衡可持续发展具有重要意义。  为探究不同放牧方式对高寒草地土壤微生物群落碳源代谢特征的影响,本研究先后于2014和2016年在青海省北部的三种放牧方式的四个试验平台(刚察县的高寒草甸化草原放牧强度试验平台(2010年设置,N37°21′10″,E100°4′49″)、海晏县高寒草原牛羊混合放牧试验平台(2014年设置,N36°55′12″,E100°56′11″)、门源县高寒草甸放牧强度试验平台(2010年设置)以及门源县高寒草甸季节性放牧试验平台(2006年设置)(N37°29′-37°45′,E101°12′-101°23′))分别取土样分析。对上述四个放牧方式试验平台的植被物种多样性、土壤理化性质、土壤微生物量以及土壤微生物碳源利用多样性等指标进行了测定和分析。结果如下:  (1)高寒草原单种畜群和绵羊占比较大的混合比例畜群放牧对草地植被物种多样性影响不大。高寒草甸放牧强度对草地植被物种多样性无影响。高寒草甸冬季放牧的Simpson指数和Shannon-wiener指数显著高于夏季放牧和禁牧  (2)高寒草原牛羊等比混合(1∶4)放牧能维持较高的土壤速效氮和全氮水平。高寒草甸化草原轻度放牧(G3)显著降低了土壤全氮含量,中度放牧(G4)显著提高了土壤有机碳含量。高寒草甸重牧(HG)的土壤碳氮比显著高于轻牧(LG)。高寒草甸夏季放牧(SG)土壤pH显著高于禁牧(NG)。  (3)高寒草原牛单牧(1∶0)土壤微生物量在表层土壤含量高,深层土壤则低。高寒草甸放牧强度对土壤微生物量无影响。高寒草甸冬季放牧(WG)有利于提高土壤微生物量氮。  (4)高寒草原牛羊混牧和牛单牧有利于提高土壤微生物碳源代谢Shannon-wiener指数。高寒草甸化草原重牧(G6、G7)土壤微生物碳源代谢Simpson指数较低。高寒草甸中度放牧(MG)提高了土壤微生物底物碳源代谢Mcintosh指数。高寒草甸夏季放牧(SG)土壤微生物碳源代谢Simpson指数显著高于冬季放牧(WG)。  (5)高寒草原混合放牧土壤微生物群落碳源代谢主要类型为氨基酸类、酯类和碳水化合物类。高寒草甸化草原放牧强度土壤微生物群落碳源代谢类型主要为氨基酸类和碳水化合物类。高寒草甸放牧强度土壤微生物群落碳源代谢主要类型为氨基酸类和酸类化合物。高寒草甸季节放牧土壤微生物群落碳源代谢主要类型为氨基酸类、酸类和碳水化合物类。  (6)土壤微生物碳源代谢特征受到地上地下多种指标的综合影响,整体来看,地上植被盖度、土壤有机碳、土壤速效氮和土壤微生物量越高,越有利于土壤微生物碳源代谢活动。土壤pH越高则越不利于土壤微生物碳源代谢活动。
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