下载文档原格式
黄河兰州段湿地植被生态学研究黄河兰州段湿地植被生态学研究引言：湿地是陆地与水体相互作用的重要环境，它们不仅为众多物种提供了栖息地和食物链的起点，还具有调节水文水质、净化环境和保护生物多样性等重要功能。
黄河兰州段湿地作为黄河上游重要的生态系统，对维持区域生态平衡和经济发展起着重要作用。
因此，对其植被生态学进行深入研究，有助于更好地保护和管理该湿地资源。
一、黄河兰州段湿地概况兰州市位于黄河上游，拥有广阔的湿地区域。
黄河兰州段湿地包括河滩湿地、泉水湿地、荒漠湿地等多种类型。
这些湿地类型各有特点，例如河滩湿地独特的水文条件，泉水湿地丰富的水源补给和乌桃林的森林群落等。
黄河兰州段湿地丰富的湿地类型为研究植被生态学提供了良好的基础。
二、黄河兰州段湿地植被类型与组成黄河兰州段湿地的植被类型丰富多样，可分为河滩植被、湖泊植被和荒漠植被等。
河滩植被主要由杨树、柳树和芦苇等组成，这些植物具有较强的适应性和生长力，能够在水环境和土壤条件相对较差的情况下生长。
湖泊植被主要由浮叶植物和沉水植物组成，这些植物在水体中长期生长，对维护水体生态平衡起到重要作用。
荒漠植被则以草本植物为主，这些植物对干旱条件有较强适应性，维护荒漠地区生态稳定。
三、黄河兰州段湿地植被生态功能黄河兰州段湿地的植被具有重要的生态功能。
首先，它们能够净化水质，吸收和固定水中的氮、磷等有害物质，保护水体生态环境。
其次，湿地植被能够调节水文，吸收大量雨水和融雪，降低洪峰流量，减缓洪水的危害。
此外，植被生长能够稳定土壤，防止水土流失，保护地下水资源的供应。
最后，湿地植被为众多动植物提供了栖息地，维持了生物多样性。
四、影响黄河兰州段湿地植被的因素黄河兰州段湿地植被生态受多种因素影响。
水文条件是最重要的因素之一，水的供给与排除直接影响着湿地植被的生长和分布。
土壤质量和盐碱度是另一个重要因素，在土壤质地和养分状况不同的区域，湿地植被生态也会有明显差异。
气候条件对植被的生长发育也具有重要影响，温度和降水对植被的分布和物种组成有直接的影响。
第29卷第2期2022年4月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .29,N o .2A pr .,2022收稿日期:2021-05-28 修回日期:2021-06-13资助项目:国家自然科学基金(41561144011,40301024) 第一作者:张尚鹏(1996 ),男,山东济宁人,在读硕士研究生,研究方向为土壤微生物生态研究㊂E -m a i l :z h a n g s h a n g p e n g 18@m a i l s .u c a s .a c .c n 通信作者:王百群(1968 ),男,陕西渭南人,副研究员,主要从事土壤养分循环研究㊂E -m a i l :b q w a n g@m s .i s w c .a c .c n 苔藓结皮及其下层土壤的胞外酶活性与微生物C U E 特征张尚鹏1,2,王百群1,2,晁赫嵘3,王雨涵3(1.中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌712100;2.中国科学院大学,北京100049;3.西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100)摘 要:为进一步明确苔藓结皮对下层土壤养分的影响及微生物对养分的利用特征,以黄土丘陵区典型退耕地上发育的苔藓结皮及其下层土壤(0 2c m ,2 5c m ,10 20c m )为研究对象,分析在剖面尺度下土壤碳(C )㊁氮(N )㊁磷(P )养分状况㊁胞外酶活性以及微生物C U E 特征㊂结果表明:苔藓结皮显著提高了表层土壤养分含量,结皮层的S O C ,T N ,T P ,D O C ,D O N 和O l s e n -P 含量分别是10 20c m 土壤养分的2.58,2.34,1.13,2.30,4.30,7.36倍㊂与养分含量特征一致,微生物生物量随土层深度的增加逐渐降低㊂在整个剖面尺度上,微生物群落存在较为稳定的元素内稳态以保持自身C ,N ,P 的计量平衡㊂参与C ,N ,P 循环的相关胞外酶活性在剖面尺度上表现出差异,β-1,4-葡萄糖苷酶(B G )随深度增加逐渐降低,而β-1,4-N -乙酰氨基葡萄糖苷酶(N A G )和碱性磷酸酶(A P )则表现为先降低后增加的趋势,底层土壤较高的N A G 和A P 酶活性反映出N ,P 养分的匮乏㊂微生物C U E 在剖面尺度上表现为先降低后增加的趋势,平均水平为0.25,表明表层与深层土壤更有助于C 的固存㊂此外,方差分解(V P A )和线性模型结果均指出养分状况和土壤酶是影响微生物C U E 的关键因素㊂总的来说,苔藓结皮对表层土壤的养分和微生物代谢产生积极作用,尽管底层土壤养分匮乏,但仍保持较高的微生物C 利用效率㊂关键词:苔藓结皮;剖面;养分;胞外酶活性;微生物碳利用效率中图分类号:S 154.1;S 158.2 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2022)02-0106-06E x t r a c e l l u l a rE n z y m eA c t i v i t i e s a n dM i c r o b i a l C U EC h a r a c t e r i s t i c s o f M o s s y Cr u s t a n dS o i l S u b s t r a t u m Z H A N GS h a n g p e n g 1,2,WA N GB a i q u n 1,2,C H A O H e r o n g 3,WA N G Yu h a n 3(1.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f S o i lE r o s i o na n dD r y l a n dF a r m i n g on t h eL o e s sP l a t e a u ,I n s t i t u t e o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,M i n i s t r y o f Wa t e rR e s o u r c e s ,Y a n g l i n g ,S h a a n x i 712100,C h i n a ;2.U n i v e r s i t y o f C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i n g 100049,C h i n a ;3.C o l l e g e o f N a t u r a lR e s o u r c e s a n dE n v i r o n m e n t ,N o r t h w e s tA&F U n i v e r s i t y ,Y a n g l i n g ,S h a a n x i 712100,C h i n a )A b s t r a c t :T o f u r t h e r c l a r i f y t h e i n f l u e n c e o fm o s s y cr u s t o nn u t r i e n t s a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o fm i c r o b i a l u t i l i -z a t i o no f n u t r i e n t s i n s o i l s u b s t r a t u m ,t h em o s s y cr u s t a n d i t s s o i l s u b s t r a t u m (0 2c m ,2 5c m ,10 20c m )d e v e l o p e do n t h e t y p i c a l a b a n d o n e d c r o p l a n d i n t h e l o e s s h i l l y r e gi o nw e r e s e l e c t e d a s t h e r e s e a r c h s a m -p l e s ,t h e s t a t u s o f c a r b o n (C ),n i t r o g e n (N ),p h o s p h o r u s (P ),e x t r a c e l l u l a r e n z y m e a c t i v i t i e s a n dm i c r o b i a l C U Ec h a r a c t e r i s t i c sw e r e a n a l y z e d .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h em o s s c r u s t s i g n i f i c a n t l y i m pr o v e d t h e n u t r i -e n t s t a t u s o f s u r f a c es o i l ,a n dt h ec o n t e n t so fS O C ,T N ,T P ,D O C ,D O Na n d O l s e n -Pi nt h ec r u s t l a y e r w e r e 2.58,2.34,1.13,2.30,4.30a n d7.36t i m e so f t h o s e i n10 20c ms o i l l a y e r ,r e s p e c t i v e l y .C o n s i s t i n gw i t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f n u t r i e n t c o n t e n t s ,t h em i c r o b i a l b i o m a s sd e c r e a s e d g r a d u a l l y wi t h t h e i n c r e a s eo f s o i l d e p t h .I n t h ew h o l e s o i l p r o f i l e ,t h em i c r o b i a l c o mm u n i t y h a d a r e l a t i v e l y st a b l e e l e m e n t h o m e o s t a s i s t o m a i n t a i n i t sC ,N ,Pe q u i l i b r i u m.T h ee x t r a c e l l u l a r e n z y m ea c t i v i t i e s i n v o l v e d i nC ,N ,a n dPc yc l e sw e r e s i g n i f i c a n t l yd i f fe r e n t i nd if f e r e n t s o i l d e p t h s .β-1,4-g l u c o s i d a s e (B G )d e c r e a s e dw i t h i n c r e a s e o f s o i l d e p t h ,w h i l e β-1,4-N -a c e t y l g l u c o s a m i n o s i d a s e (N A G )a n d a l k a l i n e p h o s p h a t a s e (A P )s h o w e d a t r e n do f d e c r e a s i n gf i r s t a n d i n c r e a s i ng a f t e r w a r d s .Th e hi gh e r a c t i v i t i e s o fN A Ga n dA P i n t h e s o i l s u b s t r a t u mr e f l e c t e d t h e d e f i -c i e n c y o fNa n dP.M i c r o b i a l C U Ede c r e a s e d a tf i r s t a n d i n c r e a s e d a f t e r w a r s a l o ng th e s oi l p r o f i l e,w i t h a n a v-e r a g e l e v e l o f0.25,r e f l e c t i n g t h a t t h e h a b i t a tw a sm o r e c o n d u c i v e t oCs e q u e s t r a t i o n i n s u r f a c e a n d d e e p s o i l.I na d d i t i o n,t h e r e s u l t s o f v a r i a n c e d e c o m p o s i t i o n(V P A)a n d l i n e a rm o d e l i n d i c a t e d t h a t n u t r i e n t s t a t u s a n d s o i l e n z y m e sw e r e t h e k e y f a c t o r s a f f e c t i n g m i c r o b i a l C U E.I n g e n e r a l,i nd i f f e r e n t s o i l d e p t h s,m o s s y c r u s t s h a v e a p o s i t i v e e f f e c t o n t h e n u t r i e n t s a n dm i c r o b i a lm e t a b o l i s mo f t h e t o p s o i l,a n d t h e s o i l s u b s t r a t u m m a i n-t a i n s ah i g hm i c r o b i a l Cu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c y d e s p i t e t h e i n s u f f i c i e n c y o f n u t r i e n t s.K e y w o r d s:m o s s y c r u s t s;p r o f i l e;n u t r i e n t;e x t r a c e l l u l a r e n z y m e a c t i v i t i e s;m i c r o b i a l c a r b o nu t i l i z a t i o n e f f i c i e n c y生物土壤结皮是由非维管束植物如藻类㊁地衣㊁苔藓和土壤表面的微生物与土壤颗粒通过团聚和胶结作用所形成的地表覆被物[1]㊂生物土壤结皮的发育能够加固地表土壤,增强土壤的抗侵蚀能力[2],影响水分重新分配[3],改善微生物群落的结构和多样性等[4]㊂苔藓结皮被认为是生物土壤结皮发育的后期阶段[5],其养分状况较发育前期有较大改善,为微生物生长提供更适宜的条件㊂土壤中的微生物能够通过产生胞外酶来进一步催化分解复杂的有机物质,释放可供微生物同化的C,N,P养分[6],胞外酶被认为是微生物获取养分的重要催化剂[7],在参与土壤的物质循环中发挥着重要作用㊂土壤酶的活性特征能够作为评价土壤的养分状况以及微生物群落代谢的有效指标[8]㊂微生物C 利用效率(C U E)被定义为土壤微生物生长速率与有机质吸收速率的比值,其范围为0.1~0.6[9-10]㊂通常情况下,具有高C U E的微生物群落可以有效地将C 保留在新生物量中,而低C U E则意味着C的损失[11]㊂苔藓结皮会对结皮层养分起到积极作用,而对其下层土壤的土壤酶活性和C利用状况尚不清楚㊂因此,本研究选择黄土高原退耕地上生长的苔藓结皮及下层土壤为研究对象,通过探究剖面尺度下的养分状况㊁土壤酶活性和微生物C U E特征,进一步明确苔藓结皮对下层土壤养分的影响及微生物对养分的利用情况,为深入了解生物结皮参与的生物地球化学循环及其生态效应提供理论依据㊂1材料与方法1.1研究区概况研究地点位于陕西省安塞县(109ʎ19'E,36ʎ51'N)㊂地貌类型为典型的黄土丘陵,平均海拔在1200m左右㊂该区年均温8.8ħ,年均降水量300~650m m,年日照时数约2400h,属于暖温带半干旱季风气候㊂土壤类型以黄绵土为主,分布的地带性植被主要有胡枝子(L e s p e d e-z a b i c o l o r)㊁白莲蒿(A r t e m i s i as t e c h m a n n i a n a)㊁长芒草(S t i p a b u n g e a n a)㊁沙棘(H i p p o p h a e r h a m n o i d e s)㊁茵陈蒿(A r t e m i s i a c a p i l l a r i e s)等㊂1.2样品采集本研究于2020年8月对样品进行采集,在安塞县周边流域选择海拔一致,人为扰动少且苔藓结皮发育完整的退耕地作为采样点㊂共设置4个样地(表1),在每个样地采集苔藓结皮以及其下层0 2c m,2 5c m和10 20c m的土壤㊂在每个样地中,按照随机采样和多点混合的原则采集样品,各个深度的样品按照5~7点采样并最终混合为一个分析样品㊂每份样品过2mm筛并去除石头和植物体等杂质,将每个样本分为两个子样本,一份样本风干后用于理化性质测定,另一份样本立即放在4ħ冰箱中保存,两周内用于酶活性和微生物量分析㊂表1样地基本信息样地海拔/m坡向植被群落结皮厚度/mm 11262阴白莲蒿㊁香青兰6.61ʃ0.05 21218阳白莲蒿㊁胡枝子8.45ʃ0.15 31207阳白莲蒿㊁茵陈蒿6.97ʃ0.33 41222阴白莲蒿㊁香青兰7.54ʃ0.60 1.3样品测定参考‘土壤农化分析“第三版[12]测定土壤理化性质㊂用电位法(水土比为2.5ʒ1)测定p H值;土壤含水量用烘干法测定;采用重铬酸钾 外加热法测定土壤有机碳(S O C)的含量;土壤全氮(T N)含量使用凯氏定氮法测定(K j e l t e c T M2399,瑞典);可溶性有机氮(D O N)和可溶性有机碳(D O C)利用M u l t i C/ N3100测定;分别用浓硫酸 高氯酸和0.5m o l/L的碳酸氢钠处理土壤,用钼锑抗 紫外分光光度法测定全磷(T P)和速效磷(O l s e n-P)含量(H i t a c h i U V2300)㊂采用氯仿熏蒸法来测定土壤微生物量碳(M B C)㊁微生物量氮(M B N)和微生物量磷(M B P)的含量[13],用0.5 m o l/L浓度的K2S O4浸提C和N,0.5m o l/L浓度的N a H C O3浸提P,将未熏蒸样品和熏蒸样品间的差值作为微生物量,其中M B C,M B N和M B P的转化系数分别为0.45,0.54,0.40㊂酶活性均采用微孔板荧光法进行测定[11,14],其中参与碳氮磷循环的水解酶分别是:β-1,4-葡萄糖苷酶(B G)㊁β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(N A G)㊁碱性磷酸酶(A P)㊂701第2期张尚鹏等:苔藓结皮及其下层土壤的胞外酶活性与微生物C U E特征1.4计算方法胞外酶活性的计算公式为[15]:A b=F V/(e V1t m)(1)F=(f-f b)/q-f s(2)e=f r/(c s V2)(3)q=(f q-f b)/f r(4)式中:A b为样品酶活性[n m o l/(g干土㊃h)];F为校正后样品荧光值;V为悬浊液的总体积;e为荧光释放系数;V1为微孔板每个孔中加入的样品悬浊液体积;t为培养时间;m为干土样的质量;f为酶标仪所读取样品的荧光值;f b为空白对照孔的荧光值;q为淬火系数;f s为阴性对照微孔的荧光值;f r为参考标准孔的荧光值;c s为参考标准孔的浓度;V2为所加入参考标准物体积;f q为淬火标准孔的荧光值㊂微生物C U E计算采用生物地球化学平衡模型[16]: C U E=C U E m a xˑ{(S CʒNˑS CʒP)/[(K CʒN+S CʒN)ˑ(K CʒP+S CʒP)]}0.5(5) S CʒN=B CʒN/L CʒNˑ1/E E A CʒN(6) S CʒP=B CʒP/L CʒPˑ1/E E A CʒP(7)式中:E E A CʒN为B G/N A G,E E A CʒP为B G/A P㊂K CʒN和K CʒP是基于有效性C,N,P的C U E半饱和常数㊂假设模型的K CʒN和K CʒP为0.5,C U E m a x为0.6㊂B CʒN和B CʒP分别为微生物量CʒN和CʒP㊂用速效态养分比值作为L CʒN和L CʒP㊂1.5数据分析采用单因素方差分析(O n e-w a y A N O V A)和T u k e y t e s t多重比较检验不同深度间的理化性质㊁微生物量㊁酶活性和微生物C U E的差异性㊂采用广义线性模型来确定养分计量与微生物量计量间的关系判断元素内稳态㊂利用R软件 V e g a n 包的 v a r p a r t 函数进行方差分解分析(V P A),使用 r e l a i m p o 包中的线性模型确定每个变量对微生物C U E的相对影响㊂所有分析和绘图分别在软件R(v.3.6.3)和软件O r i g i n2021中进行㊂2结果与分析2.1苔藓结皮及下层土壤理化性质特征不同土壤理化性质在剖面尺度上表现出明显差异(表2)㊂土壤养分含量均呈现随着深度的加深而降低,藓结皮层的养分含量显著高于其他土层(p<0.05)㊂藓结皮层的S O C,T N,T P,D O C,D O N和O l s e n-P含量分别是10 20c m土壤养分的2.58,2.34,1.13,2.30,4.30, 7.36倍㊂而藓结皮及不同深度土壤间的含水量没有表现出显著差异㊂藓结皮层的p H值(7.78ʃ0.07)显著低于其他土层(p<0.05),尽管在0 2c m,2 5c m和10 20c m之间差异性不显著,但在数值上表现为随着土层深度的增加而增加㊂可见,在剖面尺度上,养分主要集中在表层,且表层p H值较低㊂表2苔藓结皮及下层土壤理化性质特征测定指标藓结皮层0 2c m2 5c m10 20c mS O C/(g㊃k g-1)11.3ʃ0.44a6.77ʃ0.34b5.20ʃ0.91b c4.39ʃ0.40c T N/(g㊃k g-1)0.92ʃ0.03a0.55ʃ0.03b0.47ʃ0.04b c0.39ʃ0.03c T P/(g㊃k g-1)0.54ʃ0.01a0.49ʃ0.01b0.48ʃ0.01b0.48ʃ0.01bD O C/(m g㊃k g-1)312ʃ25.8a201ʃ2.37b159ʃ18.7b136ʃ10.2bD O N/(m g㊃k g-1)66.6ʃ8.17a25.3ʃ1.54b17.8ʃ1.93b15.5ʃ1.68bO l s e n-P/(m g㊃k g-1)3.98ʃ0.70a1.57ʃ0.21b0.86ʃ0.09b0.54ʃ0.10b 含水量/%13.6ʃ1.48a12.3ʃ1.09a12.7ʃ1.18a13.9ʃ0.36ap H值7.78ʃ0.07b8.31ʃ0.03a8.42ʃ0.03a8.46ʃ0.05a 注:S O C表示土壤有机碳;T N表示全氮;T P表示全磷;D O C表示可溶性有机碳;D O N表示可溶性有机氮;O l s e n-P表示速效磷㊂数字为均值ʃ标准误(n=4)㊂不同小写字母表示不同深度土壤间差异显著(p<0.05)㊂2.2苔藓结皮及下层土壤微生物量与内稳态特征表3展示了藓结皮剖面尺度下土壤的微生物生物量变化㊂与土壤养分分布特征类似,微生物生物量碳㊁氮㊁磷均在藓结皮层最高(p<0.05),分别为(2981ʃ223)m g/k g,(270ʃ24.7)m g/k g,(21.3ʃ2.43)m g/k g㊂随着深度的增加进一步降低,结皮层的微生物生物量碳㊁氮㊁磷分别是10 20c m土壤的15.9,32.3,9.94倍㊂进一步通过分析土壤养分与微生物生物量之间的关系,来确定微生物体的化学计量内稳态强度(图1)㊂无论是CʒN,CʒP和NʒP,土壤养分与微生物生物量之间均不存在明显的相关性(p>0.05)㊂这反映了微生物可保持其本身的元素平衡,微生物群落存在很强的元素内稳态㊂表3苔藓结皮及下层土壤微生物生物量m g/k g 测定指标藓结皮层0 2c m2 5c m10 20c m M B C2981ʃ223a625ʃ68.5b363ʃ39.2b187ʃ47.1b M B N270ʃ24.7a66.9ʃ5.68b39.4ʃ4.40b c8.40ʃ2.80c M B P21.3ʃ2.43a6.83ʃ0.28b3.37ʃ0.51b2.14ʃ0.45b 注:M B C表示微生物生物量碳;M B N表示微生物生物量氮;M B P表示微生物生物量磷㊂数字为均值ʃ标准误(n=4)㊂不同小写字母表示不同深度土壤间差异显著(p<0.05)㊂801水土保持研究第29卷注:微生物生物量计量比与土壤养分计量比之间的关系㊂若斜率ʈ1且显著(p <0.05)表示稳态较弱或不稳定,若回归斜率≪1且不显著(p >0.05)表示化学计量稳态较强㊂图1 土壤微生物元素稳态分析2.3 苔藓结皮及下层土壤胞外酶活性特征土壤胞外酶活性在不同土层深度之间存在显著差异(图2)㊂随土层深度的增加,B G 逐渐降低,而N A G 和A P 则表现为先降低后增加的趋势㊂B G 和N A G 的最高值出现在结皮层(p <0.05),为(3684ʃ263)n m o l /(g ㊃SOM ㊃h )和(413ʃ84.2)n m o l /(g㊃S OM ㊃h ),A P 的最高值则出现在10 20c m 土层深度,其酶活性为(6966ʃ572)n m o l /(g ㊃SO M ㊃h )㊂N A G 和A P 的酶活性在0 2c m 和2 5c m 的土层间没有显著差异(p >0.05)㊂注:B G 表示β-1,4-葡萄糖苷酶[n m o l /(g ㊃S OM ㊃h )];N A G 表示β-1,4-N -乙酰氨基葡萄糖苷酶[n m o l /(g ㊃SOM ㊃h )];A P 表示碱性磷酸酶[n m o l /(g ㊃S OM ㊃h )]㊂不同小写字母表示不同深度土壤间差异显著(p <0.05)㊂图2 剖面尺度上土壤酶活性特征2.4 剖面尺度下的C U E 变化特征及影响因素微生物C 利用效率(C U E )在不同土层深度下存在显著差异,其平均值为0.25(p <0.05,图3)㊂C U E 随土层深度加深呈现先降低后增加的趋势,最大值出现在10 20c m (0.36ʃ0.05),最小值出现在0 2c m (0.13ʃ0.01)㊂结合方差分解(V P A )分析了土壤养分和土壤酶对C U E 变化的解释程度(图4A ),其中土壤养分可解释63%,土壤酶可解释83%,二者共同解释部分占49%㊂进一步结合线性模型分析各变量对C U E 变化的相对重要度(图4B ),结果与V P A 一致,土壤酶的相对影响更大㊂其中B G ,N A G 和A P 的相对影响分别为14.0%,30.9%和23.4%,土壤养分中T P 的相对影响最大,为8.87%㊂3 讨论苔藓结皮的发育提高了表层土壤的养分含量和微生物生物量㊂在本研究中,结皮层的有机碳㊁全氮㊁全磷㊁可溶性有机碳㊁可溶性有机氮和速效磷含量均显著高于其他深度的土壤(表2),这与以往的研究结果类似㊂L i 等[17]研究结果指出藓结皮层的养分含量高于地下部;明姣等[18]研究发现生物结皮对土壤中氮含量的影响主要集中在结皮层;张国秀等[19]指出结皮层的全磷与速效磷含量均显著高于下层土壤,有效磷含量为3.27~5.87m g /k g㊂生物结皮发育过程中土壤含水量会进一步增加[20],发育到藓结皮最高㊂而本研究选择藓结皮为研究对象,由于表层的水分积累导致与下层土壤间的差异不显著㊂此外,生物结皮在发育过程中,能够释放有机酸来促进土壤中难溶性有机物质的分解[21],以满足本身的养分需求,是造成表层土壤p H 较低的重要原因㊂由于结皮层充足的土壤养分与适宜的生存条件,使结皮层的微生物量显著高于下层土壤(表3)㊂此外,本研究发现剖面尺度的微生物群落保持着较为稳定的化学计量内稳态(图1),微生物可以通过酶的合成等过程来保持自身C ,N ,P 的计量平衡[22]㊂901第2期 张尚鹏等:苔藓结皮及其下层土壤的胞外酶活性与微生物C U E 特征注:不同小写字母表示不同深度土壤间差异显著(p <0.05)㊂图3 剖面尺度上微生物的碳利用效率特征参与C ,N ,P 循环的相关酶活性在剖面尺度上表现出明显差异㊂B G ,N A G 和A P 这3种酶均在结皮层表现出较高的活性(图2),而结皮层的微生物量也是最高的,这反映了结皮层中微生物参与C ,N ,P 代谢的速率更大,微生物增加了对养分的需求用于增加自身生物量[23]㊂随土层深度的增加,酶活性呈现出不同程度的降低,但N A G 和A P 在10 20c m 深度表现为较高的酶活性(图2B 和2C )㊂这可能是由于随土层的加深,N 和P 元素的含量不能满足微生物的需求,在这种养分亏缺的情况下微生物通过分泌N和P 的相关酶到环境中来活化相应的养分[7]㊂以往的研究指出,生物结皮具有固氮和溶磷的作用[19,24],因此结皮层可认为是整个剖面尺度上重要的养分输入层㊂此外,结皮层的D O C ,D O N 和O l s e n -P 含量分别是10 20c m 深度土壤的2.30,4.29,7.36倍(表2),也进一步说明了N ,P 元素受到结皮层更少的养分补充,以至于微生物需要释放相关胞外酶来活化养分㊂由此可见,土壤的养分状况会影响到酶活性大小㊂注:方差分解(A )与线性模型(B )分析土壤养分和土壤酶对C U E 的解释程度与相对贡献㊂图4 方差分解与线性模型分析C U E 的影响因素与相对贡献本研究发现微生物C U E 在剖面尺度上的平均值为0.25(图3),与以往结果类似㊂G i o r gi o 等[25]指出全球的平均水平为0.26,陆地生态系统微生物C 利用效率平均约为0.30[26-27]㊂在剖面尺度上,微生物C U E 随深度的增加呈现先降低后增加的趋势(图3)㊂V P A 与线性模型结果表明土壤养分与土壤酶均对C U E 变化呈现较高的解释度(图4)㊂结皮层充足的可利用性养分条件有助于微生物生长与代谢,以及提高参与转化为新的生物量的效率[16]㊂此外,激发效应也会影响到微生物的C U E [11]㊂结皮层会受到地上部的植物凋落物和根系分泌物的影响,短暂或连续的物质输入会引起有机质周转的变化[28],而周转中的养分能够以微生物生物量的形式被固定在土壤中㊂受到养分供应的影响,随深度增加微生物C U E 逐渐降低,但10 20c m 土层深度的微生物C U E 增大㊂这可能是由于深层土壤较低的微生物量,使其对养分的需求明显低于表层㊂此外,由于N ,P 元素的匮缺促进了微生物对N A G 和A P 的分泌,而酶的释放会消耗土壤中的部分C[10],微生物依然能够保持较高的C U E ,反映了土壤中的C 含量仍能满足微生物的需求,这与B G 酶活性随深度逐渐降低的结果是一致的(图2A )㊂4 结论(1)苔藓结皮的发育提高了表层土壤的养分含量和微生物生物量,在剖面尺度上,养分含量和微生物生物量随深度增加而逐渐降低㊂(2)微生物群落保持较为稳定的化学计量内稳态㊂B G 的酶活性随深度增加而逐渐降低,N A G 和A P 的酶活性先降低后升高,反映了10 20c m 深度的N ,P 养分匮乏㊂(3)在剖面尺度上,微生物C U E 随深度的增加呈现先降低后增加的趋势,表层与底层土壤都有助于微生物对C 的固存,其中土壤养分与土壤酶是影响C U E 的关键因素㊂参考文献:[1] E l d r i d geDJ ,G r e e n eRSB .M i c r o b i o t i c s o i l c r u s t s :A r e v i e wo f t h e i rr o l e s i ns o i l a n de c o l o gi c a l p r o c e s s e s i n t h e r a n g el a n d so f A u s t r a l i a [J ].A u s t .J .S o i lR e s .,1994,32(3):389-415.011 水土保持研究 第29卷[2] B o w k e rM A,B e l n a p J,B a l aC h a u d h a r y V,e t a l.R e v i s i-t i n g c l a s s i cw a t e r e r o s i o nm o d e l s i n d r y l a n d s:T h e s t r o n gi m p a c t o f b i o l o g i c a l s o i l c r u s t s[J].S o i l B i o l o g y a n dB i o-c h e m i s t r y,2008,40(9):2309-2316.[3]张侃侃,卜崇峰,高国雄.黄土高原生物结皮对土壤水分入渗的影响[J].干旱区研究,2011,28(5):808-812. [4] Z h o uH,G a oY,J i aX,e t a l.N e t w o r ka n a l y s i s r e v e a l st h es t r e n g t h e n i n g o f m i c r o b i a l i n t e r a c t i o ni nb i o l o g i c a l s o i lc r u s t d e v e l o p m e n ti n t h e M u U s S a n d y L a n d, n o r t h w e s t e r nC h i n a[J].S o i lB i o l o g y a n dB i o c h e m i s t r y, 2020,144.D O I:10.1016/j.s o i l b i o.2020.107782. [5]胡春香,张德禄,刘永定.干旱区微小生物结皮中藻类研究的新进展[J].自然科学进展,2003,13(8):9-13. [6] W a r i n g BG,W e i n t r a u bSR,S i n s a b a u g hRL.E c o e n z y-m a t i c s t o i c h i o m e t r y o fm i c r o b i a ln u t r i e n ta c q u i s i t i o ni n t r o p i c a l s o i l s[J].B i o g e o c h e m i s t r y,2014,117(1):101-113.[7] S i n s a b a u g hR L,L a u b e rC L,W e i n t r a u b M N,e ta l.S t o i c h i o m e t r y o f s o i l e n z y m e a c t i v i t y a t g l o b a l s c a l e[J].E c o l o g y L e t t e r s,2008,11(11):1252-1264.[8] N a n n i p i e r i P,T r a s a r-C e p e d aC,D i c kRP.S o i l e n z y m ea c t i v i t y:ab r i e fh i s t o r y a n db i oc h e m i s t r y a sab a s i sf o ra p p r o p r i a t e i n t e r p r e t a t i o n s a n d m e t a-a n a l y s i s[J].B i o l o-g y a n dF e r t i l i t y o f S o i l s,2018,54(1):11-19.[9] G e y e rK M,K y k e r-S n o w m a n E,G r a n d y A S,e ta l.M i c r o b i a l c a r b o nu s e e f f i c i e n c y:A c c o u n t i n g f o r p o p u l a-t i o n,c o mm u n i t y,a n d e c o s y s t e m-s c a l e c o n t r o l s o v e r t h ef a t e o fm e t a b o l i z e d o rg a n i cm a t t e r[J].B i o g e o ch e mi s t r y,2016,127(2/3):173-188.[10] M a n z o n i S,T a y l o rP,R i c h t e rA,e t a l.E n v i r o n m e n t a la n d s t o i c h i o m e t r i c c o n t r o l s o nm i c r ob i a lc a r b o n-u s e e f-f i c i e n c y i n s o i l s[J].N e w P h y t o l og i s t,2012,196(1):79-91.[11] C u iY,W a n g X,Z h a n g X,e t a l.S o i lm o i s t u r em e d i-a t e sm i c r ob i a lc a r b o na nd p h o s p h o r u sme t a b o l i s md u r-i n g v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n i nas e m i a r i dr e g i o n[J].S o i lB i o l o g y a n dB i o c h e m i s t r y,2020,147.D O I:10.1016/j.s o i l b i o.2020.107814.[12]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2005.[13] B r o o k e sP C,L a n d m a n A,P r u d e n G,e ta l.C h l o r o-f o r mf u m ig a t i o n a n d th e r e l e a s e o f s oi l-n i t r o g e n-a r a p i dd i re c t e x t r a c t i o nm e t h o d t om e a s u r em i c r o b i a l b i o m a s sn i t r o g e ni n s o i l[J].S o i l B i o l o g y&B i o c h e m i s t r y,1985,17(6):837-842.[14] S a i y a-C o r k K R,S i n s a b a u g h R L,Z a k D R.T h ee f f e c t s o f l o n g t e r mn i t r o g e n d e p o s i t i o n o n e x t r a c e l l u l a re n z y m e a c t i v i t y i na n A c e rs a c c h a r u mf o r e s ts o i l[J].S o i l B i o l o g y&B i o c h e m i s t r y,2002,34(9):1309-1315.[15]申国婷.贡嘎山东坡土壤微生物代谢的海拔分布特征[D].陕西杨凌:西北农林科技大学,2020.[16] S i n s a b a u g hRL,S h a hJ JF.E c o e n z y m a t i c s t o i c h i o m-e t r y a n d e c o l o g i c a l t h e o r y[J].A n n u a l R e v i e wof E c o l og y,E v o l u t i o n,a n dS y s t e m a t i c s,2012,43:313-343.[17] L iY G,Z h o uX B,Z h a n g Y M.M o s s p a t c hs i z ea n dm i c r o h a b i t a t s i n f l u e n c e s t o i c h i o m e t r y o fm o s s c r u s t s i na t e m p e r a t ed e s e r t,C e n t r a lA s i a[J].P l a n ta n dS o i l,2019,443(1/2):55-72.[18]明姣,赵允格,许明祥,等.黄土丘陵区不同降水量带生物结皮对土壤氮素的影响[J].植物营养与肥料学报,2013,19(1):102-110.[19]张国秀,赵允格,许明祥,等.黄土丘陵区生物结皮对土壤磷素有效性及碱性磷酸酶活性的影响[J].植物营养与肥料学报,2012,18(3):621-628.[20] L i B,G a oJ,W a n g X,e t a l.E f f e c t so fb i o l o g i c a l s o i lc r u s t s o n w a t e ri n f i l t r a t i o n a nde v a p o r a t i o n Y a n c h iN i n g x i a,M a o w u s u D e s e r t,C h i n a[J].I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a l o f S e d i m e n tR e s e a r c h,2016,31(4):311-323.[21]陆文龙,王敬国,曹一平,等.低分子量有机酸对土壤磷释放动力学的影响[J].土壤学报,1998,35(4):493-500.[22] S i n s a b a u g hRL,H i l l BH,S h a h J J F.E c o e n z y m a t i c s t o i-c h i o m e t r y o f m i c r o b i a lo r g a n i cn u t r i e n ta c q u i s i t i o ni ns o i la n d s e d i m e n t[J].N a t u r e,2009,462(7274):795-798.[23] B e l l C,C a r r i l l oY,B o o tC M,e t a l.R h i z o s p h e r e s t o i-c h i o m e t r y:A r e C:N:Pr a t i o so f p l a n t s,s o i l s,a n de n z y m e s c o n s e r v e da t t h e p l a n ts p e c i e s-l e v e l[J].N e wP h y t o l o g i s t,2014,201(2):505-517.[24]苏延桂,李新荣,赵昕,等.不同类型生物土壤结皮固氮活性及对环境因子的响应研究[J].地球科学进展,2011,26(3):332-338.[25]d e l G i o r g i oPA,C o l e J J.B a c t e r i a l g r o w t h e f f i c i e n c y i nn a t u r a l a q u a t i c s y s t e m s[J].A n n u a lR e v i e wo fE c o l o g ya n dS y s t e m a t i c s,1998,29:503-541.[26]M a n z o n iS,P o r p o r a t o A.S o i lc a r b o na n d n i t r o g e nm i n e r a l i z a t i o n:T h e o r y a n d m o d e l sa c r o s ss c a l e s[J].S o i l B i o l o g y&B i o c h e m i s t r y,2009,41(7):1355-1379.[27] M a n z o n i S,T r o f y m o wJA,J a c k s o nRB,e t a l.S t o i-c h i o m e t r i cc o n t r o l s o n c a r b o n,n i t r o g e n,a nd p h o s-p h o r u sd y n a m i c s i nd e c o m p o s i n g l i t t e r[J].E c o l o g i c a lM o n o g r a p h s,2010,80(1):89-106.[28] K u z y a k o vY,F r i e d e l JK,S t a h rK.R e v i e wo fm e c h a-n i s m sa n d q u a n t i f i c a t i o n o f p r i m i n g e f f e c t s[J].S o i lB i o l o g y&B i o c h e m i s t r y,2000,32(11/12):1485-1498.111第2期张尚鹏等:苔藓结皮及其下层土壤的胞外酶活性与微生物C U E特征。
黄河中上游流域水质环境影响因素分析研究【摘要】本文主要研究黄河中上游流域水质环境影响因素，通过对水质现状、影响因素分析以及水文要素、人类活动、气候变化对水质的影响等方面进行深入探讨。
研究发现，黄河流域水质受到多种因素的影响，包括人类活动、气候变化等因素，对水质造成了一定的影响。
结合综合分析，提出了相应的对策建议，包括加强水资源保护和管理、控制工业废水排放、推动生态环境修复等方面的措施。
未来，需要进一步加强水质环境的监测和管理，促进区域可持续发展。
这些研究对于提升黄河中上游流域水质环境质量具有一定的指导意义。
【关键词】关键词：黄河中上游流域、水质环境、影响因素、水文要素、人类活动、气候变化、综合分析、对策建议、未来展望1. 引言1.1 研究背景黄河，中国第二长河，是中国的母亲河，也是中国的毁河之源。
随着工业化和城市化的加速发展，黄河水质受到了越来越严重的污染。
黄河中上游流域是黄河的重要组成部分，对黄河水质质量起着至关重要的作用。
研究背景：近年来，随着工业化和农业化的加剧，水污染成为了一个严重的问题。
黄河中上游流域水质受到了诸多污染源的影响，如城市生活污水、农田化肥农药的使用、工业废水的排放等。
这些因素直接影响了黄河水质的改善和生态环境的稳定。
为了更好地了解黄河中上游流域水质环境的影响因素，我们有必要深入研究黄河流域的水质现状，分析影响水质的因素，探讨人类活动和气候变化对水质的影响。
这不仅可以为保护黄河水质提供重要的数据支持，也可以为黄河流域的生态环境保护和可持续发展提供科学依据。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解黄河中上游流域水质环境的影响因素，探讨其形成机制和演变规律，为有效保护和治理该地区水质提供科学依据。
具体目的包括：1. 分析黄河中上游流域水质状况，揭示存在的问题和矛盾，为解决水质污染提供数据支持；2. 探讨水文要素、人类活动以及气候变化等因素对水质的影响机理，为制定针对性的控制措施提供理论依据；3. 结合当前环境保护政策和措施，提出可行的对策建议，为改善黄河中上游流域水质环境提供科学参考；4. 展望未来，探讨水质环境的发展趋势和变化规律，为未来的研究和工作提供指导。
黄河水生态文明建设工作研究作者：孙鹏来源：《黄河黄土黄种人》2023年第11期黄河作为中华民族的母亲河，承载了中华民族5000 年的文明史。
长期以来，黄河面临着水资源紧缺、水污染、泥沙淤积等问题，对水生态环境造成了严重影响。
因此，保护和修复黄河的水生态环境，进行黄河水生态文明建设工作显得尤为重要。
黄河水生态文明建设工作涵盖了多个方面，其中包括水资源管理、生态保护、农业发展、科技创新等，这些需要政府、企事业单位和公众共同努力，加大投入和合作力度，形成合力推进工作。
本文对黄河水生态文明建设工作进行研究，探讨如何加强水资源管理、推动自然保护区建设和生态修复工作、促进农业可持续发展、加强科学研究与技术支持等，以期能够为黄河水生态文明建设提供参考与借鉴，推动黄河水生态环境的良好恢复和保护工作。
黄河概述黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南及山东9 个省（区），在山东入海。
黄河全长5464 千米，是中国第二长河，仅次于长江。
黄河沿线地势高低起伏，河道两岸多为山地、丘陵地貌。
经过漫长的历史发展，黄河的河道形态和流域范围发生了多次变化。
黄河在历史上多次改道，造成了灾难性的洪水和河道移位。
同时，黄河流域也是中国最古老的农业发源地，拥有肥沃的土地和丰富的水资源，适合种植各种作物。
为了有效利用黄河的水资源，中国古代修建了大量的灌溉渠道、堤坝等。
了解黄河的历史演变并采取有效的保护措施，对于推动黄河流域可持续发展，维护其生态平衡至关重要。
黄河水生态文明建设工作的意义黃河水生态文明建设的意义在于维护和改善黄河流域的生态环境，促进经济社会可持续发展，具体包括以下几个方面。
第一，保护水资源。
黄河是中国第二大河流，水生态文明建设可以保护和恢复自然生态系统，提高水资源的质量和数量，确保人们有足够的清洁水源。
第二，维护生态平衡。
黄河流域拥有多种多样的生物，是许多珍稀物种的栖息地。
水生态文明建设可以保护和恢复湿地、江河和湖泊等生态系统，为物种提供合适的生存环境，维护生态平衡。
《基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》篇一一、引言黄河作为中国的第二长河，其源区的水沙变化对于流域的生态环境和经济发展具有重要影响。
近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，黄河源区的河流泥沙变化问题日益突出。
因此，本研究采用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对黄河源区的河流泥沙变化进行深入研究，以期为该区域的可持续发展提供科学依据。
二、研究区域与方法（一）研究区域本研究选取黄河源区作为研究对象，该区域地理位置重要，生态环境脆弱，人类活动影响显著。
（二）研究方法1. 数据收集：收集研究区域的地理、气候、土壤、植被、水文等数据。
2. SWAT模型构建：根据收集的数据，构建SWAT模型，包括流域划分、子流域特性、土壤类型、植被覆盖、气象数据等。
3. 模型运行与参数率定：运行SWAT模型，对模型参数进行率定，使模型能够较好地反映研究区域的实际情况。
4. 泥沙变化分析：基于SWAT模型，分析黄河源区河流的泥沙变化情况，包括泥沙来源、输移过程、沉积规律等。
三、基于SWAT模型的河流泥沙变化分析（一）泥沙来源分析通过SWAT模型，我们发现黄河源区的泥沙主要来源于山坡和河岸侵蚀。
其中，山坡侵蚀是泥沙的主要来源，而河岸侵蚀则对泥沙的输移和沉积具有重要影响。
（二）输移过程分析在河流中，泥沙的输移过程受到水流速度、水深、河床形态等因素的影响。
通过SWAT模型，我们可以模拟河流中的水流和泥沙输移过程，分析不同因素对泥沙输移的影响。
（三）沉积规律分析河流中的泥沙在输移过程中，会受到地形、水流速度、水深等因素的影响，发生沉积。
通过SWAT模型，我们可以分析河流中的沉积规律，包括沉积物的来源、沉积过程、沉积物的分布等。
四、结果与讨论（一）结果通过SWAT模型的分析，我们发现黄河源区的河流泥沙变化受到气候变化和人类活动的影响。
其中，气候变化对河流的径流量和泥沙含量产生影响，而人类活动则加剧了山坡和河岸侵蚀的程度。
第43卷 第4期Vol.43, No.4, 346–3512014年7月GEOCHIMICAJuly, 2014收稿日期(Received): 2013-12-14; 改回日期(Revised): 2014-04-02; 接受日期(Accepted): 2014-04-08基金项目: 国家自然科学基金项目(41001137, 41171216); 中国科学院烟台海岸带研究所“一三五”发展规划项目(Y254021031);中国科学院创新团队国际合作伙伴计划(KZCX2-YW-T14)作者简介: 孙军娜(1984–), 女, 博士研究生, 环境科学专业。
E-mail: jnsun@ * 通讯作者(Corresponding author): XU Gang, E-mail: gxu@ , Tel: +86-535-2109169Geochimica ▌ Vol. 43 ▌ No. 4 ▌ pp. 346–351▌ July, 2014黄河三角洲新生湿地磷分布特征及吸附解吸规律孙军娜1, 2, 徐 刚1*, 邵宏波1(1. 中国科学院 烟台海岸带研究所, 山东 烟台 264003; 2. 中国科学院大学, 北京 100049)摘 要: 采用改进的Hedley 磷分级方法研究了黄河三角洲新生湿地由河向海过渡带表层土壤磷形态变化和分布特征, 并通过等温吸附解吸实验阐明了沿程土壤对外源磷的持留能力和释放风险。
结果表明, 各样点无机磷占总磷93%以上, 是磷的主要存在形态。
土壤中有机磷含量较低, 可能与较低的有机质含量有关。
无机磷中稀盐酸磷是最主要存在形态, 与各样点Ca/Al 含量密切相关。
有效磷含量在18.6~33.4 mg/kg 之间, 仅占总磷的 3.2%~5.9%, 可能会限制湿地植物的生长。
覆有植被的土壤中有效磷含量显著高于河滩和海滩土壤, 说明植被存在对有效磷的积累有一定促进作用。
由吸附解吸实验可知, 加入较低浓度(0.05~5 mg/L)的外源磷时, 随着初始磷浓度的升高, 土壤对磷的吸附量增加, 吸附率为70%~99%, 解吸率小于7%, 这说明各样点土壤的除磷能力较强, 且流失风险较低。
银川平原黄河滩涂湿地植物多样性和土壤理化性质分析银川平原黄河滩涂是中国西部重要的湿地生态系统之一，其植物多样性和土壤理化性质对于生态环境的维护和保护具有重要的意义。
本文将对银川平原黄河滩涂的植物多样性和土壤理化性质进行分析，以期更好地认识和保护这一重要的生态系统。
一、植物多样性分析银川平原黄河滩涂植被类型丰富多样，主要包括水生植物、沼泽植物、湿地植物、以及部分干地植物。
通过对该地区植被的调查和采样分析，发现植被种类繁多，包括睡莲、香蒲、菰、芦苇、藨草等水生植物，以及芦荡、香蒲沼泽、苔藓等沼泽植物，还有苇莼、水青岛、茭白等湿地植物，以及柽柳、梭梭等适应干旱生境的植物。
水生植物以及湿地植物的种类最为丰富，其植物多样性在黄河滩涂具有很高的特色。
通过对植物样本的采集和鉴定，发现这些植物在形态、生态特征、适应性等方面展现出了较大的差异性。
水生植物的叶片具有较大的表面积，能够最大限度地吸收阳光和向外释放氧气；沼泽植物的根系发达，能够吸收大量水分和养分；湿地植物的茎秆柔韧，能够适应水位的变化；干地植物则具有较强的耐旱耐盐能力。
这些不同的特征使得这些植物能够在不同的生境条件下生存和繁衍，进而维护着银川平原黄河滩涂的生态平衡和稳定。
二、土壤理化性质分析银川平原黄河滩涂的土壤类型主要以泥质土壤和沙质土壤为主，其中泥质土壤更为广泛。
土壤的理化性质对于植物的生长和生态系统的稳定都具有重要的影响。
通过对黄河滩涂土壤样本的采集和实验分析，发现这些土壤的理化性质表现出了较大的差异性。
首先是土壤的质地和容重。
由于黄河滩涂地区常年被黄河泛滥，土壤中泥沙含量较高，因此土壤质地粗糙，容重较大。
其次是土壤的水分含量和透气性。
由于地处于黄河滩涂区，土壤中的水分含量较高，同时由于泥沙含量较大，土壤的透气性较差，这对于植物的生长和生态系统的稳定都具有较大的影响。
最后是土壤的养分含量和pH值。
黄河滩涂土壤中蕴含了丰富的养分，例如氮、磷、钾等，这对于植物的生长和繁殖提供了良好的条件。
