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荒漠植物白刺新固定碳在植物-土壤系统中的分配 总被引：1，自引：0，他引：1
定量生长季内荒漠植物新固定碳在植物-土壤的分配规律,对理解全球碳循环有着重要意义。采用野外原位13C-CO2脉冲标记法,测定植物各器官及土壤13C丰度值,比较不同标记时间段白刺新固定碳分配在不同器官、土壤和呼吸损失中的分配规律,并量化了白刺光合碳向地上、地下碳库的转移。结果表明:不同标记时间段内13C-新固定碳在白刺叶、茎、根、土壤中的分配差异明显。在标记后1 h内,叶片和茎中13C丰度值迅速上升到最高值,13C丰度值分别达到520.1‰和592.5‰,比对照分别增加14和20倍,此后13C丰度值随时间推移逐渐下降,直至趋于稳定;而标记后18 h在根系和土壤中发现被标记的13C,13C丰度值分别达到9.5‰和-23.8‰,白刺新固定碳经地上部呼吸和土壤呼吸损失量分别在标记1和18 h后达到最大。标记32 d后,白刺新固定碳在地上部和地下部13C分配比例分别占35.59%和32.49%,呼吸损失(地上呼吸+土壤呼吸)占31.92%。荒漠植物白刺生长季年固碳量为2895.6 kg C·hm-2·yr-1,表明白刺在荒漠生态系统碳循环中起着重要的碳汇作用。 相似文献
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《草业学报》2020,(6)
草原生态系统呼吸在碳循环和气候变化过程中发挥重要作用,它包括土壤呼吸和地上部植物体呼吸,且不同的生态系统呼吸组分对于环境变化有不同的响应机制。为区分生态系统呼吸,探讨草原呼吸对温室气体排放的贡献,研究利用稳定同位素~(13)C自然标记法和~(13)C脉冲标记法,并结合静态箱-Keeling plot方法对内蒙古锡林河流域羊草草原生态系统呼吸进行了区分,并分析比较2种方法的区分结果。结果表明:1)实验中~(13)C自然标记样方和~(13)C脉冲标记样方生境一致,两者土壤温度和土壤含水量无显著差异,~(13)C自然标记法和~(13)C脉冲标记法的区分结果具有可比性。2)对比自然标记法,脉冲标记法显著提高了生态系统呼吸、土壤呼吸和地上部植物呼吸的δ~(13)C值(P0.05)。3)~(13)C自然标记法和~(13)C脉冲标记法区分结果F_s/F_(eco)(土壤呼吸通量/生态系统呼吸通量)在2011年分别是(75.2±4.3)%和(73.8±2.9)%,在2012年分别是(89.2±2.0)%和(89.1±1.4%)。统计分析结果表明,2种方法获得的区分结果无显著差异(2011:P=0.567; 2012:P=0.674),表明自然状态下,羊草草原生态系统呼吸、地上部植物体呼吸和土壤呼吸之间的δ~(13)C值差异足够用来区分生态系统呼吸,这一发现能够提高同位素标记法区分生态系统呼吸的效率,进而为生态系统碳循环过程的精细研究提供参考。 相似文献
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本文运用开路式土壤碳通量测量系统-LI-8100在短花针茅(Stipa breviflora Griseb)荒漠草原测定4组不同载畜率的土壤呼吸速率动态,并用土钻法测定了植物地下累积生物量,埋根袋法测定了根系净生长量。目的是比较不同载畜率对土壤呼吸、植物地下累积生物量和根系净生长量的影响,并探讨生长季土壤呼吸、8月份土壤呼吸对植物地下累积生物量、根系净生长量的响应。结果表明:随着载畜率增加,植物地下累积生物量减少,根系生长减缓,但对土壤呼吸无显著影响;生长季土壤呼吸与植物地下累积生物量呈线性正相关,8月份土壤呼吸值随根系净生长量增大而增大。土壤呼吸受植物地下生物量影响显著,生长季初期,新根刚开始生长,土壤呼吸大部分来自老根,到了生长旺季,新根生物量增多,土壤呼吸速率加快,新根主导了土壤呼吸。 相似文献
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草原生态系统呼吸在碳循环和气候变化过程中发挥重要作用,它包括土壤呼吸和地上部植物体呼吸,且不同的生态系统呼吸组分对于环境变化有不同的响应机制。为区分生态系统呼吸,探讨草原呼吸对温室气体排放的贡献,研究利用稳定同位素13C自然标记法和13C脉冲标记法,并结合静态箱-Keeling plot方法对内蒙古锡林河流域羊草草原生态系统呼吸进行了区分, 并分析比较 2 种方法的区分结果。结果表明:1)实验中13C自然标记样方和13C脉冲标记样方生境一致,两者土壤温度和土壤含水量无显著差异,13C自然标记法和13C脉冲标记法的区分结果具有可比性。2)对比自然标记法,脉冲标记法显著提高了生态系统呼吸、土壤呼吸和地上部植物呼吸的δ13C值(P<0.05)。3)13C自然标记法和13C脉冲标记法区分结果Fs/Feco(土壤呼吸通量/生态系统呼吸通量)在2011年分别是(75.2±4.3)%和(73.8±2.9)%,在2012年分别是(89.2±2.0)%和(89.1±1.4%)。统计分析结果表明,2种方法获得的区分结果无显著差异(2011: P=0.567; 2012: P=0.674),表明自然状态下,羊草草原生态系统呼吸、地上部植物体呼吸和土壤呼吸之间的δ13C值差异足够用来区分生态系统呼吸,这一发现能够提高同位素标记法区分生态系统呼吸的效率,进而为生态系统碳循环过程的精细研究提供参考。 相似文献
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青海湖北岸高寒草甸草原非生长季土壤呼吸对温度和湿度的响应 总被引：7，自引：0，他引：7
非生长季土壤呼吸是生态系统碳循环的重要组成部分,显著地影响着碳收支。本研究利用Li-8100开路式碳通量测定系统,研究了青海湖北岸高寒草甸草原非生长季土壤呼吸对短期围栏封育(自由放牧,3年围栏封育和5年围栏封育样地)的响应,并讨论了温度和湿度对非生长季土壤呼吸的影响。结果表明,1)自由放牧、3年围栏封育和5年围栏封育样地非生长季土壤呼吸平均速率分别是全年土壤呼吸平均速率的0.21,0.22和0.19倍;2)自由放牧、3年围栏封育和5年围栏封育样地非生长季土壤呼吸所排放的碳量分别为117.2,109.2和100.7 g C/m2,占全年土壤呼吸所排放的碳量的21.2%,22.3%和23.2%;3)相比于生长季和全年土壤呼吸的温度敏感性,非生长季具有更低的土壤呼吸温度敏感性;4)非生长季土壤温度和土壤湿度对土壤呼吸的解释率相当,一定的土壤湿度是保证土壤呼吸对温度响应的必要条件。因此,当考虑到碳收支和生态系统碳循环时不能忽略掉非生长季土壤呼吸的作用,而且水分在调节非生长季土壤呼吸中起着重要的作用。 相似文献
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草原生态系统碳库变化对全球碳平衡有着重要作用。近年来,尽管在全球尺度上开展了大量关于放牧对草原生态系统碳循环影响的独立研究,但放牧活动对草原生态系统不同碳库影响的一般规律认识仍然存在广泛争议。本研究采用整合分析方法对全球105篇关于放牧干扰对草原生态系统碳循环影响的文献进行系统研究。结果表明,放牧活动显著减少了植物地上和地下以及相关碳库的大小,而对土壤呼吸通量有明显的促进作用;不同类型碳库在不同气候带上响应存在明显差别,放牧对半湿润/湿润区地下植物碳库和土壤碳库减少幅度分别为15.21%和15.35%,显著高于干旱/半干旱地区响应比;植物地上部分碳库与土壤碳库之间没有显著关系,而植物地下部分碳库与土壤碳库之间呈显著正相关;土壤碳库响应比与年平均降水量呈正相关关系,而与年平均温度呈显著负相关;植物地下碳库响应比与年平均降水量和年平均温度均呈现显著负相关关系;放牧活动不仅显著地减少了植物地上和地下以及相关碳库的大小,还改变了植物的碳库分配。 相似文献
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一年生植物功能群对放牧草原生物量和土壤呼吸的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
作为草原群落重要层片的一年生植物功能群,在湿润季节和年份高度发育补偿群落生物量、维持放牧草原生态系统稳定,但尚不清楚一年生植物功能群通过这一补偿方式如何补偿群落地上/地下生物量和影响土壤呼吸。基于2012年和2013年内蒙古锡林郭勒大针茅(Stipagrandis)+羊草(Leymus chinensis)典型草原两个放牧强度试验样地群落地上/地下生物量、土壤呼吸及相关环境因子的测定。研究表明,1)一年生植物功能群对群落生产力的补偿作用及生长季土壤呼吸累积量在湿润年份(2012年)均大于干旱年份(2013年);且在中度放牧处理中均显著大于轻度放牧处理(P0.05);2)土壤呼吸与一年生植物功能群地上、地下生物量、土壤5cm温度和土壤0-10cm含水率均具有极显著正相关关系(P0.001)。由此表明,当放牧降低了草原群落多年生功能群生物量时,一年生植物功能群在湿润季节和年份可补偿群落生产力、促进土壤呼吸排放速率,进而影响草原生态系统碳循环过程。 相似文献
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植物的稳定碳同位素组成（δ13C）能反映植物对干旱环境的适应能力。为研究荒漠草原区猪毛蒿（Artemisia scoparia）的生存策略,本研究以猪毛蒿为试验对象,分析了猪毛蒿同化枝δ13C值与土壤因子,种群数量特征,以及猪毛蒿个体生物量分配间的关系。结果表明：猪毛蒿同化枝δ13C值分布为-29.76‰~-25.10‰。试验区内土壤体积含水率、土壤硬度对猪毛蒿同化枝δ13C的影响不显著。δ13C值与密度呈显著负相关关系（P<0.05）,与盖度、株高和冠幅呈极显著正相关关系（P<0.01）。δ13C值与营养器官生物量、繁殖器官生物量、地上生物量、地下生物量和总生物量均呈极显著正相关关系（P<0.01）;猪毛蒿营养器官生物量与繁殖器官生物量呈极显著正相关（P<0.01）。综上可得,猪毛蒿同化枝δ13C值与植株种群数量特征、个体生物量分配存在明显的相关性,表明猪毛蒿为适应荒漠草原环境,能够采取独特的生存适应策略。 相似文献
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本研究选取民勤荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆3个演化阶段:雏形阶段(流动白刺沙堆)、沙堆形成阶段(发育20年,半固定白刺沙堆)和结皮与土壤形成阶段(发育40年,固定白刺沙堆)为研究对象,采用空间代替时间的方法,研究不同类型沙堆土壤物理属性对水分空间分布及入渗的影响,探索白刺灌丛沙堆土壤水分运行规律,为绿洲荒漠过渡带防护林体系优化配置、绿洲生态安全管理奠定理论基础。结果表明,1)土壤紧实度和结皮厚度:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆。2)表层土壤密度流动、半固定、固定白刺沙堆分别为2.32,2.30,1.95 g/cm3;最大持水量、毛管持水量、田间持水量和总孔隙度大小为:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆,而深层土壤各因子变化不稳定。3)在干旱季节,固定、半固定和流动白刺沙堆分别以0,70,150 cm土层含水量最小,50,130,110 cm土层含水量最大;在多雨季节,表层土壤含水量波动幅度较大,深层土壤含水量基本保持不变。4)不同演化阶段沙堆降雨量与累计入渗量之间存在显著的正相关性(P<0.01)。其中固定、半固定白刺沙堆随降雨事件的发生立即开始入渗,流动白刺沙堆当降雨量达到临界降雨量后才开始入渗。在降雨量相同情况下,当降雨量大于0.12 mm时,累积入渗量依次为:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆。 相似文献
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生物量是植物积累能量的主要体现,其在各器官中的分配是植物对环境适应的结果,反映了植物的生长策略。调查甘肃省景泰县绿洲边缘围封沙质草地常见的27种灌木和草本,采用全挖法研究了各植物盛花期时的个体和根、茎、花、叶等构件的生物量特征以及地下-地上生物量关系(根冠比,R/S)的变化趋势。结果表明:1)27种植物中,花、叶、茎干重小于1.0 g的分别占到89%,70%,56%,27种植物的根冠比均小于1;2)随着封育措施和人工抚育措施的实施,4种灌木的根冠比(R/S):沙蒿(均值为0.32)、猫头刺(均值为0.78)、荒漠锦鸡儿(均值为0.24)和白刺(均值为0.10)在各样地中表现出显著差异性;3)大部分植物构件对地上生物量的贡献率为:茎>叶>花>根,植物构件对个体生物量的贡献率为:叶>茎>花>根;一年生草本地上(花、叶、茎)生物量与个体生物量的比率显著高于多年生草本和灌木(P<0.05),不同构件对生物量贡献率的差异有利于不同生活型植物的种群扩散和繁衍。 相似文献
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在气候变化和过度放牧影响下,高寒草地退化日趋严重。当前,围栏封育作为退化草地生态恢复的主要措施之一,其对植物功能性状和生理过程影响的研究相对较少。以藏西北荒漠草原植物为对象,选取植物叶片碳(LCC)和氮含量(LNC)及稳定同位素组成(δ13C和δ15N)来表征植物水分利用效率(WUE)和氮素利用效率(NUE),以期探明围栏封育对高寒荒漠草原植物WUE和NUE的相对影响。结果表明:1)高寒荒漠草原不同功能群植物间LCC、LNC、δ13C和δ15N存在差异;2)在植物群落和功能群水平上,围栏封育对LCC、LNC、δ13C和δ15N均无显著影响;3)土壤含水量和pH值是影响荒漠植物叶片δ13C的主要因子,表明植物内在WUE主要受土壤因素的调控。生长季气温是影响叶片δ15N的主导因子,表明气候条件是影响藏西北荒漠草原生态系统氮循环的主导因素;4)荒漠草原植物WUE和NUE之间无明显权衡关系。综上所述,短期围栏封育并不会显... 相似文献
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明确生长季不同土地覆被类型土壤呼吸变化规律及其对水热因子的响应,对于干旱区土壤碳循环研究有重要意义。为此,采用LI-COR 8100土壤呼吸观测系统对河西走廊荒漠–绿洲过渡区荒漠梭梭(Haloxylon ammodendron)林地、绿洲农田、人工杨树(Populus gansuensis)林地生长季的土壤呼吸进行测定,分析3种土地覆被类型土壤呼吸变化特征及其对水热因子的响应。结果表明,荒漠梭梭林地、绿洲农田、人工杨树林地生长季土壤呼吸速率分别为0.59、2.67和3.16μmol·(m2·s)–1。生长季土壤呼吸的月变化受土壤温度和土壤水分的共同影响,其中土壤呼吸与土壤温度的关系用线性模型和指数模型均拟合较好,而与土壤水分的关系较复杂,呈二项式函数关系。生长季不同土地覆被类型土壤呼吸日变化过程呈单峰曲线,主要受土壤温度日变化的影响。 相似文献
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以准噶尔荒漠3种典型植物群系为研究对象,通过野外调查取样和室内测定,并结合环境因子,分析比较准噶尔荒漠3种典型植物群系群落组成和多样性特征。结果表明:准噶尔荒漠3种典型植物群系共记录6科13属15种植物,物种多样性总体较低,藜科植物在荒漠植物中占比超过55%。在3种植物群系中,伊犁绢蒿群系的Shannon-wiener指数和Simpson指数最高,分别为1.09和0.56;白梭梭群系的Pielou指数和Simpson指数最低,分别为0.54和0.42;盐生假木贼群系的Pielou指数最高,为0.85。准噶尔荒漠植物群落物种组成和多样性受多种环境因子综合作用,影响伊犁绢蒿群系最主要的环境因子是土壤有机碳和全氮含量,影响白梭梭群系最主要的环境因子是年平均气温,影响盐生假木贼群系最主要的环境因子是年平均降水量和土壤pH值,在整个研究区域年平均气温、年平均降水量、纬度和土壤有机碳含量在所有环境因子中起主导作用。 相似文献
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植物叶片δ13C自然丰度能够揭示植物对环境的适应策略。本研究分析了宁夏6种针茅属植物叶片δ13C与环境因子的关系,并量化了气候与土壤因子对δ13C的影响程度,结果表明：宁夏针茅属植物叶片δ13C范围为-28.07‰～-24.56‰,均值为-26.31‰,其中,戈壁针茅δ13值最大(-25.91‰),沙生针茅最小(-27.96‰);δ13C与经度呈显著负相关,随纬度和海拔增加呈先上升后下降趋势;土壤因子单独解释量为32.87%,气候因子单独解释了7.54%,二者共同解释量为34.17%。通过蒙特卡洛检验,土壤全磷(TP)是影响针茅叶片δ13C的最主要因素,土壤全磷与δ13C呈显著正相关,年均温(MAT)、太阳辐射量(SRAD)、土壤容重(BD)与δ13C显著负相关。本研究结果可为揭示温性草原针茅属植物响应气候变化的适应策略及大尺度研究提供基础数据支持。 相似文献
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植物根系呼吸研究方法及影响因素研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
植物根系呼吸是土壤呼吸的主要组成部分,与陆地生态系统碳循环和气候变化密切相关。根呼吸的研究对生态系统碳收支及生物圈碳平衡有重要意义。植物根呼吸受环境及生物等多种因素影响,根呼吸速率及其对土壤总呼吸的贡献在不同生态系统有较大的差异性。根呼吸的测定主要通过离体根法、同位素法及PVC管气室法等直接方法和排根法、计算法等间接方法进行测定或估算。植物根呼吸主要受土壤温度、湿度、养分及根直径、根级、根生物量及菌根等因素影响。本文从根呼吸主要研究方法和影响根呼吸因素两方面对已有的研究进行简要的综述,旨在为植物根呼吸研究提供理论依据,并根据目前的研究现状,对相关内容进行展望。 相似文献
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氮素添加对荒漠化草原草本植物养分化学计量特征的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
为研究氮（N）沉降增加后荒漠草本植物的养分利用策略及碳（C）同化能力和分配格局的变化,以腾格里沙漠东南缘的典型荒漠化草原为研究区,分析了N素添加下不同功能型草本植物根部和地上部化学计量比的变化。结果表明：N素添加会导致土壤中总N、铵态N以及植物体内N含量的显著增加,同时会促进多年生植物尤其是非禾本科植物对磷（P）的吸收,但会显著降低一年生植物根部P的含量。一年生和多年生非禾本科植物的C含量在N素添加下显著降低,多年生禾本科植物的C含量则表现出显著的器官差异,其中地上部的C含量显著降低,而根部显著增加。不同功能型植物体内的C/N和C/P（除一年生植物根部的C/P）在N素添加后显著降低,且二者均表现出根部大于地上部的趋势。植物的N/P在N素添加下显著增加,尤其是一年生植物的变化趋势随施肥水平的变化更加显著。可见,在N素受限的荒漠化草原,外源N素输入导致的土壤N素有效性提升后会凸显P素对植物生长的限制性作用,同时会降低草本植物的C同化能力并加强C向植物根部的分配。 相似文献
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为分析宁夏荒漠草原区不同群落植物与土壤的碳（Carbon,C）、氮（Nitrogen,N）、磷（Phosphorus,P）含量及其比值特征,本研究以宁夏盐池县荒漠草原区8种群落的植被及土壤为对象,研究了不同群落优势植物与土壤生态化学计量特征及其相互关系。结果表明：与全球平均水平相比,研究区不同群落优势植物叶片与土壤的C,N,P含量均较低;不同群落优势植物叶片与土壤的生态化学计量特征不同;苦豆子（Sophora alopecuroides）群落、短花针茅（Stipa breviflora）群落、赖草（Leymus secalinus）群落与白刺（Nitraria tangutorum）群落的限制植物生长的元素主要是P,甘草（Glycrrhiza uralensis）群落、中亚白草（Pennisetum centrasiaticum）群落和油蒿（Artemisia ordosica）群落植物的生长限制元素主要是N,N与P元素共同限制牛枝子（Lespedeza potaninii）群落的植物生长;土壤总C含量与植物总C含量具有极显著的正相关关系（P<0.01）,与土壤全N和全P含量呈显著正相关（P<0.05）;植物总C含量与土壤全P含量呈显著正相关（P<0.05）。 相似文献
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以呼伦贝尔非地带性荒漠草原为研究区,分析了不同放牧潜力下植物-土壤生态化学计量变化特征及其耦合关系。结果表明：（1）土壤全磷、植物地上部分磷、氮含量以及植物地下部分氮含量随着放牧潜力的降低而显著增加,土壤碳磷比、氮磷比、植物地上部分碳氮比、碳磷比以及植物地下部分碳氮比变化趋势相反。（2）在高放牧潜力下,植物-土壤生态化学计量之间显著关系数量最少;在中放牧潜力下,植物-土壤生态化学计量特征之间显著关系数量最多;低放牧潜力下的植物生态化学计量特征仅与土壤有机碳及碳氮比的相关关系显著。综上,呼伦贝尔非地带性荒漠草原在中放牧潜力下,植物-土壤生态化学计量特征耦合关系相比于其他阶段最为显著;植物及土壤中的氮、磷元素含量在所有生态化学计量特征中最为关键,尤其是植物根系与土壤生态化学计量特征具有较强的协变关系。 相似文献
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土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一,而青藏高原高寒草甸的大面积退化对土壤呼吸及碳循环造成重要影响。为了进一步探明高寒草甸退化对土壤呼吸的影响,对北麓河区不同退化程度高寒草甸土壤呼吸及其相关因子进行了测定,分析了土壤呼吸与生物量、地下净初级生产力以及土壤温度的关系。结果表明:1)不同退化程度高寒草甸土壤呼吸在生长季均表现出相似的动态特征,随退化程度加剧呈先增加后降低的变化趋势,在中度退化程度达到最大值,且在生长季中期变化显著(P 0.05)。2)土壤呼吸和地上、地下生物量及地下净初级生产力均显著线性正相关(P 0.05)。3)土壤温度与土壤呼吸之间呈指数关系,但不同退化程度下土壤呼吸对土壤温度的敏感性不同,土壤呼吸敏感性在轻度退化(Q_(10)=3.26)和中度退化程度(Q_(10)=3.22)大于未退化(Q_(10)=2.66),而在重度退化(Q_(10)=2.49)和极度退化程度(Q_(10)=1.96)小于未退化;这主要是由不同退化程度土壤温度、地下生物量以及土壤有机碳含量的差异造成。研究的结果有助于进一步认识退化草地的碳循环过程。 相似文献
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氨氧化细菌（Ammonia-oxidizing bacteria,AOB）和氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea,AOA）是参与土壤硝化过程的关键微生物。本文以内蒙古3种草地类型（荒漠草原、典型草原和草甸草原）表层土壤为研究对象,利用qPCR技术测定土壤AOA,AOB的丰度,研究其与不同类型草地生物和环境因子之间的关系。结果表明：不同草地类型间AOA的丰度存在显著差异,典型草原>荒漠草原>草甸草原;但是AOB的丰度在不同草地类型间差异不显著。同一类型草地土壤AOA的丰度是AOB丰度的31~147倍。AOA丰度与海拔高度、土壤总有机碳含量、植物地下生物量、细菌和真菌的丰度呈显著正相关关系,与年均温、土壤容重和土壤pH值呈显著负相关关系;AOB丰度与细菌和真菌丰度、土壤总有机碳、微生物生物量碳/氮呈显著正相关关系,与年均温、土壤pH值呈显著负相关关系。AOA的丰度在不同空间尺度存在较大差异,而AOB丰度的差异较小。本研究结果有助于解释不同草地类型生产力差异的原因,为全球气候变化背景下草地土壤氮循环模型的完善提供数据支持。 相似文献