岷江干旱河谷灌丛恢复影响土壤肥力异质性研究

岷江上游干旱河谷生态环境脆弱，土壤干旱、贫瘠、土壤侵蚀严重，其生态退化问题已严重制约该区的可持续发展。灌草丛形成的相对稳定的群落,是干旱河谷主要的植被类型，对于干旱河谷地区的水土保持起着非常重要的作用。本项研究通过对自然恢复过程中的灌丛下和灌丛间土壤理化性质、土壤微生物特性的比较分析，揭示灌丛群落土壤肥力的空间异质性变化规律，探讨灌丛群落的更新和演替方向；深入研究块状分布的灌丛的土壤-植物-土壤微生物相互作用，特别是土壤真菌在影响土壤养分循环和土壤结构（土壤团聚体稳定性）方面的作用，为干旱河谷的植被恢复，以及土壤质量改善的措施提供科学的依据。

岷江上游干旱河谷地势陡峭，土壤保水保肥能力弱，极易发生水土流失。斑块状不均匀的灌丛是该区域的优势植被。本研究基于灌丛群落在干旱河谷生态系统中的重要地位和作用，通过比较分析自然恢复过程中的灌丛下和灌丛间土壤理化性质、土壤微生物特性，揭示灌丛群落土壤肥力的空间异质性变化规律；深入研究块状分布的灌丛的土壤微生物与土壤肥力的相互作用关系，为干旱河谷的植被恢复，以及土壤质量改善的措施提供科学的依据。本研究采取了野外调查与室内控制实验相结合的方式。首先通过野外调查分析，确定了岷江干旱河谷灌丛群落的演替序列，发现了以土壤含水量为主导和养分有效性为次要的层级限制结构在影响植物群落结构和演替，以及粘沙比和pH值分别控制着土壤水分和养分的有效性。进一步研究发现灌丛下土壤养分和微生物量肥岛效应显著，当植被恢复到一定阶段后(如45%盖度)，灌丛肥岛相对稳定。以优势物种铁杆蒿为例的研究发现，随铁杆蒿的定居显著增加了团聚体CNP，有机质，土壤微生物量及微生物活性，改善了土壤物理环境，水稳性团聚体显著增加，增强了铁杆蒿抵抗水土侵蚀的潜力。特别是铁杆蒿恢复对植株间土壤质量的影响较植株下的影响更大，这说明在排除人为扰动，加大保护的背景下，岷江干旱河谷植被具有自然恢复的潜力。同时在铁杆蒿恢复过程中，小团聚体相对于其它级别团聚体更为重要。灌丛下和空地土壤中，不同样地之间土壤胞外酶活性均有显著差异，不同样地之间土壤胞外酶活性分布主要受土壤水分有效性和养分资源的调控，而土壤微生物群落组成对土壤胞外酶活性变异的贡献率在相对干旱的样地中更为突出。菌根真菌（AMF）和真菌可以显著影响葡萄糖核苷酶和碱性磷酸酶活性，这或许表明它们对于干旱河谷C、P循环的不可或缺性。通过建立克隆文库及测序的分子方法对乡土优势灌木小马鞍羊蹄甲根围AMF的群落组成进行了探讨，共检测到53个AMF类群（OTUs），将其划分为球囊菌门Glomeromycota的7科10属。其中Glomus具有最高多度，其序列数及OTUs数均占总数的50%以上。采用温室水分控制试验，接种优势AMF摩西球囊霉菌到小马鞍羊蹄甲幼苗，进一步研究AMF促进优势植物生长的机理。发现在干旱胁迫下，水分抑制了小马鞍羊蹄甲幼苗的生长；而接种摩西球囊霉菌处理显著促进了幼苗的生长，光合能力、生物量积累、养分吸收，缓解干旱胁迫。说明在干旱河谷采用生物技术进行植被恢复具有可行性。