不同恢复措施对若尔盖沙化退化草地恢复过程中土壤微生物生物量碳氮及土壤酶的影响

仲波，孙庚，陈冬明，张楠楠

1. 中国科学院成都生物研究所//中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室//生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室，四川 成都 610041；2. 贵州大学动物科学学院，贵州 贵阳 552200；3. 四川农业大学动科院草学系，四川 成都 611130

不同恢复措施对若尔盖沙化退化草地恢复过程中土壤微生物生物量碳氮及土壤酶的影响

仲波1,2，孙庚1*，陈冬明3，张楠楠1*

1. 中国科学院成都生物研究所//中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室//生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室，四川 成都 610041；2. 贵州大学动物科学学院，贵州 贵阳 552200；3. 四川农业大学动科院草学系，四川 成都 611130

若尔盖高原是长江、黄河上游重要的水源地之一。近年来由于人类活动及气候变化等原因，其草地出现了严重的沙化退化现象。通常认为在返青季节对沙化退化草地进行补播后，完全围封有助其恢复，但在实践中发现，补播后对其进行放牧，恢复效果更理想。因此，选取若尔盖典型沙化退化草地，对比分析了合理放牧、围封禁牧与自然恢复3种恢复措施对土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活（酸性土壤磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、β-1, 4-葡萄糖苷酶及β-1, 4-N-乙酰葡萄糖苷酶）及土壤碳氮矿化速率的影响。结果显示，恢复6年后：与围封禁牧和自然恢复相比，合理放牧恢复草地土壤微生物生物量碳[C (101.27±22.14) mg·kg-1]、生物量氮[N (67.45±18.02) mg·kg-1]、土壤酸性磷酸酶活[(159.0±36.4) μg·g-1·h-1]、β-1, 4-葡萄糖苷酶活[(81.19±16.78) nmol·g-1·h-1]、碳矿化速率[C (25.19±5.79) g·kg-1·d-1]以及氮矿化速率[N (0.476±0.015) mg·kg-1·d-1]显著提高；围封禁牧恢复草地除土壤β-1, 4-葡萄糖苷酶活[(29.91±14.39) nmol·g-1·h-1]及氮矿化速率[N (0.172±0.050) mg·kg-1·d-1]外，其余指标与自然恢复无显著差异；在相关性研究中，土壤氮矿化速率与微生物生物量碳氮、酸性磷酸酶活、β-1, 4-葡萄糖苷酶活呈极显著相关（P＜0.01）；微生物生物量碳氮与酸性磷酸酶活呈极显著相关（P＜0.01），与β-1, 4-葡萄糖苷酶活呈显著相关（P＜0.05）。结果表明：在若尔盖沙化草地的恢复过程中，合理放牧是一种科学的沙化草地恢复措施。

若尔盖高原；沙化；放牧；恢复；土壤微生物生物量碳氮；土壤酶活

土壤微生物生物量碳氮在一定程度上能反映土壤环境状况，是评价土壤指标的重要参数（付勇等，2012），同时表征土壤微生物活性（曾全超等，2015）及土壤微生物量（叶莹莹等，2015）等。土壤微生物是生态系统的重要组成部分，直接或间接参与土壤养分循环（Petersen et al.，2012）、能量流动（Pratscher et al.，2011）、有机质转换（Jackson et al.，2012）及土壤肥力的形成（Hadar et al.，2012）等，特别是在生态系统的物质循环和能量流动过程中起着主导作用，具有巨大的生物化学活性（王理德等，2016）。土壤酶是生态系统中的生化催化剂，在生态系统中物质循环及能量流动起着重要作用，一定程度上反映了土壤所处的状态（王理德等，2016），对外界因素的变化比较敏感，可以认为是土壤系统变化的预警（Nny et al.，2001）。土壤微生物及土壤酶活性一起推动着土壤中生物生化的过程，对土壤的演化有重要的影响，比土壤有机质、养分含量等其他理化性质对土壤质量的变化有着更敏感的响应（杨成德等，2007）。

若尔盖湿地位于青藏高原东部，是青藏高原上面积最大的高原湿地，也是黄河及长江两大河流的源头区，被科技界誉为“中华民族的水塔”（熊远清等，2011），同时也素有“高原之肾”的美誉（李静等，2004），其水源涵养功能、生物多样性保育、调节地表径流的地位和作用无可替代（青烨等，2015）。从20世纪50年代左右开始，由于气候的变化及人类活动的影响，若尔盖湿地开始向自然疏干方向发展，出现湿地面积日趋萎缩（Deng et al.，2010）、地下水位降低、湿生环境趋于中旱化、物种多样性减少等诸多生态问题（Tian et al.，2003）。特别是近些年来，荒漠化及沙化的草地面积继续扩大，其植物群落、土壤养分及土壤呼吸有着明显的变化（胡光印等，2009）。若尔盖县土地沙化监测结果显示：自1994年以来，该县沙化退化土地持续增加，截止2014年已达803018.2 hm2（含露沙地58713.8 hm2）占该县土地总面积7.69%（邓东周等，2011）。因此，加强对若尔盖湿地的保护及沙化退化地的恢复研究尤为重要。

对于沙化退化草地的恢复措施主要有合理放牧恢复（安慧等，2013；李玉强等，2006；苏永中等，2002；王少昆等，2008）及围栏封育恢复（宗宁等，2013）。近些年来，研究放牧方式对沙化退化草地恢复的影响越来越多（李玉强等，2006；苏永中等，2004；苏永中等，2002；王少昆等，2008）。苏永中等（2002）在对沙质草地不同强度恢复过程中，发现与围封育栏相比，适度的放牧有利于沙化退化草地土壤理化性质的恢复与提高；王少昆等（2008）在研究不同强度放牧对沙质草地微生物分布的过程中发现，较围栏封育相比，适度放牧有利于沙化退化草地土壤中各类微生物的生长，促进沙化退化草地的恢复。

在若尔盖麦溪乡，当地牧民自发组成合作社以本土放牧方式对沙化退化草地进行恢复治理，结合冬季轮牧的传统放牧方式，在冬末春初草地返青期前（3—4月）对恢复草地进行合理的放牧，其他季节禁止放牧，最终，超过200 hm2沙化退化草地面积被成功恢复。在本课题组前期研究中发现，与围封禁牧恢复沙化退化草地效果相比，结合当地传统放牧智慧的恢复方式，在显著改善土壤理化性质同时提高了植被覆盖率，更好地促进了沙化退化草地的恢复（陈冬明等，2016）。本研究在前期的研究基础上，更深层次地对比研究合理放牧、围封禁牧以及自然恢复3种恢复方式对沙化退化草地土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活及土壤碳氮矿化速率的影响，以期为若尔盖沙化退化草地恢复提供实践基础和理论依据。

1 材料与方法

1.1 样地概况

研究地点位于青藏高原东部四川省若尔盖县麦溪乡境内，紧邻甘肃玛曲县城。地理位置为北纬33°56′～33°58′，东经102°11′～102°18′，海拨高度为3513.47 m。气候特点为冬春季长，严寒多风；夏秋季短，多雨潮湿。年均气温为1.2 ℃，降水量为615 mm，年蒸发量为1352.4 mm，年均风速为2.5 m·s-1，最大风速为36 m·s-1，全年平均8级以上的大风日数为77 d，最多日数达121 d，每年12月—翌年5月为大风季节。土壤类型为高寒草甸土，地表部分或全部被沙土覆盖，植物稀疏，植物种类主要以青藏苔草（Carex moorcroftii）、防风（Saposhuikovia divaricata）、高山嵩草（Kobresia pygrwaea）、垂穗披碱草（Elymus nutans）、藏虫实（Corispermum tibeticum）、毛穗赖草（Leymus paboanus）和藏沙蒿（Artemisia wellbyi）等草本植物为主。沙化草甸主要出现在水分条件差、过度放牧情况严重的地区，包括某些古河道。该地区草地沙化较轻的地段，植物组成与原生植被组成相似；严重沙化的地段，植物组成相对简单，并出现沙生苔草（Carex praeclara）、赖草（Lmus secalinus）等沙生植物。沙化草甸最终演变为大型的流动沙丘，无任何植被类型。

1.2 实验设计

于2010年，选取当地3块沙化退化程度相当的严重沙化草地，设置3组处理，（1）采用一般草地治理办法：“补播建植+施肥+围封禁牧”——围封禁牧（Enclosure）。（2）结合传统放牧智慧进行放牧恢复：“补播建植+施肥+放牧”——合理放牧（Grazing）。（3）沙化土地设置为自然恢复（Natural restoration），无补播建植，无施肥。补播建植：为增加植被盖度，在恢复治理前两年（2010—2011年）春、夏季降雨前，撒播经多年筛选和实践生长良好的垂穗披碱草（补播密度：12～14 kg·hm-2）及燕麦（Avena sativa）（补播密度：6～8 kg·hm-2）；施肥：为了提高土壤肥力，在补播建植同时，均匀撒施牲畜粪便（施肥密度：1600 kg·hm-2）。围封禁牧：从2010年恢复措施开始，采用8-110-60型钢质网对沙化草地进行围栏封育，禁止一切放牧活动；合理放牧：在3—4月（草地返青期前），对恢复草地进行放牧，其中，2011—2012年每公顷草地放牧1头牦牛，2013—2015年每公顷草地放牧2～3头牦牛，为了防止其他季节放牧，该草地也采用8-110-60型钢质网进行围栏。

2015年5月，在3种恢复草地中，按Z字形随机设置5个10 m×10 m样方。2015年8月，在各样地样方对角线上，采用直径为5 cm的土钻随机钻取20 cm土柱，每个样地5个重复，放入内径为5 cm、高为20 cm的塑料杯中，小心带回实验室；土壤样品依次过1 mm筛后，分析土壤微生物生物量、酶活及矿化速率；剩余土样于低温（4 ℃）下保存备用。

1.3 土壤分析

微生物生物量碳（microbial biomass carbon，MBC）采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法测定，转换系数K取0.45；微生物生物量氮（microbial biomass nitrogen，MBN）采用氯仿熏蒸-K2SO4提取测定，转换系数K取0.45（Sparlig et al.，1993）。土壤酸性磷酸酶活测定采用磷酸苯二钠比色法（徐静等，2015）；多酚氧化酶活性采用邻苯三酚比色法（郝建朝等，2006），酶活性以2 h后每克土壤中紫色没食子素的毫克数表示；过氧化物酶活采用联苯胺法则测定（孙文全，1988），用分光光度计在波长580nm下测定光密度的变化；采用β-1, 4-葡萄糖苷酶用酶标仪测定荧光值（Saiya-Cork et al.，2002），4-MUB的荧光激发光和检测光波长分别在365 nm和450 nm处；β-1, 4-N-乙酰葡萄糖苷酶采用荧光法测量（Saiya-Cork et al.，2002）；土壤碳矿化速率采用LI-840A测量（Yin et al.，2014）；土壤氮矿化速率采用生物培养法，连续流动分析仪测定（Yin et al.，2014）。

1.4 数据处理

采用Microsoft Office Excel 2007对数据进行整理，采用SPSS 17.0进行统计分析。通过单因素方差分析（One-way ANOVA）检验不同草地恢复措施对若尔盖沙化恢复草地土壤性质的影响差异，采用Duncan多重比较法进行显著性检验。文中数据均为平均值（mean）±标准误（SE），统计图在Origin（Version 8.0）中绘制。

图1 不同恢复措施下的土壤微生物生物量碳（a）、氮（b）Fig. 1 Soil microbial biomass C (a) and soil microbial biomass N (b) in different restoration grassland

2 结果与分析

2.1 土壤微生物生物量碳氮

不同恢复处理土壤微生物生物量碳、氮结果如图1所示，合理放牧恢复草地土壤微生物生物量碳[C (101.27±22.14) mg·kg-1]显著高于围封禁牧[C (24.96±10.44) mg·kg-1]和自然恢复[C (11.16±4.14) mg·kg-1]，围封禁牧和自然恢复含量差异不显著（P＞0.05）（图1a）。合理放牧恢复草地土壤微生物生物量氮[N (67.45±18.02) mg·kg-1]显著高于围封禁牧[N (3.94±1.96) mg·kg-1]和自然恢复[N (2.00±0.46) mg·kg-1]，围封禁牧和自然恢复含量差异不显著（P＞0.05）（图1b）。

2.2 土壤酶活性

土壤酶活性如图2所示，合理放牧恢复草地土壤酸性磷酸酶[(159.0±36.4) μg·g-1·h-1]及β-1,4-葡萄糖苷酶[(81.19±16.78) nmol·g-1·h-1]活性显著高于围封禁牧处理及自然恢复（P＜0.05）（图2a、图2d），围封禁牧处理土壤β-1, 4-葡萄糖苷酶[(29.91±14.39) nmol·g-1·h-1]活性与自然恢复差异显著（P＜0.05）；草地土壤多酚氧化酶、过氧化物酶和β-1, 4-N-乙酰葡萄糖苷酶活性在各恢复方式间无显著差异（图2b、图2c、图2e）。

2.3 土壤矿化速率

合理放牧恢复草地土壤碳矿化速率[C (25.19±5.79) g·kg-1·d-1]显著高于围封禁牧[C (8.57±2.65) g·kg-1·d-1]和自然恢复[C (6.05±2.47) g·kg-1·d-1]（P＜0.05），而围封禁牧和自然恢复间差异不显著（P＞0.05）（图3a）。合理放牧恢复草地土壤氮矿化速率[N (0.476±0.015) mg·kg-1·d-1]显著高于围封禁牧[N (0.172±0.050) mg·kg-1·d-1]和自然恢复[N (0.040±0.013) mg·kg-1·d-1]（P＜0.05），围封禁牧显著高于自然恢复（P＜0.05）（图3b）。

图2 不同恢复措施下的土壤酶活性Fig. 2 Soil enzyme activities in different restoration grassland

图3 不同恢复措施下的土壤碳矿化速率(a)、氮矿化速率（b）Fig. 3 Mineralization C rate of soil (a) and Mineralization N rate of soil (b) in different restoration grassland

2.4 土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活及土壤碳氮矿化速率的相关性分析

土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活及土壤碳氮矿化速率的相关性分析结果如表1所示：微生物生物量碳与微生物生物量氮、酸性磷酸酶及氮矿化速率呈极显著相关（P＜0.01），与β-1, 4-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶呈显著相关（P＜0.05）；微生物生物量氮与酸性磷酸酶及氮矿化速率呈极显著相关（P＜0.01），与β-1, 4-葡萄糖苷酶呈显著相关（P＜0.05）；氮矿化速率与β-1, 4-葡萄糖苷酶及酸性磷酸酶呈极显著相关（P＜0.01），与多酚氧化酶呈显著相关（P＜0.05）。

表1 微生物生物量、土壤酶活及矿化速率的相关性分析Table 1 Correlation analysis of soil microbial biomass carbon and nitrogen, soil Enzyme activities, soil carbon and nitrogen mineralization rate

3 讨论

3.1 不同恢复处理对沙化退化草地土壤微生物生物量碳氮的影响

土壤微生物生物量碳、氮是土壤活性的资源库，能灵敏地表征土壤微生物活动（曾全超等，2015）、土壤微生物量（叶莹莹等，2015）以及反映环境因子的变化（王学娟等，2014），与土壤的理化性质相比，更能反映土壤的质量和性能（荣勤雷等，2014）。有研究表明土地利用状况明显影响了土壤微生物量的含量与分布（Vance et al.，1987；姚拓等，2006；张于光等，2006）。本研究结果显示，合理放牧恢复沙化退化草地的土壤微生物生物量碳、氮显著高于围封禁牧和自然恢复；此结果与前人研究结果相似：Wang et al.（2006）认为放牧对土壤微生物生物量及群落具有促进的作用；牛磊等（2015）发现季节性放牧土壤微生物生物量碳高于禁牧，适度放牧有利于高寒草甸的稳定；王少昆等（2008）认为，与围封禁牧相比，适度放牧有利于土壤微生物的发育同时促进沙化地的恢复。本研究表明在若尔盖沙化草地的恢复措施中，合理放牧恢复方式提高了沙化退化草地土壤微生物生物量碳、氮，同时提高了土壤微生物活性与生物量（曾全超等，2015；叶莹莹等，2015），这可能是由于在3—4月植物返青季节前对草地进行了合理放牧。一方面牲畜采食地上立枯物，以减少对下层土壤的覆盖，增加土壤所接受到的太阳辐射，土温升高，提高了微生物的数量及活性（阳小成等，2015）；另一方面牲畜采食立枯物后以粪尿的形式归返土壤，增加了土壤的速效养分（陈冬明等，2016），加速了植物枯物的周转率（闫瑞瑞等，2014），同时粪尿本身也为草地带入了大量的活的微生物（井大炜等，2014）；此外践踏作用使得地表凋落物以及牲畜粪便与土壤充分接触，促进凋落物及粪便的分解（何念鹏等，2012），增加土壤有机质与土壤的速效养分，为微生物的繁殖以及返青期植物生长提供了良好的土壤环境。前期研究（陈冬明等，2016）发现，在若尔盖沙化草地植物返青前进行合理放牧显著地增加了植物地上、地下生物量，并显著降低了土壤容重；合理放牧促进了地下根系生长并分泌有机物，根系分泌物促进了微生物的生长繁殖（Zhao，1999），同时土壤容重的降低表明土壤结构及通气状况较好（王向涛等，2010），有利于微生物的生长（张成霞等，2010）。虽然国内外有大量关于草地放牧的研究，但放牧对草地微生物的影响结果并不统一（Wang et al.，2006；Zhao，1999；何念鹏等，2012；井大炜等，2014；牛磊等，2015；闫瑞瑞等，2014；阳小成等，2015；张成霞等，2010；张伟娜，2015）。其中张伟娜（2015）就发现藏北高寒草甸围封样地处理后微生物生物量高于围栏外放牧处理，放牧并没有促进微生物的生长。造成这些研究结果差异的主要原因在于研究地点和草地状态不同，本研究草地土壤处于严重沙化状态，其沙化草地土质疏松，牲畜的踩踏作用不但没有增加土壤的容重，反而增加了表层土与深层土壤的接触，提高了浅根系植物的存活率（陈冬明等，2016）；其根系分泌物增加了土壤大团聚体数量同时改善了土壤结构（宋日等，2009），为土壤微生物生物量生长提供良好的环境（Zhao，1999）。此外，本研究发现围封禁牧和自然恢复对沙化退化草地土壤微生物生物量碳、氮影响差异不显著，即长期的围封不利于原草地稳定。可能是因为禁牧时间过久，植物生长产生的化合物以凋落物和立枯物的形式堆积，降低了其周转速率，从而影响了资源的利用率（Altesor et al.，2005）。

3.2 不同恢复处理对沙化退化草地土壤酶活的影响

土壤酶是土壤中生物活动的产物，主要来自于土壤微生物和植物根系（文都日乐等，2010），其活性的强弱可以表征土壤生化反应的强度。酸性磷酸酶是土壤中及植物体内一种重要的水解酶，在利用有机磷及调节植物磷营养方面具有重要作用（Li et al.，2009）；β-1, 4-葡萄糖苷酶是纤维素酶的重要组成成分，用于催化降解纤维素向葡萄糖转化（张小梅等，2013）。本研究结果显示，合理放牧恢复沙化退化草地土壤酸性磷酸酶、β-1, 4-葡萄糖苷酶活性为最高，显著高于围封禁牧和自然恢复处理；这与前人研究结果相似，焦婷等（2009）研究发现放牧处理提高了土壤磷酸酶等土壤酶的活性；牛得草等（2013）研究发现放牧提高了土壤脲酶的活性。本研究表明，合理放牧促进了土壤酸性磷酸酶、β-1, 4-葡萄糖苷酶的活性，这可能是由于放牧处理中牲畜排泄的粪尿中含有大量活的微生物（井大炜等，2014），其在生长过程中提高了酸性磷酸酶及β-1, 4-葡萄糖苷酶的活性；鲁艳红等（2010）研究发现牲畜排泄的粪便混合肥料显著了促进土壤养分含量及土壤酶活。同时牲畜的采食、排泄及踩踏的综合作用，加快了植物体的周转速率（闫瑞瑞等，2014），改良了土壤表层环境（陈冬明等，2016；王向涛等，2010），促进了微生物数量及活性的提高（张成霞等，2010），从而提高土壤酶活性（曹淑宝等，2012）；金晶等（2011）研究发现若尔盖沙化草地土壤微生物数量及代谢促进了土壤酶的活性。此外，前期研究发现，合理放牧提高了草地土壤含水量（陈冬明等，2016），降低了土壤容重（陈冬明等，2016），因此认为这样的环境条件有利于草地土壤中的物质随水分的运动而迁移，从而促进酶类物质的运动并提高了其活性（杨宁等，2013）。相关性研究表明，微生物生物量碳、氮与酸性磷酸酶活、β-1,4-葡萄糖苷酶活呈显著或极显著相关，与曹淑宝等（2012）研究结果相似，即微生物生物量与土壤酶活紧密相关。郑慧等（2011）认为酸性磷酸酶提高了土壤有机磷转化为植物和微生物能够利用的无机磷的能力，对土壤养分的恢复有促进作用；也有研究表明当磷素是土壤植物和微生物生长的限制因子时，酸性磷酸酶活性才会上升（Teng et al.，2013），由此推测放牧处理通过增加土壤微生物数量（阳小成等，2015）及土壤养分含量（陈冬明等，2016）促进返青植物的生长，对磷素吸收需求增加，导致酸性磷酸酶活性上升，所以在若尔盖沙化草地放牧恢复中可以适当添加磷肥。合理放牧处理恢复中沙化退化草地土壤多酚氧化酶、过氧化物酶及β-1, 4-N-乙酰葡萄糖苷酶的活性与围封禁牧和自然恢复处理无显著差异，可能是由于土壤酶活性的高低不仅与土壤微生物及根系分泌物有关，还可能与土壤类型、植被类型及土壤的理化性质等有关（赵帅等，2011）；此外，还可能与若尔盖最初的微生物群落结构有关（牛得草等，2013），具体原因有待进一步研究。

3.3 不同恢复处理对沙化退化草地土壤碳氮矿化速率的影响

土壤碳矿化是土壤中的有机碳变成无机的CO2或CH4的过程（周焱等，2008），土壤碳矿化速率的大小与强度可以反映土壤的质量状况，也是土壤碳库循环的重要过程（唐其展等，2009）。土壤氮矿化是土壤有机态氮在微生物作用下转化为无机态氮的过程，是生态系统氮循环的重要环节（Abera et al.，2012）。本研究结果显示，合理放牧恢复草地土壤碳、氮矿化速率显著高于围封禁牧与自然恢复，此结果与前人研究结果相似：萨茹拉等（2013）研究发现放牧处理增强了沙化草地土壤碳矿化作用。乔春连等（2012）研究表明适度的放牧活动可以加速氮的矿化和土壤有机碳的分解，并增加土壤酶的活性。本研究中，合理放牧提高了沙化退化草地土壤碳、氮矿化速率，一方面可能是因为牲畜采食作用加快了植物凋落物的周转速率（闫瑞瑞等，2014），并减少了凋落物对下面土壤的覆盖，使土壤接受的太阳辐射增加，从而提高了土壤温度（阳小成等，2015），促进了沙化退化草地土壤碳氮矿化速率（高英志等，2004）；另一方面也可能是因为放牧处理中牲畜排泄粪尿提高了土壤pH值，pH值的升高增加了土壤有机质的可溶性，为微生物生命活动提供大量的含碳、氮基团的物质，促进沙化退化草地土壤碳氮矿化速率（王向涛等，2010）。围封禁牧处理沙化退化土壤碳矿化速率与自然恢复差异不显著，这与微生物生物量研究结果一致，禁牧时间过久，导致植物凋落物周转速率和利用率降低（Altesor et al.，2005），从而影响土壤微生物生物量的积累，进而影响土壤碳矿化速率。代景忠等（2012）在封育对草地碳矿化的研究中发现，长期围封降低了草地土壤矿化速率，从而降低土壤碳的周转速率。在相关性研究中，土壤氮矿化速率与微生物生物量碳氮、部分土壤酶活（酸性磷酸酶、β-1, 4-葡萄糖苷酶）呈极显著相关，推测在若尔盖沙化恢复草地中，合理放牧加快了土壤及植物等整个草地系统的周转速率，提高了土壤微生物的数量与活性以及部分土壤酶活性，从而提高土壤氮的矿化速率。

4 结论

本研究选取若尔盖3种恢复方式沙化退化草地，分别对比研究了恢复6年后合理放牧、围封禁牧及自然恢复沙化退化草地土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活及土壤碳氮矿化速率，结果表明：在若尔盖沙化草地的恢复过程中，长期的围封禁牧并不是若尔盖沙化草地的最佳恢复方式，合理放牧显著提高了草地土壤微生物生物量碳氮、土壤酸性磷酸酶活、β-1, 4-葡萄糖苷酶活及土壤碳氮矿化速率，是一种科学的沙化草地恢复措施。

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Effects of Different Restoration Measures on Soil Microbial Biomass Carbon and Nitrogen and Soil Enzymes in the Process of Restoration of the Desertified Grassland in Zoige

ZHONG Bo1,2, SUN Geng1*, CHEN Dongming2, ZHANG Nannan1*
1. Key Laboratory of Mountain Ecological Restoration and Bioresource Utilization//Ecological Restoration Biodiversity Conservation Key Laboratory of Sichuan Province//Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 2. College of Animal Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China; 3. Department of Grassland Science, College of Animal Science and Technology, Sichuan Agricultural University, Chengdu 625000, China

Abstract:Zoige Plateau is one of the important water sources of the Yangtze and Yellow River. In the recent year, Zoige grassland had a serious desertification phenomenon due to human activities and climate changes and so on. It is considered that the complete enclosure after reseeding is good for restoration of desertified grassland. But actually reasonable grazing recovery effect is better than complete enclosure. Therefore we conducted a study on Zoige typical desertification grassland, comparative studied the effects of reasonable grazing, enclosure and natural restoration on their soil microbial biomass carbon and nitrogen, soil enzyme activities (Acidic phosphatase, Polyphenol oxidase, Peroxidase, β-1, 4-glucosidase, β-1, 4-N-acetyl glucosaminidase) and soil carbon and nitrogen mineralization rate. The result show that: After 6 years of restoration, compared with the enclosure and natural restoration, reasonable grazing soil microbial biomass carbon [C (101.27±22.14) mg·kg-1], microbial biomass nitrogen [N (67.45±18.02) mg·kg-1], acidic phosphatase activities [(159.0±36.4) μg·g-1·h-1], β-1, 4-glucosidase activities [(81.19±16.78) nmol·g-1·h-1], carbon mineralization rate [C (25.19±5.79) g·kg-1·d-1] and nitrogen mineralization rate [N (0.476±0.015) mg·kg-1·d-1] had increased significantly. Enclosure has no significant difference with natural restoration except soil β-1, 4-glucosidase activities [(29.91±14.39) nmol·g-1·h-1] and nitrogen mineralization [N (0.172±0.050) mg·kg-1·d-1] Soil nitrogen mineralization was extremely significant related to the content of microbial biomass carbon, Acidic phosphatase activities, β-1, 4-glucosidase activities (P＜0.01). Soil microbial biomass carbon and nitrogen was extremely significant correlation with Acidic phosphatase activities (P＜0.01), and significant related to soil β-1, 4-glucosidase activities (P＜0.05). The result shows that during the restoration of desertification grassland, reasonable grazing is a kind of scientifically restoring measure of desertification grassland.

Zoigê Plateau; grassland desertification; grazing; restoration measures; soil microbial biomass carbon and nitrogen; soil enzyme activities

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.03.005

S812; X144

A

1674-5906（2017）03-0392-08

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国家科技部重点研发项目（SQ2016YFSF030224-03；2016YFC05018023）；国家自然科学基金项目（31500346；31350110328；31570517）；中国科学院STS项目（KFJ-SW-STS-177）；西部之光项目；四川省科技厅项目（2014HH0017；2015HH0025；2015JY0231；2016HH0082）；中国科学院西部之光项目；中国科学院成都生物研究所青年研究员项目

仲波（1992年生），男，硕士研究生，主要研究生态草地恢复方向。E-mail: 526462363@qq.com *通信作者，孙庚，研究员，E-mail: sungeng@cib.ac.cn。张楠楠，E-mail: zhangnn@cib.ac.cn

2016-11-16