李雙雄,姚 拓*,王理德,韓江茹,宋達(dá)成,趙赫然,楊繼杰,李雪梅,吉凌鶴,姬如欣

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室,甘肅 蘭州 730070; 2.甘肅省治沙研究所,甘肅 蘭州 730070;3.甘肅河西走廊森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站,甘肅 武威 733000; 4.甘肅民勤荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站,甘肅 民勤 733300)

祁連山東段位于甘肅省西北部,地處青藏高原最東緣,屬于典型的高寒生態(tài)系統(tǒng),自然環(huán)境敏感脆弱[1],它不僅是西北地區(qū)生態(tài)保護(hù)的屏障,也是多條河流的發(fā)源地,其高寒草地生態(tài)系統(tǒng)對河西走廊生態(tài)保護(hù)、文化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著極其重要的作用[2]。哈溪雙龍溝流域地處祁連山北坡的東端、石羊河上游的高寒區(qū),其植被土壤狀況直接影響著下游居民的用水安全[3-4]。雙龍溝礦產(chǎn)資源豐富,早在20世紀(jì)80年代初就開始了大規(guī)模的人工及機(jī)械采礦活動,致使該區(qū)域土壤狀況、生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞[5]。采礦后遺留的礦區(qū),砂礫坑穴、砂山矸石等遍及河道,導(dǎo)致植被土壤發(fā)生了不同程度的退化。伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及對礦產(chǎn)資源的需求增加,礦區(qū)已成為全球退化最為嚴(yán)重的生態(tài)系統(tǒng)之一[6]。近年來,礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)已成為國內(nèi)外專家學(xué)者廣泛關(guān)注的熱點問題之一[7-8]。

草地退化會引起土壤和植被發(fā)生不同程度的退化,導(dǎo)致其生態(tài)系統(tǒng)多功能性下降[9]。土壤是植物生長的基質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)中許多生態(tài)過程的載體,其生物學(xué)性質(zhì)是反映土壤生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)程度的重要指標(biāo)[10],地上植被特征嚴(yán)重影響到土壤因子,會對水土保持及土壤肥力產(chǎn)生重要影響,而土壤健康狀況又將影響植被特征[11]。土壤中的微生物量碳(Soil microbial biomass carbon,SMBC)、微生物量氮(Soil microbial biomass nitrogen,SMBN)和微生物量磷(Soil microbial biomass phosphorus,SMBP)能敏感響應(yīng)土壤環(huán)境變化,可直接或間接參與土壤理化過程,并在土壤的能量循環(huán)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起關(guān)鍵作用,是維持土壤質(zhì)量的重要指標(biāo),可綜合反映土壤肥力特性和生物活性[12]。廢棄礦區(qū)不僅造成土地資源的浪費,長期遺留還會造成土壤和植被嚴(yán)重退化,對自然環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅[13]。由于自然因素及人為因素的雙重脅迫,加之礦區(qū)恢復(fù)環(huán)境特殊,土壤結(jié)構(gòu)復(fù)雜,營養(yǎng)元素缺乏,導(dǎo)致多數(shù)植物的生物量不大,嚴(yán)重影響了該區(qū)域植被的自然恢復(fù)和土壤的系統(tǒng)修復(fù)進(jìn)程[14]。目前,國內(nèi)外關(guān)于廢棄礦區(qū)土壤微環(huán)境修復(fù)及區(qū)域?qū)用婷旱V生態(tài)修復(fù)規(guī)劃策略的研究較少[15-16],有研究表明,通過外源微生物菌劑添加可以增加土壤微生物數(shù)量,提高植物根際微生物活性,而微生物的代謝產(chǎn)物可以聯(lián)合植物對廢棄礦區(qū)進(jìn)行修復(fù)[17],此外,選擇適宜的鄉(xiāng)土物種結(jié)合其他綜合修復(fù)措施對退化的高寒草地修復(fù)效果明顯[18]。

分析研究人工沙棘林(HippophaerhamnoidesLinn.)修復(fù)下退化高寒草地土壤微生物量的季節(jié)動態(tài)變化及垂直分布規(guī)律,有助于科學(xué)、有效掌握土壤特性及變化趨勢,對于雙龍溝廢棄礦區(qū)土地修復(fù)后的利用及祁連山生態(tài)保護(hù)都具有重要意義?；诖?本研究采用時空替代法[19],探究該區(qū)域土壤微生物量的變化規(guī)律及最佳修復(fù)年限,以期為祁連山東段退化高寒草地土壤系統(tǒng)修復(fù)提供實踐參考。

1 材料方法

1.1 研究區(qū)域概況

土樣采集地選在哈溪鎮(zhèn)雙龍溝廢棄礦區(qū),位于甘肅省天?？h西北部、祁連山東端(102°17′18″～102°33′42″ E,37°18′12″～37°25′18″ N),海拔2 760～4 370 m。流域內(nèi)以森林和草原為主,以青海云杉(PiceacrassifoliaKom.)為建群樹種,并有少量祁連圓柏(SabinaprzewalskiiKom.)、山楊(PopulusdavidianaDode.)、紅樺(Betulaalbo-sinensisBurk.)等,灌木主要有杜鵑(RhododendronsimsiiPlanch.)、高山柳(SalixcupularisRehd.)、錦雞兒(Caraganaarborescenslam.)[3]。中晚更新世及全新世初期,由于冰川(融水)及一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),在雙龍溝流域形成了典型的冰水堆積-階地型砂金礦床,砂(巖)金、鐵、銅、煤炭等礦產(chǎn)資源極為豐富[20]。

1.2 樣地選擇

通過走訪當(dāng)?shù)啬撩?查閱和調(diào)查哈溪林場及哈溪鎮(zhèn)土地使用記錄,選擇試驗區(qū)人工沙棘林復(fù)墾矸石結(jié)構(gòu)相似的土壤,且無自然因素導(dǎo)致地形變遷或人為因素引起土壤物質(zhì)再分配的地段,以未治理廢棄礦地矸石區(qū)域土壤為對照(CK),選擇人工沙棘林2 a,5 a,10 a的復(fù)墾矸石地,為使采樣地更具代表性,每修復(fù)年限及對照各采集3個樣地,每個樣地內(nèi)布設(shè)5個土樣采集點,共12個樣地,60個采樣點。

1.3 研究方法

1.3.1樣品采集 采樣時間分別選在2021年3,6,9,12月中旬(分別代表春、夏、秋、冬四季的土壤狀況)。在每個固定樣點上做好標(biāo)記,每樣點3個重復(fù)。為消除不同土層間微生物生物量的影響,土壤采集選擇0～5 cm,20～25 cm和40～45 cm深度的非連續(xù)土層。6月和9月直接用環(huán)刀進(jìn)行取樣,3月和12月由于土壤凍結(jié),采樣時需用土鉆及鐵鍬進(jìn)行物理破凍,待土壤疏松后,再用橡皮錘或其他工具敲打環(huán)刀手柄,以增加穿透力進(jìn)行樣品采集。采樣后將土壤根據(jù)不同年限、不同土層分別進(jìn)行均勻混合,每個樣品取土樣2 kg左右,裝入無菌袋,放于帶冰塊的泡沫箱內(nèi),帶回實驗室,貯存于4℃冰箱,用于土壤微生物生物量的測定。

1.3.2土壤微生物生物量測定 土壤微生物生物量測定采用氯仿熏蒸法。樣品采用氯仿熏蒸后,用滴定法測定SMBC,凱氏法測定SMBN,鉬銻抗比色法測定SMBP[21]。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

采用SPSS 20.0,Microsoft Excel 2020軟件統(tǒng)計整理和分析數(shù)據(jù),采用Origin 2022軟件制圖,不同年限及不同季節(jié)修復(fù)地微生物生物量采用單因素方差分析(One-way ANOVA)進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同季節(jié)土壤微生物生物量隨修復(fù)年限的變化特征

2.1.1不同季節(jié)土壤微生物量碳(SMBC)的年際變化 哈溪雙龍溝不同年限修復(fù)地SMBC含量隨修復(fù)年限的變化規(guī)律大致相似,秋季含量最高,冬季次之,春夏季含量較低。

0～5 cm土層:秋冬季SMBC含量的變化規(guī)律大致相似,在修復(fù)0-5 a時不斷上升至最大,5 a以后又出現(xiàn)下降趨勢;春夏季相似,0-2 a時出現(xiàn)緩慢下降,2-10 a時均出現(xiàn)不斷上升趨勢。不同季節(jié)間SMBC含量在0-5 a時差異顯著,10 a時差異不顯著(圖2A)。

圖2 不同土層土壤微生物量碳隨季節(jié)動態(tài)變化Fig.2 Soil microbial biomass carbon in different soil layers changed dynamically with seasons注:同一組折線圖上方英文小寫字母不同表示同一年限、不同季節(jié)間差異顯著(P<0.05)。CK,2 a,5 a,10 a分別代表未治理、修復(fù)2年、5年、10年的土壤狀況。下同Note:Different lowercase letters on the four individual lines indicate a significant difference between the different values in different seasons for the same abandonment years (P<0.05). The CK,2a,5a and 10a represent the soil conditions of unrestored,restored for two years,five years and ten years,respectively.the same as below

20～25 cm土層:不同季節(jié)SMBC含量隨修復(fù)年限的增加均呈現(xiàn)波動式上升趨勢,且不同年限不同季節(jié)間的SMBC含量差異顯著(P<0.05)。春季,SMBC含量隨修復(fù)年限的增加總體呈上升趨勢;夏季,0-5 a時含量相對穩(wěn)定,而5-10 a時則急劇上升;秋季,隨修復(fù)年限的增加含量不斷增加;冬季,SMBC含量先下降后緩慢上升(圖2B)。

40～45 cm土層:不同修復(fù)年限下秋季SMBC含量顯著高于其他季節(jié)(P<0.05)。春秋季SMBC含量變化相似,即隨修復(fù)年限的增加呈現(xiàn)出不斷上升趨勢;夏冬季則隨修復(fù)年限的增加先下降,到2 a時均出現(xiàn)緩慢上升的變化趨勢(圖2C)。

2.1.2不同季節(jié)土壤微生物量氮(SMBN)的年際變化 研究發(fā)現(xiàn),哈溪雙龍溝SMBN含量相對穩(wěn)定,受修復(fù)年限的影響較小。

0～5 cm土層:春季SMBN含量在0-5 a時緩慢上升,5-10 a時趨于穩(wěn)定;夏季含量最低,在0-5 a時無顯著變化,5-10 a時上升;秋季含量在0-5 a時呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢,在5 a后又緩慢上升;冬季含量整體呈現(xiàn)不斷上升趨勢(圖3 A)。

圖3 不同土層土壤微生物量氮隨季節(jié)動態(tài)變化Fig.3 Soil microbial biomass nitrogen in different soil layers changed dynamically with seasons

20～25 cm土層:不同年限SMBN含量呈現(xiàn)出秋季>春季>冬季>夏季。秋季SMBN含量在2-5 a時出現(xiàn)上升,其余時段處于小幅度變動狀態(tài),其他季節(jié)SMBN隨修復(fù)年限的增加含量相對穩(wěn)定?？傮w上,20～25 cm土層的SMBN含量處于相對穩(wěn)定狀態(tài)(圖3 B)。

40～45 cm土層:春冬季SMBN含量隨修復(fù)年限的增加無顯著變化;夏秋季變化趨勢相似,呈現(xiàn)出倒“N”型變化格局,2季節(jié)間的含量差異顯著(P<0.05)(圖3 C)。

2.1.3不同季節(jié)土壤微生物量磷(SMBP)的年際變化 不同土層、不同季節(jié)間SMBP含量隨修復(fù)年限的增加呈現(xiàn)出冬季含量較高,夏秋季次之,春季較低的變化趨勢。

0～5 cm土層:春季,SMBP含量在修復(fù)0-5 a時均無顯著變化,但5 a后緩慢上升;夏季,在0-2 a時急劇下降,2 a之后緩慢上升;秋季,在0-5 a時急劇上升至最大值18.66 mg·kg-1,后出現(xiàn)了急劇下降;冬季,隨修復(fù)年限的增加呈現(xiàn)不斷下降的變化趨勢(圖4A)。

圖4 不同土層土壤微生物量磷隨季節(jié)動態(tài)變化Fig.4 Soil microbial biomass phosphorus in different soil layers changed dynamically with seasons

20～25 cm土層:春冬季SMBP含量隨修復(fù)年限的變化較相似,修復(fù)0-5 a時無顯著變化,5 a之后出現(xiàn)了緩慢上升,且2季節(jié)間差異顯著(P<0.05);夏秋季變化趨勢較相似,在0-2 a時急劇上升,2 a后不斷下降?？傮w上,冬季SMBP含量相對穩(wěn)定且顯著高于其他季節(jié)(圖4B)。

40～45 cm土層:春季SMBP含量隨修復(fù)年限的增加無顯著變化,夏冬季變化相似,在0-2 a時急劇下降,2 a后趨于穩(wěn)定變化,秋季呈“N”型變化規(guī)律,冬季SMBP含量顯著高于其他季節(jié)(P<0.05)(圖4C)。

2.2 不同修復(fù)年限土壤微生物生物量垂直分布規(guī)律

研究發(fā)現(xiàn),不同土層的SMBC含量隨修復(fù)年限的增加總體呈上升趨勢。同一土層、不同年限中,0～5 cm土層SMBC含量隨修復(fù)年限的增加而顯著增加(P<0.05),20～25 cm呈現(xiàn)先緩慢增加至5 a后急劇上升,40～45 cm含量在不同年限間差異顯著(P<0.05)。在同一年限、不同土層中,修復(fù)0 a時,隨土層的加深SMBC含量無明顯變化;修復(fù)2 a時,20～25 cm土層含量較高;修復(fù)5 a時,0～5 cm土層含量較高;修復(fù)10 a時,3個土層SMBC含量均增加到最大值,且0～5 cm>20～25 cm>40～45 cm,分別為133.28,119.17和100.47 mg·kg-1(圖5A)。

圖5 不同土層、不同修復(fù)年限的土壤微生物量分布Fig.5 The soil microbial biomass distribution in different soil layers for different restoration years注:同一組直方柱上方英文小寫字母不同表示同一土層、不同年限間差異顯著(P<0.05)。各土層含量分別為3,6,9,12月含量的平均值Note:The different lowercase letters above the four square columns of the same soil layer indicate a significant difference between different restoration years (P< 0.05). The value of each soil layer was the average values in March,June,September and December

SMBN含量表現(xiàn)為:在0～5 cm土層,各年限含量差異顯著(P<0.05),在20～25 cm及40～45 cm土層各年限含量無較大變化。同一土層、不同年限中,0～5 cm土層的SMBN含量隨修復(fù)年限的增加呈現(xiàn)不斷上升趨勢,各年限間差異顯著(P<0.05);20～25 cm土層在修復(fù)前期無顯著變化,修復(fù)后期呈現(xiàn)緩慢上升趨勢;40～45 cm土層呈現(xiàn)波動式變化,各年限含量差異不顯著。同一年限、不同土層中,修復(fù)0 a時,40～45 cm土層含量較高;修復(fù)2 a時,0～5 cm土層含量較高;修復(fù)5 a時,0～5 cm及40～45 cm土層含量較高;修復(fù)10 a時,隨土層的加深,SMBN含量不斷降低(圖5B)。

SMBP含量表現(xiàn)出:同一土層、不同年限中,隨修復(fù)年限的增加,0～5 cm土層SMBP含量呈現(xiàn)波動式變化;20～25 cm土層含量呈現(xiàn)先迅速增加后不斷降低的變化趨勢;40～45 cm土層各年限間的差異顯著(P<0.05)。同一年限、不同土層中,修復(fù)0 a時,SMBP含量呈現(xiàn)40～45 cm>0～5 cm>20～25 cm;修復(fù)2 a時,20～25 cm及40～45 cm土層含量較高且基本一致;修復(fù)5 a時,隨土層的加深,SMBP含量不斷下降;修復(fù)10 a時,恰好與5 a時狀況相反(圖5C)。

2.3 不同修復(fù)年限對土壤微生物生物量化學(xué)計量比及其特征影響

研究發(fā)現(xiàn),隨修復(fù)年限的增加,SMBC∶SMBN,SMBC∶SMBP和SMBN∶SMBP呈現(xiàn)不斷上升趨勢,最大比值分別為6.09,22.36和4.94,為最初比值的1.41倍、3.17倍和2.64倍。不同修復(fù)年限中,SMBC∶SMBN在40～45 cm增幅最大,為57.82%,SMBC∶SMBP和SMBN∶SMBP均在0～5 cm土層中增幅最大,分別為216.71%和164.17%,這與該區(qū)域表層土壤微生物量含量較高密切相關(guān)。研究表明,在人工沙棘林建植后,隨修復(fù)年限的推移,該區(qū)域內(nèi)SMBC,SMBN和SMBP含量有上升趨勢,土壤狀況正在逐步改善(表1)。

表1 不同修復(fù)年限土壤微生物生物量化學(xué)計量比Table 1 Stoichiometric ratio of soil microbial biomass in different restoration years

3 討論

土壤微生物量碳、氮、磷是土壤活性養(yǎng)分的儲存庫,能靈敏反映環(huán)境因子的變化[21]。土壤微生物是土壤的重要組成部分,參與土壤碳、氮、磷等元素的循環(huán)及土壤礦物質(zhì)的礦化過程,并對有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化起主導(dǎo)作用,進(jìn)而影響植被的生長發(fā)育。土壤微生物生物量常被作為植物所需營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化因子和資源庫,是體現(xiàn)土壤發(fā)育狀況和生化強(qiáng)度的一項主要指標(biāo)[22]。隨著季節(jié)及修復(fù)年限的變化,土壤微生物生物量也會發(fā)生變化,這主要是由于氣溫、降水量、凋落物、地上植被狀況及土壤微生物對養(yǎng)分的競爭等導(dǎo)致,在不同生態(tài)系統(tǒng)中,SMBC,SMBN和SMBP含量隨季節(jié)變化規(guī)律也有所不同[23],本研究也表現(xiàn)出類似的規(guī)律。

在哈溪雙龍溝廢棄礦區(qū)土壤修復(fù)過程中,SMBC,SMBN和SMBP含量的季節(jié)變化具有較大差異。不同年限修復(fù)地SMBC含量隨季節(jié)變化規(guī)律大致相似,秋季含量最高,冬季次之,夏季與春季較低。這是由于進(jìn)入春季,地溫回升,土壤微生物數(shù)量增加、活性提升,解凍后土壤中原有的可溶性有機(jī)碳利用分解加強(qiáng),較多的營養(yǎng)物質(zhì)被微生物固定[24],導(dǎo)致SMBC含量逐漸升高。在9月份前后,SMBC含量出現(xiàn)峰值,且含量顯著高于其他月份,是由于8-9月份的哈溪雙龍溝氣溫較高,晝夜溫差加大,地表枯枝落葉增加,加之降水增多,極大程度提升了微生物的生長及代謝活動,這也導(dǎo)致了SMBC含量的增加。12月份氣溫降低,土壤凍結(jié),導(dǎo)致微生物的分解作用降低,SMBC含量也隨之降低。并且,在0～5 cm的表層土壤中,SMBC含量較高,且變化幅度較大,這與馬俊梅等人[25]研究發(fā)現(xiàn)的土層越深,土壤微生物量越低,且隨著修復(fù)年限的增加各土層土壤微生物量之間的差異逐漸減小結(jié)果相似。SMBN含量的季節(jié)變化相對穩(wěn)定,秋季含量較高且變動幅度較大,其他季節(jié)含量隨修復(fù)年限的增加變化緩慢,在3個土層中,0～5 cm土層中含量相對較高,20～25 cm和40～45 cm土層中含量較低,且整體呈現(xiàn)先波動變化,最終走向平衡,這與王理德等人[26]的研究結(jié)果相似。研究區(qū)域多被沙棘等灌木、半灌木及禾本科植被覆蓋,豆科類植物含量較少,土壤中缺乏固氮菌等微生物的根際生存環(huán)境,這可能是導(dǎo)致SMBN含量少的主要原因之一,特殊的地域風(fēng)貌、自然條件、土壤結(jié)構(gòu)等因素也應(yīng)考慮[27]。不同季節(jié)的SMBP含量隨修復(fù)年限的增加呈現(xiàn)出冬季含量最高,夏秋季次之,春季含量最低的現(xiàn)象,且該區(qū)域整體的SMBP含量較低。這表明SMBP含量在一年之中不斷積累,不同土層間冬季含量也顯著高于其他季節(jié)(P<0.05),修復(fù)5-10 a左右,SMBP含量整體趨于穩(wěn)定狀態(tài),這可能是由于修復(fù)后期,土壤鹽堿化程度加重,pH值上升等因素導(dǎo)致[28],在一定程度上也抑制了SMBP對季節(jié)變化的敏感性,導(dǎo)致在修復(fù)后期,SMBP含量隨季節(jié)的變化不明顯。不同土層SMBP含量的季節(jié)變化也基本相似,表明該區(qū)域的SMBP在不同土層的分布較均勻,其含量受土層深度的影響較少,這也與SMBP對環(huán)境及土壤因素的敏感性有關(guān)。在同一年限中,雖有季節(jié)性變化,但哈溪雙龍溝的區(qū)域植被、土壤環(huán)境整體情況未發(fā)生很大程度的轉(zhuǎn)變。

土壤微生物生物量與土壤養(yǎng)分密切相關(guān),其化學(xué)計量比是判定微生物群落結(jié)構(gòu)變化的重要指標(biāo)[29]。當(dāng)SMBC∶SMBN ≤20和SMBC∶SMBN ≥30分別表示土壤微生物生長受到碳源及氮源的限制,比值為25時,對土壤微生物生長最有利[30]。在本研究中,不同修復(fù)年限土壤中SMBC∶SMBN介于3.21～6.09之間,總體隨修復(fù)年限增加呈上升趨勢,在修復(fù)10 a時比值最大,僅為6.09,說明土壤碳、氮營養(yǎng)不平衡,這也嚴(yán)重影響到土壤微生物的生長。有關(guān)分析也表明,土壤微生物數(shù)量與土壤養(yǎng)分存在不同程度的相關(guān)性[31]。然而,土壤生態(tài)系統(tǒng)比較復(fù)雜,其微生物量還會受土壤濕度、溫度、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、pH值等因素影響[32],應(yīng)綜合考慮。SMBC∶SMBP和SMBN∶SMBP在不同土層表現(xiàn)出波動式變化規(guī)律,最大比值分別為22.36及4.94。土壤C∶N,C∶P和N∶P對于分析土壤微生物生物量有著重要意義[33],由于植被和土壤的C養(yǎng)分比差異很大,所以碳固定依賴于植被和土壤之間碳和養(yǎng)分的分配以及輸入的碳對微生物組成的影響[34]。土壤微生物可以調(diào)整一些礦化酶的生產(chǎn)力,從而獲取適宜比例的碳、氮和磷[35-36],有研究表明,微生物量C∶P一般在7～30之間變化,C∶P比值小說明微生物在礦化土壤有機(jī)質(zhì)中釋放磷的潛力較大,土壤微生物量磷對土壤有效磷庫有補充作用;相反,說明土壤微生物對土壤有效磷有同化趨勢,易出現(xiàn)微生物與作物競爭性吸收土壤有效磷的現(xiàn)象,具有較強(qiáng)的固磷潛力[37]。在種植沙棘后,哈溪雙龍溝的植被狀況隨修復(fù)年限的增加發(fā)生了改變,但碳源的輸入途徑較少,這在很大程度上限制了微生物的組成,微生物組成結(jié)構(gòu)單一,進(jìn)而導(dǎo)致土壤微生物生物量長期處于較低水平。

研究發(fā)現(xiàn),本研究區(qū)域內(nèi)SMBC,SMBN和SMBP的最大值分別出現(xiàn)在修復(fù)5 a(9月)、10 a(12月)和5 a(9月),含量分別為194.38,51.90,18.66 mg·kg-1?？梢?在修復(fù)5 a時,該區(qū)域土壤微生物生物量最適宜微生物的生長,土壤狀況較好。但整體來看,SMBN,SMBP含量隨修復(fù)年限的增加呈波動式變化規(guī)律且含量相對較低,可能是由于該區(qū)域在修復(fù)前為廢棄礦區(qū),未進(jìn)行適度的機(jī)械和生物修復(fù),長期擱置導(dǎo)致土壤淋溶、沙化、水土流失[38],進(jìn)而導(dǎo)致土壤退化及微生物生物量減少。

4 結(jié)論

在祁連山東段哈溪雙龍溝退化高寒草地修復(fù)過程中,表層土壤的微生物生物量顯著高于較深層次土壤;SMBC含量隨修復(fù)年限的增加總體呈上升趨勢,SMBN含量總體處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),SMBP含量隨修復(fù)年限的增加呈波動式變化且到修復(fù)后期趨于穩(wěn)定;不同土層SMBC含量隨季節(jié)變化規(guī)律大致相似,秋季含量最高,冬季次之,春夏季較低,SMBN含量受修復(fù)年限及季節(jié)性變化的影響較小,SMBP含量處于長期漫長累積的狀態(tài);修復(fù)5 a時,SMBC及SMBP含量達(dá)到峰值,此時的SMBN含量處于相對穩(wěn)定狀態(tài),因此,修復(fù)5 a左右是土地修復(fù)、利用及綜合治理的關(guān)鍵時期。