水肥耦合效应对毛白杨苗木生物量的影响

水和肥是促进毛白杨速生高产的两大重要因素,研究水肥耦合效应对毛白杨苗木的生物量影响具有重要的现实意义.本文以毛白杨杂种无性系87号嫁接苗为试材,采用水、氮、磷三因素五水平二次回归通用旋转组合设计,于2008年3-10月在北京林业大学苗圃进行盆栽试验,研究了不同水肥耦合水平对毛白杨苗木生物量的影响,并建立了毛白杨生物量的水肥耦合回归模型.结果表明: 土壤水分是影响毛白杨生物量的主要因素,其次为氮肥和磷肥.随着三者投入量的增加,毛白杨生物量增加;当三者增加到一定程度时,继续投入则使其生物量下降.土壤水分与氮肥交互作用显著,且有较好的正效应;而氮肥与磷肥、土壤水分与磷肥交互作用不明显.经模型寻优,水肥调控的最佳组合为: 土壤水分控制在田间持水量的73.37%,氮肥和磷肥的施用量分别为4.14 和1.41 g·plant^-1;此时的毛白杨苗木生物量达到68.30 g·plant^-1.     

施氮对不同有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢的影响

土壤微生物群落碳代谢功能既受土壤氮素水平的影响,也与土壤有机碳水平密切相关,但二者如何共同影响土壤微生物群落碳代谢功能的研究尚不多见。以我国南方广泛种植的桉树林为对象,采用野外控制实验比较研究了4种施氮处理(对照:0kg/hm2,低氮:84.2 kg/hm2,中氮:166.8 kg/hm2,高氮:333.7 kg/hm2)对有机碳水平差异显著的两桉树林样地土壤微生物群落碳代谢功能的影响,结果表明:(1)两种有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度显著不同,高有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度显著高于低有机碳水平桉树林(P0.01);(2)施氮显著改变了桉树林土壤微生物群落的碳代谢强度和代谢碳源丰富度(P0.05),随着施氮水平的升高,土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度均呈现先增加后降低的变化规律,但是高、低有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度对施氮梯度的响应各不相同,高、低有机碳水平桉树林的土壤微生物群落碳代谢指标分别在中氮、低氮处理中达到最高值;(3)施氮影响土壤微生物群落代谢的碳源类型主要是碳水化合物类、氨基酸类和羧酸类,土壤微生物生物量是影响土壤微生物碳代谢强度和代谢碳源丰富度的重要因素。由此可知,施氮对土壤微生物碳代谢功能影响,也与土壤本底中有机碳水平的调节有关,所以在研究土壤微生物群落对施氮等条件的响应时,不能忽略土壤中有机碳水平。     

外源葡萄糖对山定子生长及根系氮素代谢的影响

以有机质含量仅为0.65%的低碳冲积沙土为栽培基质,以当年生山定子幼苗为试材,分别添加与土壤本体微生物生物量碳(MBC)等量的碳量(2 g·kg^-1)、5倍MBC碳量(10g·kg^-1)的葡萄糖,以不添加葡萄糖为对照,处理后0~30 d内定期采集根系样品,研究外源葡萄糖对低碳土壤中山定子幼苗生长、根系构型及氮素代谢的影响.结果表明:5倍MBC碳源处理后山定子幼苗的株高、总生物量、总根长和根表面积分别显著增加12.3%、26.4%、23.2%和14.6%,而茎粗、根体积和平均直径无显著变化.等量及5倍MBC碳源处理均显著提高了山定子的根系活力,分别在第3和15天达到峰值,高于对照119.1%和75.7%.在整个处理期间,等量及5倍MBC碳源处理显著增加了根中NO_3^-、NO_2^-和NH_4^+含量;整体上,等量及5倍MBC碳源处理均显著增强根系中硝酸还原酶、谷氨酰胺合酶、谷氨酸脱氢酶、谷氨酸合酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶的活性,其中5倍MBC处理的作用最显著.5倍MBC的外源葡萄糖浓度更有利于促进低碳土壤中山定子根系中氮素的吸收代谢过程,诱导植株生长、干物质积累和根系构型改变.     

改变碳输入对沂蒙山区典型次生林土壤微生物碳源代谢功能的影响

凋落物和根系向土壤的碳输入是森林生态系统的关键过程,输入量及组分的变化直接影响森林土壤碳汇功能和生产力。在沂蒙山区栎类天然次生林中,开展添加/去除凋落物及去除根系的定位控制试验。于控制试验开展21个月后,采用Biolog Eco微平板培养法,研究凋落物和根系对土壤微生物碳源代谢功能的影响。结果表明,凋落物倍增处理增加了土壤微生物碳源代谢功能,增加了对糖类和胺类的代谢能力。去除凋落物处理、去除根系处理和无输入处理都降低了土壤微生物碳源代谢功能。去除凋落物处理降低土壤微生物碳源代谢功能的幅度大于去除根系处理,表明当前条件下凋落物对土壤微生物碳源代谢功能的影响大于根系,但如果抛除掉去除根系处理中残留根系的影响,凋落物和根系对土壤微生物碳源代谢功能的相对大小可能会发生变化。土壤有机碳含量、铵态氮含量显著影响微生物碳源代谢多样性（P<0.05）,并与碳源代谢功能正相关。凋落物倍增处理通过增加土壤铵态氮和有机碳含量,增加微生物碳源代谢功能,去除凋落物处理和无输入处理通过降低土壤铵态氮和有机碳含量,降低微生物碳源代谢功能。结果深化了碳输入途径（地上凋落物与地下根系）和数量（凋落物倍增、凋落物去除与对照）对温带栎类天然次生林土壤碳代谢过程的认识。     

北京9个典型板栗园土壤碳代谢微生物多样性特征

土壤微生物多样性与土壤质量存在密切联系,也是目前的研究热点。从北京板栗主产区采取9个典型板栗园表层(0—20cm)土壤,采用BIOLOG生态微平板(BIOLOG Eco PlateTM)分析土壤微生物碳代谢群结构,旨在了解不同板栗园土壤微生物碳代谢功能群结构的特点与差异。结果表明:9个土壤可分为3组:(1)1,6,9号土壤、(2)2,5,7号土壤、(3)3,4,8号土壤。组内土壤微生物碳代谢功能群结构相似,而每组之间有显著性的差异。其中,1,6,9号土壤利用D-羟基丁二酸等7种基质的微生物比较多;而利用葡萄糖-1-磷酸盐等14种基质的微生物比较少,2,5,7号土壤与1,6,9号土壤正好相反,3,4,8号土壤与1,6,9号土壤的相似之处表现在代谢D-羟基丁二酸等7种基质的微生物也比较多,而代谢i-赤藻糖醇、D-木糖、2-羟基安息香酸等基质的微生物比较少。但是,目前对于土壤微生物碳代谢功能群多样性在土壤可持续利用中的作用与意义,特别是与土壤CNP等生物化学过程之间的关系还不清楚。     

地表太阳辐射减弱对小麦根际土壤微生物碳代谢指纹的影响

采用遮荫网设置4个太阳辐射通量梯度(20%、40%、60%、100%),对小麦生长季麦田土壤进行太阳辐射减弱的试验,用BIOLOG生态测试板(ECO MicroPlate),采用孔平均颜色变化率法(average well-color development,AWCD)测定不同太阳辐射通量处理下的冬小麦根际土壤微生物利用单一碳源的能力,计算微生物群落多样性指数,对不同碳源的利用率进行主成分分析,重复2年的试验,研究太阳辐射减弱对麦田土壤微生物多样性的影响。结果表明:1)太阳辐射减弱,土壤微生物对单一碳源的利用速度降低,碳源分解的总量降低;2)土壤微生物优势种群、群落丰富度和个体数量在群落中的分布状况未受到太阳辐射减弱的直接影响;3)微生物对大多数碳源的代谢能力减弱,糖类代谢受辐射减弱的影响最大,变异度最高。结果说明,小麦根际土壤微生物碳代谢受地表太阳辐射减弱的影响,这为了解大气环境变化对土壤微生态的影响提供了参考。     

臭氧浓度升高对盆栽小麦根系和土壤微生物功能的影响

模拟研究了臭氧浓度升高（日变化熏蒸方式）对小麦根系和土壤微生物活性的影响。实验分3个处理,即空气对照（CF,臭氧浓度约4～10nl·L^-1）,臭氧浓度Ⅰ（OⅠ,8h平均75nl·L^-1）,臭氧浓度Ⅱ（OⅡ,8h平均110nl·L^-1）。结果表明,臭氧浓度升高后小麦茎叶、根系生物量以及根冠比都会降低,根系活力更是显著低于空气对照,可见臭氧对植物地下部分的影响是显著的。与对照相比,低浓度O3（75nl·L^-1）对根际土和非根际土的微生物生物量碳没有什么影响;而较高的O3浓度（110nl·L^-1）会造成根际土微生物生物量碳降低9．3％,非根际土微生物生物量碳降低5．3％,说明高浓度臭氧抑制土壤微生物的量。臭氧浓度升高后小麦根际土壤微生物利用单一碳源的能力（AWCD）都明显低于对照;低浓度的臭氧对土壤微生物的多样性指数和丰富度指数都没有显著影响,而浓度较高的臭氧则显著降低了根际土微生物的多样性指数,而对丰富度指数没有显著影响,且也没有发现O3浓度升高对非根际土微生物的影响。可见,臭氧主要影响根际土壤微生物而对非根际土壤微生物影响不大,且只有在高浓度的臭氧处理下才会显著降低根际土壤微生物的多样性指数。     

间作绿肥对油菜根际土壤碳氮及根际微生物的影响

在我国西南紫色土地区,农田生态环境极为脆弱,绿肥应用也面临严峻问题。为改善农田土壤健康状况,探索绿肥的应用途径,通过紫云英与油菜间作,重点探讨了绿肥紫云英对油菜根际土壤碳氮及其微生物特征的影响,同时与秸秆覆盖的效应作了比较,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并且为建立新的油菜种植模式作铺垫。结果表明:与秸秆覆盖相比,间作绿肥紫云英是影响油菜根际土壤环境的主要因素。间作紫云英减少了油菜根际土壤碳、氮含量,改变了油菜根际土壤碳氮比。间作紫云英也减少了油菜根际土壤微生物量,改变了油菜根际土壤微生物群落结构,改善了油菜根际土壤通气状况,抑制了厌氧细菌的生长。     

芽胞杆菌对鱼池微生物群落代谢功能的影响

利用Biotog平板,以施用与不施用芽胞杆菌的鱼塘为研究对象,研究鱼塘水体与表泥不同空间的微生物群落代谢功能的差异。结果表明：芽胞杆菌提高了水体微生物群落代谢的平均活性,及对氨基酸类、胺类、羧酸类、聚合物及其它类碳源的利用能力,提高了水体微生物群落代谢的多样性（Shannon均度、Simpson指数、McIntosh均度差异显著）;两池表泥微生物群落代谢平均活性差异较小,对同一碳源的利用差异不大,芽胞杆菌显著提高了表泥的Simpson指数,但表泥的McIntosh指数显著低于对照池。总体而言,鱼塘施用芽胞杆菌,水体微生物群落代谢功能所受的影响大过表泥,芽胞杆菌通过提高水体微生物群落代谢活性,提高了水体微生物对有机污染物的降解能力,以此改善池塘的生态环境。     

高寒湿地和草甸退化及恢复对土壤微生物碳代谢功能多样性的影响

为研究高寒湿地、草甸的退化及恢复与土壤微生物碳代谢功能多样性的关系,以及影响土壤微生物碳代谢功能多样性的关键因素,利用BIOLOG Eco微平板法,分析了甘肃玛曲地区5类(湿地、沼泽化草甸、高寒草甸、退化草甸、人工恢复草甸) 14个退化与恢复样地的土壤微生物对单一碳源的利用情况。结果表明,从湿地到沙化草地的逐渐退化过程中,草甸的土壤微生物群落代谢活性差异显著;主要是由于在湿地干化过程中,微生物活性逐渐升高,沼泽草甸土壤微生物活性最高;随着草甸不断退化,微生物活性逐渐降低,沙化草地最低;而人工补播恢复使土壤微生物活性有所增加,表明退化对微生物碳代谢功能多样性造成显著影响,人工恢复措施在一定程度上提高了土壤微生物活性。聚合物类(吐温40、吐温80、环状糊精、肝糖)、氨基酸类及碳水化合物类是土壤微生物主要利用的碳源。冗余分析结果显示,土壤的碳氮比、含水量、有机碳、全氮、容重、氮磷比、p H及植被覆盖度是影响土壤微生物碳代谢功能多样性的关键因子。因此,可用土壤碳代谢功能多样性变化评价高寒湿地及草甸的退化和恢复及其变化程度。     

生育前期遮光对水稻后期功能叶生长及稻米品质的影响

以2个不同直链淀粉含量的水稻品种为材料,研究了生育前期(插秧至幼穗分化期)遮光对水稻后期功能叶生长及稻米品质的影响。结果表明,前期遮光处理后,水稻剑叶面积明显增大,功能叶的碳、氮代谢水平提高;2个品种的籽粒直链淀粉积累过程受到的影响不同,而蛋白质积累受到的影响均一致(即百分含量下降幅度增大);糙米率有所降低,但未达到显著水平;精米率和垩白率极显著下降;整精米率和直链淀粉含量显著或极显著升高;粒长、粒宽和蛋白质含量无显著性变化,但蛋白质含量表现为下降趋势;2个品种间存在着差异。     

秦岭地区不同林分土壤微生物群落代谢特征

利用BIOLOG微孔板法研究了秦岭山脉的锐齿栎(Quercus aliena var.acutidentata)、油松(Pinus tabuliformis)、华山松(Pinus armandii)、松栎混交、云杉(Picea asperata)6个林地5种典型林分土壤微生物群落代谢特征。发现:(1)5种典型林分中,华山松的平均颜色变化率(AWCD)最高,然后是锐齿栎1云杉油松锐齿栎2松栎混交。位于不同林场的锐齿栎林地土壤AWCD值差异较大;(2)土壤微生物功能多样性指数与平均颜色变化率表现一致,6种林分之间差异显著,且不同的林分土壤微生物对6种碳源利用差异较大。(3)主成分分析显示各土壤微生物功能多样性具有显著差异,其综合因子得分为华山松锐齿栎1油松云杉锐齿栎2松栎混交。(4)冗余分析表明土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的综合作用对土壤微生物群落功能多样性有显著影响,其中速效磷和p H与土壤微生物功能多样性最密切。