盐碱草地植物种群分布与土壤营养关系的一种分析方法——土壤营养位分析

基于对松嫩盐碱草地植物种群分布特点及影响植物种群分布格局的生态环境因素的分析,提出了盐碱草地植物种群分布与土壤营养关系的一种分析方法--土壤营养位分析。给出了土壤营养位的计测方法,并讨论了土壤营养位效能指标的选择和土壤营养轴上测定指标的处理。     

松嫩盐碱草地几种植物的土壤营养位分析

针对松嫩盐碱草地上的几种主要植物,以植物地上生物量和总和优势度（SDR）为土壤营养位效能指标,分别从多项土壤因子综合、可溶盐含量、总碱度、Na^ 含量、有机质含量、全氮含量角度进行了土壤营养位分析。讨论了松嫩盐碱草地植物种群分布格局与土壤营养的关系,指出松嫩盐碱草地植物种群分布格局的形成是可溶盐含量、总碱度、Na^ 含量、有机质含量、全氮含量5项主要土壤因子综合作用的结果,对于各植物种群土壤营养位的分化结果而言,没有一项土壤因子是起决定性作用的。     

松嫩盐碱草地植物种群的土壤营养位季节动态

针对松嫩盐碱草地的特点,综合评价了18项土壤因子,以植物的相对地上生物量为土壤营养位效能,分析了松嫩盐碱草地植物种群的土壤营养位季节动态。伴随季节的更替,碱蓬等强耐盐碱植物的土壤营养位中心点逐渐向土壤盐碱程度严重的一侧移动,土壤营养位体积也逐月增加,土壤营养位宽度的扩大是土壤营养位体积增加的主要原因。虎尾草(Chloris virgata)和羊草(Aneurolepidium chinense)的土壤营养位中心点数值和土壤营养位体积7月份时最大。7月份时虎尾草的土壤营养位效能峰值明显高于其它月份的,使得虎尾草此月份的土壤营养位体积在整个生长季内最大,而羊草7月份的土壤营养位宽度和土壤营养位效能峰值都较大,共同决定了该月份羊草的土壤营养位体积最大。除上述植物外,其他轻度耐盐碱植物的土壤营养位中心点随季节更替的变化趋势与碱蓬等强耐盐碱植物的刚好相反,是向土壤盐碱程度越轻的方向。其他轻度耐盐碱植物的土壤营养位宽度8月份时最小,但因为此时土壤营养位效能峰值明显高于其它月份的,它们8月份的土壤营养位体积仍是整个生长季内最大的。松嫩盐碱草地植物种群土壤营养位重叠也存在着明显的季节变化。     

应用土壤质量退化指数计算松嫩盐碱草地土壤营养位

土壤质量退化指数是一种定量评价土壤质量的方法,以某一土壤类型为基准,计算其他土壤类型与基准土壤类型之间各土壤属性的差异,进而反应土壤质量退化或改善的程度.采用1999年的数据应用该方法评价土壤营养状况,计算土壤营养位,分析松嫩盐碱草地植被种群分布格局与土壤营养的关系,从而探讨应用土壤质量退化指数计算土壤营养位的可行性.应用土壤质量退化指数评价土壤营养位得到的结果与主成分分析法的基本一致,并且方法更为简便,更利于土壤营养位分析在生产实践中应用.     

不同改良方法对盐碱土壤磷素营养的影响

采用浅耕翻、施用磷石膏、施用糠醛渣、施用有机肥、建植星星草人工草地或星星草+羊草人工草地等不同改良方法对盐碱土壤磷素营养影响的研究结果表明, 不同改良方法能不同程度的提高土壤全磷、速效磷、有机磷、无机磷含量和磷酸酶活性, 其中浅耕+有机肥+星星草+羊草处理与浅耕相比土壤磷素各指标增加显著, 盐碱土壤磷素营养各指标间存在着一定的相关关系。     

不同改良方法对盐碱土壤氮素营养状况的影响

采用浅耕翻、施用磷石膏、施用糠醛渣、施用有机肥、建植星星草人工草地或星星草+羊草人工草地等不同改良方法对盐碱土壤氮素营养影响的研究结果表明,不同改良方法与浅耕翻相比能不同程度地提高土壤全氮含量、碱解氮含量、氨化强度、固氮强度、蛋白酶活性、脲酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性。其中,浅耕+有机肥+星星草+羊草处理对所测定盐碱土壤氮素营养及相关酶活性指标增加明显,同时,盐碱土壤氮素营养各指标间存在着一定的相关关系。     

关于植物营养生态学

植物营养学与植物生态学发展的前沿交叉正形成了植物营养生态学,植物营养生态学是探讨植物营养利用策略的科学,包括植物体内营养的合理利用策略和植物对无机营养环境的改造以利于营养吸收的各种可能策略。其研究内容主要包括养分利用效率、植物体内营养的再利用、体内营养含量格局和植物对土壤无机营养环境的改造。植物营养生态学以植物种群为研究对象。它的发展对深刻理解种群的生态行为特征具有重要意义,同时对如何增进人工混交群落的营养协调性具有实践上的指导意义。营养生态机理的各个方面是相互协调和相互补充的整体,营养生态机理的效率决定了种群营养合理利用的程度和在营养资源上的竞争力。目前,研究上尚缺少营养策略与其它生态策略的关联性的探讨,随着各种营养策略研究上的深入,这种关联性探讨将成为今后植物营养生态学的主要发展趋势。     

土壤硒及其与植物硒营养的关系

综述了土壤中Se的形态分布、有效性及其与植物关系研究方面的进展。论述了不同形态的Se在土壤中分布情况、对植物的有效性与土壤pH值、化学及矿物学组成、吸附表面、氧化还原状态等物理化学性质的关系;Se在植物中的富集、转化及其对植物的抗氧化、促进生长、提高产量和质量等各种生物学效应;并在此基础上对Se的应用前景做了展望。     

松嫩盐碱草地西部的植物群落特征与土壤因子动态关系分析

应用逐步回归法,分析了5~9月松嫩盐碱草地植物群落的生物量、丰富度、多样性和均匀度与同月土壤因子间的关系。松嫩盐碱草地植物群落特征受若干土壤因子的共同影响,不同月份影响因子的变化较复杂。5~7月土壤盐分和养分共同影响着松嫩盐碱草地植物群落生物量,但是土壤盐分因子与群落生物量的相关性更明显（5月的Ca²⁺质量分数,6月和7月的Mg²⁺质量分数）。土壤盐分因子在整个生长季内对松嫩盐碱草地植物群落生物量的直接作用都大于土壤养分因子的。6月时影响松嫩盐碱草地植物群落丰富度、Simpson指数和Shannon指数的土壤养分因子增加,其中土壤全氮质量分数的直接作用是所有土壤因子中最大的。8月植物群落生物量、Simpson指数和Shannon指数仅受土壤盐分因子影响,其中生物量与土壤pH值以及Simpson指数与土壤碱化度都是极显著负相关,Shannon指数与土壤含盐量显著负相关。6~9月的松嫩盐碱草地植物群落均匀度也同时受土壤养分和盐分因子的作用,其中6月和9月时土壤盐分因子对群落均匀度的直接作用更突出。生长末期（9月）松嫩盐碱草地植物群落生物量与土壤因子间的关系以及生长初期（5月）植物群落均匀度与土壤因子间的关系都不明显。     

盐碱土壤与非盐碱土壤微生物的抗盐碱特性

为了比较分析盐碱土壤与非盐碱土壤微生物资源抗盐碱性差异,本研究利用含有不同浓度Na2CO3、NaHCO3和pH的培养基对盐碱土壤和非盐碱土壤细菌进行培养计数.结果显示:非盐碱土壤出菌数量随Na2CO3、pH和NaHCO3浓度升高而下降,盐碱土壤细菌出菌数量随着Na2CO3、pH和NaHCO3浓度升高先是升高然后下降,最高值分别出现在200 mmol/L NaHCO3、50 mmol/L Na2CO3和pH 9.0的分离平板上.此外,高Na2CO3、pH和NaHCO3浓度的平板中盐碱土壤出菌数量远高于非盐碱土壤;以上结果可见,耐盐碱细菌资源主要集中分布在盐碱土壤中,在非盐碱土壤中虽有分布,但是仅占有很少一部分.     

基于δ~(15)N稳定同位素分析的人工防护林大型土壤动物营养级研究

稳定同位素δ15N是分析生态系统中的营养关系的重要方法。本研究采用该方法分析了人工防护林土壤动物的营养级及它们之间的营养关系。对3个地区人工杨树林12类大型土壤动物及其土壤、细根及植物枯落叶的稳定同位素δ15N分析结果显示,不同环境条件下土壤动物δ15N具有显著差异性(F=38.067,P0.001),土壤动物δ15N值与土壤、植物细根及枯落叶δ15N值之间有明显的相关性,与全氮含量没有明显的相关性;根据不同土壤动物δ15N值的状况,12种土壤动物在土壤生态系统中大都处于第二至第四营养级,处于较低营养级位置的动物主要有大蚊幼虫(Tipulidae larvae)、蚯蚓(Lumbricidae)、金龟甲幼虫(Scarabaeidae larvae)等类群,较高营养级的为蜈蚣(Scolopendromorpha)、隐翅甲成虫(Staphylinidae adult)、叩甲成虫(Elateridae adult)、线蚓(Enchytraeidae)等动物,同类土壤动物在不同样地中营养级位置存在一定的差异。     

基于地统计学的退化草地狼毒种群土壤种子库空间异质性

土壤种子库作为植被天然更新的物质基础,其空间异质性对于认识种群繁殖更新机制具有重要意义。利用野外调查和地统计学方法,设置4个草地退化梯度,研究了祁连山北坡狼毒种群土壤种子库空间异质性及其与地上植被的关系。结果表明:4个退化梯度草地土壤种子库的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;随着天然草地退化程度加剧,狼毒种群土壤种子库的密度与变程不断增大、基台值与结构比呈"U"型变化趋势,其中76.88%~93.75%的空间异质性是由空间自相关引起;在未退化和重度退化草地地上植被密度与土壤种子库密度呈正相关,在轻度和中度退化草地中地上植被密度与土壤种子库密度之间未呈现相关性。在草地退化演替过程中,土壤种子库空间分布主要受地上植被等结构性因素影响,而放牧等干扰因素也在一定程度上降低了空间自相关性。     

铜和营养缺失对海州香薷两个种群生长、耐性及矿质营养吸收的差异影响

以来自铜矿区(CS)和非矿区(UCS)两个海州香薷种群为对象,通过室内水培实验,分析了两种群幼苗在铜及营养缺失胁迫下植物生长、铜富集及矿质营养含量的差异.结果显示,铜、低营养胁迫及其相互作用对非矿区种群生长具有明显的抑制作用,而对矿区种群的影响则远比非矿区种群小,且较低铜浓度(25μmol/L Cu)明显促进了矿区种群的生长;从耐性指数结果看,矿区种群铜耐性指数和营养胁迫耐性指数均高于非矿区种群.这表明矿区种群不仅进化为铜耐受种群,同时也进化成营养胁迫耐受种群.低营养胁迫明显促进了植物对铜的吸收和运转,如在低营养胁迫和25 μmol/L Cu复合处理下,矿区种群根铜含量约为单一铜处理的25倍,非矿区种群是单一铜处理5倍多.低营养胁迫和过量铜显著减少了非矿区种群矿质营养元素如P,Mg,K和Mn的吸收积累,而矿区种群则仍然能保持相对稳定;在铜和营养缺失复合作用下,两个种群矿质营养除Ca和部分Fe外,均显著减少,但矿区种群减少程度明显比非矿区种群小.这些结果表明,矿区种群在胁迫条件下具有保持营养相对稳定和平衡的能力,这种能力使其能在高铜污染和营养缺乏的土壤中正常生长和定居.     

放牧后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落结构与多样性

以中国科学院奈曼沙漠化研究站为依托,对不同放牧强度后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落进行了调查,分析了土壤节肢动物群落结构及其多样性变化,探讨了植被和土壤环境对土壤节肢动物群落的影响.结果表明: 无牧草地土壤动物种类丰富,个体数量较多,多样性最高;中牧后恢复草地土壤动物个体数量少,但主要类群较多,分布较均匀,多样性较高;重牧后恢复草地土壤动物主要类群少,但个体数量多,多样性较高;而轻牧后恢复草地土壤动物分布均匀性最差,多样性最低.植物个体数、高度及盖度和土壤酸碱度是影响不同放牧强度后恢复草地土壤动物种类和个体数量分布的主要因素.说明沙质草地经过12年的围封可以一定程度上恢复土壤动物群落,而放牧干扰对土壤动物群落的负面影响是长期的.     

萌芽菊芋块茎对盐碱土壤胁迫的生理响应

土壤盐碱化是影响全球农业生产和生态环境的重要问题。在农田、轻度盐碱草地和重度盐碱草地设置样地以块茎种植菊芋,次年5月块茎萌发阶段取块茎样品测定丙二醛、游离脯氨酸、可溶性糖含量以及抗氧化酶活性并进行蛋白质组学分析,分析了萌芽菊芋块茎对盐碱土壤胁迫的生理响应。0—20 cm土层的电导率(表征土壤可溶盐含量)表明从农田到轻度、重度盐碱草地土壤盐碱胁迫逐渐增强,丙二醛含量变化反映出菊芋块茎受害程度逐渐增加,并且基于游离脯氨酸的渗透调节能力也在逐渐增强。蛋白质组学分析结果显示与遗传信息加工相关的差异蛋白数量最多(占28.75%)且多为表达上调,意味着DNA复制和转录、蛋白质合成和折叠的相关蛋白在响应盐碱胁迫中发挥关键作用。碳水化合物及多糖代谢(占15%)、氨基酸代谢(占11.25%)以及能量代谢(占7.5%)相关的差异蛋白数量也较多,说明调节物质代谢平衡在萌芽菊芋块茎应对盐碱土壤胁迫过程中有重要作用。这些结果为揭示萌芽菊芋块茎适应盐胁迫的生理机制奠定了基础。     

营养基质对连作栽培下温室黄瓜生长及土壤微环境的影响

分别利用营养基质(稻草+田园土壤+膨化鸡粪)及土壤在同一温室内进行黄瓜的槽式连作栽培,研究其对黄瓜生长及土壤微环境的影响.结果表明:随着连作茬次的增加,两种栽培方式均出现了不同程度的连作效应.同一连作茬次间比较,营养基质的养分含量、蔗糖酶和脲酶活性、细菌/真菌均明显高于土壤,而真菌数量低于土壤,营养基质栽培改变了细菌种群结构,促进了黄瓜植株生长及产量提高.相关分析表明,连作栽培条件下土壤细菌数量与黄瓜株高、根干质量呈显著正相关,与地上部干质量及产量呈极显著正相关;土壤脲酶活性与产量呈极显著正相关.综上,与土壤栽培相比,营养基质栽培能够明显改善根区微环境,有效延缓连作障碍的发生.     

土壤植物营养与农产品品质及人畜健康关系

综述了土壤中Ca,Mg,S,Zn,Fe等中微量营养元素及Se,I等有益元素的丰缺情况,概述了矿质营养元素和有机物质对农产品品质的影响与人畜健康的关系,展望了今后应预以加强的研究方向,为进一步开展土壤植物营养与产品品质的研究提供参考。     

土壤砷植物暴露途径的土壤因子模拟

确定土壤中重金属生物有效性是评价土壤重金属污染生态风险的关键,然而在生态风险评价实际应用中,测定土壤重金属生物有效性耗时且高成本,限制了生物有效性评价法的应用。通过对模式植物的文献搜集,总结了影响植物富集土壤砷的7个土壤因子,揭示了土壤砷植物暴露的影响机制。运用SPSS 18.0对文献数据集各个土壤因子进行了回归分析、相关性分析和共线性分析。单因子回归分析表明营养盐类对植物富集砷影响很小,可以忽略不计;相关性分析和共线性分析结果表明土壤因子之间存在多元共线性;主成分分析结果表明,植物富集砷浓度主要受土壤质地的物理综合指标以及土壤总砷含量和土壤酸碱度等化学综合指标影响。其中植物富集浓度受土壤中总砷浓度影响最大,受土壤质地中砂粒含量影响其次;土壤粉粒、粘粒、有机质含量和阳离子交换量对富集也有一定影响;而土壤酸碱度对植物富集浓度的影响相对较小。最终通过数学模型解释植物富集砷浓度随土壤性质变化的规律,建立了土壤性质与土壤砷植物暴露的相关关系,为土壤重金属生物有效性风险评价法提供理论依据。     

皇甫川流域退化草地和恢复草地土壤微生物生物量的研究

土壤微生物生物量常被作为植物所需营养元素的转化因子和资源库,是表明土壤发育状况和生化强度的一项主要指标。在内蒙古伊盟准格尔旗皇甫川流域,对退化草地和恢复草地土壤微生物生物量进行了研究。结果表明,土壤微生物生物量的垂直分布依次为0～10>10～20>20～30>30～40>40～50cm,随土层加深而递减;0～10cm土层细菌和丝状微生物生物量超过其他土层;恢复草地各土层中的土壤微生物生物量均高于退化草地;恢复草地的土壤微生物生物量与土壤肥力密切相关。     

鄂尔多斯草地退化过程中个体分布格局与土壤元素异质性

应用复合个体-距离法分析了鄂尔多斯草地退化过程中多种群和优势种个体分布格局,应用统计方法分析了土壤有机碳和氮元素的异质化过程。结果表明：在鄂尔多斯草地退化过程中,多种群和优势种个体分布格局大多表现出不同尺度下的随机分布和聚集分布,但多种群的个体分布格局在本氏针茅(Stipa bungeana) 油蒿(Artemisia ordosica)群落中出现均匀分布;优势种油蒿和牛心朴子(Cymanchum komarovii)在油蒿 牛心朴子群落中均出现了均匀分布。土壤元素在单一优势种群落中存在不同程度的异质性,油蒿群落中异质化程度最强;在共优势种本氏针茅 油蒿群落中,出现了土壤元素相对均质化,油蒿 牛心朴子群落中,异质化程度相对减弱。由于对土壤水分和养分的竞争,使共优势种群落出现植物的均匀分布,土壤元素相对均质化。土壤元素先后异质化过程首先表现为土壤有机质的异质化过程,然后才表现为土壤氮的异质化过程。土壤元素先后异质化过程表明异质化过程首先表现为植被异质化,植被的异质化导致土壤某些元素的异质化。