模拟降水量变化对荒漠草原土壤酶活性的影响及其相关因素分析

为明确荒漠草原土壤酶活性对降水格局改变的响应机制, 该研究基于宁夏荒漠草原降水量不同梯度变化(减少50%、减少30%、自然降水、增加30%和增加50%)的野外试验(2014年开始试验), 于2016年5-7月采样, 测定分析不同降水梯度2年后对土壤酶活性的影响, 并分析酶活性与植物生物量、微生物生物量C∶N∶P生态化学计量特征以及土壤理化性质的关系。结果表明: (1)与自然降水量相比, 减少30%降水量对3种土壤酶活性均无显著影响, 减少50%降水量显著降低了土壤蔗糖酶活性(^P < 0.05); 增加降水量显著提高了土壤蔗糖酶和磷酸酶活性(^P < 0.05), 但对脲酶活性无显著影响。(2)减少降水量对植物生物量影响较小(尤其减少30%降水量), 但不同程度地降低了微生物生物量C、N、P, 提高了微生物生物量C∶N和C∶P; 增加降水量则不同程度提高了植物生物量及微生物生物量C、N、P。(3)土壤蔗糖酶和磷酸酶活性随植物及微生物生物量增加而增加; 对土壤酶活性影响显著的土壤因子包括: 含水量、NO₃^- N、NH₄⁺ N、C∶P、有机C、全N、C∶N和pH (P < 0.05)。研究认为, 减少降水量(尤其是减少30%降水量)对土壤酶活性影响较小, 增加降水量促进了植物的生长、刺激微生物活性, 进而提高了土壤酶活性, 但随着植物生物量增加, 土壤有机C输入增多, 磷酸酶活性相应增强并促进了有机P的矿化, 导致土壤微生物P限制增加。     

降水量及N添加对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响

基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(减少50%、减少30%、自然降水、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m~(-2)·a~(-1))野外试验,研究了植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征,分析二者与土壤C∶N∶P生态化学计量特征及其他土壤因子的关系,以探讨降水格局改变和大气N沉降增加下荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征及其主要影响因素。结果表明:(1)减少降水量对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小,反映了二者对短期干旱的适应性;增加降水量降低了植物和土壤微生物生物量N和P含量,不同程度地提高了C∶N和C∶P,但其影响程度与N添加有关。(2)增减降水量条件下, N添加对植物生态化学计量特征影响较小,但对土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征影响较大,尤其在增加降水量条件下表现得更明显,意味着降水激发了N添加效应。(3)植物全N含量、N∶P以及土壤微生物生物量N含量的内稳性较低,可较好地反映土壤N供给水平以及N、P受限类型。(4)与植物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子为速效P含量、磷酸酶活性、电导率、C∶P和有机C含量,与土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子有电导率、含水量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性,表明植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征主要受其他土壤因子的调控,而非土壤元素平衡关系。     

氮添加对荒漠草原植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加加速了土壤N循环, 引起微生物生物量碳(C):N:磷(P)生态化学计量关系失衡、植物种丧失和生态系统服务功能降低等问题。开展N添加下植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征关系的研究, 可为深入了解N沉降增加引起植物多样性降低的机理提供新思路。该文以宁夏荒漠草原为研究对象, 探讨了N添加下植物生物量和群落多样性的变化趋势, 分析了微生物生物量C:N:P生态化学计量特征独立及其与其他土壤因子共同对植物群落组成的影响。结果表明: N添加下猪毛菜(Salsola collina)生物量呈显著增加趋势, 牛枝子(Lespedeza potaninii)生物量呈逐渐降低趋势, 其他植物种生物量亦呈降低趋势但未达到显著水平; 沿N添加梯度, Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Patrick丰富度指数均呈先略有增加后逐渐降低的趋势; N添加提高了微生物生物量N含量和N:P, 降低了微生物生物量C:N; 植物群落组成与微生物生物量N含量、微生物生物量C:N、微生物生物量N:P、土壤NO₃ ^--N浓度、土壤NH₄ ⁺-N浓度以及土壤全P含量有较强的相关关系; 微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物种群生物量和群落多样性变化的独立解释力较弱, 但却与其他土壤因子共同解释了较大变差, 意味着N添加下微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物群落组成的影响与其他土壤因子高度相关。     

科尔沁沙地四种固沙植物群落土壤微生物生物量及酶活性的季节动态

为探讨科尔沁沙地不同人工固沙植物群落土壤微生物生物量、土壤酶活性的季节动态规律,选取25年生小叶锦鸡儿、山竹岩黄蓍、差巴嘎蒿、樟子松群落为对象,研究了固沙植物群落0～30cm土壤蛋白酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸单酯酶、多酚氧化酶、硝酸还原酶、脱氢酶7种酶活性和微生物生物量C、N、P不同季节的变化特征。结果表明,4种人工植物群落土壤7种酶活性有明显的季节性变化,均表现为春季开始逐渐升高,到夏季植物旺盛时逐渐达到最大值,秋冬季达到最低值。微生物生物量C、N的动态变化与土壤酶活性的变化规律相同,而土壤微生物量P的季节变化则表现为春季>夏季>秋季,这些变化在0～10cm土层更为显著。7种土壤酶活性和微生物生物量最高值均出现在土壤表层(0～10cm),随着土层的加深生物活性逐渐降低。小叶锦鸡儿群落土壤微生物生物量和7种酶活性均高于其他3种植物群落。     

氮添加对荒漠草原植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加加速了土壤N循环,引起微生物生物量碳(C):N:磷(P)生态化学计量关系失衡、植物种丧失和生态系统服务功能降低等问题。开展N添加下植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征关系的研究,可为深入了解N沉降增加引起植物多样性降低的机理提供新思路。该文以宁夏荒漠草原为研究对象,探讨了N添加下植物生物量和群落多样性的变化趋势,分析了微生物生物量C:N:P生态化学计量特征独立及其与其他土壤因子共同对植物群落组成的影响。结果表明:N添加下猪毛菜(Salsolacollina)生物量呈显著增加趋势,牛枝子(Lespedezapotaninii)生物量呈逐渐降低趋势,其他植物种生物量亦呈降低趋势但未达到显著水平;沿N添加梯度,Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Patrick丰富度指数均呈先略有增加后逐渐降低的趋势;N添加提高了微生物生物量N含量和N:P,降低了微生物生物量C:N;植物群落组成与微生物生物量N含量、微生物生物量C:N、微生物生物量N:P、土壤NO3--N浓度、土壤NH4+-N浓度以及土壤全P含量有较强的相关关系;微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物种群生物量和群落多样性变化的独立解释力较弱,但却与其他土壤因子共同解释了较大变差,意味着N添加下微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物群落组成的影响与其他土壤因子高度相关。     

N添加对油松幼苗土壤酶活性和微生物生物量的影响

通过连续6年对盆栽油松(Pinus tabuliformis)幼苗进行不同水平N添加(0、2.8、5.6、11.2、22.4和44.8 g N·m~(-2)·a~(-1)),研究了N添加对土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)和微生物生物量碳、氮的影响。结果表明:N添加水平低于11.2 g N·m~(-2)·a~(-1)时,对油松幼苗土壤蔗糖酶和脲酶活性均有促进作用,但过量N添加,尤其超过22.4 g N·m~(-2)·a~(-1)时,蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均不再提高,甚至表现为抑制作用;N添加为5.6 g N·m~(-2)·a~(-1),微生物生物量碳显著增加,微生物生物量氮无显著变化,而当N添加达到11.2 g N·m~(-2)·a~(-1)时,微生物生物量氮呈显著增加的趋势;土壤蔗糖酶、脲酶活性与微生物生物量碳和微生物生物量氮间均有显著相关关系,而3种酶活性间、微生物生物量碳、氮间均无显著相关性;土壤酶活性和微生物生物量与地上生物量、土壤有机碳和全氮含量显著相关。油松在5.6~11.2 g N·m~(-2)·a~(-1)水平下生长达到最佳。目前黄土高原地区N沉降水平(2.06 g N·m~(-2)·a~(-1))有利于该地区油松林生长;可以通过适当增施N肥的方式提高油松生长。     

长期降水量变化下荒漠草原植物生物量、多样性的变化及其影响因素

植物多样性是植物群落维持生态系统稳定的基础。虽然荒漠草原植被稀少,但其在防风固沙等方面仍发挥着不可替代的生态服务功能,然而对荒漠植物多样性如何响应长期极端降水量变化尚缺乏深入理解。该研究依托2014年在宁夏荒漠草原设立的降水量变化(减少50%、减少30%、自然、增加30%和增加50%)的野外实验样地,研究了2020年5–10月植物生物量和物种多样性的变化特征,分析了二者与土壤性质的关系。随着生长季推移,植物群落生物量、Patrick丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数呈先增加后降低的时间动态,Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数无明显的变化规律。与自然降水量相比,降水量减少对植物生物量和多样性影响较小,尤其是降水量减少30%的处理下;多数情况下,降水量增加刺激了苦豆子(Sophora alopecuroides)、短花针茅(Stipa breviflora)、白草(Pennisetum centrasiaticum)等物种生长,提高了植物生物量,但亦未明显改变植物多样性(尤其是降水量增加30%的处理下)。对植物生物量影响显著的土壤因子包括脲酶活性、温度、含水量...     

氮磷添加对荒漠草原植物群落多样性和土壤C:N:P生态化学计量特征的影响

为了深入了解P添加是否有助于缓解N沉降增加引起的植物群落多样性降低等问题,以宁夏盐池县长期围封的荒漠草原为研究对象,探讨了连续两年(2015—2016年) 5 g/m~2/a的N水平下,P添加对植物生物量、群落多样性和土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响,分析了植物群落多样性与土壤C∶N∶P比及其他关键因子的关系。结果表明:少量N添加下,增施P肥促进了植物生物量积累,但中高量P添加抑制了多数植物生长,使牛枝子(Lespedeza potaninii)、草木樨状黄芪(Astragalus melilotoides)和苦豆子(Sophora alopecuroides)等物种重要值降低;随着P添加量增加,Shannon-Wiener多样性指数和Patrick丰富度指数先增加后降低,Simpson优势度指数逐渐增加,Pielou均匀度指数变化幅度较小;随着P添加量增加,土壤C∶P和N∶P比逐渐降低;土壤N∶P比、C∶P比、全P含量、速效P浓度以及微生物量C∶P比与植物群落多样性关系密切,意味着N沉降增加下趋于解耦的土壤元素平衡关系可能会影响到植物群落组成。综合以上结果,适量P添加可以通过提高土壤P有效性、增加凋落物归还量和刺激微生物P释放等途径,调节土壤P供给和植物P需求间的压力,从而缓解N添加引起的植物群落多样性降低。     

氮添加对巴音布鲁克高寒湿地土壤微生物量和酶活性的影响

随着全球氮沉降速率的快速增加,已对陆地生态系统微生物群落活性和代谢产生了深刻的影响。因此迫切需要了解全球气候变化敏感区土壤中微生物量和酶活性对氮添加的响应。为此,以中亚干旱区巴音布鲁克高寒湿地为研究对象,在保护良好的高寒湿地选择沼泽(S)、沼泽草甸(SM)和草甸(M)3种湿地类型布设野外原位氮添加试验(施氮浓度分别为0、8、16 kg N hm^-2 a^-1),探究短期氮添加对土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳/氮(MBC/MBN)、微生物商(QMB)、土壤蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶、H₂O₂酶和蔗糖酶活性的影响。结果表明:(1)高寒湿地不同湿地类型土壤微生物量和酶活性存在显著差异,其中SM土壤MBC、MBN、MBC\\N、QMB较S和M区高,对酶活性而言,SM和M区土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性较高,M区H₂O₂酶和脲酶活性较高。(2)氮添加显著增加了3种湿地类型中土壤MBC和MBN,其中MBC增加了7.00%-119.00%,MBN增加了8.03%-38.26%。氮添加仅显著增加了S和SM区土壤MBC/N和QMB (增加了24.68%-113.10%),但抑制了M区土壤MBC/N和QMB (抑制了8.93%-10.36%)。(3)氮添加显著增加了3种湿地类型土壤中脲酶、蛋白酶和H₂O₂酶活性,分别增加了7.25%-59.63%、4.71%-58.55%和34.70%-157.27%。但是氮添加对土壤碱性磷酸酶活性无显著影响。对蔗糖酶而言,N1处理增加了S区土壤蔗糖酶活性(增加了58.58%),而N2处理显著降低了22.72%。氮添加对SM和M区蔗糖酶活性无显著影响。(4)结构方程模型的结果显示,氮添加直接增加了土壤微生物量和酶活性。而随着湿地类型的变化(S-SM-M)直接和间接(通过pH)增加了酶活性;湿地类型的变化还通过影响pH、有机碳和有效养分间接增加了土壤微生物量。总之,氮添加和湿地类型可直接或间接的影响着土壤微生物量和酶活性。其中,土壤pH和有机碳是微生物量和酶活性变化的主要影响因素。本研究可为中亚干旱区高寒湿地应对未来气候变化的措施的制定提供技术参考。     

海拔对高山峡谷区土壤微生物生物量和酶活性的影响

为了解土壤微生物生物量和酶活性随海拔的变化特征,以川西海拔1563 m到3994 m的高山峡谷区的干旱河谷、干旱河谷-山地森林交错带、亚高山针叶林、高山森林和高山草甸土壤为研究对象,采用原位培养法研究了5种不同海拔生态系统中有机层(0～15 cm)和矿质层(15～30 cm)土壤微生物生物量碳氮、土壤蔗糖酶、脲酶及酸性磷酸酶活性的变化.结果表明:有机层土壤中微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性呈现出先增加后减少再增加的变化特征,从2158 m开始不断增加,到3028 m左右达到峰值后减少,在3593 m出现最小值后,逆势增加直到3994 m后再次减少;矿质层土壤的微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性表现为亚高山针叶林(3028 m)>高山草甸(3994 m)>干旱河谷-山地森林交错带(2158 m)>高山森林(3593 m)>干旱河谷(1563 m).各海拔梯度土壤有机层的微生物生物量和酶活性显著高于矿质层.高山峡谷区土壤微生物生物量与土壤酶活性呈极显著正相关.土壤微生物生物量和土壤酶与土壤含水量、有机碳和全氮呈极显著正相关,土壤蔗糖酶与土壤全磷含量呈极显著正相关,土壤酸性磷酸酶与土壤全磷和土壤温度呈极显著正相关.可见,高山峡谷区海拔变化引起的植被和其他环境因子的变化显著影响了土壤生化特性.     

降水量与氮添加对荒漠草原生态系统碳交换的影响

为深入了解降水格局改变和氮沉降增加对荒漠草原生态系统碳交换的影响机制，于2017年在宁夏荒漠草原设立了降水量变化（减少50%、减少30%、自然降水量、增加30%以及增加50%）和氮添加（0和5 g m^-2 a^-1）的野外试验，研究了2019年生长季（5-10月份）净生态系统碳交换（Net ecosystem carbon exchange，NEE）、生态系统呼吸（Ecosystem respiration，ER）和总生态系统生产力（Gross ecosystem productivity，GEP）的时间动态，分析了三者与植被组成以及土壤属性的关系。NEE、ER和GEP日动态和月动态均呈先增加后降低，NEE在整个生长季表现为净生态系统碳吸收。0和5 g m^-2 a^-1氮添加下，减少降水量显著降低了NEE、ER和GEP （P<0.05），增加30%降水量显著提高了三者（P<0.05）。相同降水量条件下，氮添加不同程度地提高了NEE、ER和GEP，且其效应在增加50%降水量时较为明显。净生态系统碳吸收（-NEE）、ER和GEP与群落生物量、牛枝子（Lespedeza potaninii）以及草木樨状黄芪（Astragalus melilotoides）生物量正相关。三者亦随Patrick丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数的增加而增加。本文结果意味着，减少降水量降低了土壤水分和养分有效性、抑制了植物生长，从而降低了生态系统碳交换。适量增加降水量则可能通过提高土壤含水量、刺激土壤酶活性、调节土壤C ： N ： P平衡特征等途径，促进了植物生长和物种多样性，从而提高了生态系统碳汇功能；氮添加亦促进了生态系统碳交换，但其与降水的交互作用尚不明显，需通过长期观测进行深入探讨。     

内蒙古草甸草原土壤理化性质和微生物学特性对刈割与氮添加的响应

频繁的刈割和氮输入增加是导致草地生态系统退化的重要原因.土壤微生物学特性作为评估土壤质量的重要生物学指标,对草地刈割和氮输入增加的响应规律仍不十分明确.本研究依托内蒙古呼伦贝尔草原刈割复合氮添加野外实验平台,分析了土壤理化性质、土壤微生物生物量、土壤呼吸和土壤酶对刈割、氮添加的响应及其生长季动态变化.结果表明: 刈割显著降低了土壤微生物生物量碳、氮、磷和土壤呼吸(基础呼吸和底物诱导呼吸),与刈割后导致的水分限制及碳限制有关.刈割显著降低了氮磷获取酶(N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和酸性磷酸单酯酶)的活性,符合“资源分配假说”.氮添加显著降低土壤pH值,但土壤微生物生物量对氮添加和pH降低均无显著响应,表明氮输入增加引起的土壤酸化不是影响微生物生物量的主要因素.氮添加对土壤呼吸和酶活性也无显著影响,与以往在典型草原的大多数研究结果不一致.刈割和氮添加复合处理显著降低了土壤微生物生物量磷,但提高了土壤中有效磷含量,降低了酸性磷酸酶活性.微生物生物量碳、氮、磷和土壤呼吸等的相关参数均在7月最高,这与夏季高温多雨有关.土壤酶活性在春夏季较高,生长季末期较低.这表明在该草甸草原,刈割将导致土壤碳氮磷养分失衡,从而加剧草原退化;而氮添加在短期内并未对土壤微生物生物量和活性产生显著影响.     

黄土高原纸坊沟流域不同植物对土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响

为了解不同植被类型对土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响,以黄土高原纸坊沟流域的9种植物为研究对象,选取撂荒地为参照,分析了各类植被植物根际土土壤微生物生物量、土壤酶活性及其与土壤理化因子的相关性.结果显示:(1)与撂荒地相比,经过植被恢复后,乔木和灌木植被下土壤肥力、微生物生物量和土壤酶活性均有所提高,而草本植被下土壤的碱解氮含量、微生物生物量磷、脲酶活性和过氧化氢酶活性却有所降低.(2)不同植被类型土壤微生物生物量碳和氮、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性符合灌木＞乔木＞草本的规律;土壤微生物生物量磷、脲酶和过氧化氢酶活性符合乔木＞灌木＞草本的规律.(3)土壤微生物生物量碳、氮、磷与土壤有机质、全氮及全磷含量呈极显著正相关;4种土壤酶活性与土壤有机质、全氮及碱解氮含量呈极显著正相关.研究表明,黄土高原纸坊沟流域土壤微生物生物量和土壤酶活性受植被类型及土壤养分等因素的共同影响,且人工灌木植被对土壤的恢复作用高于乔木和草本植被.     

Soil microbial properties and plant growth responses to carbon and water addition in a temperate steppe: the importance of nutrient availability

Background

Global climatic change is generally expected to stimulate net primary production, and consequently increase soil carbon (C) input. The enhanced C input together with potentially increased precipitation may affect soil microbial processes and plant growth.

Methodology/Principal Findings

To examine the effects of C and water additions on soil microbial properties and plant growth, we conducted an experiment lasting two years in a temperate steppe of northeastern China. We found that soil C and water additions significantly affected microbial properties and stimulated plant growth. Carbon addition significantly increased soil microbial biomass and activity but had a limited effect on microbial community structure. Water addition significantly increased soil microbial activity in the first year but the response to water decreased in the second year. The water-induced changes of microbial activity could be ascribed to decreased soil nitrogen (N) availability and to the shift in soil microbial community structure. However, no water effect on soil microbial activity was visible under C addition during the two years, likely because C addition alleviated nutrient limitation of soil microbes. In addition, C and water additions interacted to affect plant functional group composition. Water addition significantly increased the ratio of grass to forb biomass in C addition plots but showed only minor effects under ambient C levels. Our results suggest that soil microbial activity and plant growth are limited by nutrient (C and N) and water availability, and highlight the importance of nutrient availability in modulating the responses of soil microbes and plants to potentially increased precipitation in the temperate steppe.

Conclusions/Significance

Increased soil C input and precipitation would show significant effects on soil microbial properties and plant growth in the temperate steppe. These findings will improve our understanding of the responses of soil microbes and plants to the indirect and direct climate change effects.     

生物结皮对铜尾矿废弃地土壤微生物量及酶活性的影响

生物结皮是铜尾矿废弃地自然原生演替的最初阶段.本研究以铜陵杨山冲铜尾矿库和铜官山新铜尾矿库为对象,采用熏蒸浸提和化学分析法研究了两尾矿库不同类型生物结皮下土壤微生物量C、N及脱氢酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶和脲酶活性.结果表明：铜尾矿废弃地上的生物结皮能够显著提高表层尾矿中的微生物量和土壤酶活性,其中藻类结皮对土壤微生物量C、N的影响高于藓-藻混合结皮,藓类结皮的影响最小;随着土壤生物结皮类型的变化,土壤微生物区系也随之变化;各类生物结皮下表层尾矿中土壤酶活性无显著差异.相关分析表明,碱性磷酸酶活性与土壤微生物量、脱氢酶和脲酶活性呈显著正相关,但与土壤pH呈显著负相关.此外,藓类植物假根能够显著提高藓类结皮假根层的微生物量和酶活性.     

不同土地管理方式对黑土土壤微生物量碳和酶活性的影响

在中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验区,对比研究了黑土自然恢复、休闲裸地和种植作物3种管理方式对0～10、20～30和40～50cm深度土壤的微生物量碳和脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和转化酶活性的影响．结果表明：0～10cm表层土壤的微生物量碳和土壤酶活性均表现为自然恢复〉种植作物〉休闲裸地处理,而20～30cm和40～50cm深度土壤的微生物量碳和土壤酶活性虽也存在差异,但不如表层土壤变化显著．自然恢复和种植作物处理的土壤微生物量碳和土壤酶活性均随土层深度增加而降低,而休闲裸地处理的土壤微生物量碳和脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性却以20～30cm土层为高．相关分析表明,土壤全碳和全氮、土壤全碳和微生物量碳、土壤微生物量碳和4种土壤酶活性之间都存在极显著的正相关关系．土壤酶活性和土壤微生物量碳两项指标表明在自然恢复条件下黑土土壤质量较好．     

Tree Species Composition Influences Enzyme Activities and Microbial Biomass in the Rhizosphere: A Rhizobox Approach

Monoculture causes nutrient losses and leads to declines in soil fertility and biomass production over successive cultivation. The rhizosphere, a zone of usually high microbial activities and clearly distinct from bulk soil, is defined as the volume of soil around living roots and influenced by root activities. Here we investigated enzyme activities and microbial biomass in the rhizosphere under different tree compositions. Six treatments with poplar, willow, and alder mono- or mixed seedlings were grown in rhizoboxes. Enzyme activities associated with nitrogen cycling and microbial biomass were measured in all rhizosphere and bulk soils. Both enzyme activities and microbial biomass in the rhizosphere differed significantly tree compositions. Microbial biomass contents were more sensitive to the changes of the rhizosphere environment than enzyme activities. Tree species coexistence did not consistently increase tested enzyme activities and microbial biomass, but varied depending on the complementarities of species traits. In general, impacts of tree species and coexistence were more pronounced on microbial composition than total biomass, evidenced by differences in microbial biomass C/N ratios stratified across the rhizosphere soils. Compared to poplar clone monoculture, other tree species addition obviously increased rhizosphere urease activity, but greatly reduced rhizosphere L-asparaginase activity. Poplar growth was enhanced only when coexisted with alder. Our results suggested that a highly productive or keystone plant species in a community had greater influence over soil functions than the contribution of diversity.     

氮素和植物生长促进剂对羊草生长及竞争力的影响

选取羊草、斜茎黄芪、克氏针茅3种内蒙古典型草原常见植物,通过不同植物物种组合(单独种植或者羊草与其他两种混合种植)、施加不同剂量的氮素(0、0.1、0.2、0.4、0.8mg·g^-1)和植物生长促进剂——油菜素内酯(0.005 mg·g^-1)的温室盆栽试验,分析氮素和油菜素内酯对羊草生长及其与其他植物竞争力关系的影响.结果表明:添加氮素对羊草、斜茎黄芪的生物量影响显著,对克氏针茅的生物量影响较弱,并且氮素的影响因其伴生植物的不同而改变.氮素添加显著增加了羊草在单独种植和与斜茎黄芪混合种植时的地上生物量,但显著降低了与克氏针茅混合种植时的地下生物量.由于土壤可利用氮增加,羊草的地上与地下分配发生变化,表现为单独种植、与克氏针茅混合种植时,根冠比下降;与斜茎黄芪混合种植时,氮素添加对羊草根冠比的影响则不显著.油菜素内酯对植物生长的显著影响不普遍,仅显著降低了斜茎黄芪单独种植时的地下生物量;在羊草与斜茎黄芪混合种植时,显著增加了羊草地上生物量.油菜素内酯和氮适量联用可有效增加特定物种组合的生物量,从而在退化草地恢复中具有一定的应用前景.