开放式空气CO2浓度增高对中国稻田生态系统线虫营养类群产生的影响

土壤动物在农田生态系统腐屑食物网中占有重要地位 ,它们参与土壤有机质分解、植物营养矿化及养分循环作用 .国内外许多研究表明 ,土壤动物对全球变化 ,尤其是大气CO2 浓度升高能够产生正向、中性和负向的影响 .土壤线虫是这类土壤动物的典型代表 ,因为它们在大多数土壤中分布是丰富的 ,而且营养类群是多样的 .应用自由空气CO2 浓度增高 (FACE)技术设计 3个处理水稻圈暴露在大气CO2 增高(浓度为 5 70 μmol·mol-1)条件下 ,3个对照水稻圈为环境中的CO2 浓度 (370 μmol·mol-1) .在中国无锡稻田生态系统水稻生长期内 ,本项研究监测了 0～ 5cm和 5～ 10cm土层中线虫营养类群 .研究结果显示 ,线虫总数、食细菌线虫、植物寄生线虫、杂食 捕食类线虫在取样深度和取样日期上存在显著差异 ;在整个取样日期中 ,FACE处理 5～ 10cm深度中线虫总数、食细菌线虫数量比对照中的高 ;在 0～ 5cm深度中 ,FACE处理食细菌线虫数量比对照中的高 ,而杂食 捕食类线虫数量则表现出相反的趋势 .食真菌线虫在FACE处理与对照之间也存在极显著差异 .     

开放式空气CO2浓度增高对中国稻田生态系统线虫营养类群产生的影响(英)

土壤动物在农田生态系统腐屑食物网中占有重要地位,它们参与土壤有机质分解、植物营养矿化及养分循环作用.国内外许多研究表明,土壤动物对全球变化,尤其是大气CO₂浓度升高能够产生正向、中性和负向的影响.土壤线虫是这类土壤动物的典型代表,因为它们在大多数土壤中分布是丰富的,而且营养类群是多样的.应用自由空气CO₂浓度增高(FACE)技术设计3个处理水稻圈暴露在大气CO₂增高(浓度为570μmol·mol^-1)条件下,3个对照水稻圈为环境中的CO₂浓度(370μmol·mol^-1).在中国无锡稻田生态系统水稻生长期内,本项研究监测了0～5cm和5～10cm土层中线虫营养类群.研究结果显示,线虫总数、食细菌线虫、植物寄生线虫、杂食捕食类线虫在取样深度和取样日期上存在显著差异;在整个取样日期中,FACE处理5～10cm深度中线虫总数、食细菌线虫数量比对照中的高;在0～5cm深度中,FACE处理食细菌线虫数量比对照中的高,而杂食捕食类线虫数量则表现出相反的趋势.食真菌线虫在FACE处理与对照之间也存在极显著差异.     

大气C02浓度升高对稻田土壤溶液中阴离子浓度的影响

利用中国稻/麦轮作FACE(Free-Air Carbon Dioxide Enrichment)试验平台,研究了 大气CO2浓度升高对稻季各生育期耕层土壤溶液中Cl-、CO2-3、HCO-3、SO2-4、NO-3和溶解无机磷(DIP)等阴离子浓度的影响,探讨了稻田生态系统土壤元素地球化学循环对大气CO2浓度升高的响应.结果表明:大气CO2浓度升高降低了土壤溶液SO2-4浓度,提高了HCO-3浓度,与5 cm处相比,其在15 cm处的影响程度更大;大气CO2浓度升高有增加土壤溶液NO-3和溶解无机磷(DIP)的趋势;对CO2-3和Cl-未表现出明显的规律性影响.文章还分析了大气CO2浓度升高对土壤溶液阴离子浓度产生影响的可能机理.     

大气CO2浓度升高对稻田根际土壤甲烷氧化细菌丰度的影响

甲烷氧化细菌是目前已知的稻田甲烷氧化唯一生物,在减少稻田甲烷排放、降低大气甲烷浓度方面发挥着重要作用.利用中国稻/麦轮作FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)试验平台,采用实时荧光定量PCR技术,研究了大气CO2浓度升高下,典型水稻生长期根际土壤甲烷氧化细菌数量的变化规律,及其对不同施肥处理(高氮HN和常氮LN)的响应.2009和2010连续2a的观测结果表明,大气CO2浓度升高促进了2009年秧苗期和分蘖期,2010年秧苗期、拔节期和灌浆期甲烷氧化细菌的生长;并可能对2010年常氮条件下成熟期甲烷氧化细菌产生了较显著(P＜0.1)抑制;进一步针对甲烷氧化细菌主要类群的分析表明,高氮条件下大气CO2浓度升高提高了稻田根际土壤中Ⅰ型甲烷氧化细菌的丰度.     

大气CO_2浓度升高对稻田土壤溶液中阴离子浓度的影响

利用中国稻/麦轮作FACE(Free-Air Carbon Dioxide Enrichment)试验平台,研究了大气CO2浓度升高对稻季各生育期耕层土壤溶液中Cl-、CO32-、HCO3-、SO42-、NO3-和溶解无机磷(DIP)等阴离子浓度的影响,探讨了稻田生态系统土壤元素地球化学循环对大气CO2浓度升高的响应。结果表明:大气CO2浓度升高降低了土壤溶液SO42-浓度,提高了HCO3-浓度,与5cm处相比,其在15cm处的影响程度更大;大气CO2浓度升高有增加土壤溶液NO3-和溶解无机磷(DIP)的趋势;对CO32-和Cl-未表现出明显的规律性影响。文章还分析了大气CO2浓度升高对土壤溶液阴离子浓度产生影响的可能机理。     

大气CO2浓度增高对麦田土壤硝化和反硝化细菌的影响

硝化和反硝化细菌是土壤中与氮转化有关的微生物菌群 ,大气CO2 浓度升高可能对它们的数量产生影响。位于中国无锡的稻 麦轮作农田生态系统FACE平台 2 0 0 1年 6月开始运行。本试验在 2 0 0 3年小麦生长季研究了土壤 (0～ 5cm和 5～ 10cm土层 )中硝化和反硝化细菌在大气CO2 浓度升高条件下的变化。试验采用最大可能法 (MPN)计这两种微生物菌群的数量。结果表明 ,0～ 5cm土层硝化菌数拔节期和成熟期FACE低于对照 ,而孕穗期FACE高于对照 ,5～ 10cm土层硝化菌数越冬期与成熟期FACE低于对照 ,大气CO2 浓度升高使得麦田土壤硝化细菌数目减少。 0～ 5cm土层各个生长期反硝化菌数FACE与对照均没有明显差异 ,5～ 10cm土层反硝化菌数拔节期FACE低于对照 ,大气CO2 浓度升高对麦田土壤反硝化菌的影响不大。     

减施氮肥和控制灌溉对稻田土壤线虫群落的影响

采用2×4双因子完全交互试验设计,研究了常规和控制灌溉条件下氮肥减量施用(常规施氮300 kg N·hm-2、减氮10%、减氮20%和减氮40%)对稻田土壤线虫数量、种类及群落结构的影响。结果表明,8个处理中共观测到16科28属的土壤线虫,分别为食细菌线虫7科12属,食真菌线虫3科4属,植食性线虫3科5属,杂食/捕食性线虫3科7属。其中丝尾垫刃属(Filenchus)为所有处理的优势属,占所有线虫总数的35.4%~47.9%。所有处理中均以食真菌线虫所占比例最高,食细菌线虫次之,然后是植食类线虫,杂食/捕食性线虫数量最少。常规灌溉条件下土壤线虫总数略大于控制灌溉下的线虫总数,但无显著差异;当施氮量减少20%(即降低到240 kg N·hm-2)时,土壤线虫总量有明显的提高,而随着施氮量的进一步降低,线虫总数并没有进一步的变化。     

氮肥减施与配施有机肥对冬小麦土壤线虫群落结构的影响

土壤线虫是指示土壤健康的典型生物之一,为了揭示氮肥减施对土壤健康的影响,以冬小麦土壤为对象,研究了氮肥减施和配施有机肥对拔节期冬小麦土壤线虫群落结构的影响。共设置了6个施肥处理:CF(315 kg N·hm^-2,常规施肥量)、N₂₄₀(240 kg N·hm^-2)、N₂₁₀(210 kg N·hm^-2)、N₁₈₀(180 kg N·hm^-2)、F₁₅₀(180 kg N·hm^-2+150 kg·hm^-2黄腐酸)、F₂₂₅(180 kg N·hm^-2+225 kg·hm^-2黄腐酸)。结果表明: 1)氮肥减施会降低土壤线虫数量,降幅为15.3%～68.5%;2)各处理均以原杆属为优势属(19.6%～50.4%)。氮肥减施提高了食真菌类、植食类和捕食/杂食类线虫的丰度,食细菌类线虫的丰度先降低后升高。配施有机肥后,食细菌类和食真菌类线虫的丰度降低,植食类和捕食/杂食类线虫丰度升高;3)N₂₄₀和F₂₂₅处理分别使线虫多样性指数H提高了48.1%和58.5%。N₂₄₀处理线虫成熟度指数MI最高(1.95)。N₁₈₀处理线虫结构指数SI最低(43.33),配施有机肥的F₂₂₅线虫结构指数SI达到62.72,但线虫富集指数EI最低(80.82)。说明减施氮肥并配施有机肥可以提高土壤线虫的多样性,使食物网向复杂稳定方向发展,对农田土壤生态系统有积极意义。     

目标树经营初期对柏木人工林土壤线虫群落的影响

为研究目标树经营初期对柏木人工林土壤线虫群落的影响,对遂宁市安居区处于竞争生长阶段的柏木林进行3种不同密度目标树经营,共计样地12个(目标树密度为6株/667 m~2、9株/667 m~2、12株/667 m~2以及对照各3个)。在目标树经营1年后,采集春、夏、秋、冬4个季节样品共252个,采用改进的Baermann湿漏斗法分离土壤线虫,共鉴定出土壤线虫59科143属。其中Prionchulus为优势属,食细菌性线虫38属,食真菌性线虫12属,植食性线虫36属,杂食/捕食性线虫57属。土壤线虫生活史策略以c-p 4类群为主,占总数的44.33%,其中目标树密度为9株/667 m~2整个样地(9N)的c-p 4占比最大。目标树经营增加了土壤线虫的数量,目标树密度为9株/667 m~2的目标树单株(9C)线虫密度达到最大;目标树经营处理中均以杂食/捕食性线虫数量最多,其中9C杂食/捕食性线虫数量均高于其他处理;目标树经营提高了多样性指数(H′)、均匀度指数(J)、线虫营养多样性指数(TD)、线虫成熟度指数(MI),目标树经营改善了土壤线虫群落结构,其中目标树密度为9株/667 m~2样地的土壤线虫群落结构最优。研究结果表明,采用目标树经营有利于提升土壤线虫群落多样性,使柏木人工林生态系统向更稳定的方向发展,其中目标树密度为9株/667 m~2的效果最为显著。     

典型黑土区农田土壤线虫群落的纬度分布格局及其驱动机制

东北黑土区是保障我国粮食安全的重要土壤资源, 了解该区域内农田土壤线虫的群落组成及其对环境驱动因子的响应机制, 对于研究黑土区农田土壤生态系统的生物多样性分布格局具有重要意义。2018年9月, 我们在42°50°‒49°08° N的典型黑土区采集了93个农田土壤样品, 利用形态学鉴定技术分析了土壤线虫群落的组成与结构。共鉴定出47个线虫属(相对丰度 > 1%), 其中食细菌线虫中的拟丽突属(Acrobeloides)是典型黑土区农田土壤中的优势属(相对丰度 > 5%)。土壤线虫总丰富度和总多度均随纬度增加而显著增加, 然而类似的变化趋势只出现在食细菌和杂食/捕食线虫中。土壤有机碳是影响土壤线虫丰富度和多度最为重要的环境因子, 其次是月平均温度。典型黑土区农田土壤线虫群落结构以47° N为分界线分为南部和北部两类, 主要归因于线虫群落中植物寄生和杂食/捕食线虫的相对多度在南、北特征属中存在差异。土壤pH值和容重分别是影响南部与北部黑土区线虫群落最重要的环境因子。本研究明确了典型黑土区农田土壤线虫群落的纬度分布格局及其与环境因素的关系, 可为揭示农业活动干扰下土壤生物对环境因子的响应机制提供基础数据和理论参考。     

稻田不同水分管理方式对土壤线虫群落的影响

在下辽河平原地区就稻田不同水分管理方式对土壤线虫多度、营养类群、群落组成的影响进行了研究．结果表明,0～10cm土层不同水分管理处理的线虫总数在耙耕前和黄熟期显著低于对照,10～20cm土层各时期处理间线虫总数的差异不显著,20～30cm土层线虫总数在耙耕前和黄熟期差异极显著．北方单季稻水田试验共观察到土壤线虫16科22属．绕线属(Plectus)、垫刃属(Tylenchus)、单宫属(Monhystera)是优势属,绕线属和垫刃属对不同的水分管理比较敏感．在耙耕前和黄熟期不同水分管理方式对0～10cm土壤食细菌线虫能够产生显著影响．稻田土壤中食细菌线虫和植物寄生线虫是优势营养类群,而捕食／杂食性线虫的相对多度最低．     

开放式二氧化碳浓度提高对武香粳14叶片硝酸还原酶活力的影响

大田栽培条件下,研究了开放式大气CO₂浓度提高（FACE）200 μmol·mol^-1对粳稻品种武香粳14各生育期功能叶片硝酸还原酶活力(NRA)的影响.结果表明,FACE明显提高了各生育期功能叶片NRA,拔节期、孕穗期、抽穗期、穗后10 d、穗后20 d水稻功能叶片NRA平均值分别比对照提高了50%、20%、60%、80%和30%,其中,FACE处理对拔节期、抽穗期和穗后10 d水稻功能叶片NRA水平影响较大.施氮处理明显影响了FACE条件下水稻功能叶片NRA,并且在不同生育期存在不同的趋势：拔节期,中氮＞低氮＞高氮;孕穗期和抽穗期,高氮＞中氮＞低氮;而穗后10 d及20 d则为中氮＞高氮＞低氮.FACE处理与施氮量对NRA存在互作效应,拔节期及穗后20 d两者互作效应达极显著水平,穗后10 d达显著水平,而孕穗期及抽穗期互作效应不显著.     

江苏省不同种植年限的西/甜瓜农田土壤线虫群落特征

在江苏省主要西/甜瓜产区,采集不同种植年限的西/甜瓜农田土壤,采用线虫形态学的鉴定方法,分析了不同种植年限西/甜瓜农田土壤线虫的数量、群落结构及相关生态指数的变化。结果表明:所有调查样点中,共发现土壤线虫54属,平均682条·100 g^-1干土,其中原杆属线虫、拟丽突属线虫和矮化属线虫在不同种植年限的西/甜瓜农田土壤中均为优势属;随着种植年限的增加,土壤线虫的总数量虽无显著变化,但其中食细菌类线虫和杂食-捕食类线虫数量显著减少,而植物寄生类线虫数量显著增加;植物寄生类线虫中的矮化属、根结属线虫数量不断增加;随着种植年限的增加,土壤线虫的多样性指数(H)、瓦斯乐斯卡指数(WI)、自由生活线虫成熟度指数(MI)显著降低,线虫通道指数(NCR)、植物寄生线虫成熟度指数(PPI)、PPI/MI显著升高,其他指数无显著变化;相关性分析结果显示,土壤线虫数量与土壤pH、速效磷、有效锌和有效硼均呈显著正相关;土壤p H、有机质、全氮、速效钾、有效硼和有效锌对土壤优势属线虫的影响较大;连续种植西/甜瓜会增加土壤植物寄生类线虫数量,进而可能造成西/甜瓜连作障碍的发生;连续种植6~10年,土壤线虫的多样性最低、稳定性最差,土壤环境已趋于恶化。     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦物质生产与分配的影响

2001—2003年,利用农田开放式空气CO₂浓度增高 (FACE) 技术平台,以冬小麦宁麦9号为供试材料,研究开放式条件下CO₂浓度增高对小麦整个生育期干物质生产与分配的影响.结果表明：与对照相比,FACE处理使小麦播种-越冬始期的干物质生产量略有增加（10.8%),使越冬始期-拔节期、拔节期-孕穗期、孕穗期-抽穗期显著增加,分别增加了31.6%、40.5%、27.2%,使抽穗期-成熟期略有减少(-5.5%),使成熟期生物产量显著增加(13.6%);FACE处理对小麦播种-越冬始期的平均叶面积系数(LAI)和净同化率(NAR)均无显著影响,但使越冬始期-抽穗期LAI显著增加,NAR稍有增加,使抽穗期-抽穗后20 d NAR显著下降;FACE处理使不同生育时期叶片占全株质量的比例下降,而使茎鞘占全株质量的比例增加;FACE小麦抽穗期和成熟期茎鞘可溶性糖和淀粉含量及总量均明显增加.     

黄土高原半干旱区不同苜蓿-作物种植方式下土壤线虫群落组成及代谢足迹

线虫群落在土壤生态系统物质循环和能量流动过程中起着重要的作用。本研究以宁夏南部山区3种苜蓿-作物种植方式[苜蓿连作(A-A)、苜蓿-玉米轮作(A-C)、苜蓿-马铃薯轮作(A-P)]为对象,探讨不同种植方式下土壤理化性质、线虫群落组成结构及代谢足迹特征,评价黄土高原半干旱区苜蓿-作物种植方式对土壤食物网结构和功能的影响。结果表明: 1)与苜蓿连作相比,苜蓿-玉米和苜蓿-马铃薯轮作方式下土壤有机碳含量分别增加了4.6%、7.4%,全氮含量分别增加了4.0%、5.2%,土壤微生物生物量碳和氮也有显著提高;2)在苜蓿连作方式下,线虫总多度为211 条·100 g^-1干土,植食线虫为优势营养类群(35.7%),而在苜蓿-玉米和苜蓿-马铃薯轮作方式下,土壤线虫总多度较苜蓿连作有所增加(分别增加49.5%、93.7%),捕-杂食线虫成为优势营养类群(所占比例分别为45.7%、37.6%);3)相较于苜蓿连作,苜蓿-作物轮作方式下,植物寄生线虫指数(PPI)显著降低,表明植物寄生线虫在土壤食物网中的危害减轻;而线虫通路指数(NCR)有所增加,表明苜蓿-作物轮作方式下,土壤有机质分解过程中细菌分解作用进一步增强;4)苜蓿-作物轮作方式下,土壤线虫成熟度指数(MI)及其复合足迹、富集足迹、结构足迹均显著提高,土壤线虫的生产力和代谢活性显著增强,线虫群落的结构和功能更为成熟稳定。研究表明,相比苜蓿连作,苜蓿-作物轮作改善了土壤养分状况,使得土壤食物网的资源输入和能量利用效率均有所增加,受干扰程度显著降低,土壤生态系统更为稳定健康,因而有利于农业的可持续发展。     

Effect of Agricultural Management on Nematode Communities in a Mediterranean Agroecosystem

The effects of agricultural management on the soil nematode community were investigated in a field study at depths of 0 to 10 cm and 10 to 20 cm during a peanut (Arachis hypogaea) growing season in Israel. Nineteen nematode families and 23 genera were observed. Rhabditidae, Cephalobus, Eucephalobus, Aphelenchus, Aphelenchoides, Tetylenchus, Tylenchus, Dorylaimus, and Discolaimus were the dominant family and genera. Ecological measures of soil nematode community structure, diversity, and maturity indices were assessed and compared between the managed (by fertilization, irrigation, and pesticide application) and unmanaged fields. The total number of nematodes at a 10-cm depth during peanut-sowing, mid-season, and harvest periods was higher in the treated (managed) plot than in the control (unmanaged) plot. Bacterivores and fungivores were the most abundant trophic groups in both plots and both depths. The relative abundance of each group averaged 60.8 to 67.3% and 11.5 to 19.6% of the nematode community, respectively. Plant parasites and omnivores-predators at the 0 to 10-cm depth were much less abundant than any other two groups in our experimental plots. During the growing season, except the harvest period, populations of plant parasites and omnivores-predators at the 10 to 20-cm depth were lower in the treated plot than in the control plot. Maturity index (MI), plant-parasite index (PPI), and ratio of fungivores and bacterivores to plant parasites (WI) were found to be more sensitive indicators than other ecological indices for assessing the response of nematode communities to agricultural management in an Israeli agroecosystem.     

Soil Nematode Responses to Increases in Nitrogen Deposition and Precipitation in a Temperate Forest

The environmental changes arising from nitrogen (N) deposition and precipitation influence soil ecological processes in forest ecosystems. However, the corresponding effects of environmental changes on soil biota are poorly known. Soil nematodes are the important bioindicator of soil environmental change, and their responses play a key role in the feedbacks of terrestrial ecosystems to climate change. Therefore, to explore the responsive mechanisms of soil biota to N deposition and precipitation, soil nematode communities were studied after 3 years of environmental changes by water and/or N addition in a temperate forest of Changbai Mountain, Northeast China. The results showed that water combined with N addition treatment decreased the total nematode abundance in the organic horizon (O), while the opposite trend was found in the mineral horizon (A). Significant reductions in the abundances of fungivores, plant-parasites and omnivores-predators were also found in the water combined with N addition treatment. The significant effect of water interacted with N on the total nematode abundance and trophic groups indicated that the impacts of N on soil nematode communities were mediated by water availability. The synergistic effect of precipitation and N deposition on soil nematode communities was stronger than each effect alone. Structural equation modeling suggested water and N additions had direct effects on soil nematode communities. The feedback of soil nematodes to water and nitrogen addition was highly sensitive and our results indicate that minimal variations in soil properties such as those caused by climate changes can lead to severe changes in soil nematode communities.