黄土丘陵区子午岭不同植物群落下土壤氮素及相关酶活性的特征

以黄土丘陵区子午岭林区裸露地为对照,选择撂荒地、白羊草草地、油松、山杨和辽东栎林地五种典型植被群落下0—10cm和10—20 cm土层的土壤为研究对象,对土壤无机氮、有机氮、微生物量氮含量和脲酶、蛋白酶以及硝酸还原酶的活性进行了研究。结果表明,土壤中各种氮素基本表现为乔木林,尤其是辽东栎和油松下含量最高,而有机氮则在白羊草地富集明显。铵态氮为子午岭林区速效氮的主要形式。土壤铵态氮与微生物氮极显著正相关;有机氮和亚硝态氮、矿化氮、微生物氮均显著正相关。脲酶和硝酸还原酶活性在辽东栎群落下最高,蛋白酶在白羊草地下较高,且脲酶活性在土壤上层高于下层,而蛋白酶和硝酸还原酶并没有表现出明显规律。脲酶活性和铵态氮、有机氮含量显著正相关,与微生物量氮极显著正相关;硝酸还原酶活性与铵态氮含量显著正相关;蛋白酶活性和土壤各种氮素含量无相关性。     

氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性及无机氮含量的影响

采用大田盆栽方法研究了硝态氮肥、铵态氮肥、酰胺态氮肥3种氮肥形态对冬小麦品种豫麦50生育中后期(拔节期、开花期、花后14 d、花后28 d)根际土壤氮转化相关微生物活性、酶活性和根际土壤NH+4离子、NO-3离子含量的影响。结果表明:随着生育期的推进,除脲酶外,氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌和蛋白酶活性变化的均为"倒V"型变化特征,以花后14 d活性最强;而脲酶活性在拔节期最强,并且其活性远大于其它微生物及酶。氮肥形态对根际土壤氮素生理群及无机氮的影响不同。酰胺态氮肥促进了根际氨化细菌、反硝化细菌、脲酶、蛋白酶的活性,而硝化细菌、亚硝化细菌在硝态氮肥条件下活性较强。除拔节期外,土壤中NH+4离子在铵态氮肥处理下含量较高,NO-3离子在酰氨态氮肥处理下含量较高。因此,酰胺态氮能够促进小麦根际土壤有机氮的分解,硝态氮肥可以促进土壤中氨的转化,以利于小麦根系的吸收与利用。氮肥形态主要是通过影响土壤中氮素生理类群及酶的活性,从而影响土壤中无机氮的含量。     

植被不同退化状态下尕海湿地土壤氮含量及酶活性特征

土壤中氮素的吸收、转化及含量的变化是影响植被生长的关键因素。为探讨湿地植被不同退化状态对土壤氮组分含量和相关酶活性的影响，以及土壤氮组分含量与相关酶活性之间的关系，以甘南尕海湿地不同植被退化状态样地（未退化CK、轻度退化SD、中度退化MD和重度退化HD）为研究对象，采用野外采样与室内实验相结合的方法，分析了植被不同退化状态下不同形态氮组分（全氮、铵态氮、硝态氮和微生物量氮）含量的变化特征，以及土壤氮转化酶（蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶）活性之间的相关关系。结果表明：（1）在植被退化状态下，土壤含水量逐渐减小，土壤温度呈先减小后增大的趋势；（2）随着植被退化程度的加剧，硝态氮含量呈增加趋势，而全氮、铵态氮和微生物量氮含量均随退化程度加剧呈减小趋势；土壤蛋白酶活性随退化程度的加剧而减小，脲酶活性呈先减小后增大的趋势，重度退化活性最高，轻度退化最低；硝酸还原酶活性随退化程度的加剧而增加，亚硝酸还原酶活性表现为"升-降-升"的变化趋势，即轻度退化活性最高，未退化和中度退化较低；（3）土壤蛋白酶活性与全氮、铵态氮和微生物量氮呈极显著正相关关系（P < 0.01），与硝态氮含量呈显著负相关关系（P < 0.05）；硝酸还原酶活性与蛋白酶活性恰好相反；脲酶活性与微生物量氮含量呈极显著正相关关系（P < 0.01），与全氮含量呈显著正相关关系（P < 0.05）；亚硝酸还原酶活性与全氮和铵态氮含量呈极显著正相关关系（P < 0.01），与硝态氮含量呈显著负相关关系（P < 0.05）。综上，在尕海湿地植被退化条件下，土壤氮组分含量增加可以有效提高相关酶活性。     

降水和氮沉降增加对草地土壤酶活性的影响

为探究降水和氮沉降增加对草地生态系统土壤酶活性的影响,于2014年生长季在内蒙古温带典型羊草草原开展了野外原位控制实验。试验共设置降水(对照,W0,自然降水;W15,增加15%的年均降水量)、施氮(对照,CK,0 kg N hm~(-2)a~(-1);低氮,LN,25 kg N hm~(-2)a~(-1);中氮,MN,50 kg N hm~(-2)a~(-1);高氮,HN,100 kg N hm~(-2)a~(-1))及其交互作用等8个不同的处理水平来模拟降水和氮沉降增加的全球变化情景,分别定量探讨了不同水、氮添加条件下草地表层土壤中与氮循环相关的蛋白酶,脲酶,硝酸还原酶,亚硝酸还原酶活性的月动态变化及其与土壤理化性质之间的相关性。研究结果表明:在自然降水条件下,不同施氮水平蛋白酶、脲酶和硝酸还原酶活性无显著差异,亚硝酸还原酶活性相比于对照显著降低;在增加降水条件下,不同施氮水平对蛋白酶和硝酸还原酶活性未产生显著性影响,高氮水平显著降低脲酶和亚硝酸还原酶活性。不同施氮水平是否添加降水对亚硝酸还原酶活性无影响,而增添降水使低氮处理的蛋白酶活性和中、高氮处理水平的硝酸还原酶活性增加、高氮处理的脲酶活性降低。降水在影响蛋白酶和硝酸还原酶活性方面具有主效应,氮沉降在影响亚硝酸还原酶活性方面具有主效应,而降水和施氮处理未表现出明显地交互作用。土壤亚硝酸还原酶活性与土壤碳氮比和NH~+_4-N含量极显著正相关,与NO-3-N含量显著正相关。     

氮素形态对专用小麦中后期根际土壤微生物和酶活性的影响

采用盆栽方法研究了酰胺态氮、铵态氮和硝态氮对强筋小麦(Triticum aestivum L.)"豫麦34"、中筋小麦"豫麦49"和弱筋小麦"豫麦50"生育中后期根际微生物和土壤酶活性的影响.结果表明,专用小麦根际真菌、细菌、放线菌数量和土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶活性以及根际pH值对氮素形态的反应不同."豫麦34"施用硝态氮,对根际土壤真菌、细菌(除成熟期外)和放线菌数量均具有明显的促进作用;"豫麦49"施用铵态氮,根际土壤细菌和放线菌数量最大,根际真菌数量在孕穗期和开花期以酰胺态氮处理最大,而成熟期以硝态氮处理最大;"豫麦50"施用硝态氮,对根际土壤真菌、细菌和放线菌数量均具有明显的促进作用.不同专用小麦品种均表现为在酰胺态氮处理下,根际土壤脲酶活性最高;在铵态氮处理下,根际土壤蛋白酶活性最高;在硝态氮处理下,根际土壤硝酸还原酶活性和pH值最高.     

氮素形态对黄檗幼苗生长及氮代谢相关酶类的影响

通过改变水培溶液中NH4+-N和NO3--N的比例, 研究了不同氮素形态对黄檗(Phellodendron amurense)幼苗生长及氮代谢相关酶类的影响。结果表明, 硝态氮比例较高的营养供给比铵态氮比例较高的营养供给有利于黄檗幼苗的生长, 叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量也高。在NH4+-N/NO3--N为25/75 时黄檗幼苗具有最大生物量。在铵态氮比例大的营养供给下, 黄檗幼苗的谷氨酰胺合成酶(GS)活性增强,而在硝态氮比例大的营养供给下幼苗的硝酸还原酶(NR)活性则较高, 叶片中的硝态氮较低。营养液的氮素形态及其组成通过影响GS与NR的活性而调控黄檗幼苗的氮素代谢。     

氮素形态对黄檗幼苗生长及氮代谢相关酶类的影响

通过改变水培溶液中NH4^＋-N和NO3^--N的比例,研究了不同氮素形态对黄檗（Phellodendron amurense）幼苗生长及氮代谢相关酶类的影响。结果表明,硝态氮比例较高的营养供给比铵态氮比例较高的营养供给有利于黄檗幼苗的生长,叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量也高。在NH4^＋-N／NO3^--N为25／75时黄檗幼苗具有最大生物量。在铵态氮比例大的营养供给下,黄檗幼苗的谷氨酰胺合成酶（GS）活性增强,而在硝态氮比例大的营养供给下幼苗的硝酸还原酶（NR）活性则较高,叶片中的硝态氮较低。营养液的氮素形态及其组成通过影响GS与NR的活性而调控黄檗幼苗的氮素代谢。     

不同形态氮素对专用型小麦花后氮代谢关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响

采用盆栽方法研究了氮素形态对不同专用型小麦开花后氮素同化关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响。结果表明:不同专用型小麦氮素同化关键酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶对氮素形态的反应不同。强筋小麦豫麦34施用酰胺态氮对旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、籽粒谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性具有明显的促进作用,最终籽粒蛋白质含量较高;中筋小麦豫麦4 9在施用铵态氮时,3种氮素同化关键酶活性均有较大增强,籽粒蛋白质含量最高;弱筋小麦豫麦5 0硝酸还原酶活性以铵态氮处理最高,而籽粒和旗叶谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性在酰胺态氮处理下明显增强,酰胺态氮对籽粒中蛋白质含量的增加具有明显的促进作用。相关性分析表明,籽粒蛋白质含量与旗叶GS活性和籽粒GOGAT活性呈显著或极显著正相关,与旗叶NR活性和GS活性、籽粒GOGAT活性相关性不显著     

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。     

入侵植物薇甘菊的根际土壤微生物特征

盆栽试验比较入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha)和本土植物爬山虎(Parthenocissus tricuspidata)生长过程中的根际土壤微生物结构(磷脂脂肪酸方法)、酶活性及理化性质的特征, 以期揭示薇甘菊入侵过程中的土壤微生物学机制。结果显示: 与本地种爬山虎相比, 薇甘菊根际土壤pH 值降低, 有机质、总氮、铵氮和有效磷含量减少, 但硝态氮含量增加。薇甘菊根际土壤的细菌、真菌、放线菌脂肪酸含量高于爬山虎, 脱氢酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶活性显著增强。相关分析表明土壤微生物磷脂脂肪酸含量及酶活性与土壤有机质、氮、磷营养盐呈显著相关。     

Pseudomonas alcaliphila AD-28的脱氮性能及其关键酶活性

【背景】异养硝化-好氧反硝化菌由于能够同时实现硝化反硝化作用而备受关注,但由于菌的种类不同,其脱氮途径不尽相同,研究菌株脱氮关键酶的种类及其活性可以推测菌株的脱氮途径,从而为菌株在生产上的应用提供技术支撑。【目的】研究Pseudomonas alcaliphila AD-28的脱氮性能及其关键酶的活性,为菌株脱氮分子机理研究奠定基础。【方法】以柠檬酸钠为碳源,以硫酸铵、亚硝酸钠、硝酸钾为氮源,研究菌株AD-28的脱氮性能并检测其关键酶氨单加氧酶(AMO)、羟胺氧化还原酶(HAO)、亚硝酸盐还原酶(NIR)、硝酸盐还原酶(NAR)的酶活性。【结果】菌株AD-28培养24h的菌密度(OD600)可达1.971,对初始浓度为18.85mg/L的氨氮、26.13mg/L的硝酸盐氮、19.47mg/L的亚硝酸盐氮、66.11 mg/L的总氮去除率均达到96%以上;关键酶AMO、HAO、NIR和NAR的比活力分别为0.028、0.003、0.011、0.027 U/mg。【结论】Pseudomonas alcaliphila AD-28能同时进行异养硝化-好养反硝化作用,该菌在AMO作用下将NH4+-N氧化为羟胺,然后由HAO氧化为NO2--N,NO2--N和NO3--N在NIR、NAR等酶的催化作用下脱氮。     

与氮转化有关的土壤酶活性对抑制剂施用的响应

利用室内模拟培养试验,研究好气条件下施用尿素后土壤脲酶、脲酸还原酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶活性对脲酶抑制剂氢醌（HQ）与硝化抑制剂包被碳化钙（ECC）和双氰胺（DCD）组合（HQ ECC、HQ DCD）的响应、结果表明,HQ DCD组合与其它抑制剂处理相比能更有效地降低土壤脲酶活性,增加硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶活性,不同处理土壤脲酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶活性与土壤NH4^ 、NO3^-、NH3挥发和N2O排放速率间存在不同形式的显著相关关系：土壤脲酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶活性之间存在不同形式的显著正相关关系。     

莴笋对不同形态氮素的反应

探讨了不同形态氮素对莴笋生长发育的影响及其营养特性。结果表明,莴笋幼苗根系对NH4^+ -N的亲和力稍大于NO3^- -N的亲和力;分别供给NO3^- -N+NO3^- -N及NH4^+ -N,莴笋的生物学产量和吸N量均依次递减（分别为100：56.9：12.4,100：48.9：8.6）,因此在水培条件下,NO3^- -N是最适合莴笋生长发育的氮源,NH4^+ -N与NO3^- -N各占50％时对莴笋的生长发育已有一定的抑制作用,仅以NH4^+ -N作氮源则莴笋很难生长;NH4^+ -N与NO3^- -N各占50％时,莴笋倾向于吸收较多的NH4^+ -N,而且在培养不同阶段NH4^+/NO3^-吸收比例均大于1,莴笋表现出喜铵性,但NH4^+ -N并非莴笋很适合的氮源;营养液中NO3^- -N不足,主要影响莴笋茎叶的生长,而NH4^+ -N所占比例达50％时,莴笋根系生长受到抑制,且有明显的受害症状;以NO3^- -N作氮源预培养两周,以含微量NO3^- -N的自来水为水源,再单独以NH4^+ -N为氮源,对莴笋生长有极大的促进作用,同时还大幅度降低了体内硝酸盐的含量。尿素作氮源莴笋未出现受害症状,但莴笋的生长发育状况明显劣于其它氮源。     

氮素形态对树木养分吸收和生长的影响

由于NH₄⁺-N和NO₃^--N形态的差异,二者对树木养分吸收和生长发育的影响不同,树木常表现出对NH₄⁺-N和NO₃^--N的选择性吸收,树种对NH₄⁺-N和NO₃^--N吸收的偏好特性可能与生长地的土壤pH有关,来自于酸性土壤的树种通常具有喜NHON的特性,而来自于中性或碱性土壤的树种常表现出喜NO₃^--N的趋势,由于NH₄⁺-N和NO3^--N所带电荷的差异,通常NH₄⁺-N有利于阴离子的吸收,而NO3^--N则促进阳离子的吸收,在有些情况下,NH₄⁺-N会抑制NO₃^--N的吸收,但抑制的机制目前还不清楚,树木吸收NH₄⁺-N时,引起根际pH下降,相反吸收NO₃^--N时根际pH升高,根际pH变化可以改变土壤养分的有效性,并影响树木对养分的吸收利用,树木对NH₄⁺-N和NO₃^--N的生长反应不同,有些喜NH₄⁺-N的针叶树在供应NH₄⁺-N时生长较好,多数植物在同时供应NH₄⁺-N和NO₃^--N时生长量最大,有些树种在同时供应NH₄⁺-N和NO₃^--N时也表现出最高的生长,但对于树木类似的研究还少,这一现象对于树木是否具有普遍性还需要大量试验证明。     

金属离子对粪产碱杆菌C16的脱氮和亚硝酸盐积累的影响

【目的】研究不同金属离子对异养氨氧化细菌C16的生长和脱氮性能影响,探讨适于C16生长和脱氮的金属离子及其浓度。【方法】实验选用Mg2+、Mn2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+5种金属离子,对C16的生长﹑脱氮性能﹑亚硝酸盐氮积累以及相关酶活性进行研究。【结果】Mg2+明显促进C16的生长和NH4+-N氧化速率;较高浓度Mn2+使得C16无法生长;原培养基中缺少Fe2+会抑制C16的生长和NH4+-N氧化速率;在原培养基中加入0.1 mmol/L的Cu2+对C16的生长和脱氮具有一定的促进作用,Cu2+使得培养基中基本无NO2--N和NH2OH的积累;不同浓度的Zn2+对C16的生长和氨氮去除有抑制作用。酶活实验结果显示,0.1 mmol/L Mg2+促进了羟胺氧化还原酶(HAO)的活性;0.1 mmol/L Cu2+促进了硝酸盐还原酶(Nar)和亚硝酸盐还原酶(Nir)的活性。【结论】Mg2+是C16生长和脱氮过程中的一种重要金属离子;加入Cu2+可避免过量亚硝酸盐积累。     

植物氮形态利用策略及对外来植物入侵性的影响

氮是影响外来植物入侵性的重要因素之一, 但相关研究多关注土壤氮水平的效应, 较少考虑氮形态的作用。为从土壤氮形态利用的角度阐释外来植物的入侵机制, 本文在植物氮形态利用策略分析的基础上, 综述了外来植物氮形态利用的偏好性及其对入侵性的影响。植物的氮形态利用策略有偏好性和可塑性两种, 这可能与植物对土壤氮形态特性的长期适应有关; 植物不仅可以对土壤氮形态做出响应, 而且还能改造土壤氮形态, 并对改变后的土壤氮形态做出反馈响应。很多外来植物入侵硝态氮占优势的干扰生境, 偏好硝态氮的外来植物与本地植物竞争硝态氮; 而偏好铵态氮的外来植物通过抑制土壤硝化作用, 营造铵态氮环境, 促进自身生长, 同时抑制偏好硝态氮的本地植物生长。然而, 植物氮形态利用策略不是一成不变的, 而是受多种生物和非生物因素共同作用影响的复杂过程, 今后应加强多因素交互作用对外来入侵植物氮形态利用策略的影响及机制研究, 更好地揭示氮形态利用策略, 尤其是氮形态利用的可塑性与外来植物入侵性的关系。