3种菊科入侵植物不同生长时期的土壤酶活性和养分变化

【目的】黄顶菊、三叶鬼针草和豚草是我国危害较严重的3种菊科入侵植物。了解3种菊科植物生长过程中土壤养分和酶活性的变化,可以为研究其入侵机制提供依据。【方法】在中国农业科学院植物保护研究所廊坊中试基地开展同质园实验,比较分析了黄顶菊、三叶鬼针草和豚草3种菊科入侵植物在幼苗期、旺盛生长期和生殖生长期根际土壤养分和酶活性的变化。【结果】3种外来菊科植物的生长时期对土壤养分和酶活性存在显著影响。3种外来植物入侵域的土壤速效磷、硝态氮含量以及磷酸酶活性随生长时期变化都表现出先升高后降低的趋势,均在旺盛生长期达到最大值。入侵域土壤速效磷和硝态氮含量的变化趋势与狗尾草明显不同。3种外来植物入侵降低了土壤速效钾含量,提高了土壤脲酶、磷酸酶活性。【结论】3种外来菊科植物的入侵改变了土壤养分和酶活性,创造出更有利于自身生长和繁殖的条件,以利于其进一步扩张。     

紫茎泽兰入侵对土壤酶活性和理化因子的影响

紫茎泽兰是我国危害最严重的外来入侵植物之一,为探明其入侵对土壤肥力的影响,比较研究了紫茎泽兰、云南菅、狗尾草群落和撂荒地下0~30 cm的4层土壤中6种酶活性和12种理化因子。结果表明群落类型和土壤深度对测定的各参数均有显著影响。随土壤深度的增加,多酚氧化酶、碱性磷酸酶、脲酶活性,以及有机质、全氮、全磷、全钙、水解氮、有效磷、速效钾含量和pH值均降低。总的看来,紫茎泽兰群落下碱性磷酸酶和脲酶活性,有机质、全氮、全磷、全钙、水解氮和有效磷含量,以及pH值均较高,全钾含量较低,但速效钾含量并不低,表明紫茎泽兰入侵多年后土壤肥力水平提高,形成了对其生长有利的土壤环境。     

长期施肥对设施菜田土壤酶活性及土壤理化性状的影响

利用沈阳农业大学蔬菜长期定位施肥试验田,研究了长期施肥对设施菜田土壤酶活性及土壤理化性状的影响.结果表明:长期施用有机肥或有机肥与氮肥配合施用可明显提高土壤有机质和氮、磷、钾养分含量,改善土壤物理性状,增强土壤转化酶、脲酶和中性磷酸酶的活性;而长期单施氮肥造成土壤pH值和土壤酶活性降低.土壤酶活性与土壤养分因子的相关分析表明,转化酶活性与土壤有机质、全磷含量呈显著正相关;脲酶活性与土壤有机质、全磷和速效钾含量呈极显著正相关,与碱解氮和速效磷含量呈显著正相关;中性磷酸酶活性与土壤有机质、全磷和速效钾含量呈显著正相关;脱氢酶活性与土壤各养分因子均无明显相关性.     

不同入侵程度下飞机草对喀斯特地区土壤理化性质的影响

外来生物入侵威胁着全球的生物多样性和生态系统的功能,研究外来入侵植物对土壤理化性质的影响有助于理解外来入侵植物的入侵机制。以广西喀斯特地区飞机草（Chromolaena odorata）入侵生境为研究对象,比较分析了不同飞机草入侵程度下（对照、轻度入侵、中度入侵、重度入侵）土壤物理和化学指标变化特征。结果表明：随着飞机草的入侵程度加重,土壤容重显著增加,轻度入侵、中度入侵和重度入侵生境下土壤容重分别比对照增加了10.3%、16.7%、22.3%,土壤非毛管孔隙度、总孔隙度和土壤含水量显著降低,土壤毛管孔隙度无显著变化;飞机草入侵对土壤pH值无显著影响,随着入侵程度加重,土壤速效磷和速效钾的含量显著升高,在重度入侵生境下土壤速效磷和速效钾含量分别比对照增加了4.3倍、3.8倍,土壤全氮和有机质含量显著降低。飞机草入侵显著改变了土壤理化性状,导致喀斯特地区土壤物理结构退化,生态系统水土保持能力下降,同时飞机草通过改变土壤养分循环提高了土壤可直接利用养分的水平,创造对自身有利的土壤环境,进而促进其生长和扩散。     

模拟践踏和降水对高寒草甸土壤养分和酶活性的影响

为明晰牦牛和藏羊践踏对高寒草甸的分异影响,通过2年模拟践踏和降水双因子控制试验,研究了践踏和降水对高寒草甸土壤养分和酶活性的影响。研究结果表明,践踏处理提高了0—20 cm土层土壤速效氮和速效钾含量,降低了0—20 cm全磷、脲酶和0—10 cm速效磷、碱性磷酸酶和有机质含量,且适度践踏促进了全氮的矿化。随降水强度的增加,0—30 cm土层土壤全氮和0—20 cm全磷和脲酶活性呈单峰曲线的变化态势,在平水下达到峰值;降水显著降低了0—30 cm土层土壤速效氮、磷、钾和0—10 cm土层土壤全钾含量,对土壤有机质含量无显著影响(P0.05)。同一放牧强度下,藏羊践踏区的土壤养分和酶活性优于牦牛践踏区,但差异不显著(P0.05)。综合可得,家畜的践踏作用促进了土壤氮和钾的矿化,抑制了磷的累积且加速了表层土壤有机质的耗竭,降低了土壤脲酶和碱性磷酸酶活性;适度降水提高了土壤全氮、全磷含量及酶活性,降水过多则相反。适度的家畜践踏与降水相耦合下草地土壤的养分循环和酶活性要优于重度践踏和不践踏小区。在对草地的适度放牧利用前提下,应注重土壤含水量和放牧畜种对草地的影响。草地干旱或土壤含水量过高时,应适当减少放牧畜种中牦牛比例增加藏羊比例,以期使草地得到健康可持续发展。     

半干旱黄土区苜蓿草地轮作农田土壤氮、磷和有机质变化

大田试验研究了多年生苜蓿草地轮作农田2年内的耕层土壤氮、磷养分和有机质变化.结果表明,与苜蓿连作相比,苜蓿草地轮作成农田后,土壤N和有机质消耗增加,2年中耕层土壤全氮含量平均分别下降了5.4%和19.5%、有机质下降了46.8%和28.2%,土壤全磷无显著变化;轮作提高了土壤氮、磷养分有效性及其活化率,土壤硝态氮含量2年分别提高了15.5%和159.1%、速效磷含量提高了44.5%和48.0%,差异显著.不同轮作方式对土壤养分变化有显著影响.苜蓿草地轮作后第2年,种植春小麦与种植玉米相比差异显著,种植马铃薯和休闲处理土壤养分变化幅度处于二者之间.种植春小麦能够维持农田土壤肥力生长季平衡,种植玉米增加了对土壤全氮、有机质和速效磷的消耗,土壤养分含量出现季节性下降,C/N和C/P降低.在半干旱地区多年生苜蓿草地向农田转变过程中,以轮作春小麦为宜,应避免种植玉米作物,以维持农田肥力平衡.     

三叶鬼针草与不同本地植物竞争对土壤 微生物和土壤养分的影响

入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)对我国农牧业生产造成了重大的损失。本文主要研究三叶鬼针草入侵与不同本地植物竞争对土壤微生物群落结构和土壤养分的影响。利用磷脂脂肪酸方法(phospholipid fatty acids, PLFAs)测定土壤微生物群落组成, 同时测定土壤养分和酶活性, 并利用Canoco4.5软件分析了土壤微生物、土壤养分和土壤酶活性的相关性。结果表明: (1)三叶鬼针草对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、丛枝菌根真菌等土壤微生物具有较强的聚集能力, 且其根际土壤聚集的微生物类群与本地植物种类密切相关。(2)三叶鬼针草入侵显著增加了入侵地土壤的有机碳含量, 降低了铵态氮的含量; 土壤中的速效钾、速效磷和硝态氮的含量则与本地植物种类密切相关。(3)相关性分析表明, 16:00和16:1 ω5c对铵态氮的含量影响较大, 而三叶鬼针草入侵地16:00和16:1 ω5c的含量显著高于裸土对照, 进而推测这一状况导致了铵态氮含量的降低。(4) 15:1 anteiso A和18:1 ω5c与速效钾的含量呈显著正相关, 而其含量在狗尾草(Setaria viridis)中显著高于其他处理, 三叶鬼针草与狗尾草混种处理中土壤中速效钾的含量高于其他处理。以上结果说明, 三叶鬼针草通过改变土壤微生物群落结构影响了土壤酶活性和土壤养分, 且这种改变与入侵地本地植物种类有关。     

外来植物火炬树水浸液对土壤微生态系统的化感作用

引种自北美的外来植物火炬树(Rhus typhina L.)是中国北方主要造林树种之一.然而,近年来分布区的不断扩大暗示着该树种的潜在入侵性.以火炬树为对象,研究火炬树不同浓度(0、0.005、0.025、0.1g/mL)的鲜枝叶水浸液对土壤微生物群落结构、酶活性、土壤养分含量及土壤矿化的影响.研究结果表明:随着水浸液浓度的提高,火炬树增加了细菌和真菌的数量;火炬树对所测土壤酶活性产生了不同程度的影响,脲酶和磷酸酶均有随着水浸液浓度的提高而增大的趋势,而蔗糖酶活性受影响不明显;随水浸液浓度升高,火炬树显著提高了土壤全碳、全钾、速效氮、有效磷、速效钾的含量,对土壤含水量、pH值、全氮与全磷没有显著影响;同时,火炬树通过促进微生物的矿化速率,提高了土壤无机氮的供给.以上结果表明,火炬树可以改变土壤的微生物组成和土壤酶活性并影响土壤相关营养元素循环,从而为自身的入侵创造有利条件.本研究揭示外来植物火炬树水浸液对土壤微生态系统的影响,从化感间接作用角度为火炬树的潜在入侵性提供进一步的数据支持.     

黄水河小流域土壤养分分布及其与地形的关系

基于GIS和地统计学原理,对丹江口水库水源区黄水河小流域土壤养分空间分布及其与地形因子间的关系进行分析.结果表明： 研究区土壤全氮、全磷、有机质的变异系数分别为51%、66%和85%,为中等变异,土壤速效磷的变异系数为161%,属强变异;土壤全氮和有机质表现为显著正向空间自相关,速效磷和全磷的空间自相关性较弱;海拔是影响该区土壤养分分布的主要因素,其对全氮、全磷和有机质都具有极显著影响,坡度和剖面曲率显著影响全氮和有机质分布.建立了地形因子与土壤养分含量空间分布的回归预测方程,并进行了数字化制图输出,为研究区土壤资源的精确管理提供了数据支持.     

陕西洛川旱塬苹果园地深层土壤水分和养分特征

测定了陕西洛川旱塬11、15、20、25和43龄苹果园地0～1500 cm土层土壤湿度和0～300 cm土层土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾含量,分析了测定深度范围内土壤干燥化情况、各养分指标丰缺状况及其随种植年限和土层深度的变化特征.结果表明： 11、15、20、25和43龄苹果园地0～1500 cm土层土壤湿度依次为18.6%、13.7%、170％、11.5%和13.1%,随树龄增加果园土壤湿度总体呈降低趋势,有补灌果园土壤尚未发生干燥化,而旱作果园均发生了轻度或中度干燥化,0～300 cm土层土壤湿度高于麦田.0～300 cm土层土壤有机质、全氮和碱解氮含量分别小于10 g·kg^-1、0.75 g·kg^-1和50 mg·kg^-1,均处于亏缺状态;速效磷含量介于3.30～6.42 mg·kg^-1,总体表现为浅层适宜、深层亏缺状态,速效钾含量介于78.09～98.31 mg·kg^-1,尚未亏缺.果园0～100 cm土层有机质和氮、磷、钾含量均高于100～300 cm土层.随果树种植年限增加,土壤有机质、全氮、碱解氮含量及土壤养分指数（SNI）均表现为先增加后降低趋势;除全钾外,随土层深度增加,各养分含量在0～100 cm土层范围内快速降低,之后维持相对稳定.土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷和速效钾含量之间呈极显著正相关,而全钾与其他6个养分指标之间的相关性不显著.