太岳山油松人工林土壤呼吸对强降雨的响应

在全球气候变化背景下,关于森林生态系统土壤呼吸变化的研究越来越受到关注,然而目前由于测定技术限制,对于强降雨影响森林土壤呼吸的国内相关研究还不够深入.选取山西省太岳山油松人工林土壤作为研究对象,应用LI-8150土壤CO2通量全自动连续测量系统,对降雨前后的土壤呼吸速率和环境因子在原位置进行全天候连续监测,分析了3次强降雨前后的土壤呼吸速率变化.结果表明,(1)5月的旱季降雨改善了土壤水分状况,促进了土壤呼吸,降雨结束后土壤呼吸速率的平均水平是降雨发生前的2倍;7月的雨季开端期降雨对土壤呼吸先促进后抑制,土壤容积含水量和土壤呼吸速率的二次关系曲线存在拐点,但总体上降雨是促进了土壤呼吸;8月的雨季降雨整体上抑制土壤呼吸,土壤呼吸速率和土壤容积含水量的变化曲线走势呈明显的镜像,雨中及雨后土壤呼吸速率分别下降了约45％和28％.(2)每一次降雨结束后,土壤温度都有一定程度的下降.雨后,较低的土壤温度在土壤呼吸得到降雨促进时,可加速土壤呼吸速率的恢复;在土壤呼吸受到降雨抑制时,能阻碍土壤呼吸速率的恢复.(3)降雨的不同时期,影响半湿润地区油松人工林土壤呼吸的关键因子也是不同的.降雨前如果土壤容积含水量处于明显变化的状态,水分是影响土壤呼吸的关键因子;如果土壤容积含水量比较稳定,则土壤温度是关键因子.降雨过程中由土壤温湿共同影响土壤呼吸,降雨结束后水分是影响土壤呼吸的关键因子.     

土壤解磷微生物促进植物磷素吸收策略研究进展

随着全球磷肥需求增加和磷矿资源储量短缺矛盾逐渐加重,土壤解磷微生物在促进磷循环方面的重要性日益突显,因此有必要对其种类和促进植物磷素吸收策略进行全面梳理总结。荟萃分析了土壤解磷微生物种类并构建了系统进化树,重点论述了土壤解磷微生物促进植物磷素吸收主要策略。土壤解磷微生物主要通过矿化和溶解作用直接活化难溶性磷,但其也能与植物根系互作间接活化磷素。其间接途径主要包括解磷微生物与根系分泌物和丛枝菌根真菌互作,它们通过碳磷交换间接活化磷素;其次包括一些解磷微生物可以通过固氮作用使植物生长受到磷的限制,从而调节植物磷酸盐转运系统间接活化土壤磷;解磷微生物也能通过分泌植物激素和生物防治剂促进植物根系生长间接促进植物磷素吸收。解磷微生物还能通过磷素固定减少磷流失,也可以通过加速自身磷素周转促进植物磷素吸收。对完善和发展解磷微生物主导的土壤磷循环和植物磷素吸收利用理论体系具有重要意义。     

土壤呼吸对秸秆与秸秆生物炭还田的响应及其微生物机制

土壤呼吸释放CO_2是温室气体排放的重要途径之一,减少土地利用中温室气体排放、增强土壤碳汇聚能力对于减缓全球温室效应具有重要意义。生物炭具有改善土壤理化性质、增加作物产量、调节土壤微生物性质等特性。本研究采用室外盆栽的方式,以地肤草为目标植物,研究了芦苇、水稻、互花米草三种农林秸秆及其秸秆生物炭还田对土壤的改良效应,以及对土壤呼吸的影响及其微生物机制。结果表明:秸秆及其秸秆生物炭均可改善土壤肥力,促进植物生长,且生物炭改良效果略好于秸秆直接还田。但秸秆生物炭还田的土壤呼吸显著低于秸秆直接还田,其中芦苇生物炭最低。秸秆直接还田可促进土壤β-糖苷酶、脱氢酶和活性微生物量等微生物活性指标,从而促进土壤呼吸,增加土壤CO_2的释放,而生物炭还田对土壤微生物活性无显著的促进作用,反而有一定的抑制作用,这可能是由于生物炭中易降解有机物含量很低,可降解性较低的缘故。     

蚯蚓和三叉苦对亚热带人工林土壤N2O和CH4通量的短期效应

在广东鹤山大叶相思(Acacia auriculaeformis)人工林内设置外来蚯蚓西土寒宪蚓(Ocnerodrilus occidentalis)和乡土植物三叉苦(Evodia lepta)野外控制实验,用静态箱-气相色谱法对土壤N2O和CH4通量进行15 d的原位测定,研究蚯蚓和三叉苦对土壤N2O和CH4通量的影响。结果表明,三叉苦并未明显增加土壤N2O和CH4的通量,而假植物(模拟三叉苦的物理效应)则显著促进了土壤N2O的释放通量。整个实验阶段,蚯蚓效应分别使无植物对照和三叉苦处理土壤N2O通量增加了26.7%和66.3%,而在种假植物条件下,添加蚯蚓使土壤N2O通量降低了39.7%;同时,蚯蚓效应使对照处理土壤CH4吸收通量增加了10.3%,使假植物处理土壤CH4吸收通量降低了90.6%,而使三叉苦处理土壤CH4释放通量增加了301.8%。可见,蚯蚓能够促进人工林土壤N2O释放;同时促进人工林土壤从CH4“汇”向“源”转变。三叉苦的物理过程促进土壤N2O的释放,而三叉苦的生物过程抑制土壤N2O的排放。如何减缓人工林中土壤N2O和CH4的排放,必须综合考虑植物物理过程、生物过程以及蚯蚓对土壤N2O和CH4排放过程影响的独立效应和交互效应。     

沙地樟子松人工林土壤磷素转化的根际效应

对大青沟自然保护区内不同年龄樟子松人工林根际和非根际土壤中不同形态磷素含量和酸性磷酸单酯酶（AP）活性进行了比较.结果表明,樟子松根系活动显著地提高了根际土壤有机碳含量及有机质的C/P比,增强了土壤微生物活动和AP活性,促进了有机磷的可利用性与矿化;显著地降低了土壤pH值,促进了Ca-P的溶解;从而提高了土壤磷素的有效性,促进了有机磷和Ca-P向Fe-P、Al-P的转化.与AP活性的根际效应相反,随林龄增加,樟子松对各形态磷素的根际效应逐渐增强,根际和非根际土壤中各形态磷素的变化趋势基本一致,土壤全磷和有机磷含量逐渐下降,而活性磷含量升高.为了保持土壤有机磷库和磷素的持续供应,必须对地被物予以保护.     

有机物质对土壤镉有效性的影响研究综述

土壤中的低分子有机酸和腐殖酸对镉的有效性有重要作用。根系分泌的低分子量有机酸能提高土壤镉的可提取率、移动性和生物有效性,但是更大分子量的有机酸EDTA却抑制植物对镉的吸收,腐殖酸促进土壤镉的溶解性;因腐殖酸组分和环境条件,腐殖酸能够促进也能抑制土壤镉活性,因此有必要深入研究影响腐殖酸固定镉的因素,以达到利用有机质抑制土壤镉活性的目的。     

生物炭对农田土壤微生物生态的影响研究进展

生物炭作为新型土壤改良剂在国内外环境科学等领域受到广泛的关注.关于生物炭对土壤理化性质的改良研究较早,目前虽然已深入到土壤微生物生态的领域,但是大多数将土壤理化性质与土壤微生物生态分开考虑,缺乏对二者相互作用的系统评述.本文总结了施用生物炭后土壤理化性质的改变与土壤微生物群落变化之间的相互关系:生物炭不仅能够提高土壤pH值、增强土壤的持水能力、增加土壤有机质等,而且会影响土壤微生物的群落结构、改变细菌和真菌的丰度;施用生物炭后,土壤环境和土壤微生物之间互相影响互相制约,共同促进了土壤微生物生态系统的改良.本文旨在为生物炭改良农田土壤微生态的深入研究提供新的思路,从生态系统的角度促进生物炭环境效应影响的研究,使生物炭的应用更具有科学性和有效性,并对生物炭在相关领域的应用进行了展望.     

生物炭对土壤有机碳矿化的激发效应及其机理研究进展

近年来由于生物炭具有碳素稳定性强和孔隙结构发达等特性,其在土壤固碳减排方面的作用研究受到广泛关注.然而当生物炭进入土壤环境后最终是增加土壤碳的储存还是促进土壤碳的排放?目前学术界对该问题仍存在争议.生物炭对土壤有机碳的激发效应及其机理研究有待进一步深入开展.本文在分析生物炭自身碳素组分和稳定性、孔隙结构及表面形态特征的基础上,综述了添加生物炭对土壤本底有机碳矿化产生激发效应的研究进展,分别阐述了产生正激发和负激发效应(即促进和抑制矿化)的机制机理,认为正激发效应主要是基于生物炭促进土壤微生物活性增强、生物炭中易分解组分的优先矿化以及由此引发的土壤微生物的共代谢作用,而负激发效应主要是基于生物炭内部孔隙结构和外表面对土壤有机质的包封作用和吸附保护作用、生物炭促进土壤有机-无机复合体形成的稳定化作用、生物炭对土壤微生物及其酶活性的抑制作用.最后对今后相关研究方向进行了展望,以期为生物炭在土壤固碳减排方面的应用提供理论依据.     

水分再分配对土壤-植物系统养分循环的生态意义

水分再分配(hydraulic redistribution, HR)作为一个普遍存在的生物物理过程, 在缓解植物干旱胁迫、调节植物种间关系和群落组成、影响生态系统水碳平衡等方面具有重要的生态意义。近年来, 同位素标记示踪技术的应用促进了HR的深入研究, 该文综述了HR对土壤-植被系统养分循环的影响。HR能改善干燥土层的水分状况, 防止根系栓塞, 促进细根存活与生长, 提高微生物活性, 从而促进植物对表层土壤养分(尤其是氮)的吸收; HR还通过水分下传作用促进植物对深层土壤中磷和金属离子的吸收。HR促进土壤养分库的上下交换与流动, 调节植物与土壤的氮磷比, 因此其影响可能具有全球意义。在全球变化(如氮沉降)背景下, 有必要深入探索HR在生物地球化学循环过程中的影响和作用, 并将其纳入生态系统模型中。     

广西十万大山地区不同植被类型土壤微生物特征

为研究广西十万大山地区热带不同植被类型土壤微生物特征及其与土壤养分之间的关系,对次生阔叶林、马尾松林、灌草丛和撂荒地的土壤理化性质、微生物数量特征及微生物生物量碳氮磷进行了测定。结果表明:相同土层的土壤微生物总数大小依次为:次生阔叶林马尾松林灌草丛撂荒地,并随土壤深度增加而减少。土壤微生物生物量碳氮磷随土壤深度的增加而逐渐降低,在不同植被类型的土壤中差异显著。次生阔叶林、马尾松林、灌草丛的土壤微生物生物量与土壤养分呈极显著相关,而撂荒地的相关性明显低于其他3种植被类型,并且其土壤微生物生物量磷与全氮、速效氮和速效钾含量无相关性。由此可见,土壤微生物数量和微生物生物量均可作为评价十万大山森林生态系统土壤肥力的指标;可采用植被恢复手段促进土壤微生物群落的发育、改良土壤特性以促进该区域退化生态系统的恢复。     

蚯蚓对土壤微生物及生物肥力的影响研究进展

蚯蚓被称为“生态系统工程师”,可以通过改善微生境(排粪、作穴、搅动)、提高有机物的表面积、直接取食、携带传播微生物等方式影响土壤微生物结构、组成和功能.蚯蚓活动形成的大孔隙(洞穴)、中、微空隙(排泄物)可以增加土壤孔隙度和通气性,有助于改善微生物微环境,促进其生长和繁殖.蚯蚓还通过取食、粉碎、混合等活动使复杂有机质转变为微生物可利用的形式,增加土壤微生物与有机质的接触面积,促进微生物对有机质的矿化作用,对土壤中碳、氮、磷养分循环等关键过程产生影响,最终促进土壤养分循环和周转速率,提高土壤生物肥力.     

生物表面活性剂修复HOCs污染土壤的研究进展

简要介绍了疏水性有机污染物(HOCs)在土壤环境中积累产生的危害及应用生物表面活性剂(BS)修复HOCs污染土壤的优势.阐明了BS修复HOCs污染土壤的主要机理:BS对HOCs的增溶作用、BS促进土壤中HOCs的解吸、BS促进土壤中HOCs的生物降解.分析了BS的种类及含量、污染土壤对BS的吸附、土壤本身的理化性质等因素对土壤生物修复的影响.探讨了HOCs污染土壤生物修复的发展方向及应用前景.     

模拟氮沉降对华西雨屏区光皮桦林土壤酶活性的影响

在华西雨屏区光皮桦(Betula luminifera)人工林内设置不同氮沉降水平(0、5、15和30 g N·m-2·a-1)的模拟氮沉降试验,研究氮沉降对林地土壤酶活性的影响.结果表明:模拟氮沉降促进了光皮桦人工林土壤中水解酶(蔗糖酶、纤维素酶、酸性磷酸酶和脲酶)活性,抑制了氧化酶(多酚氧化酶和过氧化物酶)活性.土壤水解酶活性的增强预示着在活性氮增加的情况下,光皮桦和土壤微生物对碳、磷元素的需求增加.外源无机氮的增加显著降低了土壤多酚氧化酶和过氧化物酶的活性,可能导致凋落物分解受到抑制,促进凋落物在土壤中的积累,并通过抑制土壤有机质的分解增加土壤中碳的贮存量.     

土壤微生物膜生理生态功能研究进展

土壤微生物膜是由土壤细菌及其分泌物积聚形成的生物群落,是生物土壤结皮的初始形态和重要组成部分。作为土壤细菌生命过程中最典型的生存形式,土壤微生物膜不仅能保护基质内细胞生存,还可黏附于土壤颗粒和植物根系表面,发挥重要的生态功能。本文在解析土壤微生物膜结构与组成的基础上,从土壤质量与植物健康两个方面总结分析了土壤微生物膜生理生态功能:土壤微生物膜代谢活性高于游离细胞,可高效分泌胞外聚合物并且具有更强的有机物质转化速率,在提升土壤肥力,吸附、固持和降解土壤污染物和促进土壤团聚体形成方面具有重要意义;土壤微生物膜可通过多种微生物间协同作用、促进分泌多种促生物质与胞外聚合物以发挥固持作用等改善植物养分利用状况,增强植物抗逆性。揭示土壤微生物膜生态功能的微观机制、筛选和应用功能性土壤微生物膜是未来重要的发展方向。     

土壤有机质和外源有机物对甲烷产生的影响

对土壤有机质含量及组分、外源有机物和根系分泌对甲烷产生的影响作了综述。土壤产甲烷量和甲烷排放量随有机质含量增加而提高,与土壤中易矿化有机碳或沸水浸提有机碳含量呈显著相关。外源有机碳加入促进了土壤排放甲,刺激效果与外源有机碳的用量和组成有关。还原力强的有机物如纤维素和半纤维素较还原力弱的有机物如类脂和多糖能够产生更多的甲烷。甲醇、甲基化氨基酸等无其它微生物竞争利用的有机物能被产甲烷菌更多地转化成甲烷。植物根系分泌物也促进甲烷的产生,促进作用大小与植物种类及分泌物的数量和质量有关。外源有机物通过3种方式促进土壤甲烷产生;提高土壤的甲烷底物供应量,降低土壤氧化还原电位,刺激土壤原有有机碳的转化。     

丛枝菌根真菌和生物质炭对连作西瓜土壤肥力的影响

【背景】作为土壤改良剂生物质炭能够改善土壤条件,促进丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌侵染和植物生长发育。【目的】探究接种AM真菌配合施加生物质炭对连作土壤肥力和西瓜生长的效应。【方法】盆栽‘圆佳’西瓜(Citrullus lanatus)嫁接苗[砧木为‘全能铁甲’南瓜(Cucurbita maxima×C. moschata)],栽培基质为西瓜连作土壤,试验设接种或不接种AM真菌变形球囊霉(Glomus versiforme)并施加0%、1%、2%和4%的生物质炭,共8个处理,测定土壤理化特性、土壤酶活性、土壤微生物数量和植株生长量。【结果】接种AM真菌并施加生物质炭,可显著促进土壤大颗粒团聚体的形成和有机质的矿化,稳定土壤pH,增加土壤细菌和放线菌数量,降低真菌数量,提高土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶的活性,活化土壤矿质养分,最终促进西瓜植株的生长发育。其中,以接种变形球囊霉并施加2%?4%生物质炭组合的效应最大。两者互作在一定程度上提高了连作土壤的pH、饱和含水量及孔隙度,降低了土壤容重,有利于土壤大颗粒团聚体的形成,提高了土壤酶活性,改善了根围土壤微生物组成。【结论】 AM真菌接种配合施加2%?4%的生物质炭可以显著改善连作土壤的肥力状况。     

悉生培养微缩体系食细菌线虫提高土壤激素含量的机制

研究土壤食细菌线虫与细菌的相互作用及其生态功能是土壤生态学的核心内容之一。食细菌线虫取食细菌可以促进土壤中氮素的矿化,提高氮素养分的供给,改善土壤的营养条件,从而促进植物的生长发育。土壤食细菌线虫促进植物根系生长的"养分作用机制"已得到确认,而"激素作用机制"还存在争议。从供试土壤中筛选获得一株高效产IAA细菌和两种不同cp值的食细菌线虫,通过设置简化的悉生培养系统,对这两种土著食细菌线虫与土著产IAA细菌之间的相互作用,及其对土壤中IAA含量变化的影响进行研究。结果表明:两种食细菌线虫的取食均能促进细菌数量和活性的增强,食细菌线虫与产IAA细菌相互作用也能显著增加土壤中IAA的含量;这些促进作用受到接种食细菌线虫的种类以及培养时间的影响:在培养第10天和第20天时,接种cp值为1的中杆属食细菌线虫显著增加了产IAA细菌的数量;在培养第10天和第30天时,相比较接种cp值为2的头叶属食细菌线虫,接种中杆属食细菌线虫显著提高了土壤中IAA的含量。     

不同食细菌线虫取食密度下线虫对细菌数量、活性及土壤氮素矿化的影响

采用悉生培养微缩体系,探讨了不同食细菌线虫取食密度下线虫(Caenorhabditis elegans) 对细菌(Bacillus subtilis)数量和活性及土壤氮素矿化的影响.结果表明,线虫对细菌的取食,促进了细菌的增殖,并在不同线虫取食密度下对细菌的增殖促进作用总体表现为:接种20条·g^-1＞10条·g^-1＞40条线虫·g^-1处理.线虫在促进细菌增殖的同时,明显提高了土壤呼吸强度和土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶的活性,但不同取食密度处理间差异不明显.线虫与细菌之间的相互作用显著提高了土壤铵态氮和矿质态氮含量,促进了土壤氮的矿化.不同取食密度处理间,线虫对土壤氮素矿化的促进作用与对细菌的增殖促进作用趋势一致.     

根施生物炭对设施连作土壤氮素转化及黄瓜幼苗根系氮代谢的影响

设施连作土壤普遍存在由于氮素过量积累导致的土壤障碍问题。本研究以不添加生物炭作为对照,以添加5%的生物炭(质量比)为处理,采用盆栽方式分析了生物炭对土壤微生物群落结构、氮循环功能基因丰度以及黄瓜幼苗根系生长和氮素代谢相关基因表达的影响,以期探明外源添加生物炭对设施连作土壤氮素转化的调控作用。结果表明：与对照相比,设施连作土壤添加生物炭处理后显著提高了黄瓜幼苗的株高、根系干重、总根长、根表面积和根体积;改善了根区环境,诱导黄瓜通过上调植物氮代谢相关基因的表达促进了黄瓜根系对氮素的吸收。施入生物炭显著提高了土壤微生物生物量氮、硝态氮和亚硝态氮含量,显著提高了土壤中变形菌门和蓝细菌门以及鞘脂单胞菌(土壤固氮菌)等氮代谢相关菌群丰度;增加了土壤硝化、氮同化还原功能基因丰度;增强了参与氮代谢的羟胺脱氢酶、硝基单加氧酶和碳酸酐酶活性。综上,根施生物炭改善了设施连作土壤理化性质和微生物生态系统,通过促进硝化作用和氮同化作用来调节土壤的氮循环过程,提高了植株对土壤氮素的吸收能力,最终促进了黄瓜植株生长。     

白浆土 植物系统营养物质转化机制及其有效性研究Ⅳ.环境条件对土壤磷素有效性的影响

根际试验研究表明,水分、有机质、土壤酸度是影响白浆土磷素生物有效性的重要因子。调节土壤水分含量,能增强土壤中铁、铝磷酸盐的溶解,加速磷酸根离子从根际土壤向非根际土壤扩散。增加土壤有机质含量,降低了土壤对P素的吸附自由能(K值),提高土壤中的速效磷含量。适量施用石灰,调节白浆土酸度,由于化学溶解作用的影响,促进了土壤中铁、铝磷酸盐的溶解,增强了土壤中磷素的生物有效性.