荒漠草原区土壤粒径组成对柠条根际土壤微生物数量及酶活性的影响

柠条(Caragana korshinskii)是荒漠草原区主要的造林绿化树种,研究其根际土壤微生物和酶活性与不同土壤类型土壤粒径组成的关系有重要意义,然而土壤粒径对荒漠草原柠条根际土壤微生物数量和酶活性的影响知之甚少,探讨土壤颗粒组分与微生物数量、土壤酶活性之间的关系,以及土壤颗粒组成对荒漠草原区固沙灌木植物柠条根际土壤微生物数量及酶活性的影响,可为揭示荒漠草原土壤退化及生态修复提供参考。以宁夏荒漠草原区土壤粒径组成差异显著的灰钙土、红黏土、风沙土环境下栽植的柠条为研究对象,研究不同土壤颗粒组成对根际土壤微生物数量及酶活性的相互关系与影响。结果表明:土壤微生物的数量表现为细菌放线菌真菌。根际土壤中的细菌、真菌数量显著高于非根际,且在3种不同类型的土壤中随着细砂粒的增多,真菌和放线菌数量逐渐降低,而细菌数量呈先增大后减小的趋势;根际与非根际土壤的蔗糖酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶活性均呈现出灰钙土红黏土风沙土的趋势,红黏土根际土壤中的脲酶活性显著高于灰钙土与风沙土;除过氧化氢酶外,土壤酶活性表现为根际高于非根际,在3种不同类型的土壤中随着细砂含量的增加,土壤酶活性均呈递减趋势。土壤颗粒组成与微生物数量之间没有明显的相关性,而与土壤酶活性之间显著相关,土壤酶活性与黏粒、粉粒呈正相关,与细砂、中砂呈负相关关系,根际土壤中酶活性更高,能够为植物及微生物提供更多的营养。     

玉米/花生间作对土壤微生物和土壤养分状况的影响

通过大田试验,研究了玉米/花生间作对玉米和花生根区土壤微生物和土壤养分状况的影响.结果表明：与单作相比,间作能显著提高玉米和花生根区的土壤细菌数量;间作花生根区土壤真菌和放线菌数量与单作无显著差异;间作玉米根区土壤真菌和放线菌数量比单作明显提高;间作作物根区微生物群落功能多样性和代谢活性比单作有所改善.玉米/花生间作不同程度提高了整个间作系统根区的土壤碱解氮、速效磷、有机质含量及EC值,其中,间作玉米根区土壤养分的增加更为明显,说明玉米/花生间作可以较明显地改善两种作物根区的微生物和养分状况,土壤微生态环境的改善又会促进作物地上部的生长.     

青海沙珠玉人工植被系统土壤放线菌生态分布及拮抗性

为探索人工植被重建对土壤放线菌的影响,采用稀释平板法及琼脂块法对青海沙珠玉地区植被重建后沙土中放线菌的生态分布及拮抗性进行了研究.结果表明：随着高寒干旱沙地植被重建和覆盖度的提高：土壤放线菌数量显著增加,其中退耕还草地土壤中放线菌总数较沙地提高145.4%,小单孢菌数量约为沙地的6倍;拮抗性放线菌平均筛出率大幅度增加,退耕还草地土壤中拮抗性放线菌、天然草地土壤中抗细菌放线菌及林地土壤中抗病原真菌放线菌的平均筛出率约分别为沙地的2、3.2及1.5倍;地表植被盖度与土壤养分对放线菌数量以及拮抗性放线菌数量有很大影响,其中有机质、碱解氮含量以及鲜草产量与放线菌总数的相关性达到极显著水平(P<0.01),有机质含量、鲜草产量与拮抗性放线菌株数的相关性达到极显著水平(P<0.01).此外,植被盖度、土壤全氮、全磷、全钾、全盐以及速效钾含量与放线菌总数、链霉菌数、小单孢菌数的相关性也达到显著水平(P<0.05).     

黄土丘陵区植被恢复过程中土壤微生物数量演变特征

对黄土丘陵区不同植被恢复模式下土壤理化性状及微生物数量研究表明:植被恢复30年后土壤理化性状和微生物数量都得到明显改善,土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾含量以及微生物数量显著增加;人工刺槐恢复林细菌与真菌数量,随种植年限增长呈现为先增加后减少,到40年时再增加的变化规律;放线菌数量变化规律不明显。相关性分析显示细菌数量和有机质、全氮、碱解氮和速效钾相关性显著,真菌数量和有机质、全氮相关性显著,而放线菌数量与土壤肥力指标相关性不显著。主成分分析揭示出微生物数量可作为评价植被改善土壤质量的指标。     

库布齐沙漠不同人工固沙灌木林土壤微生物量与土壤养分特征

在库布齐沙漠东段选取人工油蒿+杨柴半灌木混交林、人工柠条锦鸡儿灌木林和人工沙柳灌木林3种人工固沙灌木林为对象,以流动沙地为对照,研究了不同人工固沙灌木林土壤微生物生物量碳和氮、土壤微生物数量、土壤养分变化特征及其相互间的关系,并运用综合指数法对不同人工固沙灌木林的土壤恢复效果进行评价.结果表明: 与流动沙地相比,3种人工固沙灌木林土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量均有不同程度的提高,表现为油蒿+杨柴林地＞柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地,且均随土层加深而依次降低;3种人工固沙灌木林土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮均较流动沙地有不同程度的提高,油蒿+杨柴林地土壤微生物生物量碳氮和细菌相对数量高于柠条锦鸡儿林地和沙柳林地,而真菌与放线菌相对数量则表现为柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地＞油蒿+杨柴林地;影响3种人工固沙灌木林土壤细菌相对数量、微生物生物量碳和氮的因素是土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量及C/N,而放线菌、真菌相对数量主要受土壤全磷、速效氮和速效磷含量的影响;不同人工固沙灌木林土壤质量排序为:油蒿+杨柴林地＞柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地＞流动沙地,表明不同人工固沙灌木林的建植均能提高沙漠土壤质量,其中营造油蒿+杨柴半灌木混交林对提高土壤综合质量效果最好.     

丹参红叶病发生的微生态机制

通过对丹参红叶病株与健康株根区土养分含量及根区土和根表土中的微生物区系比较,探索丹参红叶病发生的微生态机制.结果表明:丹参红叶病株叶片中N、P、K、Mn含量均显著低于健康株(P＜0.05);根区土中速效P与健康株根区土无显著差异,速效N、K含量均显著高于健康株根区土(P＜0.05),表明丹参红叶病害发生与P缺乏有关,但植株缺磷不是由于土壤供磷不足所致.丹参红叶病株根区土细菌数量较健康株减少41.3％,真菌和放线菌数量分别较健康株增加156.6％和189.5％,差异均达显著水平(P＜0.05);丹参红叶病株根表土细菌、真菌和放线菌数量变化趋势与根区土—致.在丹参红叶病株根区、根表土壤中,6种优势真菌、4种优势放线菌及2种优势细菌可能为有害微生物.优势真菌为腐皮镰刀菌、露湿漆斑菌、三线镰刀菌、焦曲霉、尖孢镰刀菌及座囊菌;优势放线菌为砖红链霉菌、威威达湖伦茨氏菌、马铃薯疮痂病原链霉菌及山丘链霉菌;优势细菌为阿氏芽孢杆菌及水生细菌.这些优势微生物可能通过影响根系生长及根系对土壤养分吸收引起丹参出现缺磷现象.表明丹参红叶病的发生与丹参根区土和根表土中微生物区系异常密切相关.     

长期施肥对土壤微生物的影响及其在养分调控中的作用

为揭示长期施肥条件下土壤微生物类群及其与土壤养分的关系,对北京褐潮土定位试验田第12年的土壤微生物以及土壤养分因子进行了测定和分析．结果表明,NPK与有机肥长期配合施用能明显提高土壤各养分含量,增加土壤微生物的数量．猪粪比玉米秸秆能更好地培肥地力,创造有利于土壤微生物生长繁育的土壤生态化学环境．土壤微生物与土壤养分之间具有很好的相关性．其中,细菌、固氮菌数量与有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷含量呈显著正相关;本研究未观察到真菌、放线菌数量与土壤养分因子之间有明显的相关性．     

柠条对盐碱地植被组成及土壤特性的影响

研究了山西省大同盆地毛皂试验站盐碱滩地人工种植柠条后植被组成、微生物数量、土壤养分特征及变化规律.结果表明:(1)人工种植柠条后,增加了植物物种的丰富度,植物科、属、种的数量均有所增加.不同生境中植物组成结构发生变化,主要优势种发生了根本性变化,披碱草在盐碱地中为绝对优势种,在柠条林下已消失.(2)不同生境中土壤真菌、细菌、放线菌数量的变化规律为:多年生柠条林地土壤>火扰后柠条林地土壤>盐碱地土壤,柠条根际真菌数量最多,而对于细菌和放线菌并没有表现出明显的根际效应.(3)由于成土基质相同,多年生人工柠条林与其毗邻的原生盐碱滩地的全氮、全磷、全钾含量基本一致,但速效养分显著提高,有效磷、速效钾、硝态氮、氨态氮和有机质含量柠条林分别是盐碱滩地的3.4、1.4、1.2、1.4倍和1.7倍.多年生人工柠条林土壤全盐量比原生盐碱滩地显著减少(p<0.01),阳离子交换量和微量营养元素Fe、Mn、Zn的含量比原生盐碱滩地的显著增加(p<0.05).随着柠条的定植,土壤养分保蓄功能以及保证植物良好生长的生态功能明显改善.     

高黎贡山土壤微生物的数量和多样性

本文从分解者亚系统水平,研究了高黎贡山海拔1000～3100m的不同植被下土壤中微生物的数量和多样性,对不同海拔高度、不同植被下的12份土壤样品,进行了微生物数量、真菌多样性及养分含量的测定,结果得出：细菌、真菌、放线菌数量和真菌多样性随海拔不同而变化,最高值出现在海拔2000m左右,其植被下土壤微生物的数量和多样性最高,随海拔升高或降低均呈下降趋势,在山底降到较低水平。土壤微生物随海拔高度的变化与生态因子呈现不同程度的相关性,其中,微生物的数量和多样性与气温、有机质之间的相关性最大,除细菌数量与气温、真菌数量与有机质外,都达到了显著的水平;与有效氮、土壤含水量之间的相关性次之;而与速效磷和速效钾的相关性较差。说明影响高黎贡山土壤微生物数量和多样性垂直分布的主要生态因子是气温、土壤有机质和有效氮含量、土壤含水量,现有土壤磷和钾含量的变化对土壤微生物数量和多样性的影响相对较小。     

喀斯特峰丛洼地不同生态系统土壤微生物与养分的耦合关系

基于喀斯特峰丛洼地农作区、人工林、次生林、原生林4类生态系统土壤微生物量、微生物数量及土壤养分的分析,本文探讨了不同生态系统土壤微生物特征及其与土壤养分的耦合关系.结果表明:不同生态系统微生物种群组成不同,真菌比率均较低,农作区、人工林、原生林的放线菌比率较大,而次生林细菌比率较大;不同生态系统中微生物量碳(Cmic)与微生物量氮(Nmic)、微生物量磷(Pmic)的相关性均达到了显著或极显著水平;不同生态系统土壤微生物量与土壤养分的关系密切,而微生物数量与土壤养分的相关性均较弱,表明土壤微生物细菌、真菌、放线菌种群数量分布的随机性较大,而不是受单一养分因子的控制;不同生态系统中土壤微生物属性和土壤养分的耦合关系不同:农作区土壤有机质(SOM)、pH、全磷(TP)起较大作用,主要影响土壤Cmic、细菌和真菌;人工林中土壤水分、SOM、全氮(TN)、TP主要影响土壤微生物量;次生林中以pH、SOM、TP、碱解氮(AN)、速效钾(AK)主要影响土壤微生物量和真菌;原生林主要有pH、TP、AN影响土壤微生物量和细菌.     

人工固沙措施对沙丘沉积物特征及土壤养分的影响

为探明人工铺设尼龙网状固沙措施对风沙危害的影响,以腾格里沙漠东南部人工固定沙丘、两类自然流动沙丘以及防护林的地表沉积物和结皮为研究对象,研究沙丘不同位置、不同深度沉积物的颗粒组成、土壤有机质、有效氮、有效磷、有效钾含量等养分特征。结果表明:(1)人工固定沙丘和自然流动沙丘粒度组成和土壤养分含量都存在显著差异(P0.5),沙障的防风,固沙和土壤改良作用明显。(2)人工固定沙丘各个地貌位置沉积物粒度频率曲线均出现三峰,反映了沙障对粉尘沉积物的拦截作用,体现了沙障对土壤理化性质的改良过程;分选性随风向逐渐变差,随着粒径变细而好;偏度和峰度明显高于其他。(3)整个研究区沉积物偏碱性,影响着土壤养分含量。人工固定沙丘养分含量最高,有效氮和有机质含量均为最大,有效磷和有效钾含量略低于对比林,其粉沙物质含量与养分含量成正比。(4)人工固定沙丘的沙丘迎、背风坡均有植被分布,并覆有土壤物理结皮,沉积物粒级分配较自然发育的流动沙丘分散,养分含量增加。由此可见,沙障对沙区的土壤环境和生态环境改善具有重要的影响。     

Factors influencing the natural regeneration of the pioneering shrub Calligonum mongolicum in sand dune stabilization plantations in arid deserts of northwest China

Calligonum mongolicum is a successful pioneer shrub to combat desertification, which is widely used for vegetation restoration in the desert regions of northwest China. In order to reveal the limitations to natural regeneration of C. mongolicum by asexual and sexual reproduction, following the process of sand dune stabilization, we assessed clonal shoots, seedling emergence, soil seed bank density, and soil physical characteristics in mobile and stabilized sand dunes. Controlled field and pot experiments were also conducted to assess germination and seedling emergence in different dune soil types and seed burial depths. The population density of mature C. mongolicum was significantly different after sand dune stabilization. Juvenile density of C. mongolicm was much lower in stabilized sand dunes than mobile sand dune. There was no significant difference in soil seed bank density at three soil depths between mobile and stabilized sand dunes, while the emergence of seedlings in stabilized dunes was much lower than emergence in mobile dunes. There was no clonal propagation found in stabilized dunes, and very few C. mongolicum seedlings were established on stabilized sand dunes. Soil clay and silt content, air‐filled porosity, and soil surface compaction were significantly changed from mobile sand dune to stabilized dunes. Seedling emergence of C. mongolicm was highly dependent on soil physical condition. These results indicated that changes in soil physical condition limited clonal propagation and seedling emergence of C. mongolicum in stabilized sand dunes. Seed bank density was not a limiting factor; however, poor seedling establishment limited C. mongolicum's further natural regeneration in stabilized sand dunes. Therefore, clonal propagation may be the most important mode for population expansion in mobile sand dunes. As a pioneer species C. mongolicum is well adapted to propagate in mobile sand dune conditions, it appears unlikely to survive naturally in stabilized sand dune plantations.     

宁夏东部风沙区固定沙丘土壤性质小尺度空间变异特征

随着流动沙丘的不断固定,不同地形部位的土壤机械组成、有机碳(SOC)和全氮(TN)含量的变化存在差异。为了探明固定沙丘的土壤机械组成与土壤养分空间变异特征,本研究以宁夏黄沙古渡固定沙丘为对象,分析了固定沙丘不同部位、不同土层的风沙土机械组成、SOC和TN特征。结果表明: 各土层土壤机械组成均以中沙和细沙为主。SOC和TN有明显的表聚作用,SOC和TN含量最大值分别为5.781和0.412 g·kg^-1,分布在丘间地,脊线和背风坡含量最少。随着土层深度的增加,背风坡和迎风坡的SOC含量逐渐减少,丘间地的SOC含量先减少后增加。SOC和TN在小尺度上均表现出明显的空间异质性;SOC和TN与粉沙和极细沙含量呈显著正相关,与中沙和粗沙含量呈显著负相关。土壤机械组成对SOC和TN含量有明显影响,而且SOC和TN含量随着细颗粒含量的增加而增加,表明土壤细颗粒对有机质的吸附和积累起着重要作用。     

Woody plant encroachment impacts on soil carbon and microbial processes: results from a hierarchical Bayesian analysis of soil incubation data

Quantitative methods were used to examine soil properties and their spatial heterogeneity in a 0-year fenced mobile dune (MD0), an 11-year fenced mobile dune (MD11) and a 20-year fenced mobile dune (MD20) in Horqin Sandy Land, Northern China. The objective of the study was to assess the effect of vegetation restoration on heterogeneity of soil properties in sand dunes and to provide a concept model to describe the relationship between vegetation succession and spatial heterogeneity variation of soil properties in the dunes. The results showed that the average values of vegetation cover, species number and diversity, soil organic carbon (C), total nitrogen (N), and electrical conductivity (EC) increased with the increase in fenced age of mobile dunes, while soil water content (0–20 cm) showed the reverse trend. Geostatistical analysis revealed that the spatial heterogeneity of soil organic C, total N, EC, very fine sand content, and soil water content (0–20 cm) increased from MD0 to MD11 with succession from sand pioneer plant to shrub species then decreased from MD11 to MD20 due to continuous development of herbaceous plants. Canonical correspondence analysis (CCA) showed that there was a relatively high correspondence between vegetation and soil factors, suggesting that the major gradients relating soil organic C, total N, EC, pH, slope, very fine sand content, and soil water content are the main factors for the distribution of dune plants and account for 68.1% of the species-environment relationship among the three sites. In addition, the distribution of the sand pioneer plant was positively related to the relative height of the sampling site and soil water content, and that of most herbaceous plants were determined by soil organic C, total N, EC, pH, and very fine sand content in mobile dunes. The conceptual model of relationship between vegetation succession and spatial heterogeneity of soil properties in mobile dunes suggests spatial patterns of soil properties are most strongly related to plant-induced heterogeneity in dune ecosystems prone to wind erosion, and conversely, the magnitude and degree of spatial heterogeneity in soil properties can influence the plant distribution pattern and vegetation succession of mobile dunes.     

高原鼢鼠扰动及恢复年限对高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性的影响

为了研究高原鼢鼠扰动后退化高寒草甸恢复演替的动态过程,利用常规实验室分析方法和Biolog-ECO生态板法对青藏高原东缘高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性进行分析.结果表明: 高原鼢鼠扰动显著降低了土壤有机质、全氮、速效氮和速效磷含量,对土壤全磷和全钾含量无显著影响;在一定植被恢复年限内,土壤微生物的碳源利用率、Shannon、Pielou和McIntosh指数随着植被恢复年限的增加而升高;主成分分析表明,碳水化合物和氨基酸是土壤微生物利用的主要碳源类型;冗余分析表明,土壤pH、有机质、全氮、速效氮和全钾是影响土壤微生物代谢活性和功能多样性的主要因子.不同植被恢复年限土壤微生物功能多样性的变化可能是对地上植被、土壤微生物群落组成和土壤养分变化的响应.     

荒漠草地土壤微生物生物量和微生物熵对沙漠化的响应

采用空间序列代替时间演替的方法,分析宁夏中北部盐池县荒漠草地不同沙漠化阶段(荒漠草地、固定沙地、半固定沙地和流动沙地)土壤微生物生物量(SMB)和微生物熵(qMB)的变化特征及其影响因子.结果表明:从荒漠草地到流动沙地,土壤微生物生物量碳、氮、磷分别降低46.1%、80.8%和30.0%.随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,土壤微生物熵碳(qMBC)、土壤微生物熵氮(qMBN)、土壤微生物熵磷(qMBP)均表现为荒漠草地>固定沙地>半固定沙地>流动沙地,而土壤-微生物化学计量不平衡性(C∶Nimb、C∶Pimb、N∶Pimb)基本呈增加趋势.土壤微生物生物量氮与C∶Nimb呈显著正相关,与N∶Pimb呈显著负相关;土壤微生物生物量磷与C∶Pimb呈显著正相关.冗余分析(RDA)显示,土壤生态化学计量(C∶N、C∶P)对微生物熵碳的负效应最明显.荒漠草地沙漠化显著影响土壤微生物生物量和微生物熵.     

退化红壤重建森林初期细根特征及其作用机理研究

以江西泰和严重退化红壤上不同模式重建的森林第10年森林生态系统为对象,分析了细根分布特征及其与土壤性状相关性．结果表明,各重建森林模式的土壤细根主要分布在0～20 cm土层,占0～40 cm土层的73.39%～87.41%;不同重建森林模式细根的养分贮量有较明显差异,中等栽植密度晚松纯林细根的全N、全P和全K贮量远远高于其它林地,细根中全N、全P、全K、Ca、Mg贮量分别达84.47、5.55、38.42、17和10.76 kg·hm^-2;土壤有机质、全N、有效N、有效K、pH值与细根现存量相关显著(P<0.05),细根对物理性状的影响主要体现在毛管孔隙度和总孔隙度上;植物细根显著提高了>5 mm土壤水稳性团聚体及>0.25 mm水稳性团聚体含量,从而增加了土壤结构的稳定性;土壤细根与土壤细菌和微生物总数相关性显著.     

科尔沁沙地不同土地利用类型土壤化学计量特征

土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量是衡量土壤质量及生态系统元素限制的重要指标,探讨土地利用和土层深度对土壤化学计量特征的影响有利于揭示科尔沁沙地土壤元素循环规律。本研究以科尔沁沙地5种土地利用类型(灌溉农田、旱作农田、沙质草地、固定沙丘、流动沙丘)土壤为对象,分析不同土地利用类型和不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量特征。结果表明: 1)科尔沁沙地0～10 cm SOC(3.23 g·kg^-1)、TN(0.37 g·kg^-1)、TP(0.15 g·kg^-1)含量及化学计量比(C:N、C:P、N:P分别为9.07、25.56、2.97)远低于中国陆地土壤。2)土地利用变化显著改变了SOC、TN、TP含量及其化学计量特征,0～100 cm SOC、TN、TP含量均表现为灌溉农田>沙质草地>旱作农田>固定沙丘>流动沙丘;沙质草地、灌溉农田、旱作农田C:N显著高于固定沙丘和流动沙丘,沙质草地、固定沙丘、灌溉农田、旱作农田C:P显著高于流动沙丘,5种土地利用类型N:P无显著差异。3)随土层深度增加,沙质草地、固定沙丘、灌溉农田、旱作农田SOC和TN含量显著降低,流动沙丘SOC、TN含量和C:P在各土层间无显著差异;总体上,各土地利用类型TP含量和C:N受土层影响较小;沙质草地、固定沙丘、灌溉农田、旱作农田C:P和沙质草地N:P随土层深度增加而降低。4)SOC、TN、TP、C:N与中砂粒、细砂粒、土壤容重呈显著负相关,与黏粉粒和极细砂粒呈显著正相关。沙漠化导致科尔沁沙地SOC和养分流失,加剧土壤N缺乏,水肥投入有助于耕地维持相对较高的土壤养分水平。     

26年长期施肥对土壤微生物量碳、氮及土壤呼吸的影响

研究长期小麦连作施肥条件下土壤微生物量碳、氮,土壤呼吸的变化及其与土壤养分的相关性。以陕西长武长期定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4提取法、碱液吸收法和化学分析法分析了长达26a不同施肥处理农田土壤微生物量碳、微生物量氮和土壤呼吸之间的差异及其调控土壤肥力的作用。长期施肥及种植作物,均能提高土壤微生物量碳、氮含量,尤其是施用有机肥,土壤微生物量碳、氮含量高于单施无机肥的处理,土壤呼吸量也提高15.91%—75.73%,而施用无机肥对于土壤呼吸无促进作用。土壤微生物生物量碳氮、土壤呼吸与土壤有机质、全氮呈极显著相关。长期有机无机肥配施可以提高土壤微生物量碳氮、土壤呼吸,氮磷肥与厩肥配施对提高土壤肥力效果最好。微生物量碳氮及土壤呼吸可以反映土壤质量的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。