氮添加对马尾松人工林土壤团聚体氮矿化及土壤酶活性的影响

土壤氮库是生态系统氮素重要的源和汇。以三峡库区马尾松（Pinus massoniana）人工林为研究对象,从团聚体视角出发分析土壤养分和酶活性对氮添加的响应规律,以及相应的变化对氮矿化的影响,为预测该地区在大气氮沉降持续增加的背景下土壤氮动态提供参考。设置4种量的氮添加处理（N₀：0 kg N hm^-2 a^-1;N₃₀：30 kg N hm^-2 a^-1;N₆₀：60 kg N hm^-2 a^-1;N₉₀：90 kg N hm^-2 a^-1）,将土壤按粒径分为>2000 μm （大团聚体）、250-2000 μm （小团聚体）和<250 μm （微团聚体）3个组分的团聚体,观察团聚体氮矿化特征。结果表明：（1）与对照相比,N₃₀和N₆₀处理提高了有机质（SOM）含量,但土壤SOM和全氮（TN）含量在N₉₀下开始出现下降;氮添加降低了土壤速效磷（aP）含量,在小团聚体中表现最为显著。除微团聚体中的POD和NAG以外,其余3种酶的活性均在N₃₀和N₆₀处理之下被提高。（2）土壤平均净硝化速率整体高于土壤平均净氨化速率;大团聚体和小团聚体中净氨化速率在氮添加处理后显著降低,大团聚体净硝化速率低于其他两个粒径;土壤净氮转化速率在N₉₀处理下最高。（3）土壤养分和无机氮含量与土壤酸性磷酸酶（AP）、N-乙酰-β-D-葡糖苷酶（NAG）、过氧化物酶（POD）、硝酸还原酶（NR）和脲酶（UE）的活性呈显著相关,酶活性变化是多因子综合作用的结果;RDA分析显示,UE与土壤净氨化速率存在显著正相关,NAG和POD是与净氮转化速率分别存在显著正相关和显著负相关的关键土壤酶。综上所述,硝化作用是土壤净氮转化的主要贡献者,微团聚体在土壤氮矿化中发挥主要作用,NAG和POD是改变土壤净氮转化的主要生物酶。此外,氮添加会引起土壤氮素的流失,引起土壤的磷限制,并对土壤养分循环产生显著影响。     

黄土丘陵区退耕草地群落优势种叶片光合生理对氮磷添加的响应

以黄土丘陵区退耕草地群落典型优势种白羊草、长芒草和达乌里胡枝子为研究对象，测定不同氮磷（主区N：0，50，100 kg N hm^-2 a^-1；副区P：0，40，80 kg P₂O₅ hm^-2 a^-1）添加处理下叶片光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、叶片氮磷含量、光合氮利用效率（PNUE）和光合磷利用效率（PPUE），探究不同优势种光合生理特征对外源氮磷添加的响应特征与物种差异。结果表明：单独氮添加下，3个优势种的净光合速率（P_n）、蒸腾速率、水分利用效率（WUE_i）、气孔限制值（Ls）和光系统Ⅱ（PSⅡ）活性高于或显著高于未施肥处理，白羊草和达乌里胡枝子的PNUE和PPUE以及长芒草的PPUE显著增加。单独磷添加下，仅达乌里胡枝子的P_n、WUE_i、Ls和PNUE相比未施肥处理显著增加。氮磷共同添加下，50 kg N hm^-2 a^-1处理下，施磷后达乌里胡枝子的P_n以及三个优势种的PNUE显著增加，白羊草的PPUE显著降低；100 kg N hm^-2 a^-1处理下，施磷后达乌里胡枝子的P_n和PNUE均显著增加，白羊草PPUE和长芒草的PNUE的仅在40 kg P₂O₅ hm^-2 a^-1处理下显著增加。3个优势种的P_n均与PSⅡ最大光化学效率和叶片氮含量呈显著正相关关系，长芒草和达乌里胡枝子的P_n与PSⅡ潜在活性和叶片磷含量呈显著正相关关系。总体表明，氮磷对黄土丘陵区退耕草地优势种光合生理具有一定的交互作用，物种属性和施肥水平影响其光合生理特征响应程度。     

华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及酶活性对模拟氮沉降的响应

在森林土壤中，无机氮的垂直移动速率较快，因此大气氮沉降极有可能对下层森林土壤造成较大影响，且表层土壤往往与下层土壤的物理化学特性和所处环境差异较大，因此土壤剖面中不同深度的土壤对大气氮沉降的响应可能存在较大差异。以往研究表明，"华西雨屏"区的年均氮湿沉降量高达95 kg N hm^-2 a^-1，处于中国最高水平，该森林生态系统出现一定氮饱和特征。基于以上背景，研究华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及相关酶活性对模拟氮沉降的响应，从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验，分别设置对照（CK，+0 g N hm^-2 a^-1）、低氮（LN，+5 g N hm^-2 a^-1）和高氮（HN，+15 g N hm^-2 a^-1）3个氮添加水平。在氮沉降进行5年后进行土壤采样，测定不同深度土壤（上层0-15 cm、中层15-30 cm、下层30-45 cm）全氮（TN）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）含量及氮矿化相关酶活性。结果表明：（1）该常绿阔叶次生林不同深度土壤TN有显著差异；（2）模拟氮沉降对该系统土壤氮矿化总体表现出极显著抑制作用，其中中层土壤抑制作用最为强烈，净氮矿化速率主要受硝化过程的影响；（3）氮矿化相关酶活性均随土壤深度的加深而降低，模拟氮沉降对土壤脲酶活性有极显著促进作用，对土壤硝酸还原酶活性有显著抑制作用。由于无机氮在土壤剖面中的高度可移动性，深层土壤氮循环和特征对氮沉降的响应需要更加密切的关注。     

氮添加对乐山大佛裸露岩石与地衣覆盖岩石表面细菌群落结构的影响

大气氮沉降可能通过直接和间接途径影响石质文物风化过程,但相关研究明显不足。因此,以乐山大佛周围相似的裸岩和地衣覆盖的岩石为研究对象,对比研究了不同浓度（N0：0 kg hm^-2 a^-1;N1：9 kg hm^-2 a^-1;N2：18 kg hm^-2 a^-1;N3：36 kg hm^-2 a^-1;N4：72 kg hm^-2 a^-1）的氮添加试验对乐山大佛裸露岩石与地衣覆盖岩石表面细菌群落结构的影响,探讨大气氮沉降对乐山大佛岩石风化的潜在影响。结果表明：（1）裸岩和地衣覆盖岩石表面细菌群落α-多样性对氮沉降的响应不同。氮添加处理对裸岩表面细菌α-多样性指数（Sobs、Shannon指数）影响不显著,但在不同程度影响到地衣覆盖岩石表面的细菌多样性。其中,N4处理显著降低了细菌α-多样性指数（Sobs、Shannon指数）,N2和N3处理也显著降低了细菌Sobs指数;（2）主坐标PCoA分析结果证实,不同氮添加处理间的裸岩和地衣覆盖岩石表面的细菌群落物种组成均发生变化。与对照相比,低氮处理（N1-N3）显著改变了裸露岩石表面细菌群落组成,且高氮（N4）处理与低氮处理对细菌群落组成的影响不同（R=0.464;P=0.002）;在地衣覆盖的岩石表面,细菌群落在不同氮添加（N0-N4）处理下均发生了明显变化（R=0.822;P=0.001）;（3）变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸菌门（Acidobacteria）、WPS-2、Patescibacteria和浮霉菌门（Planctomycetes）均是裸岩与地衣覆盖岩石表面在门水平上的优势菌群,但它们在裸岩与地衣覆盖岩石表面随氮添加后的动态并不一致;（4）线性判别和效应量分析分别发现了裸岩和地衣覆盖岩石表面7个和21个在氮添加后的细菌指示类群。由此可见,未来大气氮沉降会对乐山大佛佛体表面细菌群落产生显著影响,地衣覆盖岩石较裸岩表面的细菌群落对未来大气氮沉降更为敏感。研究为未来气候变化条件下的乐山大佛保护提供了数据支持,也为大气氮沉降对亚热带地区红砂岩的原生演替过程研究积累了基础资料。     

不同恢复方式下大兴安岭重度火烧迹地林地土壤温室气体通量

为研究大兴安岭重度火烧迹地在不同恢复方式下林地土壤CO₂、CH₄和N₂O排放特征及其影响因素,采用静态箱/气相色谱法,在2017年生长季（6月-9月）对3种恢复方式（人工更新、天然更新和人工促进天然更新）林地土壤温室气体CO₂、CH₄、N₂O通量进行了原位观测。研究结果表明：（1）3种恢复方式林地土壤在生长季均为大气CO₂、N₂O的源,CH₄的汇;生长季林地土壤CO₂排放通量大小关系为人工促进天然更新（（634.40±246.52）mg m^-2 h^-1） > 人工更新（（603.63±213.22）mg m^-2 h^-1） > 天然更新（（575.81±244.12）mg m^-2 h^-1）,3种恢复方式间无显著差异;人工更新林地土壤CH₄吸收通量显著高于人工促进天然更新;天然更新林地土壤N₂O排放通量显著高于其他两种恢复方式。（2）土壤温度是影响3种恢复方式林地土壤温室气体通量的关键因素;土壤水分仅对人工更新林地土壤N₂O通量有极显著影响（P < 0.01）;3种恢复方式林地土壤CO₂通量与大气湿度具有极显著的响应（P < 0.01）;土壤pH仅与天然更新林地土壤CO₂通量显著相关（P < 0.05）;土壤全氮含量仅与人工促进天然更新林地土壤CH₄通量显著相关（P < 0.05）。（3）基于100年尺度,由3种温室气体计算全球增温潜势得出,人工促进天然更新（1.83×10⁴ kg CO₂/hm²） > 人工更新（1.74×10⁴ kg CO₂/hm²） > 天然更新（1.67×10⁴ kg CO₂/hm²）。（4）阿木尔地区林地土壤年生长季CO₂和N₂O排放量为8.85×10⁶ t和1.88×10² t,CH₄吸收量为1.05×10³ t。     

氮添加对红松人工林草本层植物多样性的影响

氮沉降是驱动生物多样性变化的重要因素之一。为了探索氮添加对红松（Pinus koraiensis）人工林草本层植物多样性的影响及其驱动机制,以黑龙江凉水国家级自然保护区红松人工林为研究对象,设置N0（对照处理,0 kg hm^-2 a^-1）、N20（低氮处理,20 kg hm^-2 a^-1）、N40（中氮处理,40 kg hm^-2 a^-1）和N80（高氮处理,80 kg hm^-2 a^-1）4个施氮水平,进行6年的氮添加实验。结果表明：（1）氮添加显著降低草本层3个功能群的密度和盖度,而对高度无显著影响;（2）6年氮添加使对照与施氮处理间群落相似度随施氮水平的增加而减小;（3）氮添加显著降低草本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数,而未对蕨类和木本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数产生显著影响,对草本层3个功能群的Pielou均匀度指数均无显著影响;（4）氮添加对草本植物的C、N、P含量、N：P、C：P产生显著影响,对木本植物的P含量、N：P、C：P产生显著影响,对蕨类植物的C：N：P生态化学计量均无显著影响;（5）草本植物多样性与土壤化学性质无显著的相关关系,草本植物丰富度、Shannon-Wiener多样性指数与植物盖度、密度呈显著的正相关关系,丰富度与植物N含量呈显著的负相关关系,Shannon-Wiener多样性指数与植物N：P呈显著的负相关关系。研究表明6年氮添加改变植物草本层中物种组成和群落结构,3个功能群密度和盖度显著降低,高度未产生显著变化,仅降低草本植物的丰富度和多样性。造成该现象的原因可能是,不同物种对于氮的利用特性和耐受程度存在差异,氮添加引起草本植物养分失衡,改变物种组成和群落结构,从而影响草本植物多样性。研究结果可为我国温带森林生态系统持续性管理提供数据和理论基础。     

氮添加对樟子松人工林氮转化及相关功能基因丰度的影响

土壤氮(N)的有效性是影响土壤微生物群落结构以及土壤氮循环的重要因子。为探索N添加对樟子松人工林氮素转化及N功能基因(NFGs)表达的影响及其作用机制,该文以塞罕坝千层板林场的樟子松人工林为研究对象,进行了2年的氮添加处理,设置4个不同氮添加水平0、1、5、10 g N·m^-2·a^-1,分别记作N0、N1、N5、N10,采用功能基因微阵GeoChip 5.0系统及室内土壤培养法,探讨了土壤NFGs对氮添加的反应及其对氮转化过程的影响。结果表明:(1)与N0相比,中低N添加处理(N1、N5)促进了氨化(ureC、nirA、nrfA)、硝化(amoA)和反硝化(norB)相关基因的相对丰度,高N处理(N10)则抑制了所有NFGs的表达。(2)相关分析表明,N1、N5的促进作用与土壤有机碳(SOC)、硝态氮(NO₃^--N)和微生物生物量碳(MBC)显著相关,N10处理显著降低了所有氮转化过程NFGs的相对丰度,这种负面影响与溶解性有机碳(DOC)、MBC含量的减少有关。(3)与氮转化基因丰度规律趋势相似,N1和N5处理显著增加了净N硝化、净N矿化以及N₂O的排放速率,但N10促进作用不明显,表明氮添加对氮转化的促进作用存在阈值。(4)多元回归分析进一步表明,amoA-AOB和MBC是影响净N硝化的关键因素,ureC、nirK和MBC是影响净氮矿化的关键因素,narG、nirS是影响N₂O排放的关键因素。综上,N添加可提高促进樟子松人工林的氮转化及提高部分特定酶功能基因的相对丰度,但氮添加水平存在阈值,当施用10 g N·m^-2·a^-1时,氮转化受到抑制,添加5 g N·m^-2·a^-1是促进樟子松人工林土壤N转化的较佳水平。     

黄河上游灌区稻田N2O排放特征

黄河上游灌区稻田高产区过量施肥现象十分突出,氮肥过量施用引起土壤氮素盈余,导致N₂O排放量增大,由此引起的温室效应引起广泛关注。采用静态箱-气相色谱法研究黄河上游灌区稻田不同施肥处理下N₂O排放特征。试验设置5个施肥处理,包括常规氮肥300 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N300和N300-OM代表;优化氮肥240 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N240和N240-OM代表;对照不施氮肥用N0代表。试验结果得出,灌区水稻生长季稻田土壤N₂O排放主要集中在水稻分蘖前及水稻生长的中后期,稻田氮肥施用、灌水及土壤温度的变化对N₂O排放通量影响较大,不同处理水稻各生育阶段N₂O累积排放量与稻田土壤耕层NO^-₃-N含量动态变化显著相关。稻田N₂O排放不是黄河上游灌区稻田氮素损失的主要途径,但灌区稻田N₂O排放的增温潜势较大;稻田氮肥过量施用会显著增加N₂O排放量,在相同氮素水平下,有机肥配施会显著增加稻田土壤N₂O的排放量(P＜0.01)。优化施氮能有效减少灌区稻田水稻生长季N₂O排放量。稻田不同处理的水稻整个生长季土壤N₂O排放总量为2.69-3.87 kg/hm²,肥料氮通过N₂O排放损失的百分率仅为0.43%-0.64%。在灌区习惯灌水和高氮肥300 kg/hm²时,N300-OM处理的稻田N₂O排放量达3.87 kg/hm²,在100 a时间尺度上的全球增温潜势(GWPs)为20.76×10⁷ kg CO₂/hm²;优化施氮240 kg/hm²水平下,N240和N240-OM处理的N₂O累计排放量较N300-OM处理,分别降低了1.18 kg/hm²和0.57 kg/hm²,在100 a尺度上每年由稻田N₂O排放引起的GWPs分别降低了6.33×10⁷ kg CO₂/hm²和3.06×10⁷ kg CO₂/hm²。     

施氮对森林生态系统AM真菌群落组成及多样性的影响

丛枝菌根（AM）真菌能够和绝大多数陆生植物形成互惠共生体,具有重要的生态功能。在氮（N）沉降日益严重的背景下,越来越多的土壤生态学家开始关注N沉降对AM真菌群落的影响,然而已有研究大多数集中在草地生态系统,对森林生态系统的关注相对较少,而在森林生态系统开展的模拟研究又多采用林下施N的方式,忽略了冠层发生的一系列生态过程,可能无法准确反映真实情形。依托鸡公山野外控制试验平台,采用高通量测序技术就不同施N方式（林下vs林冠）及速率对AM真菌alpha多样性和群落组成的影响进行了连续4 a的监测。试验综合考虑植被、坡向和坡度等因素,采用完全随机区组设计,包括4个区组（重复）,每个区组随机设置5个样方,对应5个不同处理：对照（CK）、林冠施N 25 kg hm^-2 a^-1（CN25）和50 kg hm^-2 a^-1（CN50）、林下施N 25 kg hm^-2 a^-1（UN25）和50 kg hm^-2 a^-1（UN50）。结果发现,在目前的N素添加水平和时间尺度上,施N方式和施N速率对AM真菌的alpha多样性都没有显著影响,二者之间也无交互作用。然而,经过一年的试验处理,施N方式对AM真菌群落组成产生了轻微的影响,而施N速率有极显著的影响,且二者之间存在显著交互作用。当施N速率为25 kg hm^-2 a^-1时,林冠施N和对照相比差异不显著,而林下施N处理AM真菌群落组成与对照相比差异极显著,与林冠施N相比,差异也极显著;当施N速率为50 kg hm^-2 a^-1时,林冠施N与对照处理群落组成有略微差异（P=0.080）,林下施N与林冠施N及对照处理相比AM真菌群落组成均没有显著变化。在接下来的三年中,施N方式和施N速率对AM真菌的群落组成都没有显著影响,二者之间也无显著交互作用。这说明在特定的施N速率和处理时间下,林下施N可能会高估自然N沉降对AM真菌群落组成的影响。随着处理时间的延长,不同处理下AM真菌群落有趋同的趋势,可能是因为AM真菌群落对N沉降产生了适应性。本研究评估了施N方式对森林生态系统AM真菌群落组成与结构的影响,在未来的研究中需要设定更多的N素梯度和更长的时间跨度,才能够更全面的认识N沉降的生态效应。     

连续氮添加14年对温带典型草原土壤碳氮组分及物理结构的影响

全球氮沉降对生态系统造成了深远的影响,研究长时间氮沉降对草地生态系统土壤理化特征的影响有助于加强生态系统对氮沉降响应的长效机制的理解。通过连续14年长期施加N0（0 g N m^-2 a^-1）、N2（2 g N m^-2 a^-1）、N4（4 g N m^-2 a^-1）、N8（8 g N m^-2 a^-1）、N16（16 g N m^-2 a^-1）、N32（32 g N m^-2 a^-1）六种浓度尿素模拟氮沉降,并将土壤分成0-10、10-20和20-40 cm三个深度土层,研究温带草原生态系统土壤碳氮组分及物理结构对氮添加的响应及其相互关系,结果表明：（1）氮添加显著降低0-10 cm土壤酸碱度及土壤微生物量碳含量,N32相比N0分别下降了27.63%和58.40%（P<0.05）;各土层总有机碳和全氮含量对氮添加处理无显著响应,0-10 cm土层显著高于20-40 cm土层。（2）同一土层深度不同梯度氮添加处理显著增加土壤无机氮离子含量（P<0.05）,0-10 cm土层铵态氮含量N32相比N0增加了88.72%,20-40 cm土层硝态氮含量N32相比N0增加了19.55倍,土壤深度与氮添加对无机氮离子含量影响具有显著的交互效应。（3）同一土壤深度不同梯度氮添加处理土壤粒度分形维数及土壤团聚体差异不显著,相关分析表明土壤碳氮元素含量与土壤结构显著相关。土壤碳氮组分在适宜浓度氮添加的增加趋势说明氮添加在一定程度上可能促进土壤理化性质的改良,氮添加对土壤物理结构的影响还需要进一步的深入研究。     

氮磷添加对内蒙古温带典型草原土壤微生物群落结构的影响

选取内蒙古温带典型草原,进行连续6a氮磷添加试验,采用土壤特征微生物PLFA生物标记技术,研究6个氮添加水平N0(0 kg N hm-2a-1)、N1(56 kg N hm-2a-1)、N2(112 kg N hm-2a-1)、N3(224 kg N hm-2a-1)、N4(392 kg N hm-2a-1)、N5(560 kg N hm-2a-1)和6个磷添加水平P0(0 kg P hm-2a-1)、P1(15.5 kg P hm-2a-1)、P2(31 kg P hm-2a-1)、P3(62 kg P hm-2a-1)、P4(93 kg P hm-2a-1)、P5(124 kg P hm-2a-1)对土壤特征微生物PLFA生物标记数量和土壤微生物群落结构的影响。结果表明:(1)随氮添加量增加,土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)含量和土壤细菌PLFA生物标记数量、放线菌PLFA生物标记数量呈上升趋势,土壤G+/G-呈增加趋势;各氮添加水平对土壤真菌PLFA生物标记数量无显著差异,随氮添加量增加,土壤真菌/细菌比降低。(2)随磷添加量增加,土壤总磷脂脂肪酸(PLFA)含量、土壤细菌PLFA生物标记数量、放线菌PLFA生物标记数量、真菌PLFA生物标记数量及真菌/细菌比值呈先上升后下降趋势,均以P3水平(62 kg P hm-2a-1)处理最高,说明适宜的磷添加对内蒙古温带典型草原土壤微生物繁殖和菌落结构有显著影响。     

耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构的影响

为探究不同耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构和多样性的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了土壤团聚体中微生物群落。试验设置4个耕作处理,分别为旋耕+秸秆还田(RT)、深耕+秸秆还田(DP)、深松+秸秆还田(SS)和免耕+秸秆还田(NT)。结果表明:与RT相比,DP处理显著提高了原状土壤和>5 mm粒级土壤团聚体中真菌PLFAs量和真菌/细菌,为真菌的繁殖提供了有利条件,有助于土壤有机质的贮存,提高了土壤生态系统的缓冲能力;提高了5～2 mm粒级土壤团聚体中细菌PLFAs量,降低了土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,改善了土壤营养状况;提高了<0.25 mm粒级土壤团聚体中微生物丰富度指数。总的来说,深耕+秸秆还田(DP)对土壤团聚体细菌和真菌生物量有一定的提高作用,并且在一定程度上改善了土壤团聚体微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和保持土壤微生物多样性。冗余分析结果表明,土壤团聚体总PLFAs量、细菌、革兰氏阴性菌和放线菌PLFAs量与土壤有机碳相关性较强,革兰氏阳性菌PLFAs量与总氮相关性较强。各处理较大粒级土壤团聚体微生物群落主要受碳氮比、含水量、pH值和团聚体质量分数的影响,较小粒级土壤团聚体微生物群落则主要受土壤有机碳和总氮的影响。     

模拟氮沉降增加条件下土壤团聚体对酶活性的影响

氮沉降增加改变了森林土壤生态系统物质输入,影响土壤生物及酶活性,而土壤团聚体内相对稳定的微域生境可能减弱或延缓土壤生物和酶对氮沉降增加的响应强度。以广东省东莞大岭山森林公园荷木人工林为研究对象,用模拟N沉降方法,分析了2011年12月到2012年11月一年内氮沉降增加条件下表层混合土壤和土壤团聚体内脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性的变化及影响因素,旨在理解氮沉降增加条件下土壤团聚体对酶活性的影响。结果表明:氮沉降增加对表层混合土壤中脲酶和蔗糖酶的抑制作用不显著,而酸性磷酸酶受氮沉降显著影响,表现为低氮(50 kg N hm-2a-1)促进,高氮(300 kg N hm-2a-1)抑制的规律。表层土壤团聚体内脲酶活性随氮沉降增加而降低,N300处理显著低于对照;蔗糖酶和酸性磷酸酶活性随氮沉降增加先降低后增加,N100处理最低,分别比其他处理降低了6.46%—25.53%和42.33%—68.25%。试验区内各粒径土壤团聚体内酶活性高于混合土壤,且随团聚体粒径增加酶活性均为先增加后降低。不同粒径土壤团聚体的3种酶活性均以2—5 mm最高,但脲酶、酸性磷酸酶在各团聚体粒径间差异不显著,蔗糖酶活性2—5 mm显著高于5—8 mm。土壤酶相对活性指数和相对活性综合指数结果显示,超过85%的团聚体粒径内的相对酶活性指数大于1,而土壤酶相对活性综合指数均大于1。以上结果表明,氮沉降增加条件下土壤团聚体对其团聚体内的土壤酶活性有隔离保护作用,但其隔离保护效果与酶的种类和土壤团聚体粒径有关。     

天山高寒草原土壤团聚体结构与养分含量对模拟氮磷沉降的响应

为更好地理解高寒草原土壤团聚体结构及其养分含量对氮(N)、磷(P)沉降增加的响应,于2018年开始依托全球营养网络(Nutrient Network)在巴音布鲁克草原生态系统研究站开展模拟氮磷沉降的短期(<5年)氮磷添加控制实验,设置对照(CK)、N添加、P添加、NP交互添加4个处理。N、P添加量均为10 g m^-2 a^-1。于2021年8月采集植物与土壤样品,采用湿筛法分析土壤水稳定性团聚体组成,测定全土和各粒级团聚体有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、速效氮(AN)和速效磷(AP)含量。研究结果表明：(1)巴音布鲁克高寒草原各粒级土壤团聚体比例从低到高依次为：0.053—0.25 mm、<0.053 mm、0.25—2 mm、和>2 mm,以>2 mm团聚体占主导,其比例在45.48%—71.81%之间。(2)N添加显著降低了0—10 cm土壤层>2 mm团聚体比例和团聚体稳定性,而P添加则显著降低了10—20 cm土壤层>2 mm团聚体比例和团聚体稳定性。(3)0—10 cm土壤层各粒级团聚...     

模拟氮沉降对太岳山油松林土壤酶活性的影响

为研究土壤酶活性对氮沉降增加的响应,以山西太岳山油松人工林和天然林为研究对象,于2009年8月开始实施模拟氮沉实验,试验设置对照(CK,0 kg N hm-2a-1);低氮(LN,50 kg N hm-2a-1);中氮(MN,100 kg N hm-2a-1);高氮(HN,150 kg N hm-2a-1)4种氮处理,自2012年起每年5、7、9月在各处理样方采集表层0—20 cm土壤,测定土壤酶活性(过氧化物酶、多酚氧化酶、纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶)。研究结果表明:施氮处理下的脲酶与中性磷酸酶活性均有所提高,而低氮处理下天然林中的多酚氧化酶与人工林中的蔗糖酶显著低于对照,中氮、高氮处理下过氧化物酶、多酚氧化酶、天然林中的纤维素酶以及人工林中的蔗糖酶显著降低。总的来说,人工模拟氮沉降促进了土壤中脲酶和中性磷酸酶的活性,抑制了过氧化物酶和多酚氧化酶的活性,并降低了天然林土壤中的纤维素酶活性和人工林中的蔗糖酶活性,但对天然林中蔗糖酶和人工林中的纤维素酶无影响。主导木质素降解的多酚氧化酶活性与纤维素酶、蔗糖酶活性显著相关,纤维素酶与蔗糖酶活性的下降可能是由木质素降解受到抑制,土壤微生物可利用碳源减少所引起。另外,受到天然林土壤含氮量较高的影响,与人工林相比,天然林的多酚氧化酶活性对模拟氮沉降更敏感。由于被抑制的酶均与土壤有机质降解密切相关,氮沉降增加将减缓山西油松林土壤有机质的降解,有利于有机质在土壤中的积累。     

Linking microbial community composition and soil processes in a California annual grassland and mixed-conifer forest

To investigate the potential role of microbial community composition in soil carbon and nitrogen cycling, we transplanted soil cores between a grassland and a conifer ecosystem in the Sierra Nevada California and measured soil process rates (N-mineralization, nitrous oxide and carbondioxide flux, nitrification potential), soil water and temperature, and microbial community parameters (PLFA and substrate utilization profiles) over a 2 year period. Our goal was to assess whether microbial community composition could be related to soil process rates independent of soil temperature and water content. We performed multiple regression analyses using microbial community parameters and soil water and temperature as X-variables and soil process rates and inorganic N concentrations as Y-variables. We found that field soil temperature had the strongest relationship with CO₂ production and soil NH₄⁺ concentration, while microbial community characteristics correlated with N₂O production, nitrification potential, gross N-mineralization, and soil NO₃^– concentration, independent of environmentalcontrollers. We observed a relationship between specific components of the microbial community (as determined by PLFA) and soil processes,particularly processes tightly linked to microbial phylogeny (e.g. nitrification). The most apparent change in microbial community composition in response to the 2 year transplant was a change in relative abundance of fungi (there was only one significant change in PLFA biomarkers for bacteria during 2 years). The relationship between microbial community composition and soil processes suggests that prediction of ecosystem response to environmental change may be improved by recognizing and accounting for changes in microbial community composition and physiological ecology.     

钾肥及与秸秆配施对紫色土作物产量和微生物群落结构的影响

基于紫色菜园土壤莴笋-白菜-甜玉米轮作4年12季连续定位施钾肥试验,研究不同种类钾肥及用量对重庆地区紫色菜园土上作物产量和土壤微生物群落结构的影响,为该地区作物生产确定合理的施钾技术提供科学依据。结果表明,在施用氮磷肥基础上,不同钾肥处理莴笋、白菜、甜玉米产量均显著提高;从3种作物4年平均产量和钾肥效益看,以单施适量化学钾(K_2)、单施适量秸秆钾(M_2)和秸秆还田配施少量化学钾(K_1+M_1)的施钾肥模式对白菜的增产效果好,增产28.05%—30.27%;M_2和K_1+M_1施钾肥模式对莴笋的增产效果较好,增产13.89%和13.81%;K_1+M_1施钾肥模式对甜玉米的增产效果最好,增产15.10%,表明秸秆还田配施少量化学钾(K_1+M_1)模式在供试3种作物生产中具有很好的应用前景。不同施钾处理对土壤微生物群落结构及丰度均会产生一定影响,以秸秆还田配施少量化学钾肥(K_1+M_1)对提高土壤细菌、真菌、革兰氏阳性菌的作用较好,并显著增加土壤微生物总PLFA含量,缓解对土壤微生物生存环境的胁迫,说明K_1+M_1能为土壤微生物的生长繁育创造有利环境。莴笋、白菜、甜玉米3种作物4年平均产量与土壤细菌、真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌数量间存在显著相关性(P0.05),而不同钾肥处理对土壤微生物特征具有一定影响,说明施钾肥可能会调节土壤微生物特征,从而促进作物增产。     

氮磷添加对亚热带常绿阔叶林土壤微生物群落特征的影响

为了探讨氮磷添加对土壤微生物特点的影响,选择安徽省池州仙寓山常绿阔叶老龄林,设定了4个水平的氮磷添加试验,即对照(CK,0 kg N/hm~2)、低氮(LN,50 kg N/hm~2)、高氮(HN,100 kg N/hm~2)、高氮+磷(HN+P,100 kg N/hm~2+50 kg P/hm~2)。利用氯仿熏蒸法和Biolog微平板技术,分析不同水平氮磷添加对不同土层(0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm)土壤微生物生物量C(MBC)、N(MBN)和微生物群落功能多样性的影响。结果表明:MBC、MBN随土层加深而降低,且差异性极显著,MBC与MBC/MBN比在氮磷添加后均表现出显著性差异;土壤微生物群落的代谢活性随土层加深而降低,HN与LN处理的土壤微生物活性最高;Mc Intosh、Shannon和Simpson多样性指数在不同土层和不同N、P添加水平上都存在差异,表层土壤微生物多样性指数差异性较为显著。土壤微生物对羧酸类、氨基酸类和碳水类碳源利用率最高;主成分分析显示不同土层的土壤微生物碳源利用上有明显的变化,表层土壤微生物碳源利用在不同N、P添加水平上有明显的空间变异性,其他土层分布较为集中,空间差异性主要表现在对碳水类与羧酸类碳源的利用上。土层与氮、磷添加剂量对土壤微生物生物量C、N及功能多样性都有显著影响,其中高氮处理对表层土壤微生物影响最大。     

施磷对干旱胁迫下箭竹根际土壤养分及微生物群落的影响

以箭竹及其根际土壤作为研究对象,采用两因素随机区组实验,设置2种水分处理（正常浇水和干旱胁迫）和2种施磷量处理（施磷和不施磷）,探究施磷对干旱胁迫下箭竹根际土壤养分及微生物群落结构和多样性的影响。结果表明：（1）干旱胁迫显著降低了箭竹根际土壤中微生物量碳、可溶性有机氮和有效磷的含量,虽对箭竹根际土壤微生物群落的多样性无显著影响,但显著降低了箭竹根际土壤中总PLFA（phospholipid fatty acid contents）的含量和真菌、细菌、革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的PLFA含量以及革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌的PLFA比值,显著改变了箭竹根际土壤微生物群落结构,结果显著降低了箭竹的生物量。（2）施磷显著增加了受旱箭竹根际土壤中微生物量碳和有效磷的含量,虽大体上对受旱箭竹根际土壤微生物群落的多样性无显著影响,但显著增加了受旱箭竹根际土壤中总PLFA和真菌PLFA的含量,并在一定程度上增加了细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和放线菌的PLFA含量以及革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌和真菌/细菌的PLFA比值,也在一定程度上改善了受旱箭竹根际土壤微生物群落结构,从而改善受旱箭竹的生长。（3）主成分分析表明,干旱对箭竹根际土壤微生物群落结构的影响显著,而施磷的影响不明显。（4）相关分析发现,箭竹根际土壤微生物群落结构与箭竹根际土壤微生物量碳、可溶性有机氮及箭竹生物量呈显著正相关。综上,干旱降低了箭竹根际土壤养分含量和微生物生物量,改变了箭竹根际土壤微生物群落结构,抑制了箭竹的生长;施磷能增加受旱箭竹根际土壤养分含量和微生物生物量,改善受旱箭竹根际土壤微生物群落结构,进而改善受旱箭竹的生长。     

华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤可培养微生物数量对模拟氮沉降的响应

为了解氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物数量的影响,从2013年11月至2014年12月,通过野外模拟N(NH_4NO_3)沉降,氮沉降水平分别为对照(CK 0 kg N hm~(-2)a~(-1))、低氮沉降(L 50 kg N hm~(-2)a~(-1))、中氮沉降(M 150 kg N hm~(-2)a~(-1))和高氮沉降(H 300 kg N hm~(-2)a~(-1)),研究了氮沉降对天然常绿阔叶林0—10cm和10—20cm土层土壤可培养微生物数量的影响。结果表明:华西雨屏区天然常绿阔叶林0—10cm土层的细菌、真菌和放线菌数量均显著大于10—20cm土层,氮沉降未改变原有垂直分布格局。L处理对0—10cm和10—20 cm土层土壤微生物总量无显著影响,M和H处理则显著降低了土壤微生物总量。氮沉降降低了0—10cm和10—20cm土层的细菌数量,且抑制作用随氮沉降量的增加而增强。氮沉降降低了0—10cm土层的真菌数量,但下降幅度与氮沉降量之间无明显规律;在10—20cm土层,M和H处理在夏季显著增加了真菌数量,表明适量氮沉降能有效缓解夏季土壤真菌的氮限制状态。氮沉降对0—10cm土层放线菌数量的影响表现为先促进再抑制,L和M处理增加了放线菌数量,H处理降低了放线菌数量;氮沉降增加了10—20cm土层的放线菌数量,其中M处理的促进作用最大。氮沉降对土壤微生物数量的影响随土壤深度的增加而减弱。