准噶尔盆地两种荒漠群落土壤呼吸速率对人工降水的响应

通过野外定位观测准噶尔盆地荒漠植物群落(假木贼群落和盐穗木群落)在不同人工模拟降水强度下的土壤呼吸、土壤温度和湿度动态,探讨了荒漠群落土壤呼吸速率对降水后土壤增湿的响应.结果发现两种荒漠植物群落的土壤呼吸速率均出现了模拟降水后10min减小、随后逐渐增加、达到最大值后再次衰减的现象.降水处理的土壤呼吸速率最大值出现滞后于对照处理,且呼吸速率最大值及最大值后的递减速率普遍高于对照.降水后土壤呼吸速率变化受温度和土壤湿度共同影响,降水后10min土壤呼吸速率的减小与土壤湿度最大值同步,呼吸速率最大值出现时间与地表温度一致,在降水后180～300min.2类群落3种降水处理间的土壤呼吸速率在模拟降水后(0～450min时段)均未达到显著差异.假木贼群落以5mm降水处理的平均土壤呼吸速率最大,盐穗木群落则以2.5mm 处理最大.土壤呼吸速率对模拟降水的响应受降水量、降水前土壤湿润状况、土壤质地等多种因素影响.     

温带荒漠中温度和土壤水分对土壤呼吸的影响

 荒漠对气候变化具有高度敏感性, 深刻认识和量化非生物因子对荒漠生态系统土壤呼吸的影响具有重要意义。采用自动CO₂通量系统(Li-8100)监测了梭梭(Haloxylon ammodendron)、假木贼(Anabasis aphylla)和盐穗木(Halostachys caspica)群落生长季土壤呼吸及温度、土壤含水量等, 深入分析了水热因子对土壤呼吸的影响。土壤呼吸具有不对称的日格局, 最小值出现在8:00, 最大值在12:00~14:00。土壤呼吸的季节格局与气温变化基本同步, 最小值在生长季末期(10月), 最大值在生长季中期(6~7月)。梭梭、假木贼和盐穗木群落生长季平均土壤呼吸速率分别为0.76、0.52和0.46 μmol CO₂·m^–2·s^–1。气温对假木贼(51%)和盐穗木群落(65%)土壤呼吸季节变化的解释率高于梭梭(35%)。梭梭、假木贼和盐穗木群落土壤呼吸温度敏感性(Q₁₀)逐渐增大, 基础呼吸速率(R₁₀)逐渐减小。剔除温度影响后, 梭梭、假木贼群落土壤呼吸与土壤含水量呈显著的幂二次方函数关系, 盐穗木群落两者关系却明显减弱, 未达到显著水平。气温、土壤含水量的二元方程均能解释群落土壤呼吸大部分的时间变异: 梭梭群落71%~93%、假木贼群落79%~82%、盐穗木群落70%~80%。人工模拟降水后土壤呼吸速率表现出降水后10 min减小、180 min时明显增加、达到最大值后再次衰减的现象。5和2.5 mm降水处理下的土壤呼吸速率最大值和其后的递减值高于对照处理, 土壤呼吸增加、达到峰值和其后递减过程与5 cm土壤温度变化基本同步。     

塔里木河下游荒漠河岸林群落最小取样面积

选择塔里木河下游退化程度不同的3个典型断面,采用相邻样方格子法,调查荒漠河岸林群落的种-面积关系,利用种-面积饱和曲线方程拟合的方法对群落的最小取样面积进行研究。结果表明,3个断面的群落最小面积分别设为1500、2000和2500 m²可以满足精度为60%～80%的研究要求,满足精度为90%研究要求的群落最小面积分别为2500、3600和4500 m²;群落最小面积呈现随植被退化程度加重而逐渐增大的趋势,而地下水埋深对群落最小面积的影响并不明显;种-面积饱和曲线针对塔里木河下游荒漠河岸林群落最小面积拟合的效果较好。     

温带草原11个植物群落夏秋土壤呼吸对气温变化的响应

 在夏秋季节,采用碱液吸收法对锡林郭勒草原11个群落的土壤呼吸进行了测定,比较和分析了各群落土壤呼吸的季节动态、平均呼吸速率、土壤呼吸对气温变化的响应。结果表明：1）各群落土壤呼吸有明显的季节变化,其动态与气温大体一致,但不完全同步; 2）生长季各群落平均呼吸速率介于565.07～1 349.56 mg C·m-2·d-1之间,总体差异极显著,各群落平均呼吸速率与平均气温无显著相关关系;3）指数模型能较好地表示土壤呼吸对温度变化的响应,温度能在一定程度上解释土壤呼吸的季节变化,但温度较低时模型的拟合好于温度较高时;4）各群落的Q10值介于1.47～1.84之间,与各群落的平均气温亦无显著相关关系,小麦群落的Q10高于所有草地群落,说明土地利用方式对土壤呼吸的温度敏感性有影响。     

不同土地利用方式下土壤呼吸及其温度敏感性

采用静态箱-气相色谱法对四川盆地中部紫色土丘陵区3种土地利用方式（林地、草地和轮作旱地）土壤呼吸进行测定，结果表明，林地、草地和旱地土壤呼吸速率变化范围分别为78．63～577．97、39．28～584．18和34．48～484．65mgCO2·m^-2·h^-1，年平均土壤呼吸速率分别为264．68、242．91、182．21mgCO2·m^-2h^-1。3种土地利用方式的土壤呼吸速率季节变化趋势均呈单峰曲线，林地和草地土壤呼吸速率最大值均出现在夏末（7月底与8月初之间），旱地土壤呼吸速率最大值出现的时间比林地和草地要早，在6月底与7月初之间；最小值均出现在12月底与翌年1月初之间。土壤温度和土壤湿度是影响本地区土壤呼吸的主要因子，双因素关系模型（R=αe^bTw^c）较好地拟合了土壤温度和土壤湿度对土壤呼吸的影响，二者共同解释了土壤呼吸变化的64％～90％。土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值受土壤（5cm处）温度和土壤（0～10cm）湿度的影响。分析表明3种土地利用土壤的Q10值与土壤温度呈显著负相关关系，而与土壤湿度呈显著正相关关系。     

锡林河流域两类植物群落土壤呼吸特征的比较

采用碱液吸收法对锡林河流域一个半干旱典型草原群落的土壤呼吸进行了5个月的野外测定,并对其与气候因子和生物量之间的关系进行了分析.另选择了锡林河岸边的一个沼泽化草甸群落作为对比来研究土壤湿度和植被类型对土壤呼吸的影响.主要结果包括:1)两个群落土壤呼吸的季节动态基本一致,均出现了两个峰值,其中草原群落和草甸群落土壤呼吸速率的变化范围分别为312.8～1 738.9mgC@m-2@d-1和354.6～2 235.6 mg C@m -2@d-1.草甸群落的土壤呼吸速率明显高于草原群落,它们的日平均土壤呼吸速率分别为1 349.6 mg C@m-2@d-1和785.9mg C@m-2@d1;2)在草原群落中,土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性比其与温度的关系更加显著,而在草甸群落正好相反,反映出这两种气候因子在不同生境中起着不同的作用.根据土壤呼吸与气温之间的同归关系外推出2001年生长季草原群落和草甸群落的土壤呼吸量分别为142.4 g C/m2和236.1 g C/m2;3)在草甸群落中,地上总生物量与土壤呼吸速率之间没有显著的相关关系,而地上部活体生物量与土壤呼吸速率之间则存有很显著的幂函数关系.在草原群落中,土壤呼吸速率与地上活体生物量或地上总生物量的相关性均很弱.     

锡林河流域两类植物群落土壤呼吸特征的比较

采用碱液吸收法对锡林河流域一个半干旱典型草原群落的土壤呼吸进行了5个月的野外测定,并对其与气候因子和生物量之间的关系进行了分析。另选择了锡林河岸边的一个沼泽化草甸群落作为对比来研究土壤湿度和植被类型对土壤呼吸的影响。主要结果包括:1)两个群落土壤呼吸的季节动态基本一致,均出现了两个峰值,其中草原群落和草甸群落土壤呼吸速率的变化范围分别为312.8～1 738.9 mg C·m-2·d-1 和354.6～2 235.6 mg C·m-2·d-1。草甸群落的土壤呼吸速率明显高于草原群落,它们的日平均土壤呼吸速率分别为1 349.6 mg C·m-2·d-1和785.9mg C·m-2·d-1; 2)在草原群落中,土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性比其与温度的关系更加显著,而在草甸群落正好相反,反映出这两种气候因子在不同生境中起着不同的作用。根据土壤呼吸与气温之间的回归关系外推出2001年生长季草原群落和草甸群落的土壤呼吸量分别为142.4 g C/m2 和 236.1 g C/m2;3)在草甸群落中,地上总生物量与土壤呼吸速率之间没有显著的相关关系,而地上部活体生物量与土壤呼吸速率之间则存有很显著的幂函数关系。在草原群落中,土壤呼吸速率与地上活体生物量或地上总生物量的相关性均很弱。     

塔里木荒漠河岸林灰胡杨群落最小面积确定与研究方法比较

荒漠河岸林是塔里木极端干旱区唯一的森林群落类型，群落结构组成简单。我们采用种-面积曲线、群落系数-面积曲线与重要值-面积曲线3种方法对塔里木河上游荒漠河岸林灰胡杨（Populus pruinosa Schrenk）群落最小面积进行研究。结果显示，4种饱和种-面积曲线的拟合效果差异明显，S=aA/（1+bA）和S=a（1-e^-bA）模型拟合的相关系数较高（P < 0.01），拟合效果优于其它2种模型。当取样面积为100 m²时，可包括群落60%~80%的物种数，取样面积为200 m²时，则可包括群落90%的物种数。群落系数-面积曲线与重要值-面积曲线2种方法确定的群落最小面积均为400 m²，二者克服了种-面积曲线仅关注物种出现与否和饱和种的估算问题，拟合结果更符合实际情况，更适用于塔里木荒漠河岸林最小取样面积的确定。本研究结果表明荒漠河岸林包括60%、80%、90%群落物种的临界抽样面积分别为100 m²、200 m²和400 m ²，可以满足不同研究精度的要求；塔里木河上游荒漠河岸林灰胡杨群落学调查的最适取样面积是400 m²。     

荒漠河岸林植物木质部导水与栓塞特征及其对干旱胁迫的响应

 以同处于干旱区的塔里木河下游(铁干里克)和黑河下游(乌兰图格)断面为研究区, 比较了荒漠河岸林主要建群种胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix spp.)、疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和花花柴(Karelinia caspia)在长期遭受不同干旱胁迫下的根、枝条木质部导水力和栓塞化程度的变化特征, 并分析了木质部导水对干旱胁迫的响应及适应策略。结果表明: 1) 黑河下游荒漠河岸林植物的导水能力显著高于塔里木河下游, 其中柽柳、胡杨、疏叶骆驼刺和花花柴根木质部的初始比导率(K_s0)分别高11.97、6.74、7.10和3.73倍, 枝条的K_s0分别高9.48、3.65、2.07和1.88倍, 地下水埋深导致的干旱胁迫程度不同是诱发荒漠植物导水能力差异的根本原因; 2)柽柳耐干旱能力最强, 适应范围较宽, 而花花柴、疏叶骆驼刺的耐旱性相对较弱, 适生范围较窄, 这可能与植物的根系分布有关; 3)干旱胁迫较轻时, 枝条木质部是荒漠河岸林植物水分传输的主要阻力部位, 干旱胁迫严重时, 根木质部是限制植株水流的最大阻碍部位; 4)荒漠河岸林植物主要通过调节枝条木质部的水流阻力来适应干旱胁迫, 且其适应策略与干旱胁迫程度有关, 干旱胁迫轻时, 植物通过限制枝条木质部水流来协调整株植物的均匀生长; 干旱胁迫严重时, 植物通过牺牲劣势枝条、增强优势枝条水流来提高植株整体生存的机会。     

万木林保护区毛竹林土壤呼吸特征及影响因素

2009年1-12月,利用Li-Cor 8100开路式土壤碳通量系统测定福建省万木林自然保护区毛竹林土壤呼吸速率,分析毛竹林土壤呼吸动态变化及其与凋落物量的关系.结果表明:毛竹林土壤呼吸月变化呈明显的双峰型曲线,峰值分别出现在6月(6.83 μmol·m-2·s-1)和9月(5.59μmol·m-2·s-1).土壤呼吸速率的季节变化较明显,最大值出现在夏季,最小值出现在冬季;土壤呼吸速率与土壤5 cm温度呈显著正相关关系(P＜0.05),与土壤含水量无显著相关性(P＞0.05);毛竹林凋落物量月变化呈单峰型曲线.毛竹林土壤呼吸速率与当月凋落物归还量呈显著正相关(P＜0.05).土壤温度和凋落物量的双因素模型可以解释土壤呼吸速率变化的93.2%.     

恩诺沙星残留对土壤微生物功能的影响

研究了恩诺沙星残留对土壤呼吸作用、纤维分解作用、氨化作用、硝化作用的影响 ,结果表明 ,相对较低浓度恩诺沙星残留(0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )刺激土壤呼吸作用 ,相对较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 )对土壤呼吸作用产生抑制 ,药物作用活性维持期为 6 d;恩诺沙星残留对土壤纤维分解作用影响较不明显 ;较低浓度恩诺沙星残留 (0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )对土壤氨化作用有刺激作用 ,而较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 ,10μg/ g土 )则会对其起抑制作用 ,药物作用活性期为 9d;不同浓度恩诺沙星对土壤硝化作用影响极其显著 ,当恩诺沙星浓度达到 1μg/ ml时 ,在 3～ 9d内 ,对土壤硝化作用有一定抑制作用。当恩诺沙星浓度达到 10μg/ ml时 ,强烈抑制了土壤硝化作用 ,直到本试验结束时 ,其抑制作用未见减弱。结果表明恩诺沙星残留影响了土壤微生物这些功能 ,因而可能影响到土壤特性和土壤中一些生态过程     

A parametric distribution for the fraction of outdoor soil in indoor dust

For a chemical that does not have a source inside a house, the ratio of its dust concentration indoors to its soil concentration outdoors is equal to the fraction of house dust that is composed of soil. To estimate the fraction of soil in house dust, we compiled ratios of the concentrations of a chemical in dust and soil from the scientific literature. We find that a lognormal distribution fits the data extremely well. This distribution is suitable for use in public health risk assessments for single‐family homes in temperate climates.     

西藏中部退化土壤在不同培肥措施下的肥力特征

于西藏中部春播条件下就不同培肥方式对退化土壤物理、化学和生物性质的影响以及土壤肥力因子间的相互关系进行了研究。结果表明 ,化肥、有机肥 ,特别是有机 -无机肥配合施用在协调土壤环境 ,促进以细菌为主导的土壤微生物繁殖以及土壤有机质、土壤团粒结构形成和土壤养分转化等方面具有重要作用 ;退化土壤物理、化学和生物性质呈现出变化特征的相对一致性 ,并在总体上呈现出较为明显的恢复态势 ,突出地反映了高原高寒以及干旱、半干旱条件下退化土壤所具有的在相对较短的时间内实现肥力恢复及结构重建的可能性及其潜力。石灰性土壤条件下 ,耕层土壤有机质以及不同土层全氮、有效氮、全磷、有效磷的绝对增长量较大。同时 ,不同培肥方式对不同土层土壤真菌、固氮菌以及耕层土壤放线菌的繁殖普遍具有不同程度的抑制作用 ;不同土层土壤固氮菌与纤维素分解菌均呈负相关。     

Considerations on the use of the p-nitrophenyl phosphomonoesterase assay in the study of the phosphorus nutrition of soil borne fungi

The p-nitrophenyl phosphomonoesterase assay (pNPPase) is commonly used to measure cell-wall-associated and extracellular phosphatase activity of soil fungi. pNPPases are usually assayed in the context of fungal nutrition, where inorganic P supply might be enhanced by the mineralisation of monoester organic P sources in the soil. The importance of the assay to the P nutrition of soil fungi is considered based on the evidence currently available including the consistency of methodological approach. The nature of organic P in the soil and the relevance of the assay to some specific soil substrates is discussed, particularly the chemistry and bioavailability of myo-inositol hexakisphosphate and the lower inositol phosphates. The evidence for the long-term stability of pNPPases in the soil is examined in the light of the persistence of pNPPase in soils. The role of persistent extracellular fungal pNPPases in the soil P cycle is discussed. Conclusions from pNPPase based studies must be based upon an appreciation of the constraints of the assay and the complex chemistry of organic P and pNPPase in the soil.     

围栏封育对天山北坡草甸草原土壤呼吸的影响

对新疆天山北坡草甸草原围封9a的样地和围栏外的放牧样地进行比较,采用LI-8100土壤呼吸监测系统对草甸草原围栏内外土壤呼吸进行监测,分析围栏内外土壤呼吸的日变化、季节变化及其与环境因子的关系。结果表明:围栏内外土壤呼吸速率存在明显的日变化和月变化规律,均呈单峰曲线,且在植物生长季峰形比较明显,围栏内和围栏外土壤呼吸速率最高值出现在6月份17:00,分别为5.87、4.41μmol m~(-2)s~(-1),围栏内土壤呼吸速率比围栏外高出33.1%。最低值出现在10月份8:00,分别是0.26、0.29μmol m~(-2)s~(-1)。土壤CO_2日排放量与日均气温和地温的变化特征一致,与日均土壤含水量的变化特征相反,围栏内的土壤呼吸明显高于围栏外。土壤呼吸速率与气温和5 cm地温呈显著正相关,与其它深度的地温相关性不显著;与土壤湿度相关性不显著。     

土壤微生物资源管理、应用技术与学科展望

土壤中蕴藏着高度的微生物多样性,在陆地生态系统中发挥着非常重要的功能,加强对土壤微生物资源的综合管理与开发应用是提升生态系统稳定性与生产力及农产品质量的重要途径。首先,土壤微生物多样性具有全球性的重大意义,有待完善对土壤微生物的检测与监测技术研究,进而实现土壤微生物多样性与土壤功能的耦合以及对土壤质量的评定;其次,土壤微生物作为一种宝贵的生产资料和可持续资源,要加强其在土壤肥力强化与保育、土壤障碍消减与调节、土壤污染控制与修复等3个领域的应用研究。最后,未来土壤微生物学发展将会形成土壤微生物系统学、土壤微生物过程学与土壤微生物功能学3个子学科,要建立土壤微生物种质资源库与遗传信息库,推进土壤微生物生理代谢过程、生物化学过程及生态行为过程的研究,联结土壤微生物与土壤功能的关系,并从土壤中的功能微生物出发对环境变化作出积极响应和主动调控。此外,原创性方法的建立与应用是限制土壤微生物学发展的技术瓶颈,联合生物地理学与生物信息学破译重要基因的特定生态功能,并将其应用到生态模型以及生态系统未知领域的研究中去,是土壤微生物学面临的挑战。     

Various Applications of Soil Contaminant Database Developed for the Central Artery/Tunnel Project

One of the largest environmental assessment programs in the United States was initiated in the early 1990s to determine the chemical characteristics of soil located within the planned alignment for the Central Artery (I-93) / Tunnel (I-90) (CA/T) Project in Boston, Massachusetts. The primary purpose of the program was to support management of the handling and disposal of over 17 million cubic yards of soil to be excavated during construction of the CA/T Project. As part of this work, more than 8,000 soil samples were collected from more than 2,600 soil borings and analyzed for a range of chemical contaminants, including volatile organic compounds, acid/base neutral compounds, total petroleum hydrocarbons, polychlorinated biphenyls, and heavy metals. The soils encountered during the investigations exhibited properties influenced by numerous anthropogenic activities. These activities, such as vehicular emissions, historic industrial/manufacturing operations, and waterfront filling with both building rubble and dredge spoils from Boston Harbor, resulted in soils primarily contaminated with petroleum hydrocarbons and metals. As a result of this program, an extensive database of the chemical constituents present in urban soils in downtown Boston was developed. These results were primarily used to delineate the limits of contaminated areas affecting the planned construction. In addition, the database has been used by the Project to support various soil management activities, as well as by the regulatory community in developing guidelines and criteria governing the management of contaminated soils in Massachusetts. This paper focuses on the various applications of this database throughout the course of the Project, and with the additional aim of stimulating potential future applications by both the regulatory and scientific communities.     

A rapid,cost-effective procedure for the extraction of microbial DNA from soil

Here we describe a DNA extraction method that is based on a simple, rapid polyvinylpolypyrrolidone–calcium chloride precipitation to release microorganisms from the soil combined with lysozyme–proteinase–SDS lysis of the microbial community. The extracted DNA is of high quality and allows direct detection of specific genes by the polymerase chain reaction (PCR) as well as cloning of indigenous microbial DNA. This method facilitates the extraction of 36 500-mg soil samples simultaneously in a 2-h period by one person. The procedure is safe, inexpensive, and does not require specialized equipment or generate hazardous wastes.     

试论土壤物理在土壤肥力研究中的重要性

土壤学作为自然科学的一个分支，它是生产进步到一定历史阶段的必然产物．随着近代数学和物理学向土壤学的渗透，充实了土壤学的研究内容，并形成了一门新型的土壤学分支——土壤物理学．土壤之所以成为绿色植物生长的基地，是因为它具有肥力．人们对于土壤的认识和研究是与土壤的研究紧密相联的     

黄土和风沙土藓结皮土壤呼吸对模拟降雨的响应

生物结皮土壤呼吸是干旱和半干旱生态系统碳循环的重要组成部分,但目前其对降雨的响应规律尚不明确。针对黄土高原黄土和风沙土上发育的藓结皮,分别进行2、4、6、10、20、30、40 mm的模拟降雨,并使用便携式土壤碳通量分析仪测定雨前和雨后藓结皮的呼吸速率,对比分析降雨量对藓结皮呼吸速率的影响;同时,在40 mm降雨后的0—24 h连续测定藓结皮的呼吸速率变化,分析藓结皮呼吸速率随雨后历时的变化规律。结果显示,7种降雨量后两种土壤上藓结皮的呼吸速率均显著升高,黄土上藓结皮呼吸速度的增幅为2.89—6.38倍,风沙土上藓结皮呼吸速率的增幅为0.73—4.38倍。0—6 mm降雨中,两种土壤上藓结皮的呼吸速率均随降雨量增加而迅速升高,二者成显著线性正相关关系;6—40 mm降雨中,黄土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而缓慢升高,但风沙土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而快速降低。两种土壤上藓结皮的呼吸速率随雨后历时表现出相似的变化规律,即雨后迅速升高、之后逐渐降低,并在24 h左右回归到雨前水平;但黄土上藓结皮的呼吸速率在雨后即刻达到峰值,而风沙土上藓结皮的呼吸速率在雨后30 min左右方达到峰值。黄土上藓结皮的呼吸速率一致高于风沙土上的藓结皮,前者在不同降雨量和雨后历时中平均比后者高150.0%和59.6%。此外,藓结皮呼吸速率与表层土壤含水量存有显著相关关系,在含水量较低(小于约4%)时二者显著正相关,在含水量较高(大于约4%)时二者对于黄土上藓结皮为正相关、对于风沙土上藓结皮为负相关。研究表明,黄土高原藓结皮土壤呼吸对降雨响应快速而直接,但其响应规律对于黄土和风沙土上的藓结皮是不同的,总体而言黄土上藓结皮对降雨的响应更为持久有效。