高寒地区不同退化草地植被特性和土壤固氮菌群特性及其相关性

选取东祁连山不同退化程度的高寒草地为研究对象,调查研究其植物种类、植被盖度、高度、地上生物量等植物指标以及土壤好气性自生固氮菌和嫌气性自生固氮菌数量,在此基础上,采用real-time PCR的方法扩增nifH基因,测定不同退化程度草地土壤中固氮菌相对于土壤总细菌的量,以探讨草地退化过程中植被及土壤固氮菌群的变化规律,结果发现:随着退化程度的加深,草地植物种类逐渐减少,并且优势植物发生变化,毒杂草逐渐增多,植被的高度、盖度、地上生物量都逐渐降低。对土壤固氮菌的研究则表明,土壤好气性自生固氮菌和嫌气性自生固氮菌的数量在不同退化草地随草地退化程度的加重而减少,在同一退化程度草地土壤则是随土层深度加深而下降。对土壤固氮菌nifH基因扩增的结果也表明随着退化加剧,土壤固氮菌相对于土壤总细菌的比例在降低,进一步说明草地退化过程中土壤固氮菌不仅是数量上的下降,更是群落结构层面的变化。对植被特性和土壤固氮菌含量的相关分析表明,植被特性和土壤中固氮菌含量呈显著相关。研究从土壤固氮菌群的角度研究了草地退化的过程,说明了二者具有协同性,研究和治理草地退化必须重视土壤功能菌群尤其是固氮菌群的作用。     

水稻化感品种对土壤微生物的影响

通过盆栽实验研究三叶期水稻化感品种对土壤微生物种群数量的影响。结果显示,土壤细菌、放线菌、真菌、氨化细菌和好气性自生固氮菌数量在水稻化感品种P1312777和水稻非化感品种“辽粳九”、“秋光”的土壤中存在显著差异,土壤中大多数微生物被水稻化感品种所抑制,但化感品种土壤中的放线菌和好气性纤维素分解菌数量则介于两种非化感品种之间。这一研究表明,水稻化感品种能显著地影响土壤微生物种群数量。     

三江源地区高寒草原土壤微生物活性和微生物量

为了揭示青藏高原高寒草地土壤微生物活性和微生物量碳、氮情况,同时探讨气候变化对土壤微生物的影响,以青藏高原腹地三江源自然保护区高寒草原土壤为研究对象,选择土壤质地、植被类型基本一致,海拔高度不同（3400—4200m）的4个样地,分析测定了土壤微生物（细菌、真菌、放线菌和部分生理功能微生物群）数量、土壤微生物量（碳、氮）、土壤酶（纤维素酶、蛋白酶、脲酶用、蔗糖酶）活性。结果表明：研究区域均含有较丰富的土壤有机碳和养分,微生物数量多少为细菌>放线菌>真菌,主要功能微生物菌群数量为氨化细菌>好气性固氮菌>硝化细菌>亚硝化细菌,样地间的微生物生物量碳、氮含量差异显著。相关性分析表明,除与亚硝酸细菌具有弱正相关性外,海拔高度与其它因子均具有负相关性,其中与细菌和氨化细菌具有极显著负相关性,与好气性固氮菌和硝酸细菌具有显著负相关性。因此,温度的升高可能明显的影响了三江源地区高寒草原的土壤微生物活性。     

地黄连作对根际微生物区系及土壤酶活性的影响

以地黄连作2年和1年的土壤为研究对象,分别测定了根际微生物区系变化及根际土壤酶活性．结果表明：地黄连作对其根际微生物区系及土壤酶活性产生了较大的影响．随种植年限的增加,根际细菌和真菌减少,但差异均不显著;放线菌增多,连作2年的土壤约为1年的4倍．土壤中氨化细菌、好气性固氮菌、硫化细菌、反硝化细菌和嫌气性纤维素分解菌分别增加了25．99、45．39、11．43、1．36和1．43倍,而好气性纤维素分解菌减少了86．74％．连作地黄根系的分泌物对脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、蛋白酶和纤维素酶活性具有促进作用,分别增加了62．87％、9．43％、47．91％、139．62％和31．33％,而对过氧化氢酶则呈抑制作用．说明地黄连作会破坏根际微生物种群平衡．     

太子参连作对根际土壤微生物的影响

采用微生物培养法和末端限制性片断长度多态性(T-RFLP)技术分析连作对太子参根际土壤微生物多样性的影响。结果表明:连作导致太子参根际土壤细菌和好气性自生固氮菌数量极显著下降,相反,真菌、放线菌、厌气性纤维素分解菌数量极显著增加,而硝化细菌数量变化不显著。T-RFLP分析显示:与太子参-水稻-太子参轮作的土壤相比,太子参连作的土壤细菌种(属)略有减少,其中致病菌和病原菌种(属)增多,并出现一些具拮抗功能的链霉菌属(种);真菌种(属)则表现出上升的趋势,但未检索到与植物致病相关的真菌种(属)。     

巴音布鲁克高寒人工草地土壤可培养微生物区系特征

以巴音布鲁克建植期为4、8、15和20年的4种人工草地为对象,以天然草地为对照,采用平板表面涂抹法对0～20cm、20～40cm的土壤微生物区系特征进行了分析。结果表明:细菌数量以建植期4年的草地土壤最多,20年最少,8年、15年人工草地分别是天然草地的1.19和0.58倍;真菌数量为4年人工草地>20年人工草地>15年人工草地>8年人工草地>天然草地;放线菌数量以天然草地最多,8年人工草地次之,20年、4年、15年人工草地依次降低;细菌、真菌以及放线菌数量均在8月达到最大值,9月最小;细菌与植被盖度呈显著正相关(P<0.05),微生物总数与植被盖度呈极显著正相关(P<0.01),真菌与土壤含水量呈极显著正相关(P<0.01),与电导率呈显著正相关(P<0.05),pH值对放线菌的影响最大;影响微生物类群总数的主要生态因子是植被盖度和建植年限。     

我国南方红壤矿区复垦土壤的微生物生态特征研究Ⅰ对土壤微生物活性的影响

通过对浙江哩浦铜矿废弃地土壤微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明,与对照土壤相比,矿区土壤微生物总数下降68．43％～80．32％,细菌、放线菌数量减少,但真菌变化不明显,各主要生理类群硝化细菌、氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌数量均呈下降趋势,土壤基础呼吸速率下降;土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脱氢酶酶活性均有不同程度减弱;土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用和纤维素分解强度降低,抑制了矿区土壤C、N的周转速率和能量循环,土壤微生物活性减弱是矿区复垦土壤微生物生态的重要特征之一。     

大棚蔬菜轮/连作系统土壤肥力与微生物因子综合评价

从土壤肥力与微生物因子探索连茬障碍机理,以期为其提供科学依据。研究草莓番茄轮作(RST)、番茄连作4年(CT4)和番茄连作10年(CT10)3种蔬菜种植模式根际与非根际土壤微生物区系及生理菌群,并对土壤肥力与微生物生物因子进行主成分分析。结果表明根际土壤微生物三大类群和生理菌群数量均高于非根际,根际效应显著。番茄连作根际与非根际土壤细菌和放线菌数量呈现先增加后减少趋势;真菌数量呈线型增加趋势,CT4和CT10在根际与非根际较RST分别增加9.09%和2.11%、75.48%和57.72%。番茄连作根际土壤硝化细菌和好气性自生固氮菌数量的减少,氨化细菌与好气性纤维素分解菌在短期连作表现为增加长期减少的变化趋势;解钾菌、无机磷和有机磷细菌数量在根际与非根际土壤均减少。在6种研究的种植模式中,RST根际土壤状况最好,其次为CT4的根际与RST非根际土壤,CT10的根际土壤、CT4与CT10非根际土壤状况最差。结论是蔬菜连作造成土壤质量下降,连作年限越长下降越显著。     

围封对退化高寒草甸土壤微生物群落多样性及土壤化学计量特征的影响

围封对植被处于近自然恢复状态的退化草地有一定的修复作用,开展轻度退化草地围封过程中生物与非生物因素的协同互作研究是完整地认识草地生态系统结构和功能的基础.本试验对围栏封育10年的轻度退化草地的土壤化学计量特征进行了研究,同时采用高通量基因测序技术并结合Biolog-Eco方法,调查了土壤微生物多样性和功能的变化.结果表明:轻度退化草地实施围封后,土壤铵态氮含量显著升高,全钾含量显著降低,土壤有机碳、全氮、全磷、硝态氮、速效磷和速效钾则无明显变化.高寒草甸土壤微生物碳和氮在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著;围栏封育后草地土壤微生物碳氮比显著高于轻度退化草地.随培养时间的延长,高寒草甸不同土层土壤微生物碳代谢强度均显著升高,土壤微生物碳代谢指数在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著.高寒草甸土壤细菌OTUs显著高于真菌,轻度退化与围栏封育草地土壤微生物相似度为27.0%～32.7%.围封后,土壤真菌子囊菌门、接合菌门和球壶菌门相对丰富度显著升高,担子菌门显著降低,土壤细菌酸杆菌门显著低于轻度退化草地.土壤真菌和细菌群落组成在不同土层间差异较大,在轻度退化和围栏封育草地间仅有表层土壤真菌群落组成表现出较大差异.土壤细菌多样性受土壤全氮和速效钾影响较大,真菌多样性受地上生物量影响较大.土壤微生物对碳源利用能力主要受土壤速效钾影响.综上,长期围封禁牧对轻度退化草地土壤养分和土壤微生物无明显影响,且会造成牧草资源浪费,适度放牧可以保持草地资源的可持续利用.     

菠萝-甘蔗轮作的土壤生态效应

通过2000～2002年进行菠萝-甘蔗轮作田间试验,研究了菠萝、甘蔗轮作对甘蔗土壤生态的影响。结果表明：菠萝甘蔗轮作田与甘蔗连作田比较,能明显地改善土壤的通气和蓄水性,加速速效性养分的释放;增强土壤酶活性;增加土壤微生物总量(一般好气性细菌、真菌、放线菌);有益的氨化细菌和硝化细菌成倍增加,而无益的厌氧性细菌、反硝化细菌则受到抑制;固氮菌数量小且变化不大。菠萝-甘蔗轮作对甘蔗土壤生态环境的改善其实质在于：菠萝、甘蔗轮作后,由于其作物种类的不同导致土壤结构的改善和土壤微生物种类和数量增多,土壤生物活性增强,并导致土壤速效养分的增加。     

温带草原退化对土壤剖面微生物学特征的影响

【目的】草地退化已成为我国草原当前面临的最主要问题。土壤微生物量和土壤酶活性是反映土壤养分和土壤环境质量的重要指标。揭示退化程度对温带草原土壤剖面微生物学特征的影响规律。【方法】以内蒙古温带草原为研究对象,选取成熟自然草地以及中、重度退化草地和极度退化草地4种典型不同退化程度的草地,按不同土壤深度分层采样并进行土壤微生物量和土壤微生物酶活性的测定。【结果】表层土壤微生物生物量及其酶活性在不同退化样地中呈现出一致的趋势:成熟自然样地中度退化样地重度退化样地极度退化样地;10-20 cm土层土壤微生物学特征与表层的差异随着退化程度的加深逐渐减少,甚至在极度退化样地中10-20 cm层土壤微生物指标高于表层。【结论】表层土壤微生物生物量及其酶活性随着退化程度的加深而减少。同时,退化程度越严重,表层与10–20 cm土层之间土壤微生物学特征的差异越小。这一结果为评价草地退化程度提供了新思路,为温带草原的恢复和重建提供了重要的理论依据。     

甘南州不同退化程度高寒草甸植被及土壤特性的演化规律

为明确甘南州退化高寒草甸植被及土壤特性的演化规律,本研究以甘南藏族自治州碌曲县、夏河县和合作市不同退化程度高寒草甸为研究对象,调查其植被特征并采集土壤样品,测定土壤理化性质、酶活性及微生物数量。结果表明,随退化程度加深,莎草科、蔷薇科和毛茛科等科属毒杂草逐渐代替禾本科优质牧草优势位,植被高度、盖度、草产量、多样性指数降低,重度退化草地较轻度退化草地草产量降低了约2000 kg/hm²;土壤理化性质全氮、全磷、全钾、孔隙度、粉粒含量下降,pH值、全盐、容重及黏粒含量升高,由轻度至重度退化草地土壤全磷含量下降了0.67 g/kg,土壤全钾含量下降0.62 g/kg;土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性降低,蔗糖酶活性由轻度至重度退化草地降幅最大,可达0.45 mg/g/24h;土壤细菌和放线菌数量降低,真菌数量增加,重度退化草地较轻度而言细菌数量降低约5×10⁶ cfu/g,放线菌降低约5×10⁵ cfu/g,真菌增加约2×10³ cfu/g;相关性分析发现各因子与退化程度的相关性性强,相关系数在0.92以上,多为0.99甚至1。因此,甘南州高寒草甸随退化程度加深,总体呈现出草地优势种消失,植被高度、盖度、草产量、多样性下降,土壤养分及活性降低,并呈现向盐碱化、荒漠化演替的趋势。本研究为甘南州高寒草甸生态系统退化预测、管理、恢复等方案的制定提供理论依据。     

植被类型变化对土壤微生物碳利用效率的影响研究进展

植被类型变化强烈影响着土壤碳循环。土壤微生物碳利用效率（CUE）是微生物将从环境中获取的碳分配给自身生长的比例，是土壤碳循环的综合指标。研究植被类型变化对CUE的影响有助于从微生物视角理解该过程中的土壤碳动态，可以为评估植被类型变化对土壤质量及生态系统碳循环的影响提供基础，具有重要的理论及实际价值。通过系统查阅相关文献，综述了植被类型变化导致的CUE变化情况，以及该过程中影响CUE的因子与机制。目前，相关研究主要涉及以林地、草地和农业用地为起点或终点的植被变化类型。天然林（原生林、次生林）变化为人工林、林地变化为草地后CUE普遍下降，随终点植被的发展CUE可能恢复至起点水平。植被成熟度越高，发生转变时CUE变化越剧烈。植被类型变化以农业用地为起点或终点时，CUE变化方向的不确定性及幅度的变异性均增加。植被类型变化导致的CUE变化主要受到植被、土壤、微生物因子及其交互作用的驱动，指示CUE的指标、采样季节和土层也会一定程度上影响CUE的变化。今后相关研究应采用直接的CUE测定方法，拓宽研究气候区及植被变化类型，关注植被变化过程中CUE变化的土层差异及动态监测，深入对植被类型变化导致的生态环境因子变化与CUE的关系及作用机制的研究。     

黄土丘陵区草地土壤微生物C、N及呼吸熵对植被恢复的响应

以野外样地调查和室内分析法研究了黄土丘陵区不同植被恢复年限下草地土壤微生物C、N及土壤呼吸熵的变化.结果表明,土壤微生物量碳明显地随着植被恢复年限的增加而增加.在恢复前23a, 土壤微生物量碳在0～20 cm土层年增加率为24.1%;20～40 cm为104.4%.植被恢复23a后,0～20 cm土层增长率为0.83%,20～40 cm为0.19%.土壤微生物量N表现为在植被恢复的初期略有下降,3a后,开始出现明显增加.0～20 cm土层年增长率为20.14%,20～40 cm为15.11%.在植被恢复23a后,0～20 cm土层的年增长率为0.14%,20～40 cm变化不大.土壤微生物呼吸强度随着恢复年限的增加逐渐加强;土壤呼吸熵随植被封育时间的增加而呈对数降低趋势.土壤呼吸熵(qCO2)在反映土壤的生物质量变化时,显得更加稳定,受植物生长状况影响较小.相关分析表明,土壤微生物量和土壤微生物活性与土壤有机质、碱解氮和粘粒含量显著正相关;与土壤粉粒含量明显负相关;表层土壤pH值对其也有明显影响.草地植被自然恢复过程可增加土壤微生物活性,有利于土壤质量的提高.     

半干旱区沙质退化草地造林对土壤质量的影响

采用野外调查与室内培养相结合的方法,研究了我国北方半干旱区科尔沁沙地退化草地营造樟子松人工林32年后0～10 cm表层土壤理化性状、土壤碳氮矿化量、土壤微生物量以及土壤酶活性等的变化. 结果表明32年生樟子松人工林土壤有机碳、全氮和全磷等养分含量分别下降了21%、42%和45%;5月和11月樟子松人工林土壤NH4 -N显著高于草地(P=0.001;P=0.019),而5、8和11月草地土壤NO3--N含量显著高于樟子松人工林(P＜0.001;P=0.048;P=0.031);5、8和11月樟子松人工林土壤有机碳日矿化释放的CO2-C量均大于草地,而二者土壤氮矿化率差异不显著(P＞0.05);5和8月樟子松人工林土壤微生物量碳含量与草地相比差异不显著,11月则显著高于草地;土壤养分和水分含量是影响土壤微生物量碳含量的重要因素;与草地相比,樟子松人工林土壤脲酶和蔗糖酶活性降低,而土壤过氧化氢酶活性升高. 上述结果说明半干旱区沙质退化草地营造樟子松人工林32年后土壤质量出现一定程度的下降;由于植被的改变,樟子松人工林土壤理化性状和生物学性状等表现出与草地不同的季节动态特征.造林作为我国北方半干旱区沙地退化生态系统的一种恢复手段具有一定的局限性.     

Plant community composition steers grassland vegetation via soil legacy effects

Soil legacy effects are commonly highlighted as drivers of plant community dynamics and species co‐existence. However, experimental evidence for soil legacy effects of conditioning plant communities on responding plant communities under natural conditions is lacking. We conditioned 192 grassland plots using six different plant communities with different ratios of grasses and forbs and for different durations. Soil microbial legacies were evident for soil fungi, but not for soil bacteria, while soil abiotic parameters did not significantly change in response to conditioning. The soil legacies affected the composition of the succeeding vegetation. Plant communities with different ratios of grasses and forbs left soil legacies that negatively affected succeeding plants of the same functional type. We conclude that fungal‐mediated soil legacy effects play a significant role in vegetation assembly of natural plant communities.     

宁夏东部荒漠草原-灌丛地转变过程土壤氮素响应

选取近30年荒漠草原灌丛引入形成的典型草地-灌丛镶嵌体内部的荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为研究样地,对各样地及其微生境(植丛与空斑)相关土壤指标进行测定,以了解荒漠草地向灌丛地转变过程中土壤氮素的响应特征。结果表明: 随草地灌丛化转变,草本与灌丛生物量均增加,其中一年生草本随灌丛引入增加明显;土壤水分、全碳、全氮及微生物生物量均呈降低趋势,微生物数量在草地边缘与灌丛边缘降低,而在灌丛地增加并略高于荒漠草地;从荒漠草地转变至灌丛地,硝态氮显著升高52.3%,最高为28.45 mg N·kg^-1,铵态氮显著降低10.4%,最低为4.81 mg N·kg^-1。微生物生物量氮与土壤水分呈显著正相关,而矿化氮与土壤水分响应关系则随着植被转变呈非线性变化,即硝态氮和铵态氮与土壤水分在荒漠草地和草地边缘呈正相关,而在灌丛边缘和灌丛地呈负相关。荒漠草地向灌丛地近30年的转变过程中,土壤全氮、微生物生物量氮呈降低趋势,而矿化氮显著增加,其中硝态氮尤为明显,表现出从荒漠草地土壤氮素的硝化抑制向灌丛地硝化加速转变。     

三江源区高寒草甸退化对土壤水源涵养功能的影响

三江源区是我国重要的水源涵养区,研究草地退化对土壤水源涵养功能的影响,可为三江源区水源涵养功能的科学评估与合理监测提供科学依据。以实地采样与室内测试分析相结合的方法研究了三江源区内不同土壤类型高寒草甸生物量特征、土壤水文物理性质及土壤水源涵养量。结果表明:高寒草甸在重度退化阶段地上生物量、地下生物量、毛管孔隙度、总孔隙度、自然含水量、最大持水量、土壤水源涵养量显著低于未退化和中度退化阶段(P<0.05)。随着高寒草甸退化程度加剧,土壤容重逐渐增大,且非毛管孔隙度规律不显著。未退化、中度退化、重度退化草甸的土壤水源涵养量范围分别为1884.32—1897.44t/hm2、1360.04—1707.79t/hm2、1082.38—1550.10t/hm2。中度退化草甸土壤水源涵养量比未退化草甸低9.37%—10.35%,重度退化草甸低18.31%—27.82%。草甸退化进程中土壤总孔隙度与毛管孔隙度的降低是影响土壤水源涵养量下降的直接原因,而草甸退化进程中地上生物量与地下生物量的减少则是间接原因。度量三江源区高寒草甸土壤水源涵养功能时应着重考虑毛管孔隙度的蓄水作用。研究表明高寒草甸地上生物量与土壤水源涵养量之间存在显著的正相关关系(P<0.05),该结果能够推动水源涵养功能评估向空间化、精细化发展,为探索利用遥感技术监测三江源区水源涵养功能提供参考依据。     

宁南山区典型植物根际与非根际土壤微生物功能多样性

选择宁南山区9种典型植物的根际与非根际土壤为研究对象,采用Biolog方法对土壤微生物功能多样性进行了研究。结果表明:9种不同植物根际土壤与非根际土壤的微生物活性(AWCD)、微生物多样性指数和微生物均匀度指数均存在明显差异;除冰草外,其他各种植物的根际土壤的微生物活性AWCD、微生物多样性指数和微生物均匀度指数均比非根际土壤的高;9种典型植物根际土壤微生物主要碳源利用类型是羧酸类和氨基酸类,非根际土壤微生物主要碳源利用类型是羧酸类、胺类、氨基酸类;微生物活性、微生物多样性指数和微生物均匀度指数两两之间均达到了极显著相关,与土壤化学性质各指标之间均未达到显著相关水平。     

东祁连山高寒草甸不同退化阶段植被/土壤磷素特征及其与生物量的关系

磷素是高寒草地生态系统的重要支持元素,高寒草甸退化导致较为严重的生态和生产问题,同时也引起了生态系统物质循环的变化。为揭示高寒草甸退化中土壤磷素特征及其对植被特征的效应,以东祁连山轻度(LD)、中度(MD)、重度退化(SD)高寒草甸退化阶段为研究对象,以多年围封高寒草甸(FG)为对照,在春季和夏季分别对不同高寒草甸阶段样地不同土层深度土壤全磷、有效磷、微生物量磷含量及碱性磷酸酶活性等磷素特征进行了研究,并对夏季植被地上生物量和磷素含量等植被特征进行了调查。结果表明：东祁连山高寒草甸退化导致植被地上生物量和磷含量急剧下降,重度退化高寒草甸地上生物量干重仅是围封草地的35.93%,退化高寒草甸地上部磷含量仅为围封草地的60%,且不同退化阶段地上部磷含量没有明显差异。退化导致高寒草甸表层土壤的全磷、有效磷含量升高,相比FG,土壤有效磷含量春季LD、MD和SD分别升高了16.67%、36.67%和3.33%,夏季分别升高了4.35%、26.09%和4.35%,且有效磷含量具有夏季低于春季的季节差异性。退化导致土壤微生物量磷含量明显降低,而对碱性磷酸酶活性影响没有明显的规律性,但围封草地夏季碱性...