黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15-400.89、246.56-321.25、267.76-347.05和118.96-245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87-47.63、27.63-42.89、24.66-36.20和15.64-22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14-22.96、12.89-19.75、11.54-14.40和7.23-11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49-10.87和16.27-24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%-4.85%、2.56%-4.45%、2.08%-5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P < 0.05); MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P < 0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。     

氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制

氮沉降持续增加背景下土壤C∶N∶P化学计量比和pH环境等的改变及其可能的土壤微生物学机制已经成为陆地生态系统与全球变化研究的新生长点和科学研究前沿.以生态化学计量学和土壤微生物生态学为理论基础,综述了氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制的基本理论、最新进展、研究热点与难点,旨在促进全球变化背景下陆地生态系统地下生态学的研究.氮沉降持续增加会导致森林生态系统磷循环加速,导致磷限制.氮沉降不但改变森林土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比和降低土壤pH值,而且改变土壤微生物生物量碳氮磷、细菌、真菌和放线菌的组成以及影响碳氮磷分解的关键酶活性.氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响表现为促进、抑制和无影响,其影响的差异可能来源于微生物效应的不同.叶片在凋落前有显著的氮磷养分回收,但是根无明显的养分回收,造成土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比存在明显差异.基于DNA/RNA等分子生物学方法为土壤微生物生态学研究提供了强有力的手段,将促进氮沉降对森林土壤有机质和凋落物化学计量比改变的微生物学机制研究.     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物基质质量的影响

凋凋落物基质质量是影响凋落物分解速率的决定性因子之一,本研究旨在探究模拟氮沉降对苦竹林凋落物基质质量的影响。2007年11月至2010年12月每月一次连续对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验,施氮水平分别为：低氮（5 g N?m–2?a–1）,中氮（15 g N?m–2?a–1）和高氮（30 g N?m–2?a–1）。在施氮2 a后,于2010年1月开始收集各样方的凋落物样品,连续收集12个月,分析测定凋落物基质质量。结果表明：施氮显著增加了凋落叶中N、P元素含量,中氮处理显著增加了凋落枝中N元素含量,中氮和高氮处理均显著增加了凋落枝中P元素含量;施氮对凋落物中C元素含量影响很微弱,显著降低了凋落叶中的C/N,中氮处理显著降低了凋落枝中的C/N,对木质素和纤维素含量均未造成显著影响。由于模拟氮沉降增加了苦竹凋落物的N、P含量,降低了其C/N,因此氮沉降可能会促进苦竹凋落物的初期分解速率。     

互花米草与短叶茳芏枯落物分解过程中碳氮磷化学计量学特征

为了揭示植物枯落物分解过程中元素生态化学计量学特征,对闽江河口湿地互花米草和短叶茳芏枯落物分解过程进行了测定.结果表明:整个分解期间内(2007年1-10月),在近潮沟生境和远潮沟生境,互花米草枯落物分解速率、氮磷养分含量低于短叶茳芏枯落物,但热值高于短叶茳芏枯落物;近潮沟生境,互花米草和短叶茳芏枯落物分解过程中平均C/N、C/P和N/P分别为70.5和34.7,2285.8和1210.7,32.8和35.4;远潮沟生境互花米草和短叶茳芏枯落物分解过程中平均C/N、C/P和N/P分别为72.7和33.2,2519.2和1167.0,34.0和35.9,两种生境下均表现为互花米草具有较高的C/N、C/P和较低的N/P;互花米草枯落物分解过程中具有较高的C/N和C/P,其分解速率较低.     

水氮互作对拔节期黍稷根系生理特性的影响

盆栽试验条件下,以‘5283黄’和‘晋黍5号’为试验材料,采用3个水分水平×3个氮肥水平,研究水氮互作对拔节期黍稷根系生理特性的影响。结果显示:(1)水分条件相同时,施氮均使黍稷根重、总根长、总表面积增加,根冠比则下降;施肥量相同时,适量灌水也相应促进了黍稷根系以上各形态指标上升,根冠比则下降。(2)水分胁迫下适量增施氮肥均能够在一定程度上使黍稷根系中游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量下降,黍稷根系SOD活性和POD活性均降低,降低了黍稷根系膜脂过氧化程度,减轻了水肥胁迫对黍稷根系的伤害,但各指标下降幅度因不同水分和肥力条件及品种不同而存在明显差异。(3)‘5283黄’在重度干旱胁迫及缺氮条件下根系的渗透调节能力和抗氧化酶活性均强于‘晋黍5号’。研究表明,合理的水肥互作处理可以有效诱导黍稷根系渗透调节能力和保护酶系统活性增强,减轻逆境胁迫的伤害,提高其抗旱和耐瘠薄能力。     

外源Spd对盐碱胁迫下番茄幼苗氮代谢及主要矿质元素含量的影响

采用水培方法,研究了盐碱与Spd处理对两品种番茄（中杂9号和金棚朝冠）幼苗氮代谢及主要矿质元素含量的影响.结果表明： 盐碱胁迫下,番茄幼苗干生物量显著减少,植株生长受到抑制;叶片和根系硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性及硝态氮（NO₃^--N）、全N、全K、Ca²⁺、Mg²⁺含量显著降低,铵态氮（NH₄⁺-N）、Na⁺含量显著增加;两品种叶片及中杂9号根系谷氨酸脱氢酶（GDH）活性显著升高,金棚朝冠根系GDH活性变化不显著;叶片全P含量显著降低,根系全P含量显著升高（金棚朝冠）或无显著变化（中杂9号）.Spd处理通过增强NR、GS、GOGAT活性提高了植株对NH₄⁺的同化利用率,有效缓解了盐碱胁迫导致的氮代谢紊乱,进而促进不同器官对P、K、Ca、Mg、Na的吸收、释放或转运,在一定程度上维持了各元素之间的相对平衡,从而增强植株对逆境的适应能力.此外,盐碱对中杂9号的抑制作用及外源Spd对其氮代谢紊乱和营养失衡的缓解作用高于金棚朝冠.     

多效唑对不同品质类型花生产量、品质及相关酶活性的影响

选用高蛋白品种KB008（KB008）、高脂肪品种花17(H17)和高油酸/亚油酸（O/L）品种农大818（818）,在大田栽培条件下,研究了盛花后期叶面喷施多效唑(PBZ)对不同品质类型花生产量、品质及相关碳、氮代谢酶活性的影响.结果表明：喷施PBZ显著增加了3种品质类型花生荚果产量,原因是增加了单株结果数,降低了千克果数而提高了双仁果率.喷施PBZ不同程度地提高了3种类型花生籽仁脂肪和可溶性糖含量,降低了蛋白质含量,显著增加了高脂肪品种H17的O/L值.PBZ使高O/L值品种818的脂肪含量增加显著,同时其蛋白质含量显著降低,而对其他两品种的蛋白质和脂肪含量影响较小.喷施PBZ均降低了3种类型花生结荚期叶片硝酸还原酶（NR）活性及结荚期和饱果期叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶活性,818的3种酶活性降低幅度最大,KB008和H17的酶活性降幅较小;喷施PBZ均降低了3种类型花生结荚期和饱果期叶片谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性.说明氮代谢酶活性的降低是喷施PBZ降低3种类型花生籽仁蛋白质含量的主要原因.喷施PBZ均提高了3品种结荚期和饱果期叶片蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶活性,其中显著提高了818的2种酶活性,而对KB008和H17的活性提高不显著;喷施PBZ提高了3品种结荚期和饱果期的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性,其中对818在结荚期的活性提高最显著,对H17活性提高较小.碳代谢酶活性的增强是喷施PBZ提高花生籽仁脂肪含量的生理基础.     

施氮和降水格局改变对土壤CH4和CO2通量的影响

氮沉降增加和降水格局改变是全球变化的两项重要内容,但是同时考虑上述两因素对温室气体CH4和CO2通量影响的原位双因子模拟研究还相当有限.本研究以长白山温带阔叶红松林土壤为研究对象,采用静态箱法研究了外施氮源(50 kg N·hm-2·a-1)和增减30％降水对土壤CH4和CO2通量的影响.结果表明:施氮能抑制土壤CH4吸收,有时甚至能将土壤对CH4的吸收转为释放,但这种抑制效应只能维持5d左右,且能在一定程度上改变CH4通量和环境因子(温度、土壤pH、粘粒含量)的相关关系.降水改变未能显著影响土壤CH4通量.对CO2通量而言,施氮能降低土壤CO2排放,长白山阔叶红松林连续施氮第4年的平均抑制效应为27.4％.长期连续施氮的平均抑制效应随施氮时间延长而逐渐增大,一定年限后达到最大值.单次施氮的抑制效应随时间延长逐渐减弱,并在1个月的施氮周期末期基本消失.施氮的抑制效应和土壤充水孔隙度(WFPS)呈显著负相关关系,且升温能增强施氮对CO2释放的抑制效应并延长抑制时间.施氮、降水有可能改变土壤呼吸的温度敏感性.本研究表明,长白山森林土壤氮素尚未达到一定阈值,未来氮沉降增加将抑制CO2的释放和CH4的吸收,因此总体来看施氮抑制土壤碳排放.     

细菌磷酸转移酶系统(PTS)的组成与功能研究进展

细菌磷酸烯醇丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)-磷酸转移酶系统(phosphotransferase system,PTS)广泛存在于细菌、真菌和一些古细菌中,但不存在于动植物中。PTS由酶I (EI)、组氨酸磷酸载体蛋白(HPr或NPr)和酶II复合物等磷酸转移酶组成,既具有催化转运功能,又具有非常广泛的调节功能。PTS主要是通过磷酸级联反应将各种糖及其衍生物进行磷酸化然后运输到胞内。其不仅参与碳、氮中心代谢,调节铁、钾稳态,调控某些病原体的毒力,还能介导应激反应。在这些不同的调节过程中,信号由PTS组分的磷酸化状态提供,而该磷酸化状态根据PTS底物的可用性和细胞代谢状态的变化而变化。本文对细菌中磷酸转移酶系统的组成和调控网络进行综述,以期为PTS的整体调控机制及其对细菌整体代谢影响的研究提供参考依据。     

武夷山不同海拔森林表层土壤轻组有机质特征

土壤轻组有机质是土壤有机质的重要组分,研究轻组有机质在不同森林生态系统土壤中的变化规律对理解土壤有机质形成与转换具有重要意义。以福建省武夷山国家级自然保护区不同海拔的常绿阔叶林（海拔600 m）、针阔混交林（海拔1000 m）和针叶林（海拔1400 m）为研究对象,利用密度分组方法分离了表层（0-5 cm和5-10 cm）土壤轻组有机质,研究了不同海拔森林土壤轻组有机质特征及其影响因素。结果表明：针阔混交林表层土壤的轻组有机质含量大于针叶林和常绿阔叶林（P < 0.05）,并且轻组有机碳的含量变化亦是如此（P < 0.05）,而轻组有机氮的含量无显著差异（P > 0.05）。表层土壤对应土层的轻组C：N大于土壤C：N,针阔混交林轻组C：N和土壤C：N均大于其他林分类型。0-5 cm与5-10 cm土层针阔混交林的轻组有机碳、氮储量均大于针叶林和常绿阔叶林（P < 0.05）,并且针阔混交林的轻组有机碳、氮储量所占土壤有机碳与总氮的比重均大于其余两种林分。0-10 cm土层针叶林土壤有机碳与总氮含量与储量最高,并随海拔降低而减小,但差异不显著（P > 0.05）。相关分析结果表明,轻组有机碳、氮储量与SOC、DOC、MBC和细根生物量具有显著相关关系（P < 0.05）,而与年凋落物量无关（P > 0.05）,说明地下细根可能是土壤轻组有机质的重要来源。因此,在未来气候和植被变化共同作用下,地下细根对土壤轻组有机质的形成可能具有不可忽视的作用。