土壤呼吸对降雨变化和氮沉降交互作用响应的研究进展

土壤呼吸作为陆地生态系统碳循环的关键过程,对大气CO₂浓度变化有直接影响。研究其如何响应降雨变化、氮沉降增加等全球变化因子,成为近年全球变化领域的热点与难点。与土壤呼吸响应降雨变化或氮沉降增加单个因子相比,研究土壤呼吸对这两个因子交互作用的响应更接近真实的自然环境,可更准确地预估未来土壤碳排放的变化趋势。目前,相关研究涉及全球不同的陆地生态系统,从土壤、微生物和植物层面对其响应机理进行揭示。本文从土壤呼吸及其组分、相关的土壤性质、微生物及植物因素方面,较全面地梳理了不同陆地生态系统土壤呼吸响应降雨变化和氮沉降增加交互作用的研究进展,指出了现有研究中的不足及今后需加强的研究方向,以期为进一步揭示土壤呼吸对降雨变化和氮沉降增加交互作用的响应规律及机制提供参考。     

冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程的影响效应及其机制

冻融作用是中、高纬度及高海拔地区土壤普遍存在的一种自然现象,是非生长季陆地生态系统氮循环的重要影响因素.冻融作用主要通过改变土壤的理化性质及生物学性状来影响氮素在土壤中的迁移与转化.目前,冻融作用对陆地生态系统氮循环各个过程影响的研究结果不尽一致,理论机制尚不明晰,研究方法也需进一步地探索与创新,因此有必要对现有成果进行梳理和分析,以更好地把握冻融作用下的氮循环过程.本文结合国内外已有研究成果,论述了冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程（氮矿化、固持、硝化与反硝化过程、氮淋溶及气态损失）的影响效应及其主要机制,对目前研究中存在的不足进行了剖析,并对未来研究中迫切需要关注的重点研究方向进行了探讨与展望.     

单叶蔓荆根际土壤真菌多样性

对江西鄱阳湖区5个不同地区单叶蔓荆(Vitex trifolia)的根际土壤真菌种类和多样性进行了研究。从100份单叶蔓荆植物根际土壤样品中分离获得128株真菌,隶属于无性型菌和接合菌,共15个属,其中青霉属(Penicillium)为单叶蔓荆根际土壤真菌的优势属,占总菌株数的14.06%,其次为单端孢属(Trichothecium),占总菌株数的11.72%,葡萄孢属(Botrytis)、卷头霉属(Helicocephalum)、茎点霉属(Phoma)、根霉属(Rhizopus)占总菌株数的7.81%,可见单叶蔓荆根际真菌具有较丰富的多样性。研究还发现不同地区单叶蔓荆根际土壤真菌的种群组成和结构存在一定的差异,各属真菌在不同地区的单叶蔓荆根际土壤中所占的优势度也不同。     

凤尾蕨内生真菌的研究Ⅱ——1株产芦丁内生真菌初步研究

报道了从凤尾蕨属井栏边草(Pteris multifida)根状茎中分离出一内生真菌——菌株JJF006,对其形态特征进行了初步研究,并用TLC对该菌株培养物进行了分析。初步结果表明:该真菌液体培养基中含有芦丁成分。     

外源碳输入对陆地生态系统碳循环关键过程的影响及其微生物学驱动机制

外源碳输入对土壤碳源可利用性的改变不仅直接影响着微生物参与陆地生态系统的碳循环过程,而且也制约着微生物对其它营养元素的需求。在大气氮沉降持续增加的全球变化背景下,部分地区已出现生态系统氮养分条件的显著变化甚至土壤中活性氮素的过量积累,进而带来微生物对碳源需求的增加。通过人为调控碳源的可利用性,改善微生物的碳限制状况,将对科学的增加陆地生态系统固碳能力具有极为重大的意义。综述了国内外有关外源碳输入对土壤碳排放、凋落物分解以及土壤碳库影响及其主要的微生物作用机制的相关研究结果,以期能够为未来氮沉降持续增加情景下,如何科学有效地提高生态系统的碳汇潜力提供一定的参考。     

干湿交替下草地生态系统土壤呼吸变化的微生物响应机制研究进展

草地是陆地生态系统中最重要、分布最广的生态系统类型之一,对全球碳循环和气候调节有着重要的作用和效应.我国拥有极为丰富的草地资源,是巨大的陆地碳储存库,也是全球碳循环重要组成部分.干湿交替是土壤中普遍发生的自然现象,这种现象的发生可能会加速土壤的碳矿化过程、激增土壤呼吸以及影响微生物的活性和群落结构等.在全球变化日趋显著的背景下,降雨量、降雨强度以及降雨频率的变化将会加速土壤干湿交替进程,进而带来微生物活性、群落结构以及土壤呼吸的变化,并对全球碳循环过程产生重要影响.本文综述了近十年来国内外的相关文献,对干湿交替条件下,土壤释放CO₂消耗碳源、土壤呼吸随时间的动态变化趋势以及土壤呼吸与微生物量、微生物活性和微生物群落结构之间的关系进行了分析和总结,以期为更好地理解干湿交替过程中草地生态系统土壤呼吸的微生物学响应机制,更准确地预测和评估未来的全球陆地生态系统的碳收支与气候变化提供一定的理论基础.     

降水和氮沉降增加对草地土壤酶活性的影响

为探究降水和氮沉降增加对草地生态系统土壤酶活性的影响,于2014年生长季在内蒙古温带典型羊草草原开展了野外原位控制实验。试验共设置降水(对照,W0,自然降水;W15,增加15%的年均降水量)、施氮(对照,CK,0 kg N hm~(-2)a~(-1);低氮,LN,25 kg N hm~(-2)a~(-1);中氮,MN,50 kg N hm~(-2)a~(-1);高氮,HN,100 kg N hm~(-2)a~(-1))及其交互作用等8个不同的处理水平来模拟降水和氮沉降增加的全球变化情景,分别定量探讨了不同水、氮添加条件下草地表层土壤中与氮循环相关的蛋白酶,脲酶,硝酸还原酶,亚硝酸还原酶活性的月动态变化及其与土壤理化性质之间的相关性。研究结果表明:在自然降水条件下,不同施氮水平蛋白酶、脲酶和硝酸还原酶活性无显著差异,亚硝酸还原酶活性相比于对照显著降低;在增加降水条件下,不同施氮水平对蛋白酶和硝酸还原酶活性未产生显著性影响,高氮水平显著降低脲酶和亚硝酸还原酶活性。不同施氮水平是否添加降水对亚硝酸还原酶活性无影响,而增添降水使低氮处理的蛋白酶活性和中、高氮处理水平的硝酸还原酶活性增加、高氮处理的脲酶活性降低。降水在影响蛋白酶和硝酸还原酶活性方面具有主效应,氮沉降在影响亚硝酸还原酶活性方面具有主效应,而降水和施氮处理未表现出明显地交互作用。土壤亚硝酸还原酶活性与土壤碳氮比和NH~+_4-N含量极显著正相关,与NO-3-N含量显著正相关。     

凤尾蕨内生真菌的研究Ⅰ——菌种分离及其分类鉴定

首次从凤尾蕨属井栏边草(Pteris multifida)根、茎和叶中分离获得内生真菌共20株,经形态观察,鉴定其中18株分别隶属于8个属。研究结果表明:凤尾蕨不同部位内生真菌的数量、分布、种群及其组成存在差异。     

四种吸附剂材料对镉去除及硬水软化的研究

以核桃壳和杏仁壳为原料, 经高温热解成生物炭再利用酸、碱修饰对其进行改性制备成吸附剂材料, 同时以矿物吸附剂(蛭石)和竹炭作为对比材料, 比较了四种改性吸附剂对镉(Cd), 以及对硬水中钙(Ca2+)、镁(Mg2+)的吸附性能, 考察了吸附剂投加量对Cd去除和硬水软化处理效果的影响, 初步探讨了吸附机制。结果表明: 果壳生物炭经酸碱改性后吸附能力显著提升。竹炭和杏仁壳炭对Cd的吸附效果相当(去除率分别为99.2%, 99.1%), 核桃壳炭次之(93.8%), 蛭石对Cd的去除受Cd浓度影响较大, 而杏仁壳可以净化不同程度Cd污染废水。核桃壳和杏仁壳炭对Ca2+和Mg2+的吸附能力强, 二者在最小投加量(1 g)时即可将水的硬度降至饮用水标准值(450 mg·L−1, 以CaCO3计)以下, 对Ca2+、Mg2+的去除率最高可达83.6%, 而竹炭和蛭石对硬水基本没有软化效果。因此, 改性果壳生物炭可用于低浓度污染饮用水深度净化处理, 在实际工艺设计时应根据参考水质标准特别考虑生物炭吸附剂的使用量。     

森林土壤呼吸对氮硫沉降的响应及机制

在氮沉降和硫沉降增加的背景下,土壤氮素可利用性增加和土壤酸化是多数陆地生态系统正在经历的两个重要生态学过程。氮沉降和硫沉降的增加以及两者之间的耦合作用对土壤呼吸会产生扰动,进而很大程度上可能影响到森林生态系统的碳收支。本文综述了氮沉降和硫沉降对土壤呼吸的影响及机制,分析了氮沉降与硫沉降的耦合作用,指出了目前森林生态系统土壤呼吸对氮沉降和硫沉降响应研究的薄弱环节以及今后相关领域的重点研究方向。