环境胁迫对不同水分管理措施下稻田土壤功能稳定性的影响

随着全球变化和人类活动干扰的加剧,维持和提高土壤生态功能具有重要意义.本研究以室内模拟干扰下土壤功能稳定性为核心,研究环境胁迫(干燥、高温和干燥高温)对常规淹水、裸地旱作、秸秆覆盖旱作3种水分管理措施下土壤功能稳定性(抵抗力和恢复力)的影响.结果表明:相对于单一的干燥或高温胁迫,复合胁迫虽然显著增加了土壤可溶性有机碳和铵态氮含量,但是降低了胁迫1 d后的土壤真菌和细菌生物量、土壤呼吸、土壤功能抵抗力,同时也显著降低了56 d后的土壤功能恢复力.相关性分析结果表明,细菌生物量和真菌生物量与土壤功能抵抗力和土壤功能恢复力均呈显著相关.不同水分管理措施能够调节环境胁迫对土壤功能稳定性的影响,无论是单一胁迫还是复合胁迫条件下,秸秆覆盖旱作均显著增加了可溶性有机碳、铵态氮含量和真菌、细菌生物量,其功能抵抗力和功能恢复力均高于常规淹水和裸地旱作.总之,在多种胁迫存在的条件下,秸秆覆盖旱作能够提高土壤生态系统在环境胁迫下的功能稳定性,是稻田节水旱作适宜的农业管理措施.     

食细菌线虫对热或铜胁迫下土壤功能稳定性的影响

在室内模拟重金属铜的持续胁迫或者短期加热(18 h,40℃)的瞬时胁迫条件下,以大麦叶粉短期分解过程代表土壤功能,研究了土壤食细菌线虫对土壤生态功能稳定性(抗性和恢复力)的影响.结果表明,在未施加任何胁迫对照处理中和铜胁迫条件下,食细菌线虫在一定程度上有促进土壤微生物活性的趋势.在施加铜胁迫后第15天,接种食细菌线虫导致土壤基础呼吸显著增加,并且接种食细菌线虫处理的土壤功能抗性显著高于未接种线虫处理.而在热胁迫条件下,接种食细菌线虫对土壤基础呼吸和土壤微生物活性没有显著影响,且接种食细菌线虫处理的土壤功能抗性低于未接种线虫处理.在两种胁迫条件下,接种食细菌线虫反而降低了土壤功能的恢复力.     

基于不同浓度变量的温带落叶阔叶林CO2储存通量的误差分析

利用帽儿山温带落叶阔叶林通量塔8层CO₂/H₂O浓度廓线的测定数据,比较分析了基于不同浓度变量\[密度(ρ_c)、摩尔分数(c_c)和混合比(χ_c)\]计算CO₂储存通量(F_s)的误差.结果表明： 通量观测的控制体积内部干空气储存量不为常数,其波动可引起CO₂分子进出控制体积,即干空气储存通量调整项(F_sd)的变化.在夜间以及昼夜转换期,F_sd相对于涡动通量而言较大,忽略F_sd将为森林与大气之间净CO₂交换量的计算带来误差.大气水热过程对F_s计算引起的误差包括3方面：空气温度变化引起的误差最大,比大气压强(P)的影响高1个数量级;水蒸气的影响在温暖湿润的夏季大于P的影响,但在寒冷干燥的冬季则相反; P的效应在全年均较低.基于ρ_c、c_c和χ_c计算F_s分别平均高估CO₂有效储存通量(F_{s_E})8.5%、0.6%和0.1%.在通量计算过程中,建议选择对大气水热过程守恒的χ_c计算F_s.     

热胁迫后施用氮肥和秸秆对土壤微生物生物量及功能的影响

研究了热胁迫(40℃,18 h)后在60 d培养期内不施物料(S)、仅施尿素(N)、仅施秸秆(R)和二者配施(RN)处理下土壤微生物生物量及土壤功能(基础呼吸、基质诱导呼吸、秸秆分解能力)的变化.结果表明:热胁迫有促进土壤微生物生物量及功能的趋势,但其影响弱且持续时间短.不论热胁迫与否,与不施物料和仅施氮肥处理相比,施用秸秆及其与氮肥配施处理下土壤微生物生物量、基础呼吸、基质诱导呼吸和秸秆分解能力均大幅提高,而单施氮肥处理与不施物料处理相比变化不明显,各项指标甚至有降低趋势.表明施用秸秆及其与氮肥配施对自然土壤和环境胁迫(干扰)后土壤功能都有改善作用.     

不同稻作年限下土壤微生物学性质和线虫群落特征的变化

红壤地区旱地改水田后随稻作年限的增加土壤性质会发生改变,但缺乏对百年尺度内土壤动物群落特征变化的了解.本研究选取了旱改水后1 yr、10 yr、20 yr、50 yr和100 yr五个时序的田块,研究了稻作土壤微生物学性质及线虫群落特征的变化.结果表明,随着稻作年限的延长,土壤微生物生物量碳氮、基础呼吸、矿质氮、速效磷、线虫数量及线虫属数均随稻作时间增长而逐渐上升,在50 yr均达到显著水平(P＜0.05),在50-100 yr变化渐缓或有所下降.线虫群落中植食者的比例显著上升(P＜0.05),捕食/杂食者的比例有所下降但差异不显著.线虫通道指数也随稻作年限的增加而逐渐增长(P＜0.05),表明土壤食物网结构趋向于细菌通道.稻作年限对线虫群落成熟度指数和结构指数的影响并不一致.总之,土壤微生物学性质和线虫群落在旱改水50 yr时土壤各项性质均达到较高水平,随稻作年限的继续延长呈现稳定趋势.     

地上部植食者褐飞虱对不同水稻品种土壤线虫群落的影响

地上和地下部生物群落的交互作用对于调控陆地生态过程具有重要作用。在盆栽条件下利用2×2析因设计研究了褐飞虱(Nilaparvata lugens)取食不同水稻品种后对土壤线虫群落的影响。结果表明, 褐飞虱侵害水稻9 d后, 感虫品种(广四和汕优63)的土壤线虫总数、属数及自生线虫(食细菌线虫、食真菌线虫和捕食性线虫)数量增加, 并且一般达到显著水平(P<0.05); 而上述指标在抗虫品种(汕优559和IR36)土壤中则呈现相反的趋势。植食性线虫数量在强感虫品种广四上显著增加(P<0.05), 而在强抗虫品种IR36上显著减少(P<0.05)。褐飞虱和水稻品种对土壤线虫的生态指数(线虫通道指数、Shannon-Wiener指数、成熟度指数、富集指数和结构指数)没有明显影响, 可能与供试土壤线虫群落组成单一及褐飞虱作用时间较短有关。总之, 褐飞虱强烈影响土壤线虫数量、群落组成和营养结构, 并且作用的方向(促进或抑制)和程度依赖于水稻的品种特性, 揭示出地上部植食者的短期侵害将对稻田土壤生态系统的结构和功能产生深远影响。     

秸秆、氮肥和食细菌线虫交互作用对土壤活性碳氮和温室气体排放的影响

采用3因素2水平交互设计室内恒温培养试验,通过调控秸秆施用、氮肥用量及食细菌线虫,探讨三者对土壤微生物生物量碳氮(C_mic和N_mic)、可溶性碳氮(DOC、DON)、矿质氮(NH₄⁺-N和NO₃^--N)及温室气体排放(CO₂、N₂O和CH₄)的交互影响.结果表明： 施用秸秆显著增加了食细菌线虫数量、C_mic和N_mic,而随着氮肥用量增加,C_mic和N_mic降低,食细菌线虫对C_mic和N_mic的影响则依赖于秸秆和氮肥用量.秸秆、氮肥和食细菌线虫对可溶性碳氮和矿质氮表现出强烈的交互作用,其中秸秆和氮肥均增加了DOC、NH₄⁺ -N和NO₃^--N;食细菌线虫对DOC的抑制作用和对矿质氮的促进作用达到显著水平.秸秆处理对CO₂、N₂O的促进及对CH₄的抑制均达到显著水平,而线虫和氮肥的影响则更多表现出交互作用.在培养第56天,有秸秆时,低量氮肥下食细菌线虫显著促进了CO₂的排放,而高量氮肥下则表现出对CO₂和N₂O显著的抑制作用.总之,土壤生态功能的发挥不可忽视土壤动物的作用.     

不同植被恢复方式下红壤线虫数量特征

退化红壤不同植被恢复方式下土壤线虫数量的顺序为：保护荒地＞干扰荒地＞马尾松＞小叶栋＞木荷＞混交林（木荷—马尾松）。土壤线虫数量的季节波动明显：春季和冬季较多,秋季居中,而夏季极显著少于其它季节（尸＜ｏ．０１）。就线虫数量季节变异系数所体现的群落稳定性而言,马尾松林地的变异系数最高（Ｐ＜０．０５）,指示其群落最不稳定。线虫数量在土壤剖面中呈明显的垂直梯度分布。在表层土壤,线虫数量与代表碳氮和生物活性水平的土壤质量指标,如有机碳、全氮、速效氮磷、微生物量、潜在可矿化碳氮、基础呼吸、酶活性等,一般呈极显著正相关（Ｐ＜０．０１）;而与代表土壤物理性质及交换性能的指标,如含水量、容重、颗粒组成、速效钾等一般没有相关性。鉴别分析（ＣＤＡ）将不同植被下的祥地分为３组,自荒１和自荒２为１组,小叶栋、木荷和混交林为１组,而马尾松单独为１组。总之,不同植被恢复下线虫数量的分异韧步体现了线虫指示红壤质量的潜力。     

退化红壤不同人工林恢复下土壤节肢动物群落特征

对退化红壤上恢复 1 0 a的 4种人工林 ,即小叶栎 ( Quercuschenii)、木荷 ( Schima superba)、马尾松 ( Pinusmassonina)与木荷 -马尾松的混交林土壤节肢动物群落进行了季节动态调查。结果表明 ,不同林地节肢动物群落的组成和数量发生了明显分异。节肢动物类群数在各季节一般都是小叶栎最高 ,混交林、木荷居中 ,马尾松最低。节肢动物的个体数总体上仍以小叶栎最高 ,但在夏季 ,马尾松林地由于弹尾目数量爆发而使总个体数最高。节肢动物群落存在明显的季节波动 ,一般春季节肢动物类群数和个体数量最高 ,夏季最低 ,夏季高温干旱对节肢动物有强烈的抑制作用 ,而冬季低温对节肢动物的影响不及夏季干热的影响严重。各季节林地节肢动物群落组成皆以螨类为主体 ,占总个体数的 6 0 .2 %～ 91 .7%。弹尾目占总个体数的比例季节变化较大 ,但均以马尾松林地为最高。捕食者数量 (蜈蚣和蜘蛛 )在各季节都是小叶栎显著高于其它林地 ( P<0 .0 5 ) ,混交林与木荷比较接近 ,而马尾松最低。在群落多样性指数中 ,丰富度指数 d和密度 -类群指数DG表达的群落差异明显 ,其在不同林地的大小顺序与类群数趋势基本一致 ,而香农指数 H、均匀度指数 J群落之间基本无差异。聚类分析和鉴别分析将不同林地的节肢动物群落分成 4组 ,小叶     

历史因素对土壤微生物群落与外来细菌入侵间关系的影响

群落的组成和结构如何影响其可入侵性一直是入侵生态学的研究热点。然而关于群落可入侵性和群落特征间关系的认知却很不统一。采用交叉互换的试验方法,首先将野外采集的两种长期不同施肥土壤(有机肥和化肥)进行灭菌并回接已方和对方的土壤悬液,研究土壤环境(历史非生物因素)和土壤微生物群落(历史生物因素)对重建土壤微生物群落特征的相对贡献。随后将用红色荧光蛋白标记的青枯菌作为外来种接入重建的土壤中,探究不同土壤微生物群落特征对外来细菌存活数量(前期入侵潜力)和存活时间(后期入侵潜力)的影响。结果表明,历史生物因素对重建土壤的原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比等群落特征和外来细菌的存活数量有影响;历史非生物因素对土壤微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性等群落特征以及外来细菌入侵土壤后总的存活时间有影响;外来细菌入侵前期状况仅与原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比相关,而入侵后期的状况则仅与微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性相关。总之,外来细菌在土壤中各时期的入侵潜力和土著微生物群落特征的相关性主要取决于二者是否由同种历史影响因素控制。本研究对于阐明生物群落结构与群落可入侵性之间关系,及指导土壤外来病原菌的防控均具有重要意义。