Effects of exotic plant invasion on soil nitrogen availability

外来植物入侵对土壤氮循环和氮有效性的影响是入侵成功或进一步加剧的重要原因。通过对比相同研究地点入侵区域和无入侵区域的土壤原位氮状态差异, 探讨了外来植物入侵对土壤氮有效性的影响程度和生理生态学机制。基于107篇相关研究文献数据的整合, 发现植物入侵区域相对于无入侵区域土壤总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮、微生物生物量氮含量显著增加, 增幅分别为(50 ± 14)%、(60 ± 24)%、(470 ± 115)%、(69 ± 25)%、(54 ± 20)%。土壤硝态氮含量增幅较大反映硝化作用增强, 这可能增加入侵植物硝态氮利用以及喜硝植物的共存。温带地区植物入侵后土壤的硝态氮含量增幅显著高于亚热带地区。固氮植物入侵后土壤的总氮和无机氮含量增幅均显著高于非固氮植物入侵。木本和常绿植物入侵后土壤的总氮含量增幅分别高于草本和落叶植物入侵; 而土壤铵态氮含量的增幅没有显著差异且与固氮入侵植物占比无明显关系; 然而硝态氮含量的增幅普遍较高且与固氮入侵植物占比显著正相关。外来入侵植物固氮功能以及凋落物质量和数量是影响土壤氮矿化和硝化过程的关键因素。该研究为理解外来植物入侵成功和加剧的机制以及入侵植物功能性状与土壤氮动态之间的关系提供了新的见解。     

不同海拔地区种植的水稻次库碳水化合物含量的比较

在品种、土壤、底肥和追肥等一致的情况下,对三个不同海拔地区种植的水稻的次库(茎+叶鞘)中碳水化合物含量作了比较,结果表明:齐穗和黄熟期次库中总糖或淀粉含量均随海拔增高而增加。但在黄熟期,高海拔地区次库的总糖或淀粉含量比齐穗期的增加,而低海拔地区次库的总糖或淀粉含量则比齐穗期的降低。 齐穗期时,次库的淀粉含量随施用的氮素肥量的增加而降低。在黄熟期,温凉稻作区水稻次库的淀粉含量均随氮素底肥施用量的增加而增加,低熟地区水稻次库的淀粉含量则趋于一致,不过不同地区相比各处理次库的淀粉含量均因海拔增高而增加。 不同时期的氮素追肥使齐穗期次库淀粉含量因追肥时间推迟而增加,唯元江晚穗肥处理的低于中穗肥处理的。黄熟期因追肥时间提早而次库的淀粉含量增加,但元江以早穗肥处理的次库淀粉含量最低。与齐穗期相比时,低海拔地区的各个处理,其次库的淀粉含量均减低,但高海拔的昆明温凉稻作区,施早和中穗肥的水稻,在黄熟期次库的淀粉含量反而增高。还可以看出水稻种植地海拔越高,其次库淀粉含量对追肥时间越敏感。 基于水稻次库中淀粉含量对氮素肥料的反应,就三地气候条件讨论了上述的差异。     

氮素形态对黄檗幼苗三种生物碱含量的影响

通过改变水培溶液中NH 4-N和NO3--N的比例,探讨了氮素形态对黄檗幼苗主要药用成分小檗碱、药根碱及掌叶防己碱含量的影响。结果表明,小檗碱的含量与氮素形态有明显关系,在根和茎中都表现为NO3--N比例高更有利于小檗碱的积累。单纯的NO3--N供给最有利于药根碱在黄檗幼苗根中的积累,而处理46d后,NH4 -N/NO3--N为75/25和25/75时黄檗幼苗茎中的药根碱含量最高。黄檗幼苗根和茎中的掌叶防己碱含量对营养液中NH4 -N和NO3--N的比例反应类似,在处理46d后,掌叶防己碱含量由高到低所对应的NH4 -N/NO-3-N为25/75、50/50、75/25、0/100、100/0。处理33d后,黄檗幼苗根中的小檗碱、药根碱、掌叶防己碱含量随处理天数的增加呈下降趋势,而在茎中呈上升趋势。如果同时考虑氮素形态对黄檗幼苗生物量的影响,那么NH4 -N/NO3--N为0/100时其小檗碱产量(含量与生物量乘积)最高,而NH4 -N/NO-3-N为25/75时药根碱和掌叶防已碱的产量最高。     

不饱和土壤CH4的吸收与氧化

不饱和土壤是已知唯一的 CH4 生物壑。综述了不饱和土壤 CH4 的吸收、氧化过程及其影响因素。不饱和土壤中 CH4 氧化的临界浓度低 ,因而甲烷氧化菌可氧化大气 CH4 并将其当作唯一的碳源和能源。土壤 CH4 吸收率与土壤湿度通常呈负相关关系。土壤湿度过高 ,大气 CH4 和 O2 向土壤中扩散受阻 ;或土壤湿度过低引起水分胁迫均导致甲烷氧化菌活性下降。NH 4对土壤中 CH4 氧化的抑制作用可归结为 NH3和 CH4 在甲烷单氧酶水平上的竞争、由氧化作用向硝化作用的转移以及 NH 4氧化生成的 NO- 2 的毒性。NH 4对 CH4 氧化的抑制作用与土壤有效氮含量成正比。各类氮肥对 CH4 氧化抑制作用 :化肥 >有机肥 ;铵态氮肥 >尿素。 NO- 3对 CH4 氧化没有抑制效应。阳离子代换量 (CEC)高的土壤 NH 4对 CH4 氧化的抑制作用轻。 CH4 氧化菌对大气 CH4 的高亲和力及 CH4 氧化所需较低的活化能导致其温度系数 Q1 0 较小。地温较低时 ,土壤氧化 CH4 的能力随温度升高而升高。当地温高于 CH4 氧化的最佳温度时 ,CH4 氧化菌难以与硝化细菌及其它微生物竞争利用土壤空气中的 O2 ,导致其活性降低。甲烷氧化菌对 p H值变化不敏感。团粒结构较好的壤土可保护 CH4 氧化菌免受干扰。未受干扰的森林土壤 CH4 氧化率的峰值一般出现在亚表     

落叶松人工林细根动态与土壤资源有效性关系研究

 树木细根在森林生态系统C和养分循环中具有重要的作用。由于温带土壤资源有效性具有明显的季节变化,导致细根生物量、根长密度（Root length density, RLD）和比根长（Specific root length, SRL）的季节性变化。以17年生落叶松（Larix gmelini）人工林为研究对象,采用根钻法从5月到10月连续取样,研究了不同土层细根（直径≤2 mm）生物量、RLD和SRL的季节动态,以及这些根系指标动态与土壤水分、温度和N有效性的关系。结果表明：1） 落叶松细根年平均生物量（活根+死根）为189.1 g·m-2·a-1,其中50%分布在表层（0～10 cm）,33%分布在亚表层（11～20 cm）,17%分布在底层（21～30 cm）。活根和死根生物量在5～7月以及9月较高,8月和10月较低。从春季（5月）到秋季（10月）,随着活细根生物量的减少,死细根生物量增加;2）土壤表层（0～10 cm）具有较高的RLD和SRL,而底层（21～30 cm）最低。春季（5月）总RLD和SRL最高,分别为10 621.45 m·m-3和14.83 m·g-1,到秋季(9月)树木生长结束后达到最低值,分别为2 198.20 m·m-3和3.77 m·g-1;3）细根生物量、RLD和SRL与土壤水分、温度和有效N存在不同程度的相关性。从单因子分析来看,土壤水分和有效N对细根的影响明显大于温度,对活根的影响大于死根。由于土壤资源有效性的季节变化,使得C的地下分配格局发生改变。各土层细根与有效性资源之间的相关性反映了细根功能季节性差异。细根 （生物量、RLD和SRL） 的季节动态（58%～73%的变异）主要由土壤资源有效性的季节变化引起。     

陆地生态系统磷素循环及其影响因素

 磷是生命系统的重要组成成分,其在生态系统内的迁移转化是生态系统结构和功能的决定性因素之一。近20年来,磷在陆地生态系统内的重要性受到越来越多的关注。该文总结了国内外磷循环研究的成果,从磷的来源、在土壤中的存在形态和固定特性、影响因素的复杂性等方面分析了磷素循环的特点;系统阐述了磷在陆地生态系统各库之间及其内部,主要是植被-土壤亚系统内的迁移转化规律及影响因素。陆地生态系统磷素循环主要是系统内部的生物化学循环,由植物自身的遗传特性和土壤的生物、理化性质共同控制,不同控制因素的相对重要性因生态系统类型、时间和空间尺度而异。文章简述了磷循环研究方法的发展及存在的局限性;另外,分析了干旱、半干旱地区磷循环研究的重要性和意义;干旱区生态系统的脆弱性及其植被、土壤特性决定了其磷素循环有其自身的特点及研究的必要性。最后指出了当前陆地生态系统磷循环研究的发展趋势。     

不同食细菌线虫取食密度下线虫对细菌数量、活性及土壤氮素矿化的影响

采用悉生培养微缩体系,探讨了不同食细菌线虫取食密度下线虫(Caenorhabditis elegans) 对细菌(Bacillus subtilis)数量和活性及土壤氮素矿化的影响.结果表明,线虫对细菌的取食,促进了细菌的增殖,并在不同线虫取食密度下对细菌的增殖促进作用总体表现为:接种20条·g^-1＞10条·g^-1＞40条线虫·g^-1处理.线虫在促进细菌增殖的同时,明显提高了土壤呼吸强度和土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶的活性,但不同取食密度处理间差异不明显.线虫与细菌之间的相互作用显著提高了土壤铵态氮和矿质态氮含量,促进了土壤氮的矿化.不同取食密度处理间,线虫对土壤氮素矿化的促进作用与对细菌的增殖促进作用趋势一致.     

谷氨酰胺合成酶基因GS1和GS2的高效表达增强转基因水稻对氮素缺乏的耐性

构建了同时含有胞质谷氨酰胺合成酶(GS1)cDNA和叶绿体谷氨酰胺合成酶(GS2)cDNA的植物表达载体p2GS,通过农杆菌介导法用它们转化了水稻品种"中花10号"的成熟胚愈伤组织,经潮霉素(Hyg)筛选培养及分化再生,获得了抗Hyg的转基因水稻植株.PCR和基因组Southern杂交分析结果证明,GS1和GS2基因均已经整合到转基因水稻的基因组内.Northern杂交实验结果证实,GS1和GS2基因在转基因水稻的转录水平上得到了有效表达.在以0.7 mmol/L的(NH4)2SO4取代了其中氮成分的MS培养基上测试植株生长量,结果表明转基因植株鲜重增长量显著高于对照,证明高效表达GS增强了转基因水稻对土壤氮素缺乏的耐性.     

共生固氮微生物与农作物

固氮蓝细菌与满江红、苏铁共生,还与真菌、苔藓、裸子植物和被子植物某些种属建立共生固氮体系;此固氮蓝细菌是地球上最早的绿色自养原核生物,行光合作用和放氧;还具共生固氮(N2)功能。已从那些固氮微生物中获得固氮基因,若能通过某种分子载体转移到水稻、小麦等粮食作物体内而获得有效表达的话,那将会使那些转基因作物实现氮素营养自给,这将导农业生产一场革命,这是研究所关注的一个重要方面;