土壤解磷微生物促进植物磷素吸收策略研究进展

随着全球磷肥需求增加和磷矿资源储量短缺矛盾逐渐加重,土壤解磷微生物在促进磷循环方面的重要性日益突显,因此有必要对其种类和促进植物磷素吸收策略进行全面梳理总结。荟萃分析了土壤解磷微生物种类并构建了系统进化树,重点论述了土壤解磷微生物促进植物磷素吸收主要策略。土壤解磷微生物主要通过矿化和溶解作用直接活化难溶性磷,但其也能与植物根系互作间接活化磷素。其间接途径主要包括解磷微生物与根系分泌物和丛枝菌根真菌互作,它们通过碳磷交换间接活化磷素;其次包括一些解磷微生物可以通过固氮作用使植物生长受到磷的限制,从而调节植物磷酸盐转运系统间接活化土壤磷;解磷微生物也能通过分泌植物激素和生物防治剂促进植物根系生长间接促进植物磷素吸收。解磷微生物还能通过磷素固定减少磷流失,也可以通过加速自身磷素周转促进植物磷素吸收。对完善和发展解磷微生物主导的土壤磷循环和植物磷素吸收利用理论体系具有重要意义。     

退化草地恢复过程中土壤氮素状况以及与植被地上绿色生物量形成关系的研究

 研究了在不同放牧率下形成的不同退化阶段的草地各形态氮素（全氮、硝态氮、铵态氮、无机氮和微生物氮）的变化情况,同时也研究了植被地上绿色生物量与各形态氮素季节变化的同步性关系。土壤全氮含量相对稳定,随草地植被状况和植物生长时期变化不大,说明土壤总氮库有相当的弹性。土壤硝态氮（NO－3-N）、铵态氮（NH+4-N）、无机氮（IN）和微生物氮（Micro-N）季节变化明显。土壤Micro-N和NO-3-N含量随植物生长逐渐降低,到植物枯黄期含量又回复到较高的水平;土壤NH+4-N含量随植物生长有逐渐升高的趋势;IN则随着植物的生长出现低-高-低-高的特点,且与植被地上绿色生物量呈显著负相关（R=-0.247, p<0.01）。在放牧条件下草原植物优先利用NO－3-N,NO－3-N与植被地上绿色生物量有显著的负相关性,是形成草原植被地上绿色生物量的有效性氮素。Micro-N能解释土壤IN 22.3%的变异（R2=0.223, p<0.01）,Micro-N是土壤无机氮的重要来源。土壤NH+4-N与Micro-N呈显著负相关（R=-0.222, p<0.01）,说明土壤微生物对土壤NH+4-N有偏好吸收。总体上,不同形态的氮素在各土壤层次间差异显著,随土壤层次的加深含量逐步降低。连续放牧11年恢复两年后,各氮素组分对放牧压力消除的响应并不一致。土壤全氮含量与停止放牧前相比变化差异不显著;而Micro-N对放牧压力消失的响应在不同处理下整个生长季的结果比较一致,即以前过度和中度放牧处理的Micro-N含量较高,无牧和轻牧含量较低;IN、NH+4-N和NO－3-N变化比较复杂,在不同放牧恢复处理上结果并不一致。总的来看,以前中度和过度放牧的IN、NH+4-N和NO－3-N含量较高,存在潜在损失的可能。经过两年的恢复,植被地上绿色生物量（8月）过牧处理与无牧处理差异不显著。     

典型温带草原群落土壤呼吸温度敏感性与土壤水分的关系

工业革命以来,人类活动所导致的CO2等温室气体的浓度在大气中持续上升,全球表面温度因此不断升高。在全球温暖化的背景下,土壤呼吸与温室效应之间正反馈关系势必影响到未来陆地生态系统功能与全球变化的趋势,所以,关于土壤呼吸对温度变化响应的研究备受瞩目。土壤呼吸对温度依赖性的研究已经有许多报道,其关系可以用简单的指数方程表示。但是,土壤水分条件对于土壤呼吸温度敏感性(用Q10表示)的影响却研究得较少。采用碱液吸收法对内蒙古典型温带草原11个不同水分状况群落的土壤呼吸进行了测定,并分析了土壤呼吸的温度敏感性。结果显示土壤呼吸的温度敏感性存在一定程度的空间变异,各群落Q10值平均为1．65,变异系数为6．94％。其中,春小麦群落的Q10值最高(1．84),其次是湿生杂类草群落(Q10=1．78),而Q10最低的是冷蒿(aRMESIA FRIGIDA)-星毛萎陵菜(pOTENTILLA ACAULIS)群落(1．47)。用Spearman秩相关分析法对表层土壤(O～20cm)水分与Q10值之间的关系进行了分析,结果表明各群落Q10值与生长季土壤平均水分含量呈显著的正相关关系(R=0．64545,p=0．032),说明水分状况对土壤呼吸的温度敏感性有一定程度的影响。由此推断,在中国温带草原地区,温度升高对较湿润区域土壤呼吸的影响大于较干旱区域。全球变化导致的水分时空格局的变化可能对温带草原土壤呼吸有较大的影响。所以,模拟大尺度土壤CO2排放量时,水分因素必须作为一个重要的变量加以考虑。     

放牧对草原土壤的影响

介绍了放牧对草原土壤物理性质 (容重、渗透率 )、化学性质 (有机质、N素 )和微生物的影响。由于草原土壤系统本身的复杂性、滞后性和弹性 ,放牧对土壤性质的影响不尽相同。一般而言 ,随放牧强度的增大 ,动物践踏作用的增强 ,土壤孔隙分布的空间格局发生变化 ,土壤的总孔隙减少 ,特别是大孔隙 (>5 0μm)和较大中等孔隙 (9～ 5 0μm)减少 ,使土壤容重增加 ,土壤的渗透阻力加大 ,土壤的保水和持水能力下降。但在有机质含量很低的沙质土壤中 ,超载过牧 ,造成有机质含量降低 ,土壤的团粒结构减少 ,稳定性团聚体减少 ,土壤结构遭到破坏 ,使得土壤容重反而降低。土壤有机质和放牧之间存在复杂的相互关系 ,土壤有机质对放牧的响应受多种因素的影响 ,这些因素包括植被和土壤的初始状况 ;环境因素 ,特别是水分和温度 ;放牧历史 (强度、频率、持续时间和动物类型 )。同时 ,土壤有机质含量低的土壤比含量高的土壤更易受放牧的影响 ,而使有机质发生变化。土壤微生物量碳是最具活性的土壤碳库 ,对环境的变化敏感 ,能较早地指示生态系统功能的变化。当考虑时间尺度时 ,高强度放牧对土壤肥力有负面的影响 ,短期内 ,由于加速了养分的循环效率 ,产生有利的影响 ,但长期无管理的超载放牧必然造成系统物质 (资源 )输入和输     

盐碱条件下刈割干扰对羊草的氮素分配策略及补偿生长的影响

土地盐碱化和过度放牧是制约松嫩平原畜牧业发展的两大因素,羊草是松嫩平原上的优势种,被认为具有较强的耐牧及耐盐碱能力.本文通过田间原位试验,以叶面涂抹标记¹⁵N-尿素的方法,研究了不同盐碱条件下刈割干扰对羊草的氮素分配策略及补偿生长的影响.结果表明: 总体上叶面新吸收的氮60%以上保留在地上部分.与不施盐碱无刈割处理的对照相比,单纯的盐碱胁迫使新吸收的氮在细根中的分配率显著增加了5.1%;而盐碱胁迫下,中度刈割使叶面新吸收的氮在地上部分的分配率增加了11.6%,地上及总生物量发生超补偿生长,但是重度刈割使叶面新吸收的氮在茎基部的分配率显著增加了9.5%,地上、细根及总生物量均表现为欠补偿生长.上述结果表明盐碱胁迫下,中度刈割干扰时羊草采取积极的再生策略,促进其超补偿生长,但在重度刈割时羊草会采取增加氮素在茎基部存储的相对保守的氮素分配和生长策略.     

大兴安岭森林草原过渡带典型植物群落动态变化特征

大兴安岭森林草原过渡带是大兴安岭森林与呼伦贝尔草原接壤的关键区域。由于过渡带本身的脆弱性,气候变化和过度放牧等人为因素的干扰导致区域内植物群落结构和功能发生剧烈变化。然而,气候变化和放牧双重作用对森林草原过渡带草地植物群落动态影响的研究还鲜有报道。以内蒙古陈巴尔虎旗森林草原过渡带为研究对象,分别于2008、2009、2010和2019年沿着草甸草原-森林草原过渡区域-林间草地-森林的梯度进行野外调查,对比分析11年间受气候变化和过度放牧的双重干扰下,该区域植物物种丰富度、Raunkiear生活型功能群、牧草饲用价值以及群落生物量随时间的变化动态。结果表明：从总体上看,与2008-2010年均值相比,2019年植物物种数量明显下降,其中禾本科牧草减少10余种;植物Raunkiear生活型功能群组成发生显著变化,其中一、二年生植物物种数增加4%,地面芽植物降低8%;牧草饲用价值中优等牧草所占比例下降5%,劣等牧草比例增加7%;总地上生物量显著下降35%。在过渡带各区段中,草甸草原群落结构和功能受气候和过度放牧影响更加明显。与2008-2010年均值相比,2019年草甸草原群落物种丰富度降低12%,优等牧草比例降低4%,劣等牧草比例增加7%,植物地上生物量更是显著降低62%。对区域气候和放牧因素分析可得,年降水量和年均温与过渡带地上生物量均显著相关,其中降水是导致过渡带整体上生产力下降的主要因素;而过度放牧是导致草甸草原群落生产力下降的主要因素。     

草原植物碳水化合物对环境胁迫响应研究进展

碳水化合物是植物进行各种生命活动的重要能源物质,特别是根部碳水化合物在支持植物再生、耐受外界环境胁迫、维持草原生态系统稳定性方面具有重要作用.本文重点综述了放牧、氮肥、盐胁迫、干旱、低温胁迫和低氧胁迫对草原植物碳水化合物的影响以及改进的碳水化合物测定方法,最后提出根部可溶性糖组分与植物根系生理生态功能的关系是今后研究的重点方向.