模拟降雨变化对古尔班通古特沙漠土壤养分及酶活性的影响

土壤酶参与土壤系统的养分循环过程,是联系植物和土壤养分的关键纽带。土壤酶活性对降水格局变化响应敏感,这种响应对于缺水且养分贫瘠的荒漠生态系统显得尤为重要。然而,早春积雪完全融化后首次降雨时间及降雨量如何影响土壤养分及土壤酶活性还鲜见相关报道。以新疆古尔班通古特沙漠为研究区,在早春积雪完全融化后,设置3个首次降雨时间(积雪完全融化后第10天、20天和30天)和3个降雨梯度(5 mm、10 mm和15 mm),于植物生长旺季采集土壤样品,研究土壤养分含量和土壤酶活性的响应特征。结果表明：积雪完全融化后不同首次降雨时间下5mm降雨处理以及积雪完全融化后第30天下各降雨量处理对土壤养分和酶活性影响不显著。积雪完全融化后第10天,随降雨量增加,土壤全碳呈显著先下降后增加趋势,全钾呈显著增加趋势,而土壤微生物量碳呈显著降低趋势;积雪完全融化后第20天,随降雨量增加,速效氮、土壤蔗糖酶活性、土壤微生物量碳氮呈先下降后增加趋势,土壤全碳和多酚氧化酶活性显著下降,土壤全钾和碱性磷酸酶活性显著增加。模拟10 mm降雨,随首次降雨时间推迟,土壤全氮、速效氮、速效磷、土壤蔗糖酶活性和土壤微生物量碳呈增加趋势;...     

西双版纳次生林火烧前后土壤养分变化的研究

研究了火烧对西双版纳热带次生林下土壤养分的影响。火烧后０～１０ｃｍ土层的ｐＨ、有机质、全Ｎ、Ｐ、Ｋ和有效Ｎ、Ｐ、Ｋ都显著提高,ｐＨ、有机质、全Ｎ、Ｋ和有效Ｎ、Ｋ达０．１％显著水平,有效Ｐ达１％水平,全Ｐ达５％水平。但１０～３０ｃｍ土层的上述各指标均无显著变化。火烧前后各土层的Ｃ／Ｎ比率变化均不显著。     

古尔班通古特沙漠土壤酶活性和微生物量氮对模拟氮沉降的响应

本文以新疆古尔班通古特沙漠为研究区,原位设定0 (N0)、0.5 (N0.5)、1.0 (N1)、3.0 (N3)、6.0 (N6)和24.0 (N24) g N m?2 a-1 6个模拟施氮浓度,研究氮沉降对土壤酶活性和微生物量N的影响。结果表明：不同浓度的氮增加未改变土壤酶活性和微生物量N原有的垂直分布格局,0 ~ 5 cm土层土壤多酚氧化酶和过氧化物酶活性分别比5 ~ 10 cm土层低11.5 ~ 29.1%和1.4 ~ 14.2%,而该土层的蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物量N则分别比5 ~ 10 cm土层高4.3 ~ 98.1%、45.3 ~ 119.0%、76.1 ~ 138.1%和77.5 ~ 162.3%。氮增加后,0 ~ 5 cm土层的土壤酶活性和微生物量N比5 ~ 10 cm土层受影响更大。低氮和中氮(N0.5～N3)增加对0 ~ 5 cm土层氧化酶活性影响较小,各处理间差异不显著;高氮(N6,N24)对该层氧化酶活性有明显抑制作用。与对照相比,N24处理下土壤多酚氧化物活性和过氧化物酶活性分别降低了22.4%和12.1%;5 ~ 10 cm土层氧化酶活性对氮增加响应不敏感,各施氮量之间差异不显著;两层土壤的蔗糖酶和碱性磷酸酶活性随氮的增加具有先增加再减少的趋势,而两层土壤的脲酶活性和土壤微生物量N随着施氮量增加分别降低和增加;随着土壤酶活性变化,土壤有效氮和微生物量N增加,有效磷先增加后减少。这些响应表明,氮增加可以改变该荒漠土壤系统的土壤酶活性和微生物量并影响土壤相关营养元素循环。     

黄顶菊入侵对土壤养分和酶活性的影响

比较了外来植物黄顶菊不同入侵程度土壤养分和土壤酶活性变化规律,探讨了外来植物入侵对土壤生态的影响机制。结果表明,与裸土和本地植物土壤相比,黄顶菊入侵显著提高了有机质、全氮、硝态氮和铵态氮的含量,而全磷和速效磷的含量有所下降,且随着入侵程度增强趋势更为明显。重度入侵土壤有机质较本地植物土壤提高5.7%,全氮提高23.4%;而重度入侵土壤全磷含量只有本地植物的85%,土壤速效磷含量则下降了50%。黄顶菊重度入侵土壤和轻度入侵土壤脲酶含量分别为0.04和0.03mg.g-1.24h-1,均显著高于裸土和本地植物土壤,土壤磷酸酶活性变化规律与之类似,而多酚氧化酶无明显的变化。黄顶菊入侵可以改变土壤养分和土壤酶活性,创造对自身生长有利的土壤环境,并借此增强其竞争能力,实现种群的进一步扩张。     

广东鹤山火烧迹地植被恢复后土壤养分含量变化

采用对比分析方法,研究了广东鹤山桉林和灌草坡火烧迹地植被恢复后土壤养分含量的变化.结果表明：火烧3年后,桉林土壤有机碳、全氮、速效钾和pH含量明显降低,土壤有效磷、交换性镁、土壤净氮矿化速率和氨化速率降低,但不显著;火烧灌草坡除土壤交换性钙明显增加外,其他土壤养分均无显著变化.火烧桉林氮矿化速率较低的主要原因是其可利用基质的减少和桉树快速生长吸收大量养分所致,火烧灌草坡土壤养分的恢复速度较快.     

火烧对马尾松林土壤酶活性和有机碳组分的影响

土壤酶参与土壤有机质矿化过程,林火能通过改变土壤中微生物的群落结构等来改变土壤酶的活性,进而影响土壤有机碳的动态过程。土壤有机碳库是陆地碳库的重要组成部分,火烧会使土壤有机碳组分发生变化,研究火烧后土壤有机碳组分的变化对于土壤有机碳库的管理具有重要意义。以我国中亚热带典型马尾松人工林火烧迹地为研究对象,通过对比研究,探讨了火烧对土壤酶活性和土壤有机碳组分的影响以及两者之间的关系。结果表明:(1)与对照相比,火烧后一年0—10 cm土层土壤p H值明显升高(P0.05),土壤总碳含量显著降低(P0.05),土壤全氮含量平均降低17.5%(P0.05)。0—10 cm土层和10—20 cm土层土壤含水量均显著低于对照(P0.05)。(2)相比对照,土壤β-葡萄糖苷酶活性在0—10 cm土层显著降低(P0.05),土壤酚氧化物酶活性和过氧化物酶活性显著升高(P0.05)。(3)火烧后一年0—10 cm土层土壤微生物量碳、土壤颗粒性有机碳、土壤易氧化碳含量比对照分别降低26.4%、30.9%和2.69%,但无显著差异,土壤溶解性有机碳含量则显著降低(P0.05);两个土层土壤不稳定有机碳含量和粘粒有机碳含量变化不显著。     

土壤增温和秸秆还田对土壤养分和胞外酶活性的影响

气候变暖和秸秆还田是影响农田生态系统碳氮循环和土壤养分周转的重要因子,然而两者的交互作用尚缺乏系统研究。通过大田模拟试验,设置土壤正常温度+秸秆不还田、土壤正常温度+秸秆还田、土壤增温+秸秆不还田和土壤增温+秸秆还田四个处理,探讨土壤增温与秸秆还田对土壤养分循环及胞外酶活性的影响。结果显示,土壤增温使硝态氮含量、土壤可溶性有机碳含量和氧化酶活性分别增加了40.4%,25.8%和6.0%,但也使土壤水分、铵态氮含量与土壤微生物量碳分别损失了10.6%,33.4%和29.9%。秸秆还田则使土壤含水量、全氮、铵态氮、有效磷与可溶性有机碳的含量分别增加了7.5%,7.2%,44.1%,32.3%和18.4%,同时也使土壤碳氮磷循环酶的活性分别增加了46.2%,22.9%和20.6%。因此研究表明,土壤增温提高了氧化酶的活性,加速了土壤碳的转化,也使土壤氮矿化与硝化反应速率提高。秸秆还田通过增加外源有机物质,丰富了土壤的碳、氮源,使土壤养分含量提高,一定程度上弥补了增温带来的养分损失。     

秸秆和生草覆盖对桃园土壤养分含量、微生物数量及土壤酶活性的影响

以秸秆(覆盖重量分别为小麦(Triticum aestivum)秸3.25 kg·m^-2、玉米(Zea mays)秸1.97 kg·m^-2、禾本科杂草3.67 kg·m^-2)和生草(白三叶草(Trifolium repens)、高羊茅(Festuca arundincea)和紫花苜蓿(Medicago sativa), 播种量均为50 kg·hm^-2)为覆盖材料, 以不覆盖为对照, 研究了不同覆盖材料对桃园土壤微生物数量和酶活性的影响, 及其与土壤养分的关系。结果表明, 与对照相比, 除覆盖生草根际和非根际土壤全磷和速效磷含量差异均不显著外, 其他处理根际和非根际土壤碱解氮、速效钾、全氮、全钾和有机质含量差异均达到显著水平; 所有处理根际和非根际土壤氨化细菌、真菌和放线菌数量、土壤含水率和pH值、土壤脲酶和磷酸酶活性差异均达到显著水平。白三叶草处理的根际和非根际土壤碱解氮、速效钾、全氮、全钾、有机质含量, 土壤氨化细菌和真菌数量, 土壤脲酶和磷酸酶活性的平均升幅均最高, 分别为99%、270%、267%、117%、272%、158%、141%、156%和64%。氨化细菌、真菌、放线菌、脲酶和磷酸酶分别与土壤碱解氮、速效钾(放线菌和磷酸酶除外)、全氮、全钾和有机质呈显著或极显著的正相关。通径分析表明, 在3种土壤微生物和2种酶对养分含量的影响中, 脲酶是影响土壤碱解氮、速效钾、全氮、全钾和有机质的主要因子。     

林地砍伐开垦对土壤酶活性及养分的影响

由土壤微生物生命活动和植物根系产生的土壤酶,不但在土壤物质转化和能量转化过程中起主要的催化作用,而且通过它对进入土壤的多种有机物质和有机残体产生的生命化学转化,使生态系统的各组分间有了功能上的联系,从而保持了土壤生物化学的相对稳衡状态［１］。土壤酶作...     

荒漠藓类植物死亡对表层土壤酶活性的影响

土壤胞外酶作为土壤生物化学反应的催化剂,直接驱动了土壤物质循环和能量流动过程。全球气候变化和土地利用类型改变致使维持荒漠地表稳定的生物土壤结皮中的藓类植物出现不同程度的死亡,然而,藓类植物的死亡将如何影响荒漠表层土壤养分循环过程仍缺乏研究。该研究选取新疆古尔班通古特沙漠优势藓类结皮为研究对象,测定了自然存活及自然死亡藓类结皮下不同土层(0–2、2–5、5–10、10–20cm)碳氮磷循环相关酶活性。结果发现:除蔗糖酶外,藓类植物死亡显著影响了β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、脲酶、硝酸还原酶、植酸酶和碱性磷酸酶活性,并随土壤深度的增加酶活性逐渐递减。同时,藓类植物死亡显著抑制了植酸酶活性,促进了与碳氮磷循环相关的土壤酶活性。土壤碳氮循环相关酶活性与土壤有机碳、全氮、NO₃^–-N和NH₄⁺-N含量显著正相关,与pH显著负相关;植酸酶、碱性磷酸酶活性与土壤全磷、速效磷含量相关性不显著。荒漠藓类植物的死亡,在短期内显著改变了土壤酶系统,加速了土壤养分循环。     

长期施肥对灰漠土生物群落和酶活性的影响

长期定位试验表明:施肥对灰漠土生物类群、酶活性有一定影响,同时生物类群和酶活性也改变了土壤生态环境.(1) 施肥对灰漠土动物个体及类群数的影响显著,长期单施化肥对土壤动物优势度作用较大,化肥配施有机肥丰富了土壤动物组成,化肥配施秸秆有利于增加土壤动物的丰度,尤其是疣跳科和等节跳科动物个体数量增加近10倍,长期不施肥土壤动物均匀性较高,但优势类群数较低;(2)灰漠土微生物组成以细菌为主,特殊微生物生理类群是以固氮菌和氨化细菌数量居多.长期单施化肥不利于土壤微生物生长,几种菌类数量均较低,化肥配施有机物料增加了土壤微生物类群数量,比对照增加15%～44%,长期不施肥土壤微生物数量高于单施化肥处理.(3) 灰漠土自身过氧化氢酶含量较高,蔗糖酶次之.土壤4种酶活性中除过氧化氢酶与土壤养分之间呈负相关以外,其余3种酶活性与土壤速效养分均呈正相关或显著正相关.长期单施化肥土壤脲酶、磷酸酶活性降低,长期不施肥土壤脲酶、磷酸酶活性高于单施化肥处理,化肥配施有机肥或秸秆的土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性比长期不施肥增加了24%～31%.因此,化肥配施有机物料增加了土壤酶活性,加速了土壤熟化,改变了土壤生态环境.     

转cry1Ac／cpti基因水稻对土壤酶活性和养分有效性的影响

【背景】转基因作物可能通过根系分泌物和植株残体组成的改变对土壤酶活性和养分转化产生影响,转基因作物对土壤质量的影响是其环境安全性评价的重要方面。【方法】本研究通过田间定位试验分析了连续3a种植2种转crylAc／cpti双价抗虫基因水稻后,土壤酶活性和养分有效性等土壤质量性状的变化。【结果】在水稻各生育期内,除齐穗期转基因稻科丰8号（GM1）田的土壤酸性磷酸酶活性显著（P〈0．05）高于其受体非转基因稻明恢86（CK1）外,转基因稻GM1、GM2（Ⅱ优科丰8号）的土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和脲酶活性与对应非转基因稻CK1、CK2（Ⅱ优明恢86）间均无显著差异。同时,在水稻生长过程中,土壤pH、有机质、有效氮、有效磷和速效钾等土壤理化指标在GM1和CK1或GM2和CK2间也均无显著差异。【结论与意义】连续38种植转crylAc／cpti双价抗虫基因水稻并未改变稻田土壤中主要营养元素的有效性及其相关土壤酶活性,即短期内种植转crylAc／cpti双价抗虫基因水稻不会影响土壤酶活性和养分状况。该结果为进一步评价转基因水稻的生态风险提供了一定的依据。     

增加降水对荒漠短命植物当年牧草生长及群落结构的影响

通过模拟降水增加试验研究了古尔班通古特荒漠常见短命植物盖度、密度及产量对水分输入量增加的响应.结果表明:尖喙牻牛儿苗、弯果胡卢巴、角果藜、琉苞菊、条叶庭芥及囊果苔草6种牧草生物量总和占总生物量的60%以上,是荒漠草原的优势牧草植物;供水量增加显著促进了角果藜、尖喙牻牛儿苗、弯果胡卢巴、条叶庭芥和琉苞菊5种牧草植物的个体生长;在自然降水的基础上,增加40mm和80mm供水使这5种植物生物产量比对照增加86%～230%.供水增加后,6种重要牧草对整个群落的生物贡献比例发生很大变化,只有角果藜和尖喙牻牛儿苗的贡献比例规律性增加,分别比对照增加了58%和11%,表明2种植物对供水增加的环境变化适应能力强;供水量增加促进了弯果胡芦巴、尖喙牻牛儿苗和角果藜3种植物N、P和K养分的吸收量;与此同时,供水量增加也显著提高了荒漠短命植物的密度和盖度.在降水增加的背景下,古尔班通古特沙漠南缘荒漠短命植物群落结构发生改变,植被盖度和群落净初级生产力提高,这对于防风固沙、稳定沙面,增加荒漠草原载畜能力有着积极的意义.     

温带荒漠灌丛和藓类结皮对土壤养分的贡献

灌丛与生物土壤结皮镶嵌分布是温带荒漠常见的地表景观之一,二者的发育均显著影响了地表土壤养分的空间分布特征及循环过程。然而,灌丛和生物土壤结皮对荒漠土壤表层养分的影响存在怎样的差异,二者对养分变化的贡献度如何尚不清楚。因此,选择中国北方典型温带荒漠古尔班通古特沙漠为研究区,以荒漠中的优势灌丛膜果麻黄(Ephedra przewalskii)灌丛和生物土壤结皮发育高级阶段的藓类结皮的结皮层及结皮下层土壤为研究对象,采集不同微生境(裸露地、灌丛下)的裸沙与藓类结皮的土壤样品。为探究不同微生境下不同土层碳、氮、磷和钾养分变化特征,测定了不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、速效氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量。结果表明:(1)相较于裸露地,灌丛显著提高了藓类结皮不同土层有机碳、全氮和全钾的含量和裸沙全磷的含量,降低了灌丛下藓类结皮土壤全磷的含量。(2)对于速效养分而言,与裸沙相比,裸露地藓类结皮覆盖降低了土壤速效氮含量,增加了速效磷和速效钾含量;而灌丛下藓类结皮覆盖提高了土壤速效氮和速效钾的含量,但降低了速效磷的含量。 (3) 相关性分析显示,在0-2 cm土壤中速效磷与速效氮呈现显著负相关,而在2-6 cm速效磷与速效氮呈现显著正相关(P<0.01)。(4)贡献度分析表明,土壤中灌丛效应对养分的贡献(42.54%)要远大于藓类结皮的贡献(2.43%),但二者交互作用却降低了除速效氮以外的其他土壤养分含量。综上,灌丛、藓类结皮覆盖和土层深度变化对土壤碳、氮、磷和钾养分均具有显著影响(P<0.05),但三者间的交互效应对养分的影响不显著(P>0.05)。相对于裸露地,灌丛与藓类结皮的覆盖均对表层土壤碳、氮、磷和钾养分具有促进作用,且随着土层深度的下降,土壤养分含量呈现显著的下降趋势(P<0.05)。因此,在荒漠生态系统中耐旱灌丛与生物土壤结皮这两个最重要的斑块单元联合调控了微尺度土壤养分的空间异质性变化。     

古尔班通古特沙漠生物土壤结皮对土壤氮库垂直分布特征的影响

生物土壤结皮在干旱区氮素地球化学循环中具有重要作用,研究不同生物土壤结皮下不同形态氮素含量的变化,解析生物土壤结皮对土壤养分影响过程和范围,有助于进一步理解生物土壤结皮的生态功能。本研究以古尔班通古特沙漠藻-地衣混生结皮和藓类结皮两种生物土壤结皮为研究对象,以裸沙为对照,测定生物土壤结皮层和0—100 cm内8个土层全氮、无机氮、可溶性有机氮、游离态氨基酸氮、微生物生物量氮等氮库含量,和土壤脲酶、硝酸盐还原态酶、亮氨酸氨基肽酶等土壤胞外酶活性。结果表明：1)结皮层各形态氮素含量和各土壤酶活性显著高于其下层土壤,结皮层和结皮下各层土壤氮库整体上表现为藓类结皮>藻-地衣混生结皮>裸沙;土壤氮库各形态氮素含量和土壤酶活性在垂直分布上均呈现先显著下降(0—20 cm)后稳定(20—100 cm)的趋势;在20—30 cm土层,除裸沙的无机氮、铵态氮以及藻-地衣混生结皮的硝态氮外,其余速效氮(无机氮、硝态氮、铵态氮)含量具有增加的特点。2)土壤各氮库含量与全磷、有机碳、电导率、土壤脲酶和亮氨酸氨基肽酶活性呈正相关,与pH、土壤含水率呈负相关。3)利用氮循环相关指标建立土壤氮循环多功能...     

秸秆及秸秆黑炭对小麦养分吸收及棕壤酶活性的影响

通过小麦盆栽试验,研究了玉米秸秆及其秸秆黑炭施加对小麦养分吸收利用和棕壤酶活性的影响。试验设对照(CK),黑炭(B),秸秆还田(S),尿素(U),尿素+黑炭(UB)及尿素+秸秆还田(US)6个处理,各处理3次重复。结果表明:无氮肥施入下,B处理较CK和S处理籽粒产量显著提高99.4%和77.7%,小麦地上部氮、磷、钾吸收累积量分别显著提高94.1%—140.9%,55.4%—66.3%和53.1%—72.6%;有氮肥施入下,UB和US处理较U处理提高籽粒产量8.2%—8.8%,小麦地上部氮、磷、钾吸收累积量分别显著提高14.3%—27.8%,19.6%—30.9%和24.4%—40.9%。秸秆及秸秆黑炭施加处理的氮素利用率显著提高21.4%—41.7%。黑炭施加显著提高土壤中有机碳、NH+4-N、NO-3-N和速效钾含量;在施氮条件下,秸秆还田显著提高土壤中NO-3-N含量;秸秆及黑炭施加对有效磷含量无显著影响。秸秆还田显著提高了土壤脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和中性磷酸酶活性;施加黑炭也明显提高了土壤脱氢酶和脲酶活性,但抑制过氧化氢酶和中性磷酸酶活性。土壤脲酶活性与土壤有机碳、无机氮含量呈显著正相关,表明土壤酶可反映土壤肥力水平。     

宫川蜜柑根际土壤酶活性与土壤养分含量相关性的研究

研究了不同肥力水平的宫川蜜柑根际土壤酶的活性及其与土壤农化特性的关系。结果表明 :高产园的土壤酶活性显著高于低产园的土壤酶活性。经统计分析 ,土壤酶活性与养分含量均呈极显著相关。而且酶的活性在土壤中的分布有一定的规律性。其水平分布是在树冠内半径的 4 /5处至树冠滴水线范围内 ,酶的活性最高 ,由此处向内向外酶的活性逐渐降低 ;其垂直分布是 0～ 2 0 cm土层酶的活性最高 ,随土层的加深而逐渐降低     

套作棉根际与非根际土壤酶活性和养分的变化

在棉麦两熟双高产条件下研究了棉花根际与非根际土壤酶活性和养分含量的变化.结果表明,套作棉土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶及过氧化氢酶活性随生育进程的变化趋势与单作棉表现一致,但整个生育期套作棉根际与非根际土壤各种酶活性均明显高于单作棉.套作棉根际与非根际土壤养分含量在麦棉共生期低于单作棉或差异较小,而在麦收后则显著高于单作棉.套作棉土壤养分含量随生育进程的变化趋势与单作棉大体相同,但一些养分的吸收高峰晚于单作棉.无论套作棉还是单作棉,根际土壤酶活性和养分含量高于非根际.土壤各养分含量与土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性呈显著(P=0.0,n=32)或极显著(P=0.01,n=32)相关,与土壤过氧化氢酶活性相关不显著.