亚热带不同海拔黄山松林土壤磷组分及微生物特征

磷是亚热带地区植物生长必需的养分元素之一,海拔梯度可能会改变土壤-植物-微生物系统并影响土壤磷形态及有效性。了解不同海拔土壤磷组分状况,对维持山地森林生态系统可持续发展具有重要的意义。以戴云山地区不同海拔梯度(1300m和1600 m)黄山松林为研究对象,分析了土壤磷组分、微生物群落特征和磷酸酶活性。结果显示:海拔显著影响黄山松林土壤磷组分,与海拔1300 m相比,海拔1600 m处土壤总磷含量减少了48.4%—49.8%,且各磷组分(易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷)含量也显著降低,淋溶层(A层)土壤的降低程度分别为45.7%、58.6%和38.7%,淀积层(B层)为82.6%、59.9%和31.1%。海拔对土壤微生物群落特征和酶活性亦有显著影响,各类微生物群落和总微生物磷脂脂肪酸含量(PLFAs),以及磷酸双酯酶(PD)活性均表现为海拔1600 m 1300 m,但酸性磷酸单酯酶(ACP)活性呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,土壤磷组分主要受有机碳(SOC)调控,且SOC与有机磷组分(Na HCO3-Po和Na OH-Po)呈显著正相关;磷酸酶和外生菌根真菌(EMF)也是影响土壤磷组分变化的重要因素。研究表明,土壤有机质含量和微生物群落结构及功能的变化可能是不同海拔黄山松林土壤磷有效性的关键调控因素。     

不同磷源对红三叶草根际和菌根际磷酸酶活性的影响

以红三叶草为研究对象,利用三室培养系统,在接种菌根真菌(Glomus mosseae)的条件下研究了不同磷源对根际和菌根际磷酸酶活性的影响,植株生长8周后收获并测定根室、菌丝室的土壤磷酸酶活性、植株干重及含磷量．结果表明,根室酸性磷酸酶活性比碱性磷酸酶活性更裔,接种条件下二者都稍有增加,特别是在供给有机磷(植酸钠)的条件下明显增加了菌丝室土壤磷酸酶活性．接种菌根真菌显著增加了植株干重、磷含量和总磷吸收．施用磷酸二氢钾(KH2PO4)时菌丝吸磷量占吸磷总量的43．1%,而施用植酸钠(Na-phytate)时菌丝吸磷量占吸磷总量的60．8%。     

氮添加促进丛枝菌根真菌和根系协作维持土壤磷有效性

磷是亚热带地区植物生长的主要限制营养元素, 而氮沉降量的增加会降低土壤磷的有效性。该研究以微生物和植物细根为重点探究土壤磷转化, 揭示氮沉降背景下低磷有效性土壤的磷供应及生产力维持。通过在福州长安山模拟氮沉降实验, 设置对照(0 kg·hm^-2·a^-1)、低氮(40 kg·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg·hm^-2·a^-1) 3个处理, 收集杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗的土壤和根系样本, 综合分析土壤磷组分和养分含量、土壤微生物特征和植物根系特征。结果显示, 与对照处理相比, 低氮处理显著增加土壤易分解态有机磷、中等易分解态无机磷和闭蓄态磷含量, 但是显著降低原生矿物态磷和中等易分解态有机磷含量; 而高氮处理对土壤磷组分无显著影响。冗余分析表明, 土壤酸性磷酸酶活性、丛枝菌根真菌的相对丰度、土壤微生物生物量磷含量和根系生物量是解释土壤磷组分变化的重要微生物和植物因子。方差分解分析发现植物根系特征-土壤微生物特征共同解释了土壤磷组分变化的57%, 并且通过相关分析发现丛枝菌根真菌的相对丰度和根系生物量呈显著正相关关系。综上所述, 低水平的氮输入促进土壤丛枝菌根真菌的定殖, 丛枝菌根真菌和杉木根系通过协作促进中等易分解态有机磷和原生矿物态磷向易分解态磷的转换, 维持了杉木幼苗的生长。     

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。     

马尾松和苦槠林根际土壤矿化和根系分解CO2释放的温度敏感性

以中亚热带马尾松林和苦槠林为对象,原位收集根际和非根际土壤、树木不同生态功能的根系,开展15 ℃、25 ℃、35 ℃和45 ℃恒温培养模拟试验,采用密闭气室碱液吸收法测定53 d内CO₂释放的动态变化.结果表明: 两种森林类型不同温度下土壤矿化CO₂释放速率的根际效应介于1.12～3.09,且培养前期高于培养后期;15 ℃下马尾松林和苦槠林差异不显著,25 ℃和35 ℃下前者低于后者,45 ℃下则相反.不同培养温度下两树种吸收根分解的CO₂释放速率均高于过渡根和贮存根,且马尾松均低于苦槠.两种森林类型CO₂释放的Q₁₀值均为土壤(1.21～1.83)显著高于根系(0.96～1.36).两种森林类型土壤矿化CO₂释放的Q₁₀值差异不显著,而马尾松根系分解CO₂释放的Q₁₀值高于苦槠.推断全球变暖导致的土壤矿化CO2释放的增量将远远高于根系分解,且马尾松林高于苦槠林;地带性顶极群落应对气候变化的抵抗力强于先锋树种群落.     

丛枝菌根真菌影响宿主植物蒺藜苜蓿根系酸性磷酸酶活性的跨世代效应

丛枝菌根真菌(AMF)能够通过增强宿主植物根系分泌酸性磷酸酶帮助其适应低磷环境,但这种可塑性改变能否跨世代传递并影响后代适应低磷环境,仍不清楚。本研究通过亲代实验(实验1)和子代实验(实验2),研究AMF影响宿主植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)根系酸性磷酸酶分泌的跨世代效应。实验1表明,土壤低磷水平下接种AMF的亲代宿主植物根系酸性磷酸酶活性显著提高,且根际土中有更高的酸性磷酸酶活性和有效磷含量。而高磷水平下,接种AMF处理的宿主植物酸性磷酸酶活性与不接种AMF的处理无显著差异。实验2表明,在当代低磷环境下,来自亲代低磷接种AMF的后代,其根系和根系分泌的酸性磷酸酶活性显著高于来自亲代低磷不接种AMF的后代,而亲代高磷处理的后代(有AMF和无AMF)之间酸性磷酸酶活性无显著差异。在当代高磷环境下,来自亲代不同处理的后代根系和根系分泌的酸性磷酸酶活性均无显著差异。本研究表明,AMF对宿主植物根系分泌酸性磷酸酶的生理可塑性能够跨世代传递,且该跨世代效应受到亲代磷水平的影响。     

泡囊丛枝(VA)菌根对玉米根际磷酸酶活性的影响

以玉米为材料,利用三室隔网培养方法,研究了缺P土壤上施用植酸和卵磷脂时接种几种菌根真菌(Glomus mosseae, Glmous versiformea, Gigaspora margarita)对根际土壤酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性的影响.玉米生长70d后,收获测定距根表不同距离土壤中的磷酸酶活性.结果表明,接种菌根真菌增加了根际土壤酸性和碱性磷酸酶活性,Gigaspora margarita菌根菌的作用大于其它2个菌根菌.不同P源对磷酸酶活性有明显影响.     

氮添加对草地生态系统土壤pH、磷含量和磷酸酶活性的影响

磷是植物必需的大量营养元素之一,也是草地生态系统功能的重要限制因子。近年来,随着全球氮沉降的迅速增加,草地生态系统土壤磷及磷酸酶活性受到不同程度的影响。本研究采用整合分析方法,分析了草地的氮添加量、氮源种类、持续时间和土层深度等对土壤pH、全磷(TP)含量、有效磷(AP)含量、碱性磷酸酶(AlP)和酸性磷酸酶(AcP)活性的影响,以及土壤pH与磷酸酶活性的相关性。结果表明: 氮添加降低了土壤pH、TP含量和AlP活性,提高了土壤AcP活性,但对土壤AP含量无显著影响。从氮添加量来看,土壤pH、AlP显著降低在氮添加>5 g·m^-2·a^-1条件下即可发生;高水平氮添加(>10 g·m^-2·a^-1)导致AcP活性显著提高;土壤TP、AP含量显著降低仅发生在氮添加量为5～10 g·m^-2·a^-1条件下。硝酸铵处理显著降低了土壤TP含量,提高了AcP活性;尿素处理显著降低了土壤pH和AlP活性。在所有添加量下,当试验持续时间为3～10年时,土壤TP含量、AlP活性显著降低;持续时间大于3年时,土壤pH显著降低;>10年时,AcP活性显著提高。0～10 cm土层的AP含量显著升高,TP含量和AlP活性显著降低;大于10 cm土层中AP含量显著降低。土壤pH与土壤AcP活性呈显著负相关,表明氮添加引起的土壤pH改变可能是土壤磷酸酶活性变化的重要原因。     

施氮通过改变微生物生物量磷驱动杉木人工林土壤磷组分转化

磷(P)素是限制植物生产力的重要养分,对维持森林生态系统平衡起着重要作用。中国南方已成为继欧美之后的第三大氮(N)沉降区,了解N沉降加剧对南方土壤中不同P组分转化的影响对维持植物生长具有重要意义。杉木是中国南方重要的人工林,本研究以杉木为对象,设置对照(0 kg N·hm^-2·a^-1)、低N(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高N(80kg N·hm^-2·a^-1) 3个处理,测定不同处理土壤基本理化性质、P组分的含量、微生物生物量以及磷酸酶活性。结果表明,施N促进了有机P和无机P之间的转化,增加了NaHCO₃-Pi含量和土壤有效P含量,进而满足植物生长需要。施N还显著提高了微生物生物量磷和酸性磷酸酶活性。冗余分析显示,微生物生物量磷与土壤无机P呈显著正相关,说明土壤无机P主要受微生物生物量磷调控。本研究为未来N沉降加剧背景下,受P素限制的亚热带地区土壤P转化的生物地球化学模型参数提供了参考依据。     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林细根特性和土壤呼吸的影响

细根在森林生态系统地下碳循环过程中具有核心地位.2007年11月-2009年11月,对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验.氮沉降水平分别为对照(CK,0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(30 g N·m^-2·a^-1)处理,研究氮沉降对苦竹人工林细根和土壤根际呼吸的影响.结果表明：不同处理氮沉降下,<1 mm和1～2 mm细根特性差异较大,与< 1 mm细根相比,1～2 mm细根的木质素、磷和镁含量更高,而纤维素、钙含量更低;氮沉降显著增加了<2 mm细根生物量,对照、低氮、中氮和高氮处理的细根生物量分别为(533±89)、(630±140)、(632±168)和(820±161) g·m^-2,氮、钾、镁元素含量也明显增加;苦竹林各处理年均土壤呼吸速率分别为(5.85±0.43)、(6.48±0.71)、(6.84±0.57)和(7.62±0.55) t C·hm^-2·a^-1,氮沉降对土壤呼吸有明显的促进作用;苦竹林的年均土壤呼吸速率与<2 mm细根生物量和细根N含量呈极显著线性相关.氮沉降使细根生物量和代谢强度增加,并通过增加微生物活性促进了根际土壤呼吸.     

低磷胁迫下甘蓝型油菜酸性磷酸酶对磷效率的贡献分析

为探讨低磷胁迫下甘蓝型油菜酸性磷酸酶活性的基因型差异及其与磷效率的关系, 采用土培实验研究了磷高效基因型102和磷低效基因型105对有机磷和无机磷的利用及其根际土壤酸性磷酸酶活性差异; 并采用水培实验研究了甘蓝型油菜根系分泌的酸性磷酸酶及不同叶片酸性磷酸酶的活性差异. 结果表明, 低磷胁迫能诱导根系及根系分泌的酸性磷酸酶活性升高; 土培条件下, 由于酸性磷酸酶的有效性受较多因素影响, 植物的磷营养和磷吸收效率与根系分泌的酸性磷酸酶活性并不直接相关; 缺磷胁迫下重组自交系群体叶片酸性磷酸酶活性与磷利用效率呈显著正相关, 进一步表明低磷诱导的植株叶片酸性磷酸酶活性升高能促进体内磷的再利用, 从而提高磷利用效率.     

模拟不同春季降雨量下典型草原土壤微生物磷周转特征

春季降雨是内蒙古典型草原生产力最重要的影响因素之一,土壤湿度与微生物活性密切相关,但春季降雨对土壤微生物量磷周转的影响目前知之甚少。本研究2015年4月底在内蒙古锡林浩特毛登牧场,设立不降雨(W0)、一次模拟降雨20 mm(W1)和两次模拟降雨,每次20 mm(W2)试验,旨在比较不同模拟降雨量条件下,典型草原土壤微生物量磷季节变化特征,了解土壤微生物量磷周转特征及其与植物磷素营养的关系。结果表明:(1)模拟春季降雨显著地提高了土壤微生物量磷,W1和W2分别从W0的6.91μg/g提高到7.47μg/g和8.29μg/g(全年平均值),尤其是模拟2次降雨,土壤微生物量磷周转期缩短至0.53年,周转通量增大至33.16 kg hm^-2 a^-1,而W0分别为0.59年和26.82 kg hm^-2 a^-1;(2)模拟春季降雨总体上降低了土壤酸性磷酸酶活性,但提高了碱性磷酸酶活性;(3)模拟降雨显著地提高了植物生物量和全磷含量,但是植物生物量和全磷含量与土壤微生物量磷、酸性和碱性磷酸酶活性及土壤有效磷含量之...     

磷高效利用野生大麦基因型筛选及其根际土壤无机磷组分特征

通过土培盆栽试验,研究了16份野生大麦种质资源在相同供磷水平下磷素吸收利用的基因型差异,探讨磷高效野生大麦根际土壤无机磷组分特征.结果表明：拔节期和扬花期磷素干物质生产效率（CV=11.6%、12.4%）、成熟期磷素籽粒生产效率（CV=13.7%）基因型间差异较大.不同生育时期磷高效基因型IS-22-30和IS-22-25生物量、磷积累量和磷素干物质生产效率均显著高于低效基因型IS-07-07,且高效基因型的籽粒产量分别是低效基因型的3.10和3.20倍.不施磷、施磷30 mg·kg^-1条件下,不同磷素利用效率野生大麦根际土壤有效磷和水溶性磷含量均显著低于非根际土壤,且高效基因型较低效基因型根际土壤水溶性磷亏缺量更大.根际与非根际土壤无机磷组分含量为Ca₁₀-P＞O-P＞Fe-P＞Al-P＞Ca₂-P＞Ca₈-P.在拔节期和扬花期,施磷30 mg·kg^-1条件下,磷高效基因型根际土壤Ca₈-P含量显著高于低效基因型,而Ca₂-P含量显著低于低效基因型;不施磷条件下,高效基因型根际土壤Ca₂-P和Ca₈-P含量均显著高于低效基因型,且根际土壤Ca₁₀-P均减少.施磷30 mg·kg^-1条件下,根际土壤Fe-P和O-P含量均表现为高效基因型显著高于低效基因型,Al-P含量则呈现相反的趋势;不施磷条件下,高效基因型根际土壤Al-P、Fe-P和O-P含量均显著低于低效基因型.低磷胁迫下,高效基因型活化吸收Ca₂-P、Al-P的能力强于低效基因型.     

菌根真菌磷酸酶活性对红三叶草生境中土壤有机磷亏缺的影响

利用PVC分室培养装置研究了菌根际和菌丝际磷酸酶活性变化与土壤有机磷亏缺间的关系,结果表明,施用有机磷（植酸钠）能促进菌根根系侵染、提高土壤磷酸酶尤其是酸性磷酸酶的活性,使菌丝际范围变宽。菌丝际的存在使土壤有机磷亏缺范围加大,与非菌根植物相比,由于菌根真菌的作用,植物能更容易地从有机磷中获得磷营养以满足植物生长的需要,从而使其干物重和磷吸收量更高。     

不同种植年限对花椒根际土壤理化性质和微生物群落的影响

为揭示不同种植年限对花椒根际微生态系统的影响,利用磷脂脂肪酸（PLFAs）生物标记法结合土壤养分和酶活性分析,研究了种植年限1、15、30 a的花椒根际土壤的理化性质和微生物群落变化。结果显示,随着种植年限的增加,土壤pH和多酚氧化酶活性呈下降趋势,土壤速效钾和速效磷在15、30 a时显著增加。土壤微生物总PLFA、真菌、革兰氏阴性细菌（G^-）PLFA含量均随种植年限呈增加趋势,30a时达到最大,分别为401.95、88.14、118.61 μg·g^-1。革兰氏阳性细菌（G ⁺ ）和放线菌PLFA含量随种植年限呈先增后降趋势。细菌/真菌和G⁺/G^-随种植年限增加呈下降趋势,与1 a相比,30 a时分别下降34.14%、38.87%。土壤pH与总PLFA、G^-、细菌、真菌呈显著负相关,与G ⁺ /G^-呈显著正相关;多酚氧化酶活性与真菌呈显著负相关,与细菌/真菌、G ⁺ /G^-呈显著正相关。本研究表明：花椒根际理化性质、酶活性和微生物群落结构随种植年限增加发生了显著变化,根际土壤pH、速效磷、速效钾、多酚氧化酶的变化是影响土壤微生物群落与组成的主要环境因子,真菌和G^-的增加及多酚氧化酶活性的降低可能是诱导花椒根腐病发生的重要原因。     

泡囊丛枝（VA）菌根对玉米际磷酸酶活性的影响

以玉米为材料,利用三室隔网培养方法,研究了缺P土壤上施用植酸和卵磷脂时接种几种菌根真菌（Glomus mosseae,Glmous versiformea,Gigaspora margarita)对根际土壤酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性的影响,玉米生长70d后,收获测定距根表不同距离土壤中的磷酸酶活性,结果表明,接种菌根真菌增加了根际土壤酸性和碱性磷酸酶活性,Gigaspora margarita菌根菌的作用大于其它2个菌极菌,不同P源对磷酸酶活性有明显影响。     

短期CO2浓度升高和干旱胁迫对白羊草土壤碳氮和微生物根际效应的影响

采用人工气候室和盆栽控水试验研究黄土丘陵区典型草本植物白羊草在倍增CO₂浓度(800 μmol·mol^-1)下和充分供水(75%～80%的田间持水量)、轻度干旱胁迫(55%～60%的田间持水量)和重度干旱胁迫(35%～40%的田间持水量)下根际和非根际土壤碳氮含量和微生物群落结构及其根际效应.结果表明: CO₂浓度升高和干旱胁迫对白羊草根际和非根际土壤有机碳、全氮和水溶性有机碳(DOC)含量及其根际效应均无显著影响.轻度干旱胁迫下CO₂浓度升高显著促进了根际土壤水溶性有机氮(DON)的消耗,导致DOC/DON升高,提高了DON的负根际效应和DOC/DON的正根际效应.干旱胁迫和CO₂浓度升高对土壤总磷脂脂肪酸(总PLFA)和细菌PLFA的根际效应无显著影响.CO₂浓度升高条件下干旱胁迫显著提高了根际土壤G⁺/G^- PLFA,降低了非根际土壤G⁺/G^- PLFA,导致其根际效应显著提高,表明根际微生物群落由自养微生物群落向异养微生物群落的转变.     

氮添加对森林植物磷含量的影响及其机制

氮沉降对森林生态系统磷循环产生了不可忽视的影响, 尤其是加剧了植物生长的磷限制, 从而使得氮沉降背景下植物磷含量变化备受关注。该文综述了氮添加对森林植物磷含量的影响, 认为氮添加通过促进土壤磷酸酶活性进而提高土壤有效磷含量, 有利于植物的磷吸收并增加植物磷含量。同时, 森林植物磷含量对氮添加的响应还受物种、生活型以及施氮时间长短等因素的影响。基于森林植物磷含量对氮添加响应的差异性, 该文进一步探讨氮富集背景下森林植物磷含量变化的可能机制: 1)外源氮输入通过改变土壤中有效磷含量从而对植物磷的来源产生影响; 2)通过影响植物的根系分泌物、菌根共生和根系形态结构等进而影响植物的磷吸收能力; 3)通过影响植物的磷养分再分配、磷养分重吸收对植物磷利用效率产生影响。综上所述, 外源氮输入使植物磷含量发生改变, 首要原因是土壤有效磷含量的改变, 其次是植物磷吸收能力和磷利用效率的改变起调控作用。     

短期CO2浓度升高和干旱胁迫对白羊草土壤碳氮和微生物根际效应的影响

采用人工气候室和盆栽控水试验研究黄土丘陵区典型草本植物白羊草在倍增CO₂浓度(800 μmol·mol^-1)下和充分供水(75%～80%的田间持水量)、轻度干旱胁迫(55%～60%的田间持水量)和重度干旱胁迫(35%～40%的田间持水量)下根际和非根际土壤碳氮含量和微生物群落结构及其根际效应.结果表明: CO₂浓度升高和干旱胁迫对白羊草根际和非根际土壤有机碳、全氮和水溶性有机碳(DOC)含量及其根际效应均无显著影响.轻度干旱胁迫下CO₂浓度升高显著促进了根际土壤水溶性有机氮(DON)的消耗,导致DOC/DON升高,提高了DON的负根际效应和DOC/DON的正根际效应.干旱胁迫和CO₂浓度升高对土壤总磷脂脂肪酸(总PLFA)和细菌PLFA的根际效应无显著影响.CO₂浓度升高条件下干旱胁迫显著提高了根际土壤G⁺/G^- PLFA,降低了非根际土壤G⁺/G^- PLFA,导致其根际效应显著提高,表明根际微生物群落由自养微生物群落向异养微生物群落的转变.     

柑橘丛枝菌根真菌生长与根际有效磷和磷酸酶活性的相关性

通过观测田间国庆1号温州密柑/枳和国庆4号温州密柑/枳根系菌根侵染率、孢子密度、根际有效磷和磷酸酶活性的年变化,探讨丛枝菌根真菌生长与根际有效磷和磷酸酶活性的相关性.结果表明,2种柑橘菌根侵染率和孢子密度的年变化均呈 “Λ”形,2月和12月较低,4月和10月居中,6月和8月较高;有效磷和中性磷酸酶年变化呈“V”形.2种柑橘的菌根侵染率都与孢子密度呈极显著正相关,与有效磷呈极显著负相关,说明较高的孢子密度和较低的有效磷对菌根侵染率有促进作用;2种柑橘的孢子密度均与有效磷呈极显著负相关,与中性磷酸酶和总磷酸酶呈极显著正相关,表明中性磷酸酶和总磷酸酶对孢子密度有刺激作用,而有效磷对其有抑制作用.柑橘树下有机磷矿化主要以中性磷酸酶为主.