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.     

悉生培养微缩体系食细菌线虫提高土壤激素含量的机制

研究土壤食细菌线虫与细菌的相互作用及其生态功能是土壤生态学的核心内容之一。食细菌线虫取食细菌可以促进土壤中氮素的矿化,提高氮素养分的供给,改善土壤的营养条件,从而促进植物的生长发育。土壤食细菌线虫促进植物根系生长的"养分作用机制"已得到确认,而"激素作用机制"还存在争议。从供试土壤中筛选获得一株高效产IAA细菌和两种不同cp值的食细菌线虫,通过设置简化的悉生培养系统,对这两种土著食细菌线虫与土著产IAA细菌之间的相互作用,及其对土壤中IAA含量变化的影响进行研究。结果表明:两种食细菌线虫的取食均能促进细菌数量和活性的增强,食细菌线虫与产IAA细菌相互作用也能显著增加土壤中IAA的含量;这些促进作用受到接种食细菌线虫的种类以及培养时间的影响:在培养第10天和第20天时,接种cp值为1的中杆属食细菌线虫显著增加了产IAA细菌的数量;在培养第10天和第30天时,相比较接种cp值为2的头叶属食细菌线虫,接种中杆属食细菌线虫显著提高了土壤中IAA的含量。     

土壤食细菌线虫与细菌的相互作用及其对N、P矿化生物固定的影响及机理

采用悉生微缩体系,研究了４０ｄ 培养期内不添加外源基质条件下食细菌线虫（Ｐｒｏｔｏｒｈａｂｄｔｉｓ ｓｐ．）和细菌（Ｐｓｅｕｄｏｍ ｏｎａｓｓｐ．）的相互作用及其对Ｎ、Ｐ转化的影响。在种植及不种植小麦的土壤中,发现接种线虫后细菌数量显著增加,非根标土壤细菌的增加量又比根际土明显。在种植小麦体系中,根际与非根际土壤线虫均比不种作物体系有增加趋势,其中根际土壤线虫种群的提高尤为显著。只加细菌处理中土壤Ｎ、Ｐ均无净矿化,相反培养前期出现轻微的生物固定。线虫的引入显著提高了土壤矿质Ｎ、微生物量Ｎ 和微生物量Ｐ的含量,但对土壤有效Ｐ影响很小。这表明线虫活动主要是促进了Ｎ的矿化,而Ｐ表现出较强的生物固定。文中还分析了线虫捕食对细菌的增殖作用以及线虫——细菌相互作用在Ｎ、Ｐ矿化和生物固定中的机理。     

长期施肥对红壤性水稻土有机氮组分的影响

通过16年的田间定位试验,研究了长期不同施肥模式对红壤性水稻土有机氮组分的影响.结果表明：长期化肥处理对土壤各氮素含量的作用不明显;有机物料循环特别是有机肥和化肥配施显著提高了土壤矿质氮和有机氮含量,提高幅度分别为55.2%和38.8%.有机物料循环处理显著提高了酸解性氮组分,其对土壤铵态氮、氨基糖氮和未知氮含量的提高幅度分别为36.5%、68.4%和73.9%;有机物料与化肥配施后,氨基酸氮含量也显著提高,提高幅度达71.1%,但是降低了未知氮含量,降低幅度为34.5%.此外,各施肥处理土壤累积矿化氮量均随培养时间的延长呈增加趋势,有机物循环或配施化肥处理土壤矿化氮量均高于单施化肥处理.     

长期施肥及撂荒对土壤氮素矿化特性及外源硝态氮转化的影响

以黄土高原南部17年长期定位试验不同处理土壤为研究对象,研究了不同肥料处理及撂荒条件下土壤氮素矿化特性、灭菌与不灭菌条件下不同肥力土壤对施入外源硝态氮转化的影响.结果表明：氮磷钾化肥和有机肥配施（MNPK）及长期撂荒处理显著提高了土壤有机质和全氮含量以及土壤氮素矿化量和矿化率;氮磷钾化肥（NPK）处理虽然提高了土壤无机氮含量,但对土壤有机质、全氮、土壤氮素矿化量和矿化率的影响相对较小.高温高压灭菌显著增加了土壤铵态氮含量,但对不同处理土壤硝态氮含量无明显影响;在灭菌土壤培养过程中,土壤铵态氮含量呈显著增加趋势.同一土壤类型,不论灭菌与否,培养过程中施入土壤的硝态氮含量保持相对稳定,说明在本研究培养条件下,生物因素和非生物因素对外源硝态氮在土壤中的转化无明显影响.     

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.     

食真菌线虫与真菌的相互作用及其对土壤氮素矿化的影响

采用悉生培养微缩体系,探讨了食真菌线虫(燕麦真滑刃线虫)与两种真菌(真菌Ⅰ：外皮毛霉和真菌Ⅱ：丛梗孢科的一种)间的相互作用及其对土壤氮素矿化的影响．结果表明,燕麦真滑刃线虫在取食两种真菌时表现为在真菌Ⅱ上的生长优于真菌Ⅰ,两个处理的线虫数达到显著差异．食真菌线虫对真菌的取食活动促进了真菌的增殖：接种真菌Ⅱ加线虫处理中真菌Ⅱ的数量是仅接种真菌Ⅱ处理的2．5～3．5倍,增幅在整个培养期基本稳定;而接种真菌Ⅰ加线虫处理中真菌Ⅰ的数量在培养前期(10d)是仅接种真菌Ⅰ处理的1．1～2．0倍。之后增幅达5．0～5．7倍．线虫和真菌的生长及增殖基本保持同步．食真菌线虫与真菌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,其中线虫与真菌Ⅰ的相互作用对提高矿质态氮含量的贡献显著大于线虫与真菌Ⅱ的相互作用。     

CARD-FISH研究食细菌线虫对氨氧化细菌（AOB）数量的影响

土壤动物与微生物的取食与反馈之间的关系是土壤生态学研究的核心内容之一。通过接种原位的食细菌线虫和微生物群落模拟土壤真实环境,采用CARD-FISH方法来观察食细菌线虫的不同取食密度下,氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria)数量的动态变化,以揭示土壤食细菌线虫对AOB数量的影响及AOB的反馈强度。结果表明:与单独接种细菌的处理(SB)相比,接种食细菌线虫显著地增加了土壤中AOB的数量,3个不同线虫接种密度处理中AOB数量表现为接种20条g-1干土的处理(SBN20)接种10条g-1干土的处理(SBN10)接种40条g-1干土的处理(SBN40)。由于过度取食,SBN40处理中AOB的数量在培养了14d后低于SB处理,且在第28天时显著低于SB处理。接种食细菌线虫显著增加了土壤中NH4+-N和NO3-N的含量,表明食细菌线虫促进了N的矿化和硝化作用。矿化作用增强使得硝化作用的底物NH4+-N显著增加可能是AOB数量显著增多的重要原因之一。     

秸秆还田下施氮量对稻茬晚播小麦土壤氮素盈亏的影响

在大田条件下,研究了不同施氮量对秸秆还田下晚播小麦土壤矿质氮含量变化、秸秆氮释放及小麦产量的影响.结果表明： 0～50 cm土层土壤矿质氮含量随着施氮量的增加而显著增加,随生育进程的推进,N₂₇₀和N₃₆₀处理下层土壤的矿质氮显著积累.秸秆氮素释放量随施氮量增加而增加,越冬至拔节期氮释放量最低,拔节至成熟期释放量占总释氮量的50%以上.全生育期施氮量超过180 kg·hm^-2,土壤氮素开始出现显著的盈余,播种至拔节期氮素表观盈余量显著高于拔节至成熟期.籽粒产量在270 kg·hm^-2施氮量下最高, 更高施氮量下氮素利用效率显著降低.施氮量为270 kg·hm^-2时,有利于秸秆全量还田下晚播小麦兼顾产量和生态效益.     

不同环境因子对樟子松人工林土壤有机碳矿化的影响

土壤有机碳矿化是土壤向大气释放CO2的最大净输出途径,其与植被的净初级生产力的差值是判断生态系统碳源或碳汇的关键。本研究以科尔沁沙地10年生樟子松人工林生态系统为研究对象,采用室内培养实验方法,测定了不同温度、土壤含水量以及碳、氮添加条件下土壤有机碳矿化的速率。结果表明：土壤有机碳矿化速率随温度和土壤含水量的升高分别呈指数和线性增长,不同的土壤水分条件下土壤有机碳矿化的温度敏感性不同;在土壤含水量最小时（田间持水量的10％）,土壤有机碳矿化的温度敏感性最低;土壤有机碳矿化对水分的敏感性在低温条件下（10℃）显著低于在适温和高温条件下（20℃～30℃）。土壤中有机碳含量的增加显著提高土壤碳矿化速率,氮的添加对土壤有机碳矿化没有显著影响,但随着土壤有机碳含量的增加,土壤氮素含量对土壤碳矿化速率产生影响。     

模拟践踏和降水对高寒草甸土壤养分和酶活性的影响

为明晰牦牛和藏羊践踏对高寒草甸的分异影响,通过2年模拟践踏和降水双因子控制试验,研究了践踏和降水对高寒草甸土壤养分和酶活性的影响。研究结果表明,践踏处理提高了0—20 cm土层土壤速效氮和速效钾含量,降低了0—20 cm全磷、脲酶和0—10 cm速效磷、碱性磷酸酶和有机质含量,且适度践踏促进了全氮的矿化。随降水强度的增加,0—30 cm土层土壤全氮和0—20 cm全磷和脲酶活性呈单峰曲线的变化态势,在平水下达到峰值;降水显著降低了0—30 cm土层土壤速效氮、磷、钾和0—10 cm土层土壤全钾含量,对土壤有机质含量无显著影响(P0.05)。同一放牧强度下,藏羊践踏区的土壤养分和酶活性优于牦牛践踏区,但差异不显著(P0.05)。综合可得,家畜的践踏作用促进了土壤氮和钾的矿化,抑制了磷的累积且加速了表层土壤有机质的耗竭,降低了土壤脲酶和碱性磷酸酶活性;适度降水提高了土壤全氮、全磷含量及酶活性,降水过多则相反。适度的家畜践踏与降水相耦合下草地土壤的养分循环和酶活性要优于重度践踏和不践踏小区。在对草地的适度放牧利用前提下,应注重土壤含水量和放牧畜种对草地的影响。草地干旱或土壤含水量过高时,应适当减少放牧畜种中牦牛比例增加藏羊比例,以期使草地得到健康可持续发展。     

棉花秸秆还田对土壤团聚体有机碳及氮磷钾含量的影响

试验设置棉花秸秆还田和不还田两个处理,还田年限为3年.于第3年11月采集0～5、5～10、10～20和20～30 cm的原状土,采用干筛法将土壤团粒结构分级,研究棉花秸秆还田对土壤团聚体组成和不同粒径土壤团聚体中有机碳和速效氮、磷、钾含量的影响.结果表明: 在0～5 cm土层,棉花秸秆还田显著提高了>5和5～2 mm团聚体含量,显著降低了<0.25 mm微团聚体含量;团聚体有机碳、碱解氮和速效钾含量显著提高,平均提高幅度分别为19.2%、14.2%和17.3%.在5～10 cm土层中,棉花秸秆还田显著提高了>5和5～2 mm团聚体含量,显著降低了<0.25 mm微团聚体含量;团聚体有机碳、碱解氮和速效钾显著提高,平均提高幅度分别为19.6%、12.6%和23.4%.在10～20 cm土层中,棉花秸秆还田显著降低了<0.25 mm微团聚体含量;团聚体有机碳、碱解氮和速效钾含量显著提高,平均提高幅度分别为8.4%、10.9%和11.5%.在20～30 cm土层中,棉花秸秆还田仅显著提高了团聚体速效钾含量,比对照提高了12.0%.棉花秸秆还田显著提高了0～5、5～10 cm土层>5和2～5 mm团聚体各养分贡献率及0.25～0.5 mm团聚体有机碳、碱解氮贡献率,显著降低了<0.25 mm微团聚体各养分贡献率.棉花秸秆还田能增加大团聚体百分含量,降低微团聚体百分含量;显著提高各粒径土壤团聚体中有机碳、碱解氮和速效钾的含量,对速效磷含量无显著影响;提高了大团聚体对土壤养分的贡献率,有利于土壤结构及其养分状况的改善和棉花籽棉、皮棉产量的提高.     

丹江口库区覆膜土壤不同土层氮素矿化速率及其影响因素

以丹江口库区五龙池小流域玉米黄棕壤为例,利用原位土壤氮矿化试验,研究覆膜条件下0～10、10～20、20～30 cm土层土壤氮素矿化速率及其影响因素.结果表明: 玉米生长期内,土壤氨化速率随土层加深呈逐渐降低的趋势;土壤硝化速率在苗期、拔节期、抽穗期表现为10～20 cm＞0～10 cm＞20～30 cm,在成熟期随土层加深呈逐渐升高的趋势;土壤氮矿化速率在苗期、拔节期、抽穗期随土层加深呈逐渐降低的趋势,在成熟期随土层加深呈逐渐升高的趋势.与无覆膜相比,覆膜会加快0～10 cm土壤氨化过程,也会提高拔节期、抽穗期和成熟期0～10、10～20 cm土层土壤硝化速率和氮矿化速率,但苗期覆膜土壤硝化速率、氮矿化速率均低于无覆膜土壤.逐步回归分析显示,土壤含水量和全氮含量是0～10 cm土壤氮矿化速率的主要影响因子,土壤温度、含水量、全氮含量是10～20 cm土壤氮矿化速率的主要影响因子,土壤温度是20～30 cm土壤氮矿化速率的主要影响因子.     

草原土壤有机碳含量的控制因素

基于374个高寒草原和温带草原土壤样品的测试结果,运用多元逐步回归分析模型定量评估了土壤环境因子对土壤有机碳(SOC)含量的影响.结果表明:高寒草原土壤有机碳含量(20.18 kg C/m2)高于温带草原(9.23 kg C/m2).土壤理化生物学因子对高寒草原和温带草原SOC含量(10 cm)变化的贡献分别是87.84％和75.00％.其中,土壤总氮含量和根系对高寒草原SOC含量变化的贡献均大于对温带草原SOC含量变化的相应贡献.土壤水分是温带草原SOC含量变化的主要限制性因素,其对SOC含量变化的贡献达33.27％.高寒草原土壤C/N比显著高于温带草原土壤的相应值,揭示了青藏高原高寒草原较高的SOC含量是由于较低的土壤微生物活性所导致.     

腾格里沙漠东南缘不同类型生物土壤结皮对土壤有机碳矿化的影响

生物土壤结皮(BSCs)是荒漠生态系统的重要组成部分,是该区土壤碳循环及碳平衡的关键影响因素。研究了腾格里沙漠东南缘不同类型生物土壤结皮覆盖下土壤碳矿化过程及其对温度(10℃、25℃和35℃)和水分(土壤含水量10%和25%)变化响应特征,分析了土壤碳矿化过程与土壤理化性质的关系。结果表明:(1)结皮的形成和发育显著影响土壤有机碳矿化过程,藻类、地衣和藓类结皮覆盖的土壤碳矿化速率和CO_2-C累积释放量均显著高于去除结皮的土壤,不同类型BSCs覆盖土壤和去除结皮土壤之间均表现为藓类结皮土壤地衣结皮土壤藻类结皮。(2)含结皮层土壤的平均和最大矿化速率均随温度升高和水分增加而逐渐增大,有结皮覆盖的土壤和去除结皮的土壤对温度和水分变化的响应规律相同。(3)有结皮土壤和去除结皮土壤碳矿化速率的温度敏感性(Q_(10))与结皮类型密切相关,均表现为藓类结皮地衣结皮藻类结皮。结果表明生物土壤结皮由以藻类为主向以藓类为主的演变进一步促进了土壤碳矿化过程,结皮对土壤碳循环的调控作用受水热等环境因子的共同影响。     

Effects of precipitation intensity and temporal pattern on soil nitrogen mineralization in a typical steppe of Nei Mongol grassland

Aims Our objective is to: 1) explore the dynamics of soil nitrogen (N) mineralization in a grassland ecosystem in response to the changes in precipitation intensity and temporal distribution, and 2) identify the controlling factors.Methods The two study sites located in a typical steppe of the Nei Mongol grassland were fenced in 2013 and 1999, respectively. Our field experiment includes manipulations of three levels of precipitation intensity (increased 50%, decreased 50%, control) in three temporal patterns (increased or decreased precipitation for three years; increased or decreased precipitation for two years and no manipulation for one year; increased or decreased precipitation for one year and no manipulation for one year).Important findings 1) The soil net N mineralization and net nitrification rates decreased with changes in the temporal distributions of precipitation from one year to three years, with the maximum values of soil net N mineralization and nitrification rates observed in the treatments of increased or decreased precipitation for one year and no manipulation for one year (+PY1 or -PY1). This indicates that the high precipitation intensity and longer precipitation may have negative effects on soil net N mineralization and nitrification rates, while the moderate soilmoisture and temperature may stimulate soil mineralization. 2) The soil net N mineralization and nitrification rates, soil cumulative N mineralization, and nitrification in the fenced site in 1999 were higher than those in the site fenced in 2013, implying that a long-term enclosure may have promoted nutrient storage and soil quality restoration. 3) The long-term treatments of increased or decreased precipitation had significant effects on soil water content and temperature, whereas the short-term, discontinuous precipitation produced minor effects on soil moisture and temperature. Moreover, the controlling factors for soil N mineralization were different between the two fields. Soil moisture had a major effect on soil inorganic N content and net N mineralization rate in the site fenced in 2013, while soil temperature played a dominant role in the site fenced in 1999, with the net N mineralization rate depressed by higher soil moisture. Our findings suggest that the precipitation intensity and temporal distribution had important impacts on soil N mineralization in the Inner Mongolia grassland; these effects was site-dependent and particularly related to soil texture, community composition, and disturbance, and other factors.     

不同土壤水分条件下香樟凋落叶覆盖对土壤碳氮循环的影响

凋落物作为森林生态系统碳库的重要组成部分对森林土壤碳、氮循环具有重要作用.为探讨香樟凋落叶对土壤碳、氮循环的影响,室内模拟研究了10%、20%和30% 3种土壤含水量条件下香樟凋落叶覆盖森林土壤中碳、氮元素的变化.结果表明: 3种含水量条件下香樟凋落叶覆盖均显著增加了土壤CO₂排放速率和土壤溶解性有机碳(WSOC)含量,但显著降低了土壤中硝态氮含量,表明香樟凋落叶覆盖能够增强土壤呼吸强度和碳矿化,抑制土壤硝化作用;香樟凋落叶覆盖能够显著增加10%含水量土壤中铵态氮含量,但降低了20%和30%含水量土壤铵态氮含量,表明香樟凋落叶覆盖对土壤铵态氮含量的影响与土壤含水量有关.香樟凋落叶中部分单萜烯浓度在不同土壤含水量条件下分别与土壤CO₂排放速率和铵态氮含量呈显著正相关,而与土壤WSOC和硝态氮含量呈显著负相关,说明香樟凋落叶覆盖对土壤碳、氮循环的影响可能与凋落叶中的单萜烯有关.     

不同月份采集的贝加尔针茅地上部的分解特征及影响因素

利用植物生长过程中植物组织内养分元素化学性质的季节性变化特点,在2009年生长季的不同月份(5—9月)采集了呼伦贝尔地区贝加尔针茅地上部(茎和叶),作为分解底物,采用分解袋法,研究其分解特点及其影响因素。结果表明:不同月份采集的贝加尔针茅分解底物之间的分解速度存在明显差异,依采集月份逐渐递减,5月>6月>7月>8月>9月;分解底物初始N、P、Zn、K、Mg和Mn含量与分解速度均呈显著正相关,而碳含量和C∶N与分解速度呈显著负相关,初始钙含量、N∶P与分解速度无显著相关性;土壤微生物生物量N与分解底物的残余质量(%)相关性明显;另外,土壤微生物生物量N与凋落物C、N含量也具有明显的相关性;分解底物质量损失与土壤水分含量显著正相关,而与土壤温度的相关性较弱,说明降水变化通过调节土壤湿度来影响凋落物分解。     

水分对武夷山草甸土壤有机碳激发效应的影响

水分是影响土壤有机碳激发效应的重要因子,但水分如何影响山地草甸土有机碳激发效应尚不清楚。本试验以武夷山高海拔(2130 m)山地草甸土为研究对象,通过室内添加¹³C标记的葡萄糖结合控制土壤水分(30%FWC和60%FWC,FWC为田间持水量),进行为期126 d的室内培养试验,定期测定CO₂浓度和¹³C-CO₂丰度值,研究不同水分条件下土壤有机碳矿化特征和激发效应的差异及其影响因素。结果表明: 山地草甸土碳矿化随着水分增加而增加。不同土壤水分山地草甸土激发效应随培养时间延长呈现逐渐降低的趋势,低含水量土壤激发效应显著大于高含水量土壤,培养结束时低含水量土壤累积激发碳量比高含水量土壤高61.4%。与低含水量土壤相比,高含水量土壤由葡萄糖矿化产生的CO₂量较多,且低含水量土壤的累积激发碳量与葡萄糖矿化量的比值显著大于高含水量土壤,说明高含水量土壤微生物更多地矿化外源添加的葡萄糖,且激发效率较低,最终高含水量土壤激发效应小于低含水量土壤。相关分析表明,土壤激发效应与土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量碳与氮比值(MBC/MBN)和NH₄⁺-N变化量呈显著正相关,说明低含水量条件会通过改变山地草甸土壤微生物数量和组成,进而提高土壤微生物对氮的“挖掘”,最终增加激发效应。因此,全球气候变化背景下若山地草甸土壤水分降低可能会增加通过激发效应引起的碳损失。