基于植物-土壤反馈的不同绿肥驯化微生物对玉米生长的影响

【背景】在农田生态系统中,土壤微生物与植物互作的机制仍不清楚。【目的】进一步加强对植物-微生物互作的认识,筛选出引起不同反馈作用的关键微生物或微生物类群。【方法】采集豆科绿肥救荒野豌豆(Vicia sativa, V)、十字花科绿肥油菜(Brassica napus, N)和荒坡土壤(remnant prairie, R)驯化的田块土壤0-20 cm作为菌剂在温室进行植物-土壤反馈(plant-soil feedback,PSF)试验。土壤菌剂的接种量为10%,即有90%理化性质一致的灭菌土壤作为背景土,同时设置灭菌土壤菌剂作为对照(CK),种植玉米。每组土壤菌剂处理均分为50 mg/kg高磷(high phosphorus,HP)和5 mg/kg低磷(low phosphorus, LP)两个磷浓度处理。玉米收获后,测定产量和植株地上部磷含量,并取土壤样品进行高通量测序,解析不同养分供给情况下微生物对作物生长的反馈效应。【结果】高磷和土壤反馈效应均促进了玉米的生长。在低磷水平下,V、N和R处理的玉米地上部生物量均高于CK处理,但N处理的玉米地上部生物量增加最多(38%),且增幅显著高...     

水生昆虫对汞的吸收、富集和水-陆转移

汞是一种人体非必需且有毒的重金属元素,全球性的汞污染因对人类健康具有损害而备受社会关注。自然界中的汞绝大部分会通过江河径流和雨雪尘土的沉降而进入水生生态系统,每年进入水生生态系统的汞至少有10 000吨。水生昆虫作为重要的消费者生物存在于水生生态食物网中,是其重要的组成部分,在水生生态系统的物质循环中扮演着重要角色。本文介绍了近年来水生昆虫与汞之间的相关研究,重点总结了水生昆虫对汞的吸收和富集程度,分析了水生昆虫在汞的水-陆转移中的作用。研究数据表明,水生昆虫对汞的吸收程度与环境因素有关,并通过不同的途径转移到陆地生态系统中,对陆地生态系统上层食物链的生物存在一定的威胁,同时也需注意在对水生昆虫进行开发利用的同时,考虑汞是否超标的因素。     

草原蘑菇圈的土壤-植物系统研究

在内蒙古锡林郭勒草原,比较研究了蒙古口蘑形成的蘑菇圈各环带的植物生长状况和土壤生态因子的变化。结果表明,绿草环上的植物体内营养元素和叶绿素的含量明显增加,其地上部分植物生物量显著高于正常草区,产生增产效应;枯草环上的植物生长则受到抑制。蘑菇圈土植物的区系组成有所变化。蘑菇圈上土壤养分特别是速效态的N和P含量有显著增加。蒙古口蘑菌丝体生长对土壤理化性质产生影响并产生明显的土壤生物学效应。     

城市污泥农用对植物-土壤系统的影响

城市污泥的合理处置是目前资源与环境科学研究领域中的重要课题之一.城市污泥因富含大量的有机质和有效营养成分,对农业土壤肥力、土壤物理结构和农业生产均有一定的积极促进作用,使得污泥农用成为可能.但城市污泥中含有的重金属、有机污染物等有害物质尤其是重金属,成为污泥农用处置的瓶颈.为提高我国城市污泥的农业资源化利用效率和减少污染物造成的负面效应,本文就国内外施用城市污泥对植物-土壤互作系统的影响及过程进行了综述,为进一步提高污泥利用效率提供理论依据和科学指导.     

坡耕地-桑树系统土壤微生物群落结构的PLFA分析

土壤微生物群落对土壤生态环境敏感,能够指示土壤质量变化,决定土壤的生态功能。利用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析了不同配置模式的坡耕地-桑树系统对旱坡地紫色土土壤生态系统微生物群落结构的影响。结果表明,种植桑树篱能显著提高土壤Phospholipid-derived fatty acids(PLFA)含量,改善微生物群落结构:T1处理(两带等高桑)土壤微生物的PLFA总量(20.54nmol/g)显著高于CK处理(常规农作);T1处理显著提高了土壤细菌含量,T5处理(两带纵坡桑)土壤中真菌的丰富度相对较高。T1的多样性指数(H')和均匀度指数(J)最高,T2(三带等高桑)的丰富度指数(R)最高。主成分分析表明,第一主成分(PCI)主要包括a17:0、16:1ω5c和17:0等直链饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸,占PC1的58.15%;第二主成分(PC2)包括i12:0 3OH、20:1ω9c和cy19:0ω8c等直链单不饱和脂肪酸和环丙烷脂肪酸,占PC2的77.50%;T1与T2微生物群落结构相似,与CK差别较大。冗余分析(RDA)表明:微生物群落结构主要受全磷、p H、全氮、有机质、硝态氮含量影响;全磷、全氮对支链饱和脂肪酸、G+、细菌等影响较大,p H对G-影响较大。相关性分析表明,径流量与i16:0、10Me17:0、a17:0、18:3ω6c(6,9,12)呈显著正相关,与20:1ω9c呈极显著正相关;泥沙量与i16:0、i17:0呈显著正相关,与18:3ω6c(6,9,12)呈显著负相关,与20:1ω9c呈极显著正相关。     

不同施肥制度甘蔗地土壤养分对微生物群落结构的影响

以广西红壤长期定位施肥甘蔗地为研究对象,探讨了不同施肥措施甘蔗地土壤微生物群落特征以及土壤养分对微生物群落结构的影响。结果表明,长期优化施肥可以提高土壤微生物多样性,不施肥土壤微生物生长得到显著抑制。土壤全氮、全钾、速效钾含量与微生物群落结构密切相关,可采取适当增加钾肥用量以增加微生物多样性,提高土壤肥力。土壤中磷素含量与微生物群落结构无显著相关,红壤甘蔗地中磷肥用量应适当,不宜过量施用。     

不同植物对黄顶菊根际土壤微生物和土壤养分的影响

[目的] 不同植物对外来入侵植物的抵御能力不同,研究不同植物对入侵植物根际土壤生态的影响可为筛选入侵植物的竞争替代植物提供科学依据。[方法] 利用同质园试验,以入侵植物黄顶菊为研究对象,设置黄顶菊单种、黄顶菊与不同植物（地肤、苘麻、苏丹草、反枝苋）混种处理,采用磷脂脂肪酸分析方法来研究不同植物对黄顶菊根际土壤微生物群落结构的影响,并结合土壤养分的变化探究不同植物对黄顶菊根际土壤生态的影响。[结果] 与黄顶菊单种相比,地肤和苘麻降低了黄顶菊根际微生物的总含量,改变了黄顶菊根际微生物群落结构。地肤、苘麻能竞争性抑制黄顶菊对铵态氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长。[结论] 不同植物的抵御能力与其土壤生态有关,替代植物通过改变黄顶菊根际土壤微生物,抑制黄顶菊对氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长,实现对黄顶菊的替代控制。     

CO_2倍增对植物生长和土壤微生物生物量碳、氮的影响

关于大气ＣＯ２浓度倍增（即为７００μｍｏｌＣＯ２·ｍｏｌ－１空气）将对植物生长产生诸多影响,已有大量报道［１,２］。但ＣＯ２倍增对植物及所在土壤中微生物影响的研究甚少［３,４］。土壤微生物是陆地生态系统中最活跃的成分,担负着分解动植物残体的重要作用,...     

根际土壤动物及其对植物生长的影响

土壤动物是根际土壤生物的重要组成部分,对于营养物质的转化、储存和释放,土壤微生物的调节及土壤理化性质的改变都发挥着积极作用,最终影响地上植物生长及其生产力。本文综述了土壤动物在根际土壤生态系统中的作用、根际土壤动物与土壤微生物之间的关系、根际土壤动物对植物生长的影响等。就目前根际土壤动物及其对植物生长的影响研究中亟待解决的一些问题进行了探讨,并提出今后应加强研究的方向。     

恩诺沙星残留对土壤微生物功能的影响

研究了恩诺沙星残留对土壤呼吸作用、纤维分解作用、氨化作用、硝化作用的影响 ,结果表明 ,相对较低浓度恩诺沙星残留(0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )刺激土壤呼吸作用 ,相对较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 )对土壤呼吸作用产生抑制 ,药物作用活性维持期为 6 d;恩诺沙星残留对土壤纤维分解作用影响较不明显 ;较低浓度恩诺沙星残留 (0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )对土壤氨化作用有刺激作用 ,而较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 ,10μg/ g土 )则会对其起抑制作用 ,药物作用活性期为 9d;不同浓度恩诺沙星对土壤硝化作用影响极其显著 ,当恩诺沙星浓度达到 1μg/ ml时 ,在 3～ 9d内 ,对土壤硝化作用有一定抑制作用。当恩诺沙星浓度达到 10μg/ ml时 ,强烈抑制了土壤硝化作用 ,直到本试验结束时 ,其抑制作用未见减弱。结果表明恩诺沙星残留影响了土壤微生物这些功能 ,因而可能影响到土壤特性和土壤中一些生态过程     

杉木连栽土壤微生物及生化特性的研究

通过对杂木林、一代、二代及三代杉木人工林的土壤微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明：随着杉木林取代杂木林及杉木连续栽植代数的增加,土壤微生物总数下降、各主要生理类群数量均呈下降趋势,土壤酶活性减弱,土壤生化作用强度降低。土壤微生物学活性降低是杉木连栽后土壤肥力衰退重要原因之一。     

漓江水陆交错带土壤理化性质及其分布特征

水陆交错带是水生生态系统与陆地生态系统之间的过渡带,是一种典型的生态交错区,承载着能量流动、物质循环和信息交换的重要作用。土壤作为水陆交错带系统的重要组成部分,是水陆交错带功能实现的基础之一。鉴于此,以桂林漓江水陆交错带纵向梯度(上游、中游、下游)不同植被覆盖条件下的土壤为研究对象,采用野外取样调查、实验分析与统计检验相结合,系统的分析了土壤理化性质及其分布特征,旨在为该区域退化生态系统恢复与重建提供依据。结果表明:11个土壤理化性质,其中5个指标(土壤含水量、全氮、全磷、速效氮和速效钾)在上游、中游和下游均差异性显著。不同梯度下的土壤理化性质的相关性及相关性大小也不尽相同,但在总体上存在一些较相似的变化规律,如上游、中游和下游的土壤容重和孔隙度均呈现显著负相关,土壤全磷和有机质与多数土壤化学性质呈显著正相关;土壤含水量在下游与多数土壤化学性质均显著相关,但在上游仅与土壤全磷显著负相关。PCA主成分分析表明,土壤容重、土壤孔隙度和土壤全磷含量的贡献均大于其他环境因子的平均贡献率,体现了它们是影响漓江水陆交错带土壤理化性质的重要环境因子。     

香石竹设施栽培根际土壤微生物区系的16S rRNA系统遗传多样性

【目的】针对香石竹设施栽培土传病害的生物防治技术研究,探讨其根际土壤微生物与枯萎病害的关联性。【方法】采集香石竹健康植株与枯萎病植株根际土壤,采用不同培养基进行分离、纯化,并对分离菌株提取基因组DNA,用其16S rRNA序列的通用引物进行PCR扩增,进行blast同源分析。【结果】从采集样品中分离出的菌株分布于细菌域(Bacteria)中的4个门(Phyla)共15个属(Genera),其中从健康植株组土壤中培养出65株菌,分布于9个属,并以芽孢杆菌(Bacillus)、链霉菌(Streptomyces)及孢霉菌(Mortierella)为优势菌群;而枯萎病株组土样共培养出33株菌,分布于12个属,并且寡养单胞菌(Stenotrophomonas)、鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium)、假单胞菌(Pseudomonas)、金黄杆菌(Chryseobacterium)、拟无枝菌酸菌(Amycolatopsis)及尖镰孢病原菌(Fusarium oxysporum)属的分离菌株仅从病株组土壤中分离到;分离菌株同源性在90%-98%的潜在新种(potential novel species)有13株。【结论】研究结果表明,根际土壤中真菌数与总菌数的百分比或Bacillus类群多样性的丰度,可作为评价区域香石竹种植土壤健康状况、栽培土壤演变及病害防治预测预报的参考指标。     

湖滨带生态退化现状、原因分析及对策

湖滨带是湖泊的一道天然保护屏障,是健全的湖泊生态系统不可缺少的有机组成部分。总结了中国湖滨带存在的主要问题,包括高等水生植物衰减、水质富营养化、浮游藻类浓度增高、底栖动物耐污种类优势度增加、鱼类种群数量减少、陆地生物栖息地破坏等,并分析了退化原因,主要是人为因素的干扰,包括湖滨大规模的围湖造田、围网养殖的迅猛发展、水利工程的不合理修建、点面源的严重污染等,针对上述存在的现状和原因,提出了湖滨带生态修复的对策及建议。     

人工固沙措施对沙丘沉积物特征及土壤养分的影响

为探明人工铺设尼龙网状固沙措施对风沙危害的影响,以腾格里沙漠东南部人工固定沙丘、两类自然流动沙丘以及防护林的地表沉积物和结皮为研究对象,研究沙丘不同位置、不同深度沉积物的颗粒组成、土壤有机质、有效氮、有效磷、有效钾含量等养分特征。结果表明:(1)人工固定沙丘和自然流动沙丘粒度组成和土壤养分含量都存在显著差异(P<0.5),沙障的防风,固沙和土壤改良作用明显。(2)人工固定沙丘各个地貌位置沉积物粒度频率曲线均出现三峰,反映了沙障对粉尘沉积物的拦截作用,体现了沙障对土壤理化性质的改良过程;分选性随风向逐渐变差,随着粒径变细而好;偏度和峰度明显高于其他。(3)整个研究区沉积物偏碱性,影响着土壤养分含量。人工固定沙丘养分含量最高,有效氮和有机质含量均为最大,有效磷和有效钾含量略低于对比林,其粉沙物质含量与养分含量成正比。(4)人工固定沙丘的沙丘迎、背风坡均有植被分布,并覆有土壤物理结皮,沉积物粒级分配较自然发育的流动沙丘分散,养分含量增加。由此可见,沙障对沙区的土壤环境和生态环境改善具有重要的影响。     

The Effect of Biological Soil Crusts on Throughput of Rainwater and N into Lake Michigan Sand Dune Soils

Biological soil crusts composed of cyanobacteria, green algae, bryophytes, and lichens colonize soils in arid and semiarid ecosystems worldwide and are responsible for significant N input to the soils of these ecosystems. Soil crusts also colonize active sand dunes in more humid regions, but studies of structure and function of such sand dune crusts are lacking. We identified the cyanobacterial, algal, and bryophytic constituents and N production and leachates of biological soil crusts that colonize beach dunes at the Indiana Dunes National Lakeshore along southern Lake Michigan in Indiana, USA. To determine the role of these crusts in this system, we conducted a greenhouse experiment in which intact soil cores with biological crusts were subjected to artificial rainfall over a full growing season. The volume and N content of leachate from the cores were quantified in relation to degree of crust development, taxonomic composition, rainfall volume and intensity, light intensity, and the presence of plant litter. Net N throughput significantly exceeded N inputs to cores in rainwater. Net N outputs from crusts to subsurface soil ranged from 0. 01 to 0.19 g NH ₄ ⁺ -N m⁻² yr⁻¹ and 0.01 to 0.61 g NO ₃ ^– N m⁻² yr⁻¹. Thus, total inorganic N inputs associated with biological soil crusts ranged from 0.02 g N m⁻² yr⁻¹ to 0.8 g N m⁻² yr⁻¹. High volume (≥2 cm) rainfall resulted in more N leaching than low volume events, and plant litter added over the surface of crusted soil cores significantly increased the amount of N in leachate. Exploratory path analysis revealed direct and indirect linkages among environmental factors, crust development, and crust composition in regulating the throughput of H₂O and N from these intact soil cores. Biological soil crusts at this site, combined with other properties of the soil surface, substantially increase N inputs to this water- and nutrient-limited sand dune ecosystem.     

Biotic resistance buffers the effects of nutrient enrichment on the success of a highly invasive aquatic plant

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土壤微生物增强了外来植物紫茎泽兰对本地植物种的竞争力

【Background】The soil microbial community plays an important role in plant establishment, growth and nutrition. Invasion success may be linked to plant microbe interactions. 【Method】Under glasshouse conditions, we compared the effect of soil microbial communities to the growth and interactions between the exotic weed Ageratina adenophora and native plants. The microbial communities were from soil invaded by A.adenophora (IS) vs. that dominated by native weeds (NS). 【Result】A.adenophora which received inoculum from IS had higher arbuscular mycorrhizal colonization rate than that from NS, especially when Medicago falcata or Setaria viridis grew near A.adenophora. Microbial inoculum from IS accelerated the growth of A.adenophora, when planted in polyculture with the native plant S.viridis, but the native species growth was not affected. A.adenophora, receiving an inoculum from IS, inhibited the growth of its two neighboring native species, while no such effect was observed when using inoculum from NS. A.adenophora responded positively to the inoculum taken from IS in all planting combinations, but responded negatively to inoculum from NS both in monoculture and in polyculture with M.falcata. 【Conclusion and significance】Soil microbes, including arbuscular mycorrhizal fungi present in soil in the rhizosphere of A.adenophora enhanced the competiveness of this invasive weed against native species, which may be an important invasion mechanism of exotic plants.