贺兰山不同海拔典型植被带土壤微生物多样性

土壤微生物多样性在海拔梯度的分布格局研究近年来受到和植物动物一样的重视程度,但是干旱风沙区微生物多样性在海拔梯度上的多样性分布规律尚未揭示。本研究以处于干旱风沙区的贺兰山不同海拔的六个典型植被带（荒漠草原带、山地旱生灌丛带、温性针叶林带、针阔混交林带、寒温性针叶林带和亚高山草甸带）土壤为研究对象,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法(FAMEs)系统研究微生物多样性群落特征以及在不同植被带分布规律。结果表明：土壤微生物功能多样性随海拔增加发生变化,且微生物群落结构存在显著差异。Biolog分析显示土壤微生物群落代谢活性依次是：亚高山草甸>寒温性针叶林>针阔混交林>温性针叶林>山地旱生灌丛>荒漠草原,随海拔的升高土壤微生物群落物种丰富度指数（H）和均匀度指数（E）总体上均表现出增大的趋势,差异显著（P＜0.05）;FAMEs分析表明不同海拔的微生物区系发生了一定程度的变化,寒温性针叶林土壤微生物磷酸脂肪酸生物标记的数量和种类均最高,且细菌、真菌特征脂肪酸相对含量也最高;土壤微生物群落结构多样性次序是：寒温性针叶林带>针阔混交林带>温性针叶林带>亚高山草甸>山地旱生灌丛>荒漠草原。本研究结果表明贺兰山海拔梯度的微生物多样性分布规律不同于已有的植物多样性“中部膨胀”研究结果,这说明在高海拔地区有更多的适合该生境的微生物存在,这对维持干旱风沙区的生态系统功能稳定性具有重要意义。     

施肥对旱地花生主要土壤肥力指标及产量的影响

大田条件下,研究了纯无机肥及不同用量有机-无机配施对旱地砂壤土花生土壤微生物种群及数量、土壤主要酶活性、土壤呼吸速率及产量的影响,结果表明:(1)土壤中细菌、放线菌和真菌数量随有机无机肥配施数量的增加而增加;单施无机复合肥对微生物数量的增加不明显,中量有机无机肥配施比单纯施中量无机肥处理的细菌、放线菌和真菌数量全生育期平均值分别提高114.9％、49.0％和29.0％.(2)施肥可以显著提高土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性及土壤呼吸速率,其中有机无机中、高量配施显著高于其他处理,中量纯无机肥(农民常规施肥)相近于或低于(尤其在生育后期)低量有机无机肥配施;施肥对土壤过氧化氢酶活性的影响小于其余3种酶.(3)不同类群土壤微生物数量、土壤主要酶活性及土壤呼吸作用关系密切,相互间相关系数均达到极显著水平.(4)有机无机中、高量配施花生产量显著高于其他处理,中量无机肥加中量有机肥比中量纯无机肥增产14.0％,表明在砂壤土上施用有机肥,其对土壤肥力提高的增产作用远远大于其本身所含花生生育所需营养直接供应作用.(5)兼顾土壤肥力和花生产量,肥力中等的砂壤土,可采用中量有机无机肥混配施用.     

圈养大熊猫野化培训期的生境选择特征

大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)是我国特有的珍稀物种,也是世界上最濒危的野生动物之一。为了将人工繁育的部分大熊猫个体重引入其历史分布区或复壮野生种群,中国保护大熊猫研究中心从2003年开始进行圈养大熊猫的野外放归工作,通过野化培训以提高圈养大熊猫适应和选择野外环境的能力。对野化培训大熊猫"淘淘"的生境选择研究表明:该野化培训大熊猫幼仔经常活动于新笋密度较大的区域[生境与对照:(2.68±1.14)对(1.58±0.66)],却避开成竹密度过大[(9.91±2.51)对(12.18±4.68)]、竹子较高[(4.57±1.09) m对(4.98±0.66) m]以及枯死竹过多[(2.52±0.86)对(3.39±1.33)]的区域;喜欢活动于离水源[(1.59±0.67)对(2.19±0.87)]和隐蔽场所较近[(5.37±2.14) m对(8.35±7.76)m],以及距离乔木较远[(3.09±0.69) m对(2.70±0.42) m]和郁闭度较低[(1.85±0.57)对(2.10±0.47)]的区域(P < 0.05),新笋密度大小是该栖息地在整个野化培训期间是否被利用的最重要因素。该野化培训大熊猫幼仔保持着与带仔母兽相近的生境选择特征,对竹子环境的选择也与卧龙野生大熊猫相似,野化培训对该大熊猫幼仔产生了积极的作用。野化培训大熊猫幼仔形成的家域和核域面积分别为9.21 hm² 和1.93 hm²,占野化培训圈面积的51.95%和10.89%,其中家域面积仅有卧龙野生大熊猫的1.4%-2.4%,所以在以后的野化培训过程中需要采取增加野化培训圈中环境丰富度等方式,促进野化培训大熊猫形成较大的家域面积。     

铜尾矿废弃地土壤动物多样性特征

土壤动物的恢复、群落演替及其多样性对于铜尾矿废弃地的生态重建具有重要意义.为了解铜尾矿废弃地土壤动物群落多样性特征,在铜陵市铜尾矿区设置4个样地23采样点,共捕获土壤动物4622只个体,隶属5门10纲18目29类.结果表明,铜尾矿自然废弃地与其对照组土壤动物多样性差异明显,自然废弃地土壤动物丰富度指数d、大型土壤动物密度、中小型土壤动物密度、多样性指数H'和D·G指数均小于其对照组且存在显著差异.而复垦废弃地中小型土壤动物密度和D·G指数小于其对照组且存在显著差异,多样性指数H'大于其对照组且差异极显著,其他土壤动物群落指标与其对照组均无显著差异.相似系数q表明,外围林地间土壤动物群落相似性最大,其次是复垦废弃地与外围林地间,自然废弃地与其它3个样地间相似性最小.从垂直分层来看,复垦废弃地土壤动物表聚性强于自然废弃地,尾矿废弃地表聚性强于外围林地.灰色关联分析表明,铜尾矿区土壤理化性质与土壤动物群落结构指标关系密切,其中最重要的因素是土壤含水量和总钾含量,重金属全镉含量也不容忽视,植被因素和土壤全铜含量对土壤动物的影响相对较小.由此可见,土壤含水量、土壤基质的优劣、土壤有机质与营养元素的含量等因素限制了铜尾矿废弃地土壤动物的恢复与重建,而这些因素的改善主要归功于尾矿废弃地的土地复垦和作物种植.所以,尾矿废弃地的复垦与利用有利于土壤动物的恢复与重建.     

潮虫消耗木本植物凋落物的可选择性试验

近年来,越来越多的学者关注外来植物入侵对土壤生态功能的影响效应及其相应反馈机制的探索与研究,然而本地原生土壤生物群落对不同入侵程度下的外来植物种以及本地原生植物种之间是否存在消耗差异却尚不明了.通过等足目潮虫的选择性喂养试验来测试10个本地种、5个非入侵性外来种和5个强入侵性外来种之间的适口性差异,试图求证外来植物的入侵性是否与植物落叶被消耗率呈现必然联系.数据分析结果显示潮虫对本地种、非入侵性外来种和入侵性外来种的消耗并无显著差异;而潮虫对不同生活型下木本植物的取食却存在显著差异,即灌木消耗率显著高于乔木.其次,通过植物初始性状指标(包括木质素、纤维素、半纤维素、碳、氮含量)与相应消耗率的相关比较,消耗量总体上与植物凋落物的氮含量呈正相关关系(R2 =0.358).由此,研究结论强调植物落叶的降解速率并不一定与植物入侵性或入侵阶段呈绝对相互关连,但是氮含量,抑或各种形式的植物氮元素成分都可能在一定程度上参与并影响着外来植物的入侵进程.     

不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型

以中龄林和成熟林胡杨为研究对象,采用挖剖面和根窗的方法,研究胡杨繁殖根系分布、根系构型,以及胡杨根蘖与繁殖根系构型之间的关系。结果表明:(1)细根(d<2 mm)的根长密度、根表面积密度,随深度增加呈现指数函数分布;(2)中龄林细根的根长密度、根表面积密度在0—90 cm各层都是显著大于成熟林的对应指标(P<0.05),成熟林的中等粗根(5 mm0.05),且两种林龄的一级侧根数、分枝角度亦无显著差异(P>0.05);(5)对比两种林龄不同根序上的根蘖芽发现,二级根上不定芽个数均是同组一级根上不定芽个数的3—4倍;基于以上对胡杨根系的功能权衡的分析,得出:细根对胡杨根系构型有重要的影响,在胡杨根系功能权衡中扮演重要角色。     

林地覆盖对雷竹林土壤微生物特征及其与土壤养分制约性关系的影响

为了探讨林地覆盖雷竹林退化机理,给退化雷竹林恢复提供理论参考,对不同覆盖年限(CK、1、3 a 和6 a) 雷竹林土壤微生物区系组成和生物量碳(C_mic)、氮(N_mic)、磷(P_mic)等特征因子进行了测定,并分析了其与土壤养分的制约性关系。结果表明:(1) 雷竹林土壤微生物以细菌为主,真菌次之,放线菌最少,分别占土壤微生物总量的90.11%-98.03%、1.04%-9.22%和0.67%-1.37%。随覆盖年限增加,细菌、放线菌比率呈下降趋势,真菌比率呈上升趋势;土壤微生物总数、细菌和放线菌数量及C_mic、N_mic、P_mic均呈先升高后降低的变化趋势,试验雷竹林间差异极显著,真菌数量总体呈极显著升高趋势。(2)雷竹林土壤微生物特征因子与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(Available nitrogen, AN)和pH均呈显著或极显著相关,其中,CK和覆盖1 a、3 a雷竹林土壤微生物特征因子与土壤养分主要呈正相关,与pH呈负相关,而覆盖6 a雷竹林则相反。(3)不同覆盖年限雷竹林土壤养分与土壤微生物的制约性关系存在一定的差异,CK雷竹林土壤SOM、TN、AN、速效钾(AK)和pH主要影响土壤C_mic、N_mic和细菌,覆盖1 a雷竹林土壤SOM、TN、TP和AK主要影响土壤P_mic、放线菌和细菌,覆盖3 a雷竹林土壤SOM、TN、速效磷(AP)和AN主要影响土壤N_mic、放线菌和真菌,覆盖6 a雷竹林土壤SOM、TN和pH主要影响土壤N_mic、真菌。研究表明:长期覆盖雷竹林土壤细菌、放线菌数量与比例明显降低,真菌数量与比例明显提高,土壤养分与土壤微生物的制约性作用关系会发生较为明显变化,产生土壤障害,这是覆盖雷竹林退化的主要原因之一。     

保护性耕作对农田碳、氮效应的影响研究进展

作物产量的高低主要取决于土壤肥力,如何保持并提高土壤肥力是确保我国粮食安全和农业可持续发展的重要任务,也是众多学者关注的焦点。土壤有机碳和氮素是评价土壤质量的重要指标,其动态平衡直接影响土壤肥力和作物产量。随着全球气候变化及环境污染问题的愈加突出,农田土壤固碳及提高氮效率成为各界科学家研究的热点。目前,保护性耕作已成为发展可持续农业的重要技术之一,对土壤固碳及氮素的利用具有很大的影响。深入了解保护性耕作对土壤有机碳固持与氮素利用效率提高的影响机制,对于正确评价土壤肥力有着重要意义。但由于气候、土壤及种植制度等条件不一致,关于保护性耕作对农田碳、氮效应结论不一。阐述了国际上保护性耕作对农田系统土壤有机碳含量变化及其分解排放(如CO₂和CH₄)、氮素变化及其矿化损失(如NH₃挥发、N₂O排放与氮淋失)和碳氮素相互关系(如C/N层化率)影响的研究进展,并分析了其影响因素和相关机理。尽管国内保护性耕作的研究已进行30 多年,但在土壤有机碳与氮素方面与国外相比依然有较大的差距。保护性耕作对土壤固碳与氮素利用的影响机制,碳素和氮素在土壤-植株-大气系统中的转移变化,及结合农事管理等综合评价其生态效应的研究很少。在此基础上,提出未来我国保护性耕作在土壤有机碳固定和氮素利用方面的重点研究方向:(1)在定位试验基础上进一步探讨保护性耕作对土壤有机碳及氮素利用的影响机制;(2)深入研究土壤有机碳和氮素的相互关系及其对土壤肥力的影响;(3)结合环境保护与土壤可持续管理对保护性耕作农田土壤固碳及氮素高效利用的系统评价研究;(4)加强保护性耕作对农田碳、氮效应的宏观研究,合理评价保护性耕措施下对农田碳、氮综合效应。     

亚热带不同林分土壤表层有机碳组成及其稳定性

在浙江临安玲珑山选取了常绿阔叶林、马尾松林、板栗林和雷竹林4种林分,采用传统的化学方法与固态13C核磁共振(NMR)技术研究其土壤有机碳在不同粒径土壤颗粒中的分布规律和结构特征,探讨林分类别和管理措施对土壤有机碳含量及其结构的影响,为亚热带地区森林固碳和土壤碳库管理提供科学依据。结果显示:(1)土壤表层(0—20 cm)有机碳含量按以下次序递减:雷竹林>常绿阔叶林>马尾松林>板栗林,且板栗林以粉黏粒结合态碳为主,其他林分土壤则以粗砂结合态碳为主;(2)13C NMR结果表明,阔叶林和马尾松林土壤有机碳中烷基碳所占比例最大,而雷竹林和板栗林则是烷氧碳比例最大,表明人工经营措施改变了土壤有机碳的成分组成;(3)随着土壤颗粒变细,有机碳中烷基碳比例增加,烷氧碳比例减少,A/O-A值和疏水碳/亲水碳值逐渐增大,表明颗粒越细,其结合的有机碳结构稳定性越高。     

艾比湖地区土壤呼吸对季节性冻土厚度变化的响应

利用LI-8100土壤CO2排放通量全自动测量系统,于2010年1～4月测定了艾比湖地区不同植被类型样地的土壤呼吸速率,结合环境因子、冻土厚度及室内土壤理化性质分析,探讨了温带干旱区季节性冻土厚度变化对土壤呼吸的影响。结果表明：土壤温度在冻结期是影响冻土厚度的最主要环境因子,而解冻期冻土厚度变化与土壤温度等环境因子关系不显著（P>0.05）;冻土厚度在不同时期影响土壤呼吸速率的程度不同,冻结期两者呈显著正相关（R2=0.782,P<0.05）,解冻初期两者呈弱相关（P>0.05）;土壤呼吸速率在土壤冻结期与解冻初期不存在显著差异（P>0.05）,但在解冻完全期则表现出明显的增加趋势（差值为0.14～0.37μmol?m-2?s-1）,表明冻土融化会明显地增加土壤碳排放,从而增加大气中的CO2。研究结果初步阐明了艾比湖地区季节性冻土厚度变化对土壤呼吸的影响,为揭示全球变暖背景下冻土退化过程中的碳释放机理提供理论基础。