单宁在植物-土壤氮循环中作用的研究进展

单宁是高等植物产生的次级代谢产物。单宁和单宁-有机氮络合物在植物与土壤间的氮循环过程中扮演着重要的角色。单宁参与氮素循环的机制主要包括络合有机氮、影响土壤微生物活性以及影响土壤酶活性。以往的研究并未深入探讨单宁对各种有机氮的络合能力,以及菌根真菌和腐生真菌对单宁-有机氮络合物的降解机制。因此,本研究着重讨论了单宁对各种有机氮的络合能力、络合物的降解机制、单宁对土壤酶活性的抑制作用以及单宁对土壤微生物的影响,并综述了单宁在氮循环过程中的作用,如减缓凋落物分解,抑制净氮矿化,影响净硝化和氮固持等。结果表明:单宁能够络合大部分有机氮;单宁的结构和浓度可显著影响其对土壤酶活性和净氮矿化的抑制效果以及对土壤微生物活性和多样性的作用,该结论可为进一步理解单宁在植物与土壤间氮循环过程中的角色奠定基础。     

青藏高原退化高寒草地土壤氮矿化特征以及影响因素研究

为了明确青藏高原退化高寒草地土壤氮矿化特点以及影响因素,以高寒草甸和高寒草原为研究对象,运用原位培养法对健康与退化条件下2类型草地中土壤硝化速率、氨化速率以及氮素转化微生物、植物和土壤等因子进行了研究。结果表明:1)草地退化显著降低了高寒草甸和草原土壤净硝化速率和净氨化速率;2)草地退化降低了2类高寒草地土壤硝化细菌和氨化细菌数量,降低了土壤蛋白酶、脲酶活性;3)草地退化显著降低了NH₄-N和NO₃-N含量,降低了微生物生物量氮含量。相关分析表明,高寒草地中土壤硝化速率和氨化速率与土壤硝化细菌和氨化细菌的数量以及蛋白酶和脲酶密切相关。植物生物量、土壤含水量、有机碳、全氮含量通过影响微生物数量、微生物生物量及酶活性而成为影响土壤氮素转化的主要因素。因此,草地退化通过降低高寒草地硝化细菌和氨化细菌、土壤酶活性而降低土壤氮素转化速率和土壤有效氮的供给。     

分根装置中丛枝菌根真菌影响蚕豆秸秆降解作用研究

为了研究丛枝菌根对植物凋落物降解的作用,采用四室分根装置即土壤室、根室、菌根室和菌丝室,分室间用37.4 μm尼龙网和有机板分隔,尼龙网袋包埋蚕豆秸秆于不同分室内,以玉米为宿主植物,接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae。试验分别在移栽后第20、30、40、50、60 天时取样,通过比较不同分室内在降解过程中土壤中酸性磷酸酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性的动态变化、微生物量碳和氮及土壤呼吸的动态变化。研究结果表明:经60 d的培养后,与非根际土壤室(S)相比,根室(R)、菌根室(M)和菌丝室(H)蚕豆秸秆降解量分别提高了15.61%,20.54%和7.74%,降解系数分别提高了25.87%、35.00%和12.17%。M室中土壤酸性磷酸酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性较其他三室都有显著提高,同时菌根室(M)和菌丝室的微生物量碳、氮与土壤呼吸作用也显著增加。因此,丛枝菌根真菌和宿主植物形成共生体系后,通过提高土壤酶活性、增加微生物量的大小和活性来作用于蚕豆秸秆的降解过程,成为造成玉米秸秆降解加快的重要原因,这也表明了丛枝菌根真菌土壤碳氮循环中的重要作用。     

氮素添加对黄土高原典型草原土壤氮矿化的影响

为了解氮沉降对黄土高原典型草原土壤氮矿化的影响,通过人工氮肥添加模拟试验,采用埋置PVC 管的树脂芯方法原位测定了土壤氮素净氨化、净硝化和净矿化量的季节变化规律,探讨了氮素添加初期对氮矿化/固持贡献量和硝态氮淋溶损失量的影响。结果表明：黄土高原典型草原土壤氮矿化以硝化作用为主,夏季净硝化速率显著高于秋季。氮添加初期改变了半干旱草地氮矿化的季节模式,夏季表现为氮固持,秋季表现为氮矿化,并增加了氮矿化/固持的变异度,氮添加和季节因素对土壤氮矿化/固持有显著的交互作用。氮添加初期高氮添加未抑制氮的矿化过程。夏秋2季树脂硝态氮的含量随模拟氮沉降强度增加而显著增加,但硝态氮淋失量小,仅占施氮量的1.72%～4.74%。     

丹江口水库生态屏障区柑橘—小飞蓬模式净氮矿化特征

为探明水库生态屏障区典型植物群落氮矿化特征以及植物间是否存在相互作用,选取丹江口水库柑橘(Citrus reticulate)和小飞蓬(Conyza canadensis)群丛,采用室内模拟试验(25℃下培养61d),采取单一叶处理、单一根处理和根+叶混合处理,分别测定第1、3、7、14、21、31、41、51、61天的土壤氮矿化量,系统分析添加植物的土壤氮矿化特征。结果表明,1)添加植物后,土壤有机氮矿化表现出3个阶段,1-7d是土壤微生物适应期,7-41d土壤无机氮含量迅速变化,41-61d无机氮含量基本处于平衡;2)对土壤有机氮总矿化量进行方差分析,对同一器官处理,柑橘叶(GL)在整个试验期间均表现为显著(P0.05)高于小飞蓬叶(PL),柑橘根(GR)与小飞蓬根(PR)试验中期和后期差异不显著(P0.05)。同种植物间,GL与GR在整个试验期间差异显著,PL与PR除第41天外,试验期间差异显著;3)试验结束时,单一处理仅GL对土壤净氮矿化有促进作用,其它处理无效应,混合处理GL+PL和GL+PR表现促进作用,GR+PL和GR+PR无效应;4)相关性分析和主成分分析表明,植物全氮是影响土壤净氮矿化最重要的植物化学性质。总之,植物化学性质对土壤净氮矿化有重要影响,植物间混合处理是否具有激发效应受植物化学性质和培养条件等因素综合影响。     

温度变化对尕海湿地不同退化梯度土壤氮矿化的影响

氮矿化是土壤中氮素循环的重要过程，研究温度变化对不同退化梯度高寒湿地土壤净氮矿化速率的影响，对于理解全球气候变暖背景下土壤氮循环过程具有重要意义。以甘肃省甘南尕海湿地为研究对象，采用室内培养和间歇淋洗的方法，研究不同温度（15、25、35 ℃）培养下，4种退化梯度湿地（未退化、轻度退化、中度退化及重度退化）的土壤在0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的氮矿化特征。结果表明：1）同一湿地退化梯度，土壤净氮矿化速率和硝化速率随温度的升高逐渐增大，氨化速率随温度的升高先增大后减小。一级动力学方程的拟合值显示，35 ℃培养条件下土壤的氮矿化势（N₀）最大。在同一温度下，不同退化梯度的土壤氮矿化势值变化显著，因而反映了土壤氮矿化潜力。2）在不同的培养时间下，随着温度的升高，土壤氮矿化速率和硝化速率均呈现上升的趋势；在整个培养期，不同退化梯度湿地的土壤在同一土层中的净氮矿化速率均随着培养时长的延长而呈现下降的趋势，在培养初期（12~24 d），土壤氮矿化速率显著升高，在培养后期，氮矿化速率逐渐减缓。3）湿地不同退化梯度对土壤氮矿化影响差异显著，4种退化程度下土壤净氮矿化量在不同温度下排序为35 ℃>25 ℃>15 ℃。温度对土壤氮矿化过程具有一定影响，高温有利于土壤氮矿化过程的进行。     

冻融与氮输入对草地土壤氮转化和氧化亚氮排放的影响

冻融通过改变土壤理化和生物学特性成为影响土壤氮转化及N₂O排放的重要因素。冻融期外源氮输入将进一步改变土壤氮素有效性，从而可能对土壤氮转化过程及N₂O排放产生更为复杂的影响。但关于土壤冻融与氮输入耦合作用对草地土壤氮转化和N₂O排放的影响效应和作用机制尚不清楚。本文系统论述了冻融作用、外源氮输入以及两者耦合作用的特性及其影响下的草地土壤氮转化和N₂O排放特征，指出土壤冻融格局与氮转化过程关系密切，春季冻融期是N₂O排放的关键期，对全年N₂O排放具有重要贡献。冻融频次增加、冻结强度增大以及冻结持续时间延长有利于土壤氮矿化速率加快。氮输入通过增加土壤氮素供应，增强微生物活性进而促进氮的矿化、硝化及N₂O排放。冻融与外源氮的耦合效应具有复杂性，气候条件、冻融格局、以及外源氮含量和类型等的不同易导致草地土壤氮转化和N₂O排放通量的差异性响应。研究结论有助于加深关于土壤冻融与氮输入对草地生态系统氮素生物地球化学循环影响效应...     

草地根际过程对养分循环调控机制研究进展

了解根际土壤养分碳、氮和磷的转化和循环利用是解决草地农业生态系统可持续利用性和提高草地生产力的根本问题。草地根际过程能够反映土壤碳、氮和磷等养分的周转速率,影响植物、土壤微生物对养分的竞争和捕获,维持根际微环境中各组分的养分平衡,同时与作物相比,草地土壤中养分元素碳、氮和磷的耦合性更强。因此,根际微生态系统结构与功能在维持养分转化和循环等方面具有重要作用。大量文献报道,调控根际微环境改变的关键因素是植物与土壤进行物质交换和信息传递的关键物质-根际分泌物,同时根际分泌物也是介导根际微生物和根际酶活性的关键物质。当草地环境发生改变时,该区域的根际分泌物、根际酶活性和根际土壤的微生物的组成和多样性也将发生根本性改变,从而导致该区域土壤养分的供应量和有效性发生改变,最终影响草地生产力和养分的有效利用效率。因此,深入探究草地根际过程对养分循环的调控机理,对于揭示草地植物与微生物间养分物质的分配利用和养分收益方面具有重要指导意义。综述了根际分泌物、根际酶和根际微生物参与养分循环的机制和互作机理,总结草地根际过程参与养分循环的机制,并对草学领域未来在根际微域的研究进行了一定的展望。     

青藏高原东缘高寒草甸土壤氮矿化初探

通过对甘南州境内高寒草甸在4个放牧强度(禁牧、轻牧、中牧和重牧)和5个海拔梯度(3050,3180,3570,3600,3910 m)下的土壤氮矿化速率分析测定,并对室内和原位培养所得净氮矿化率进行比较,以期为确定该区合理的草地放牧管理措施,以及深入研究和系统评价高寒草甸生态系统碳、氮循环提供基础依据。结果表明:原位培养下,放牧强度的增强促进了土壤氮的矿化;室内培养所得土壤净氮矿化率大于原位培养净氮矿化速率,说明在适宜温度和湿度(22℃和40%~60%的田间持水量)条件下,氮矿化速率较高;作为土壤质量的一种度量,土壤氮矿化潜力在禁牧处理下较高(0.53 mg·kg^-1·d^-1),而在重牧处理下较低(0.36 mg·kg^-1·d^-1);随着海拔升高,氮矿化潜力呈"V"字型变化,而原位培养下的氮矿化率与海拔梯度呈显著负相关关系(R=-0.672,P<0.01)。处于强度放牧下的草地土壤氮素周转加快,造成土壤氮素水平下降;现阶段高海拔区土壤可看作养分的储存库,如果气候变化加剧,该养分库可能变成温室气体的源。     

氮、磷养分添加对高寒草甸土壤酶活性的影响

本试验以典型的青藏高原高寒矮嵩草草甸(Kobresia humilis meadow)为研究平台,以表征土壤碳、氮、磷、硫养分循环的6种土壤酶为研究对象,研究土壤酶以及土壤速效养分在4年氮、磷养分添加的累积效应下的变化规律,分析和评价氮、磷养分添加对土壤养分循环方面的影响。试验结果为:氮、磷养分添加改变了土壤中速效养分的含量;氮添加与010 cm土层中的碱性磷酸酶活性有正效应,磷添加抑制了010 cm土层中的碱性磷酸酶活性;氮、磷养分添加均抑制了010 cm土层中的脲酶活性;氮添加抑制了2个土层中的纤维素酶活性;芳基硫酸酯酶活性和蔗糖酶活性没有表现出显著差异性;1020 cm土层中的几丁质酶活性在氮、磷养分添加处理下均增强,其中磷添加对几丁质酶活性的增幅最显著。结果表明:外源添加的氮在调控磷的矿化方面有促进作用,磷的添加对氮素的释放也有一定的作用;青藏高原高寒草甸受磷限制的程度可能更大。     

添加杨柳树枝对沙化土壤有机碳、含水量及微生物活性的影响

以宁夏银川腹部的沙化土壤为研究对象,设计了添加杨树粉碎材料（B）、添加杨树粉碎材料＋覆盖柳树枝条（C）和覆盖树枝混合粉碎材料（D）3种方式进行沙化土壤的处理,并以不做任何处理的土壤（A）为对照,测定了土壤中有机碳含量、含水量、微生物数量和酶活性。结果表明,B、C和D处理措施均能显著提高土壤含水量、有机碳含量、微生物（细菌、真菌和放线菌）数量(P＜0.05),其中细菌和放线菌数量增加最明显。B和C处理能显著增加土壤中脲酶和过氧化氢酶的活性(P＜0.05),D处理土壤中脲酶活性小于对照,过氧化氢酶活性与对照土壤无显著差异（P＞0.05）。相关性分析表明,土壤含水量、有机碳含量和细菌、真菌、放线菌数量以及脲酶、过氧化氢酶活性相关性显著(P＜0.05)。可见,添加有机物对修复沙化土壤、增加土壤微生物活性有显著作用。     

内生真菌和田间管理措施对土壤真菌群落丰度和多样性的影响

禾草内生真菌通过影响植物地上部分分解和根系分泌物来影响宿主植物生境土壤化学性质和微生物群落。然而，很少有详细的数据表明Epichlo?内生真菌对宿主植物生境土壤的影响主要是由内生真菌介导的植物地上部分分解还是根系代谢引起的。本研究通过不同田间管理措施（植物刈割返田、刈割移除和自然生长），在刈割和返田3次后测定内生真菌侵染（E+）和未侵染（E-）样地土壤的化学性质和土壤真菌群落丰度和多样性。结果表明：1）内生真菌增加了植物刈割返田后E+样地土壤中有机碳、铵态氮和硝态氮的含量，显著增加了宿主植物自然生长土壤中铵态氮的含量；2）内生真菌显著增加了植物刈割返田后和植物自然生长土壤中真菌群落的Alpha多样性，而Beta多样性在3种处理下都有显著差异；3）内生真菌和管理措施可以直接影响土壤真菌群落的丰度和多样性，也可以通过影响土壤化学性质（有机碳、碳氮比和硝态氮）间接影响土壤真菌群落的丰度和多样性。综上所述，Epichlo?内生真菌介导的植物地上部分分解和根系代谢均会对土壤化学性质和土壤真菌群落丰度、多样性产生影响，其中内生真菌介导的地上部分分解的作用强于根系代谢。     

北方农牧交错带赖草草地土壤氮矿化对不同放牧强度的响应

北方农牧交错带的草地是我国重要的畜牧业基地，但长期不合理的放牧使其土壤氮素的供应能力发生变化，草地生态和生产功能受到影响。因此，为探究不同放牧强度对土壤氮矿化的影响，本试验于2016年设置4个放牧强度，分别为不放牧（No Grazing，NG）、轻度放牧（2.35 Sheep Unit （SU） hm^-2·生长季；Light Grazing，LG）、中度放牧（4.80 SU hm^-2·生长季；Medium Grazing，MG）和重度放牧（7.35 SU hm^-2·生长季；Heavy Grazing，HG），分别在2017年和2018年采用顶盖埋管培养法测定土壤净氮矿化速率。结果表明：不同放牧强度对土壤无机氮含量有显著影响（P<0.05），生长季不同月份土壤无机氮含量存在极显著差异（P<0.01）；重度放牧的净氮矿化速率最大，轻度放牧最低；放牧主要通过影响土壤温度和水分的变化进而影响土壤净氮矿化速率。可见，短期内重度放牧会使土壤无机氮累积，提高植被可利用氮含量，显著提高土壤的净氮矿化速率，但造成地上生物量减少，地表裸露，草地有退化的风险，因此，为更好地维持北方农牧交错带草地生态系统的稳定，还需进行长期的试验监测来确定适宜的放牧强度。     

晋北农牧交错带草地土壤净氮矿化速率对氮磷添加的响应

外源养分输入提高生产力是否同时促进了氮转化过程，尤其在农牧交错带脆弱草地生态系统的研究鲜见报道。为探究土壤氮转化关键过程对外源养分添加的响应，本研究依托山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站2017年建立的全球变化联网试验养分平台，采用原位顶盖PVC埋管法，测定了土壤氮转化速率，以及相关生物和非生物指标。结果表明：氮添加显著提高了土壤无机氮含量、土壤氮转化速率；氮磷同时添加显著提高了地上生产力。综上，氮添加促进了晋北农牧交错带草地土壤氮转化速率，但是没有显著提高生产力；氮磷同时添加对氮转化速率没有显著影响，但是显著提高了草地生产力，因此推测，单独氮添加后，植物生长受磷限制，同时添加氮磷，虽然对净氮矿化速率没有显著影响，但是能显著提升生产力，因此未来晋北农牧交错带草地管理应该考虑氮磷双重限制。     

植物–土壤反馈对禾草内生真菌响应

植物–土壤反馈是指植物的生长可以改变土壤的生物和非生物特性;反过来,土壤特性的改变可以影响植物的生长,进而改变植物群落的结构和动态。禾草内生真菌对植物–土壤反馈有重要影响。本文主要总结了Epichlo?属禾草内生真菌对宿主植物根际土壤化学性质、根际微生物、植物竞争力以及对生态适应机制的影响。研究发现,禾草内生真菌的侵染会对土壤营养元素产生影响,致使土壤有机碳、土壤全氮含量发生改变。禾草内生真菌对根际土壤微生物生物量和微生物群落产生作用,致使革氏兰阴性细菌、菌根真菌和球囊霉素等产生不同地变化。禾草内生真菌参与宿主植物的生活史,影响宿主植物的种内种间竞争,对生物群落结构和物种丰富度产生影响。     

内生真菌侵染对野大麦根际土壤化学特性和微生物群落的影响

以Epichloё bromicola内生真菌侵染野大麦形成的带菌(E+)和不带菌(E-)植株为研究材料,将其种植在从甘肃玛曲、榆中和临泽采集的土壤中,温室培养8个月。分析在不同土壤中种植3、6和8个月后,E+和E-植物的地上干重;及植物建立后6和8个月的土壤碳、氮、磷、pH、细菌丰度、真菌丰度、土壤氮循环中涉及的关键细菌,旨在探究内生真菌侵染野大麦对宿主生境土壤的影响。结果表明:不同土壤中内生真菌的存在显著提高了野大麦的干物质量;相同带菌情况下(E+或E-),临泽土壤中干物质量最高,玛曲土壤中干物质量最低;三种土壤中E+植物的干物质量两两间差异显著,而在榆中和玛曲土壤中E-植物的干物质量差异不显著。内生真菌侵染显著增加了土壤全氮含量和氨氧化细菌的丰度。内生真菌对土壤总碳、微生物生物量碳、pH、细菌、真菌、反硝化细菌和氧化亚氮还原菌丰度的影响因土壤类型和植物生长时间的不同而存在差异。内生真菌对土壤总磷含量无显著影响,但各土壤类型之间差异显著,且随植物生长时间的延长而显著变化。证实,Epichloё bromicola内生真菌侵染对野大麦生境土壤化学和微生物特性的影响与土壤类型密切相关,且随着宿主植物生长时间的延长发生显著变化。因此,建议内生真菌对土壤的影响需长期实地研究,这有助于深刻理解驱动土壤性质变化的机制。     

植物缩合单宁抗氧化作用机制的研究进展

体外和体内试验研究表明,植物缩合单宁具有显著的抗氧化生物活性。以往研究多关注缩合单宁对机体抗氧化酶活性的影响,近年来发现,缩合单宁通过启动Keap1-Nrf2/ARE抗氧化信号通路,上调抗氧化酶及相关因子基因表达而发挥抗氧化作用。缩合单宁亦能够与动物肠道菌群发生互作,通过促进抗氧化细菌增殖,抑制有毒有害微生物生长的方式,增强机体抗氧化状态。文章综述了缩合单宁的抗氧化作用机理研究进展,以期为植物提取物缩合单宁作为新型饲料添加剂的开发与应用提供参考。     

短花针茅荒漠草原土壤氮素矿化对载畜率的响应

氮矿化是决定土壤提供可利用性氮的关键生态环节,同时也是当今国内外土壤氮素循环的研究热点,荒漠草原作为草地生态系统中极特殊的一种草地类型,其资源贫乏,气候严酷,植被结构相对简单,因此研究荒漠草原氮素的可利用性对维持荒漠草原稳定发展十分必要。鉴于此,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为对象,采用顶盖埋管培养法,通过在整个生长季的跟踪调查,主要探讨了净氮矿化速率对4个载畜率梯度[0(对照)、0.91(轻度放牧)、1.82(中度放牧)、2.71(重度放牧)羊/(hm²·a)]的响应,并结合土壤温湿度,分析其与土壤氮矿化的关系,旨在为荒漠草原生态系统氮素可持续利用的研究提供基础数据及管理参考。结果显示,土壤的净氮矿化速率在整个生长季呈现出先降后增的趋势,并且在生长高峰期7月及8月受载畜率的影响较大。4种载畜率梯度下中度放牧处理[1.82羊/(hm²· a)]具有最高的净氮矿化速率,重度放牧处理中[2.71羊/(hm²·a)]净氮矿化速率最低。皮尔森相关分析表明硝化速率与净氮矿化速率显著正相关,在整个生长季中净氮矿化速率受硝化作用影响较大。不同载畜率梯度下,土壤水分与净氮矿化速率极显著负相关,而土壤温度则与净氮矿化速率无显著相关性。综上所述中度载畜率水平[1.82羊/(hm²·a)]是维持荒漠草原稳定矿化速率的理想载畜率。     

半灌木扩张草原生长季内土壤氮矿化特征及其影响因素

半灌木扩张可影响生态系统的结构和功能。为探究半灌木扩张草原生长季内土壤氮矿化特征及其影响因素，本研究以宁夏云雾山不同半灌木(白莲蒿Artemisia sacrorum)扩张强度天然草原为研究对象，采用顶盖埋管法测定了生长季前、后的土壤氮硝化速率、铵化速率和净矿化速率，分析了其与物种多样性、地上生物量和土壤环境因子的关系。结果表明：半灌木扩张草原土壤氮矿化主要以硝化过程为主，且矿化和固持速率均随扩张强度的增大呈先增加后降低的趋势；半灌木扩张通过影响物种多样性和地上生物量间接影响土壤氮矿化速率；生长季内土壤水分和温度的增加对氮矿化速率有显著抑制作用。综上，宁夏云雾山典型草原半灌木扩张强度和生长季内土壤水分和温度的变化共同驱动土壤氮矿化过程。     

高寒草地不同利用方式对植被生物量和土壤氮矿化的影响

研究了天然草地、恢复草地和人工燕麦3种不同草地利用方式植被生物量与土壤氮矿化的变化。结果表明：3种土地利用方式,地上生物量大小依次为恢复草地〉燕麦〉天然草地,分别为424.02,381.72和307.26g/m^2,地下生物量主要集中在0-10cm土层,为天然草地〉恢复草地〉燕麦,总生物量地下地上比的大小也是天然草地〉恢复草地〉燕麦;植物种类及扰动大小是3种草地利用方式生物量差异的主要原因。随草地利用方式变化,植被构成、生物量发生变化,土壤氮素矿化作用也随之改变。3种草地利用方式,土壤净氮矿化速率大小为恢复草地〉天然草地〉燕麦。土壤氮矿化以硝化作用为主,硝态氮是形成生物量的有效氮素。天然草地的地下生物量最大,与其土壤净硝化速率最高有关,燕麦的土壤净氮矿化速率为负值,为植物生长提供的氮素较少,使其生物量最小。