自然生草桃园表层土壤水分和草地地上生物量的空间分布及其关系

【目的】阐明桃树果园短期自然生草条件下土壤水分空间分布特征及其与草地地上生物量的关系。【方法】以信阳沙壤土五月鲜桃园为研究对象,在冬春季短期自然生草条件下,采用1 m×1 m网格采样法,以经典统计学和地统计学半方差函数为工具,研究表层(0~5 cm)土壤水分和草地地上生物量空间分布特征。【结果】表层(0~5 cm)土壤含水量和地上草地生物量符合正态分布,平均体积含水量为10.08%,95%置信区间为9.84%~10.32%,变异系数为16.36%,0.2 m×0.2 m草地地上生物量均值为9.17 g,变异系数为56.71%。区域田块尺度上,自然生草桃园草地地上生物量和表层(0~5 cm)土壤水分空间分布均符合指数函数模型,模型块金值/基台值分别为0.477 3和0.499 8,变程分别为7.20和2.51。即二者均具有中等程度的空间依赖性,草地地上生物量较表层(0~5 cm)土壤含水量具有更强的空间依赖性。克里格插值结果表明,表层(0~5 cm)土壤含水量和草地地上生物量空间上呈斑块状分布,且表现为距离树体越远值越大的分布特征。相关分析结果表明,地上生物量与表层(0~5 cm)土壤含水量之间极显著正相关(P<0.001)。【结论】果园短期自然生草有利于保蓄表层土壤水分,改善土壤水分条件,草地地上生物量是影响果园表层土壤水分空间分布的重要因素。     

大蒜根腐病根际土壤真菌群落结构及多样性分析

研究旨在解析根腐病发生时大蒜根际土壤真菌群落结构,明确大蒜根腐病与根际土壤真菌群落多样性变化的关系,探明根腐病发生的微生态机制,为病害的防控提供理论基础。以新疆连续3年的大蒜根腐病发病田的根际土壤为研究对象,采用高通量测序方法对大蒜根际土壤总DNA的真菌ITS区序列进行大规模测序分析。结果表明,与健康对照相比,在门的水平上,子囊菌门和接合菌门真菌是大蒜根腐病根际土壤的优势真菌类群,其中高水平的子囊菌门菌群与病害发生有着密切的关系。在属的水平上,注释获得137个属,其中19个属与大蒜根腐病有较大的相关性。镰刀菌属真菌数量在病土中高于健康对照。随着连作年限的延续,根腐病的发生愈发严重,土壤中真菌群落的Shannon指数、Simpson指数、真菌属的数量逐年降低,大蒜根腐病的发生与植株根际真菌群落组成及多样性密切相关,土壤真菌类群的平衡和多样性改变是根腐病发生的一大诱因。     

二郎山亚高山公路边坡土壤氮素与细菌群落组成的相关性研究

本文测定不同生长季节(3月、6月、10月)二郎山亚高山公路边坡的土壤氮素含量、微生物群落组成,探讨了两者间的相关性,旨在为该区域受损公路边坡植被恢复提供理论依据。结果表明:(1)与3月相比,4个样点土壤全氮含量呈现6月增加、10月减少;其中:铵态氮含量6月减少、10月增加的变化趋势;(2)3月、6月、10月各样点土壤细菌群落物种丰度指数的变化幅度分别为3530～3745、5018～6030、4121～5504,其中变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为该区域公路边坡土壤中门分类水平下的优势菌群;马赛菌属(Massilia)、不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavobacterium)是该区域属分类水平下的优势菌群;(3)相关性分析结果表明,绿弯菌门(Chloroflexi)细菌丰富度与土壤总氮含量显著(P<0.05)正相关,与铵态氮含量极显著(P<0.01)负相关,厚壁菌门(Firmicutes)细菌丰富度与铵态氮含量极显著(P<0.01)正相关。     

不同灌水下限设施番茄土壤CO2排放特征及其影响因素研究

【目的】探讨不同灌水下限设施土壤CO2排放特征及其影响因素,为调控设施土壤水分和碳排放提供理论依据。【方法】在番茄生育期内采用LI-8100A土壤碳通量自动测定仪观测不同灌水下限[20 kPa(D20)、30 kPa(D30)、40 kPa(D40)]下的土壤CO2排放速率,并分析其影响因素。【结果】在番茄生育期内,不同灌水下限设施土壤CO2排放速率变化趋势基本一致,D20处理最高,平均速率为2.759μmol/(m2·s),其次是D30处理,为2.601μmol/(m2·s),D40处理最低,为2.559μmol/(m2·s)。在土壤CO2累积排放量方面,D20处理显著高于其他2个处理,而D30和D40处理之间无显著差异。就单因素模型而言,不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤温度呈指数回归关系,且均达显著水平(P<0.05);不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤含水率均呈显著二次回归关系(P<0.05);与单因素模型相比,土壤温度和土壤含水率的双因素复合模型(68.5%~83.8%)可以更好地解释土壤CO2排放的变化。土壤温度敏感系数Q10值在1.442~1.498之间,其中D20处理最敏感,D40处理最不敏感。相关分析结果表明,土壤CO2累积排放量与0~20 cm土层土壤有机质量、pH值、全氮量、速效磷量、速效钾量、碱解氮量和微生物量碳呈显著相关关系。采用PCA分析提取出的2个主成分累积贡献率为85.79%。【结论】灌水下限影响设施土壤CO2的排放,其中D20处理促进了设施土壤CO2的排放。     

蚯蚓生态功能研究进展

蚯蚓因其在土壤中的掘穴、取食、消化、排泄等活动可以影响土壤生态系统的物理、化学和生物性质而被称为"生态系统的工程师",作为一种大型土壤动物,它对土壤性质的影响近年来得到了较多关注。文章分别从蚯蚓对土壤的物理、化学、生物三方面影响并结合近年来对于蚯蚓生态功能方面的研究实例来介绍其生态功能:①蚯蚓的活动对团聚体的形成有一定的促进作用,对土壤孔性、土壤结构有一定的影响。②蚯蚓在土壤中的掘穴等活动对于土壤中K、P等养分的含量和有机物质的循环有一定的影响。③蚯蚓在生态系统中的活动及其活动产生的附属物(蚓粪)对土壤酶、微生物数量和生物量以及微生物群落结构产生的影响。综述了近年来对于蚯蚓生态功能的研究进展,为进一步研究提供依据。     

二甲基二硫的生物活性评价及对土壤养分的影响

采用室内生物活性测定方法,评价二甲基二硫(dimethyl disulfide,DMDS)对土壤病原线虫和土传病原菌的毒力,比较不同浓度药剂处理对土壤理化性质和土壤呼吸的影响,为探究DMDS作为新型土壤熏蒸剂提供切实可行性的依据。结果表明:DMDS熏蒸对土传病原线虫和镰刀菌属的LD_(50)分别为4.743 mg/kg和1.513 mg/kg,可见DMDS对病原线虫和镰刀菌有良好的生物活性。对土壤理化性质进行数据分析发现:DMDS能显著增加土壤铵态氮含量,抑制硝化作用过程,减少NO~-_3-N的产生,提高植物可吸收态氮素水平。DMDS处理的土壤有机质含量和电导率均显著高于对照土壤,而土壤pH和速效钾含量较对照均有降低。此外,熏蒸土壤中有效磷含量较对照减少,但两者无显著差异。对DMDS熏蒸后土壤进行底物诱导呼吸试验,表明DMDS能够在试验初期抑制土壤微生物生物量。本试验结果可为指导DMDS的科学使用提供理论依据及对土壤微生物活性的影响作出科学评价。     

基于分子生态学网络分析松嫩退化草地土壤微生物群落对施氮的响应

【目的】 氮素输入影响着全球草地生态系统的可持续性,关注施氮对土壤微生物群落的影响及其分子生态网络,为草地退化修复提供理论依据。【方法】 以松嫩退化羊草草地为研究对象,通过施氮和未施氮处理,利用高通量测序和随机矩阵网络构建理论构建土壤微生物群落分子生态网络。探讨氮素管理对退化羊草草地土壤微生物群落结构及网络的影响,氮添加条件下微生物网络结构中的关键微生物变化规律,以及该过程中微生物之间的互作关系,解析外源氮素添加条件下土壤细菌动态变化的关键结点和规律。【结果】 在门分类水平上施氮处理草地有细菌门22个,未施氮处理23个。7个菌门是施氮和未施氮处理草地的优势菌门,其中变形菌门（Proteobacteria）是含有OTU数量最多的门类,约占总序列的30.46%,酸杆菌门（Acidobacteria）是含有OTU数量次之的门类,约占总序列的30.15%,芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）是含有OTU数量第3的门类,约占总序列的8.14%,放线菌（Actinomycete）约占总序列的6.15%,绿弯菌门（Chloroflexi）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和硝化螺旋菌门（Nitrospirae）三者约占总序列的17.16%。施氮处理草地土壤微生物中的变形菌门、放线菌门、拟杆菌门的相对丰度均显著高于未施氮处理草地土壤（P<0.01）;未施氮草地土壤中绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门相对丰度显著高于施氮草地土壤（P<0.01）,其他各门细菌施氮与未施氮处理间未呈现出显著差异。表征网络的正向连接比、平均路径长度、平均聚类系数和模块性均为施氮处理显著低于未施氮处理（P<0.001）。在土壤的分子生态网络中,未施氮处理有16个模块枢纽（Zi>2.5,Pi≤0.62）,施氮处理有6个模块枢纽,均属于酸杆菌门、芽单胞菌门和放线菌门。施氮导致土壤微生物种间关系改变,进而改变土壤整体生态网络。【结论】 施氮降低了退化草地土壤网络结构的复杂程度和紧密性;降低了退化草地土壤中的酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度,提高了变形菌门、放线菌门和芽单胞菌门相对丰度。土壤中微生物关键物种（OTU）由16个（未施氮）减少为6个,且二者土壤中均没有重叠OTU,这表明施氮调控微生物群落网络的关键物种,进而改变其分子生态网络结构。