贝加尔针茅草原土壤原位矿化过程中碳氮转化耦合特征

依托在贝加尔针茅草原建立的长期模拟氮沉降试验平台(始于2010年),运用PVC顶盖埋管法进行原位培养试验,研究不同氮添加下贝加尔针茅草原土壤碳氮组分、净硝化速率、净氨化速率、有机碳转化速率的变化特征及碳氮耦合关系。试验处理包括:对照N0,低氮添加(15、30、50 kg·hm~(-2)·a~(-1))记为N15、N30和N50,高氮添加(100、150、200、300 kg·hm~(-2)·a~(-1))记为N100、N150、N200和N300。结果表明:培养期间,N15、N30、N50和N100处理的净硝化速率显著高于对照N0(P0.05),分别增加了40.80%、110.31%、206.83%和202.04%;N30、N50和N100净氨化速率显著低于对照N0(P0.05),分别降低了16.88%、169.60%和150.67%;N15和N30处理的净矿化速率高于对照N0,分别增加了150%和50%;N50、N100、N150和N200处理的净矿化速率低于对照N0,分别降低了254.52%、161.50%、33.90%和79.85%。土壤有机碳与土壤全氮呈极显著正相关,土壤可溶性有机碳与土壤可溶性有机氮呈极显著正相关,土壤微生物生物量碳与土壤微生物生物量氮呈极显著负相关。有机碳转化速率显著影响微生物生物量氮转化速率,且符合一元线性回归方程。连续高氮沉降会降低土壤净氮矿化速率和有机碳转化速率,对土壤碳氮循环产生负面影响。     

耕作方式对农田土壤理化性质、微生物学特性及小麦营养品质的影响

  【目的】  耕作措施对土壤健康和作物营养品质提升具有关键作用,明确不同耕作方式对土壤理化性质、微生物学特性及小麦营养品质的影响,为集约化农田可持续管理提供理论依据。  【方法】  田间试验自2012年起在山东德州进行,供试土壤为潮土,种植制度为小麦–玉米轮作。设置4种耕作模式处理:传统耕作、旋耕、休耕和免耕。2020年,采集0—20 cm土层土样分析土壤物理、化学性质和细菌群落结构,采集小麦籽粒样品分析其营养品质。  【结果】  与传统耕作相比,免耕、休耕和旋耕处理显著提高了土壤含水量、铵态氮、硝态氮、有机质、全氮及有效磷含量,休耕还显著提高了土壤容重,降低了土壤孔隙度。免耕、休耕和旋耕处理显著提高土壤微生物量碳、氮含量以及土壤细菌群落多样性指数,休耕及免耕处理提高土壤厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度,降低放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度。从营养品质变化来看,休耕显著提高小麦籽粒蛋白质、淀粉、微量元素的含量,旋耕和免耕显著增加小麦籽粒蛋白质含量,除天冬氨酸外,其他16种氨基酸组分变化趋势与氨基酸总量变化基本一致。Pearson相关性分析及冗余分析(RDA)结果表明,小麦籽粒淀粉、铁、锌、硒含量与土壤含水量、铵态氮、硝态氮、有效磷、微生物量碳、微生物量氮均呈显著正相关关系,其中铵态氮(F=25.7,P=0.002)、微生物量碳(F=4.9,P=0.008)、全氮(F=3.3,P=0.028)、土壤pH (F=3.1,P=0.036)是影响小麦营养品质的主要环境因子。  【结论】  减少对土壤扰动的耕作方式可不同程度地改变土壤环境因子及细菌群落结构,与旋耕、免耕相比,休耕更有利于小麦籽粒蛋白质、淀粉、微量元素、氨基酸组分含量的积累,是改善土壤健康状况和提升小麦营养品质的有效耕作措施。     

内蒙古贝加尔针茅草原氮素去向的示踪研究

采用15N同位素示踪技术，开展了贝加尔针茅草原氮素去向的研究。结果表明：贝加尔针茅草原植物对标记氮素的回收率为28.36%~37.03%，施氮肥显著影响植物对15N的回收，随着施氮量的增加，植物地上和地下器官对15N的回收量均显著提高。凋落物的15N回收率为2.06%~3.28%。标记氮素的土壤存留率为35.86%~44.32%，大致分布在地表0~40 cm的土层范围内；各土层存留的15N量均随着施氮量的增加而显著升高。标记氮素的当季损失率为19.68%~32.99%。风险/收益比分析表明，在该试验条件下，添加10 gN·m-2的处理风险最低、收益最高，可为草原生态系统的氮素管理提供参考。     

耐草甘膦转基因大豆对土壤线虫多样性的影响

为了评价耐草甘膦转基因大豆对土壤线虫的影响,在网室盆栽试验条件下,研究了成熟期耐草甘膦转基因大豆M88根际土壤线虫丰度、营养类群组成和生态学指数以及土壤环境因子和线虫群落之间的相关性。结果表明：试验共分离鉴定出23个土壤线虫属,8个功能群,其中非转基因大豆中黄13（Z13）种植条件下分离鉴定出土壤线虫23属,耐草甘膦转基因大豆M88种植条件下分离鉴定出土壤线虫21属;耐草甘膦转基因大豆M88的土壤线虫平均丰度为（1143．42±135．04）·100g^-1干土,显著高于（P〈O．05）非转基因大豆中黄13[（756．83±141．33）·100g^-1干土】;耐草甘膦转基因大豆M88显著升高了杂食捕食性线虫拟桑尼属（Thorneella）的相对丰度（P〈0．01）。虽然非转基因大豆中黄13种植条件下的自由生活线虫成熟度指数脚和结构指数s,显著低于耐草甘膦转基因大豆M88（P〈0．05）,但是两种大豆种植条件下土壤线虫的Shannon—Wiener多样性指数日’、属丰富度指数GR和营养多样性指数TD均无显著差异,说明耐草甘膦大豆M88对线虫群落结构多样性影响不显著。冗余分析RDA排序图显示：线虫功能组Om4和土壤有机质OM呈显著的正相关,而与硝态氮NN呈显著的负相关。     

春季休牧对内蒙古羊草草原有机碳储量的影响

为了揭示休牧对羊草草原有机碳储量的影响,以休牧3年（RG3a）、6年（RG6a）和9年（RG9a）的羊草草原为对象,采用重铬酸一浓硫酸外加热法,研究了不同休牧年限草原植物群落和土壤的有机碳储量变化。结果表明,地上植被生物量、凋落物量和根系生物量随着休牧年限的延长而逐渐增加。与长期自由放牧草地相比,植物群落和土壤有机碳储量均随休牧年限的延长而增多。长期自由放牧草地（RG0）、休牧3年、休牧6年和休牧9年植物群落地上部有机碳储量为65．17～98．69gC·m^-2,地表凋落物有机碳储量为3．07～10．84gC·m^-2;植物群落0～100cm地下根系有机碳储量为397．13～1480．28gC·m^-2,0～100cm土壤有机碳储量为28306．39～38372．46gC·m^-2。从固碳成本角度,总固碳成本随着休牧年限的延长而增加,最高为8710．20元·hm^-2,固碳成本分别为0．09、0．11、0．08元·kg^-1C。从现有数据显示,休牧9年的固碳量最高,固碳成本最低。春季休牧可以使草地植被得到有效的恢复与更新,有利于草地的可持续利用;随休牧年限的增加,草地有机碳储量增加,固碳成本基本呈现降低趋势。因此,综合现有指标的测定数据,春季休牧是一个非常好的草地利用措施,在休牧过程中草地是一个碳汇,应该鼓励持续进行。     

种植转双价基因( Bt+CpTI )棉对主要土壤养分和酶活性的影响

 采用灭菌盆栽试验,以转双价棉品种sGK321及其亲本常规棉品种石远321为研究对象,对4个生长时期(苗期、蕾期、花铃期、吐絮期)根际土壤养分(全氮、全磷、速效磷和有机质)含量及某些酶(脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶)活性变化进行了对比分析。结果表明,在观测期间,与同源常规棉相比,转双价棉根际土壤全磷含量和速效磷含量在同一时期均无显著差异,不同生育期差异明显,根际土壤全氮含量、有机质含量、酶活性在一些时期则明显不同,其变化随棉花品种、生育期不同而不同。转双价棉蕾期根际土壤全氮含量和苗期根际土壤过氧化氢酶活性以及苗期、蕾期的碱性磷酸酶活性显著高于常规棉(P<0.05),而蕾期根际土壤有机质含量、根际土壤过氧化氢酶活性和苗期、花铃期根际土壤脲酶活性以及苗期碱性磷酸酶活性则显著低于常规棉(P< 0.05)。聚类分析表明,土壤养分和酶活性变化主要受生长时期的影响,转双价棉种植对其影响是非常有限的。     

内蒙古贝加尔针茅草原3种主要植物凋落物分解特征北大核心CSCD

以内蒙古贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原3种主要植物贝加尔针茅、羊草(Leymus chinensis)和冷蒿(Artemisia frigida)为对象,采用分解袋法研究了3种不同植物器官(叶、茎、根)凋落物的分解速率和养分动态变化过程。结果表明:3种主要植物凋落物分解速率存在明显差异,贝加尔针茅叶凋落物分解快于根凋落物,羊草和冷蒿根凋落物分解快于叶和茎凋落物;3种主要植物凋落物分解季节动态呈单峰型曲线,在8月份时达最大值;羊草和冷蒿茎凋落物初始N含量与其分解速率成显著正相关,3种主要植物凋落物C含量和C/N与各器官凋落物分解速率成显著负相关。     

春季休牧对内蒙古羊草草原有机碳储量的影响

为了揭示休牧对羊草草原有机碳储量的影响,以休牧3年（RG3a）、6年（RG6a）和9年（RG9a）的羊草草原为对象,采用重铬酸-浓硫酸外加热法,研究了不同休牧年限草原植物群落和土壤的有机碳储量变化。结果表明,地上植被生物量、凋落物量和根系生物量随着休牧年限的延长而逐渐增加。与长期自由放牧草地相比,植物群落和土壤有机碳储量均随休牧年限的延长而增多。长期自由放牧草地（RG0）、休牧3年、休牧6年和休牧9年植物群落地上部有机碳储量为65.17~98.69 gC·m-2,地表凋落物有机碳储量为3.07~10.84 gC·m-2;植物群落0~100 cm地下根系有机碳储量为397.13~1 480.28 gC·m-2,0~100 cm土壤有机碳储量为28 306.39~38 372.46 gC·m-2。从固碳成本角度,总固碳成本随着休牧年限的延长而增加,最高为8 710.20 元·hm-2,固碳成本分别为0.09、0.11、0.08 元·kg-1C。从现有数据显示,休牧9年的固碳量最高,固碳成本最低。春季休牧可以使草地植被得到有效的恢复与更新,有利于草地的可持续利用;随休牧年限的增加,草地有机碳储量增加,固碳成本基本呈现降低趋势。因此,综合现有指标的测定数据,春季休牧是一个非常好的草地利用措施,在休牧过程中草地是一个碳汇,应该鼓励持续进行。     

耐草甘膦转基因大豆对土壤线虫多样性的影响

为了评价耐草甘膦转基因大豆对土壤线虫的影响,在网室盆栽试验条件下,研究了成熟期耐草甘膦转基因大豆M88根际土壤线虫丰度、营养类群组成和生态学指数以及土壤环境因子和线虫群落之间的相关性。结果表明：试验共分离鉴定出23个土壤线虫属,8个功能群,其中非转基因大豆中黄13（Z13）种植条件下分离鉴定出土壤线虫23属,耐草甘膦转基因大豆M88种植条件下分离鉴定出土壤线虫21属;耐草甘膦转基因大豆M88的土壤线虫平均丰度为（1 143.42±135.04）·100 g-1干土,显著高于（P<0.05）非转基因大豆中黄13[（756.83±141.33）·100 g-1干土];耐草甘膦转基因大豆M88显著升高了杂食捕食性线虫拟桑尼属（Thorneella）的相对丰度（P<0.01）。虽然非转基因大豆中黄13种植条件下的自由生活线虫成熟度指数MI和结构指数SI显著低于耐草甘膦转基因大豆M88（P<0.05）,但是两种大豆种植条件下土壤线虫的Shannon-Wiener多样性指数H′、属丰富度指数GR和营养多样性指数TD均无显著差异,说明耐草甘膦大豆M88对线虫群落结构多样性影响不显著。冗余分析RDA排序图显示：线虫功能组Om4和土壤有机质OM呈显著的正相关,而与硝态氮NN呈显著的负相关。