藏东南地区不同土地利用方式下土壤有机碳组分及周转变化特征

【目的】自然植被转变为农业用地显著影响土壤有机碳储量。青藏高原东南部地区森林或草地转换为农田的面积逐年增加,但其对土壤有机碳组分及周转特征的影响尚不明确。因此,阐明藏东南地区不同土地利用方式对土壤有机碳储量的影响程度和作用机制,可为该地区农业土地资源合理利用提供科学依据。【方法】采集藏东南地区长期耕作的农田(50年以上)及毗邻的自然森林和草地土壤,采用物理-化学联合分组技术以及稳定性碳同位素测定,分析3种土地利用方式下土壤有机碳组分的数量、碳含量的差异,探究不同有机碳组分周转差异及其对农田耕作的响应规律。【结果】农田0—20 cm表层土壤有机碳储量为(39.4±2.0) Mg C·hm~(-2),比自然森林的(81.5±8.5)Mg C·hm~(-2)和草地的(71.4±7.3)Mg C·hm~(-2)分别降低了约52%和45%。农田耕作导致粗颗粒有机质(cPOM)数量相对于自然植被降低了63.4%—70.8%,微团聚体(μagg)和黏粉粒(dSilt+Clay)的数量分别增加了10.0%—25.9%和65.7%—86.2%。农田土壤的有机碳含量与森林和草地土壤相比降低了51.7%—58.1%,其中不稳定性、物理稳定性和生物化学稳定性有机碳库分别降低79.8%—86.3%、72.4%—73.1%、32.4%—39.8%,且与总有机碳的变化显著正相关,但化学稳定性有机碳库没有显著变化。土地利用方式不同导致不同有机碳组分的C/N值和δ~(13)C值差异明显。农田土壤cPOM组分的C/N值(10.0±0.5)显著低于森林(13.5±0.4),而δ~(13)C值(-21.6±0.5)‰则显著高于森林土壤(-23.6±0.4)‰。微团聚体保护的颗粒有机质(iPOM)和难酸解组分(NH-dSilt+Caly和NH-μSilt+Clay)具有较低的δ~(13)C值(-25.3‰—-27.2‰),并且其C/N在农田土壤为8.4—9.4,显著低于森林土壤(13.5—15.9)。【结论】藏东南地区长期耕作的农田土壤有机碳储量相比于自然植被降低了约50%。农业耕作显著加速了不稳定颗粒有机质的周转,减少了稳定性有机碳组分如微团聚体保护的有机碳组分的形成,是导致土壤有机碳库明显下降的关键原因。因此,为有效降低农业耕作对土壤有机碳储量的负面影响,免耕和保护性耕作或可成为藏东南农耕区固碳增汇、维持该地区土地资源可持续利用的技术选择之一。     

三叶草根间菌丝桥在32P传递中的作用

应用五室方法研究了不同收获期三叶草根间菌丝桥在32P传递中的作用及其对受体植株生长的影响。结果证实32P可以通过菌丝桥在三叶草根系间传递，三个收获期32P的传递量无显著差异；供体和受体植株根间形成的菌丝桥对受体植株生长的促进作用在10周时才表现出来。本文对影响植株间菌丝桥传递转移32P数量的因素进行了初步的讨论。     

施用等养分量有机肥和化肥对干旱胁迫下玉米生物量影响的比较

  目的  研究干旱胁迫条件下施用有机肥和与之等氮磷钾养分量化肥对玉米生物量的影响及其机制,为玉米抗旱技术措施的提出提供理论依据。  方法  通过温室盆栽模拟试验研究施肥（不施肥、施用牛粪和施用化肥）、微生物（不灭菌和灭菌）和水分（不干旱即田间持水量的70%和干旱即田间持水量的40%）三因素对苗期（45天后）玉米生长及土壤性质的影响。  结果  （1）与不施肥相比,施肥处理显著提高玉米生物量,其中地上部生物量提高了155% ~ 278%,根系提高了71% ~ 122%,总生物量提高了125% ~ 221%;在灭菌条件下,干旱后玉米生物量显著降低（30% ~ 34%）。（2）施肥后,未显著改变土壤无机氮的含量,显著提高了土壤速效磷和速效钾的含量;与正常水分处理相比,干旱仅在有机肥处理下显著降低了土壤速效钾含量,达43.8%;施肥对土壤微生物总生物量和细菌生物量均无显著影响,显著提高了真菌生物量以及真菌和细菌的比值;干旱后,土壤微生物总生物量、细菌和真菌生物量均未发生显著改变。（3）随土壤速效磷含量的增加,玉米总生物量显著增加。  结论  干旱显著降低了苗期玉米生物量,且这种干旱效应仅在灭菌土壤上出现,说明了土壤微生物能够增强植物对干旱胁迫的抗性;在干旱情况下,有机肥施用后玉米生物量显著高于化肥处理,土壤速效磷是主要的驱动因子。     

玉米根间菌丝桥对磷的传递作用初报

VA 菌根真菌是自然界广泛分布的一种菌根真菌,可以和绝大多数的高等植物形成共生体,在低肥力等营养逆境条件下,VA 菌根庞大的根外菌丝可从土壤中吸收多种矿质养分,从而改善宿主植物的营养状况。VA 菌根菌侵染一株植物后可以继续侵染另一株植物,从而在两株植物间形成由菌丝构成的株间桥梁。近年来,菌丝桥在自然生态系统中的作用越来越引起人们的关注,不仅因为菌丝桥在系统养分传递和物质循环中起着重要的作用,而且植物通过菌丝桥联结形成的地下网络对保持和利用土壤养分资源、维持植物生态平衡和保护环境都具有重要的意义。已有     

丛枝菌根真菌调控土壤氧化亚氮排放的机制

氮素是陆地生态系统初级生产力的主要限制因子,自Haber-Bosch反应以来,氮肥的生产和施用极大地提高了粮食产量。然而过量施用氮肥导致氮肥利用率低,并造成了严重的环境污染,包括氮沉降、硝态氮淋洗以及N₂O排放等。微生物直接参与土壤氮素循环,固氮微生物、氨氧化和反硝化微生物分别在土壤固氮、铵态氮转化和硝态氮转化过程中起着重要作用。作为一类共生微生物,丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)在土壤氮素循环中的作用日益引起人们的重视。最新的研究表明,AMF显著影响土壤硝化、反硝化过程以及N₂O排放过程。本文重点阐述了菌根真菌对N₂O排放的影响并对其作用机制进行了总结。菌根真菌主要通过三个途径实现N₂O减排:(I)影响氨氧化微生物活性,降低了氨氧化过程中产生的N₂O;(II)菌丝分泌物缓解了N2O还原酶在电子竞争中的劣势,促进完全反硝化过程(N₂O→N₂);(III)促进宿主植物吸收土壤氮素,降低氮素有效性,并减少N₂O排放。在农业生产中可以通过强化土著菌根真菌实现N₂O减排,为应用菌根真菌提高氮素利用效率、调控土壤N2O排放和氮循环过程提供科学依据。     

农田土壤生态系统多功能性研究进展

健康土壤培育是耕地产能提升的先决条件,也是应对粮食安全和环境保护挑战,保障土壤可持续利用,实现农业绿色发展和构建生命共同体的基础。健康土壤培育的核心是实现土壤生态系统多功能性。在生态文明建设的新时代,土壤生态系统多功能性评价、培育过程及机制研究已成为全球土壤健康行动的焦点和前沿。本文系统梳理了土壤功能、土壤生态系统服务与土壤生态系统多功能性的概念,讨论了土壤生物多样性对多功能性的影响、土壤功能间的协同与权衡关系,总结了土壤功能评价及量化的方法,并提出了突破单一追求粮食高产目标,发展基于多功能性综合调控的农田健康土壤培育新思路。提出在不同层级上提高土壤多功能性的途径：在全国尺度调整土地利用方式及农业结构、区域尺度协调资源配置、景观尺度构建农业设施建设与景观格局、田块尺度优化田间土壤管理技术,全面提升土壤健康和多功能性。未来需要通过多学科交叉深入探索不同时空尺度的土壤多功能性形成与维持机理,与现代科技相结合,完善土壤功能管理相关政策与落地方案,强化土壤多功能性在可持续环境政策与管理中的多维作用,为山水林田湖草生命共同体协调发展和“碳达峰、碳中和”国家战略的实施提供重要支撑。     

丛枝菌根根外菌丝对不同形态氮素的吸收能力

本试验以玉米为宿主植物,以Glomus mosseae和Glomus intraradices为接种剂,采用空气隔板分室-半液培系统,在植株收获前48 h向菌丝室供应15N标记的不同形态氮素,探讨丛枝菌根根外菌丝吸收传递不同形态氮素的能力。结果表明,丛枝菌根根外菌丝吸收传递15N能力因菌种和氮素形态而异。丛枝菌根真菌G.intraradices吸收传递15N的能力高于G.mosseae,根外菌丝吸收传递不同形态15N的能力为15NH4+>15N-Gln>15N-Gly>15NO3-。根外菌丝吸收传递的15N对植株氮营养的贡献仅为0.004%~0.032%。     

丛枝菌根根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收能力的比较

采用空气隔板分室法并结合15N标记技术,以玉米为宿主植物并接种Glomus mosseae和Glomus intraradices,比较了这两种真菌根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收传递能力的差异。结果表明,丛枝菌根根外菌丝吸收传递氮的能力因菌种和氮素形态而异。两种真菌根外菌丝吸收传递NH4+-N能力均高于NO3--N;G. intraradices根外菌丝吸收传递氮的能力高于G. mosseae,这可能与两种真菌根外菌丝生长量有关。     

五室隔板法研究三叶草根间菌丝桥磷传递的可行性

应用五室隔板法研究了三叶草根间菌丝桥对32P的传递作用。结果表明，菌根侵染供体植株根系之后，可以穿过隔板再度侵染受体植株的根系，从而形成植株根系之间的菌丝桥。这一菌丝桥将施用在供体植株的32P运输到受体植株。表明五室隔板法可以在排除其他养分传递途径的情况下用以研究三叶草植株根间菌丝桥在32P传递中作用。