氮水添加对半干旱地区草原土壤微生物群落结构的交互影响

微生物群落组成变化是研究和预测陆地生态系统对全球变化响应的重要工具.通过监测模拟气候变化的施氮增雨试验条件下土壤微生物群落的改变,预测我国北方半干旱草地生态系统在未来对全球变化的响应.为了更好地衡量微生物群落的响应,进行了连续3年的气候模拟试验,利用磷脂脂肪酸(PLFA)图谱分析法追踪微生物群落结构变化.结果显示,增雨对微生物群落中的革兰氏阳性菌(GP)、革兰氏阴性菌(GN)以及总细菌和总真菌的PLFA含量没有显著影响,但对真菌/细菌比(F/B)和革兰氏阴性菌/阳性菌之比(GN/GP)有显著影响,并显著降低了总PLFA含量.施氮显著降低了微生物群落中的革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及总细菌和总真菌的PLFA含量,并显著降低了微生物群落的总PLFA含量.施氮和增雨两个环境变化因子对总PLFA、GN/GP、以及真菌对细菌之比(F/B)有显著的交互影响.在半干旱草原地区,施氮和增雨对微生物群落结构存在交互影响.这预示着未来降雨量增加和氮沉降条件下,我国北方草地生态系统中,微生物群落结构变化将导致微生物群落生态功能改变,从而引发整个生态系统的响应.     

渝西某煤矿区土壤重金属污染程度及其特征分析

【目的】研究渝西煤矿开采导致该区域土壤重金属污染的程度并进行特征分析,为当地煤矿区环境污染防控和生态修复提供科学依据。【方法】利用国家标准方法对渝西某废弃煤矿区土壤中碳氮磷和主要重金属含量进行测定,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法及土壤污染负荷指数法评估该煤矿区土壤重金属的污染程度。【结果】渝西某煤矿区的土壤总氮、总磷和有机质含量分别在8.400~126.000 g/kg、1.508~6.033 g/kg和18.006~216.070g/kg,其中总氮和有机质含量在煤矿中心区域（运煤干线两侧、煤矿进口、矿山山坡和矸石场）含量较高,在煤矿周围区域（农田、居民区、公园和学校）含量较低,总磷含量则表现为煤矿中心区域低于煤矿周围区域。渝西煤矿的开采使该区域土壤重金属[镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）和锌（Zn）]出现不同程度超标,各样地Cd和Cu含量均已超过重庆土壤背景值和国家土壤背景值,其中Cd的最小值已达农用地土壤污染风险筛选值的6.37倍。运煤干线两侧土壤中的Cr和Cu以及矸石场土壤中的Pb含量最高。污染程度评价结果显示,该煤矿区土壤Cd污染达严重污染水平,其单因子污染指数范围在25.811~60.023;内梅罗综合污染指数和土壤污染负荷指数均显示该煤矿区土壤为重度污染。【结论】渝西某煤矿区土壤已受到煤矿开采引起的多种重金属复合污染,其中Cd和Cu是威胁当地土壤生态环境健康的主要重金属元素。相比内梅罗综合污染指数法,土壤污染负荷指数法能更好地反映该煤矿区的污染特征。     

紫花苜蓿根际效应对河套灌区土壤盐分和养分的影响

[目的]从时间和空间尺度上分析紫花苜蓿(Medicago sativa L.)不同生长期内根际土壤盐分和养分的动态变化规律,揭示紫花苜蓿生长过程中根际效应对内蒙古河套灌区盐碱地土壤盐分和养分的影响作用,为北方大型灌区盐碱化农地土壤的植物改良措施提供科学依据.[方法]以内蒙古河套灌区盐碱化土壤为研究对象,以当地土著耐盐牧草紫花苜蓿为试验植物,通过盆栽根袋模拟装置,采集分析不同生长期内(20、40和60 d)紫花苜蓿根际和非根际土壤的pH、盐分和养分含量,并分析其变化规律.[结果]随着紫花苜蓿的生长,其根际土壤的电导率、pH、Na+、K+、Mg2+、Cl-和CO32-含量逐渐降低;根际和非根际土壤中Na+/K+和Cl-/SO42-均呈逐渐降低趋势,根际土壤中Cl-/SO42-相对于非根际土壤降低程度较明显.非根际土壤中总氮、总磷和有机质含量总体上呈下降趋势,根际土壤中总氮含量相对稳定,总磷含量降低,速效磷含量显著升高(P<0.05).[结论]紫花苜蓿根际效应可降低河套灌区盐碱化土壤的pH、电导率和主要盐分离子浓度,提高磷的有效性,有助于盐碱地土壤理化性质的改善及有效肥力的增强,且其影响作用随紫花苜蓿生长时间的延长逐渐加强.     

施氮和增雨对内蒙古半干旱地区草原土壤微生物群落碳源利用潜力的影响

已有许多研究证明,中国北方草地生态系统的植物群落结构和组成对气候变化和氮沉降较为敏感,但是关于草原土壤微生物群落响应多重环境因子变化方面的研究较薄弱。水和氮是陆地生态系统生产力的两大限制性因子。本研究在内蒙古多伦半干旱草原地区进行增雨和施氮的野外控制试验,以模拟未来该地区的降水变化和氮沉降,使用微生物群落水平生理图谱法,监测样地土壤理化指标和土壤微生物群落碳源利用潜力的变化。3年的跟踪监测结果显示:增雨显著提高了半干旱草原地区土壤含水量和有机质含量;施氮和增雨同时施氮则显著提高了土壤可溶性氮含量,降低了土壤pH;施氮和增雨都没有单独引起土壤微生物群落碳源利用潜力的显著变化,而在同时增雨和施氮试验处理下,微生物群落碳源利用潜力得到提高,说明在水和氮都充足的条件下,土壤微生物碳源利用潜力才会显著提高。以上研究结果预示着在未来降雨增加和氮沉降的全球变化背景下,中国北方半干旱草地生态系统的碳循环速率可能会加快。