不同经营模式对毛竹土壤活性有机碳的影响

以起始于1984年的长期不同经营模式毛竹林为研究对象,探讨了夏季毛竹林集约经营后土壤有机碳的变化。结果表明:(1)集约经营后0~80 cm土层毛竹林土壤总有机碳平均增加了5.48%,易氧化碳含量平均增加了15.14%,水溶性有机碳含量平均下降了3.98%,三者均未达到显著差异。(2)两种毛竹林土壤总有机碳、易氧化碳、水溶性有机碳的剖面特征均随土层深度的增加而呈现下降趋势,但下降速度不同。集约经营在一定程度上影响毛竹土壤易氧化碳剖面特征。(3)土壤总有机碳、易氧化碳与土壤养分之间相关性均达到极显著水平,而水溶性有机碳与土壤养分之间相关性不显著。(4)集约经营提高了土壤易氧化碳占总有机碳的比例、土壤碳库活度,并在土壤剖面部分土层差异达到显著水平。但其水溶性有机碳占总有机碳的比例3.74%,低于粗放经营毛竹林的4.10%。因此,集约经营的毛竹林,通过配施恰当比例的有机无机肥,结合土壤垦复、除草、合理的竹株留养和采伐等综合竹林经营技术,以达到改善土壤质量和实现毛竹林可持续经营的目的,也可改善土壤生物化学活性。     

氮肥对盐渍化枸杞园土壤微生物群落和氨氧化微生物丰度的影响

研究主要分析氮元素对宁夏平罗盐渍化枸杞园土壤中氨氧化微生物(氨氧化细菌和氨氧化古菌)的影响。实验共设八个处理:(1)C(不施氮肥,不施脱硫废弃物,原始荒地);(2)不施氮肥(N0);(3)施氮肥25 kg hm~(-2)(N25);(4)施氮肥50 kg hm~(-2)(N50);(5)施氮肥100kg hm~(-2)(N100);(6)施氮肥200 kg hm~(-2)(N200);(7)施氮肥400 kg hm~(-2)(N400);(8)施氮肥800 kg hm~(-2)(N800),在N0-N800处理施用脱硫废弃物3.72×104kg hm~(-2)。2011年8月采集0~20 cm土样。结果显示:脱硫废弃物和氮肥配合施加对土壤理化性质产生了显著影响;NO_3~--N和NH_4~+-N含量在施氮处理中相对于原始样地和不施氮处理组都有显著的升高,微生物生物量和细菌和氨氧化细菌多样性指数在施氮400 kg hm~(-2)达到最大值,施氮肥400 kg hm~(-2)是促进微生物量和群落多样性增加的最佳施用量。实时荧光定量PCR结果显示:氨氧化细菌(AOB)丰度在施氮肥400 kg hm~(-2)和800 kg hm~(-2)显著高于其它处理,脱硫废弃物和氮肥配合施用对AOB的丰度具有叠加效应。相关性分析表明:NH_4~+-N与总磷脂脂肪酸(PLFA)、细菌PLFA、革兰氏阳性菌(G+)、革兰氏阴性菌(G-)、真菌/细菌(F/B)、微生物碳(MBC)、微生物氮(MBN)及16S r RNA基因拷贝数、AOB的基因拷贝数都显著相关。因此,铵态氮是该地区微生物群落可利用的有效氮素。     

丛枝菌根真菌促进植物摄取土壤磷的作用机制

磷在土壤中易被固定沉淀,在植物磷利用率低的情况下,过度施肥会造成磷肥浪费,可能通过地表径流、地下水溶解等方式,造成水体富营养化产生面源污染,对人类生产生活造成较大影响。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和植物结合所形成的共生菌根可以显著增强植株对磷的吸收利用。通过AMF可以提高宿主植株对磷的吸收转运的特性,从AMF促进植株对磷元素的摄取机制、AMF促进植物磷摄取分子机理、AMF作用下根系分泌物对植株磷利用的影响与根际微生物对AMF磷元素利用的影响4个方面的研究进展进行分析总结。AMF可以通过改变宿主植株的根系形态和菌丝网络的形成,扩大植株对养分吸收范围;释放有机酸、磷酸酶和质子等根系分泌物改变土壤结构和理化性质,与根际微生物共同作用降解土壤中难溶性磷酸盐;诱导相关磷转运蛋白基因的特异性表达,提高植株对磷的转运能力而促进其吸收。     

围垦对崇明东滩湿地全程氨氧化微生物的影响

全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现根本改变了学术界对硝化过程的认识,但其地理分异规律及对氮转化过程的贡献仍不清楚。本研究选择长江口崇明东滩不同围垦年限(0、27、51、86 a)稻田表层耕作土壤,采用好氧培养试验测定土壤硝化潜力;通过标靶功能基因amo A实时荧光定量硝化微生物的数量变异特征,包括全程氨氧化细菌(Comammox)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)。结果表明,与围垦0 a的自然滩涂湿地相比,围垦27、51、86 a的水稻土净硝化速率从N 2.24 mg/(kg·d)分别增加至N 19.3、11.6和11.4 mg/(kg·d),增幅高达5.1倍～8.7倍。AOA的丰度与围垦年限显著正相关。自然滩涂湿地中AOA和AOB的数量分别为0.34×10⁷ copies/g和1.14×10⁷ copies/g,围垦86 a后增幅最高可达27.9倍。自然滩涂湿地中Co...     

硝化抑制剂对毛竹林土壤N_2O排放和氨氧化微生物的影响

为了探索硝化抑制剂在毛竹生产中的施用技术,通过培养试验研究3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)两种硝化抑制剂对毛竹林施用尿素后土壤N2O排放、氮素转化和相关氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)群落结构和丰度的影响。试验设(1)对照(CK)、(2)单施尿素(Urea)、(3)尿素+1%DMPP(DMPP占总N的1%,下同);(4)尿素+1.5%DMPP;(5)尿素+10%DCD;(6)尿素+15%DCD等6个处理,测定N2O的排放动态以及气体排放转折点时的土壤特征指标。结果表明:与单施尿素相比,160 d的时间内两种DMPP用量处理的土壤N2O累积排放减排幅度均为54%,而10%DCD和15%DCD处理的土壤分别减少28%和41%。DMPP和DCD处理50 d和90 d时土壤的NH4+-N含量均显著高于(p0.05)单施尿素处理,而NO3--N含量和表观硝化率则恰好相反,但两种抑制剂间无差异。DMPP处理的AOB群落结构的变化从10 d开始显现,至50 d和90 d时仍保持明显的抑制状态,而DCD处理则至90 d时抑制作用基本消失。单施尿素AOB功能基因(amo A)的丰度均显著高于硝化抑制剂处理(90 d时尿素+10%DCD处理除外);在整个培养期内,尿素和对照土壤的AOA群落结构相似,硝化抑制剂反而增加了AOA功能基因的丰度,表明硝化抑制剂对AOA丰度无明显抑制作用。即两种硝化抑制剂主要通过抑制AOB起作用;调节土壤p H至中性范围,并在1%DMPP施用条件下,硝化抑制剂的抑制效果最显著。     

长期偏施氮肥对桑园土壤氨氧化微生物的影响

氮肥能够影响土壤氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的丰度和种群结构.利用实时荧光定量PCR(RT-PCR)和变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究不同氮肥施用年限(4年,4Y;17年,17Y;32年,32Y;0年,0Y)桑园土壤氨氧化微生物丰度及种群结构变化.结果发现,长期施用氮肥导致桑园土壤酸化,与4Y...     

长期施肥对酸性土壤氨氧化微生物群落的影响

【目的】 长期施肥显著影响着酸性土壤的pH,研究由此引起的土壤中氨氧化古菌 (ammonia-oxidizing archaea,AOA) 和氨氧化细菌 (ammonia-oxidizing bacteria,AOB) 的变化,为土壤培肥提供理论依据。 【方法】 供试土壤为27年长期定位施肥试验的红壤,供试作物为玉米。选择不施肥对照 (CK)、氮肥120 kg/(hm2·a)(N)、氮磷钾肥 (NPK) 和猪粪2000 kg/(hm2·a)(OM) 4个处理采集土壤样品,测定了土壤基本理化性状;利用qPCR、PCR-DGGE方法,分析土壤AOA和AOB群落丰度与组成。 【结果】 1) 长期定位施肥导致土壤pH值发生显著变化,N处理的土壤pH值最低,仅为4.03,其次是NPK和CK处理的土壤,OM处理土壤pH值最高,接近中性达6.40。2) 与CK相比,长期施肥提高了土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量。3)OM处理显著提高了土壤NH₃浓度,而其它处理对NH₃浓度无显著影响。4) 施肥显著增加了土壤AOA的丰度,OM处理提升幅度最大;AOA丰度与土壤有机质碳、全氮呈极显著正相关 (P < 0.01),与铵态氮、土壤NH ₃浓度呈显著正相关 (P < 0.05),与土壤pH、硝态氮关系不显著 ( P > 0.05);施肥改变了AOA的群落结构,CK、N、NPK处理的群落结构差异不显著,OM处理与另外三个处理差别较大。主要AOA类群是Group 1.1b,少数属于Group 1.1a-associated。RDA分析表明,土壤pH值、有机质、总氮、铵态氮、土壤中NH ₃浓度是导致AOA群落变化的主要环境因子。5) 仅OM处理对AOB丰度和群落产生了显著影响,主要类群是Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。AOB丰度与土壤NH₃浓度呈极显著正相关 (P < 0.01),与有机质碳、全氮呈显著正相关关系 ( P < 0.05),与土壤pH、铵态氮、硝态氮关系均不显著 ( P > 0.05)。 【结论】 长期施用不同肥料对酸性土壤的理化性质影响差异大,AOA和AOB的丰度和群落结构也发生了明显变化,尤其是施加有机肥之后。来自不同处理的大部分AOA属于Group 1.1b类群,少数属于Group 1.1a-associated类群。仅在OM处理中检测到AOB类群,大部分属于Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。      

覆盖作物对猕猴桃园土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

[目的]果园行间播种覆盖作物有利于改善土壤理化性状,改变氮循环过程中的氨氧化微生物群落结构.因此,我们分析不同覆盖作物下猕猴桃园土壤氨氧化微生物的群落结构和基因丰度,以探究其与土壤硝化作用的关系.[方法]选择湖北十堰的一个5年生猕猴桃果园进行了种植多年生覆盖作物试验,供试覆盖作物有白三叶草(Trifolium repe...     

不同生育期苹果园土壤氨氧化微生物丰度研究

【目的】大量施氮引起的土壤酸化问题已严重制约苹果的安全生产。氨氧化微生物驱动的土壤硝化作用是土壤氮素循环的重要环节,探析苹果园土壤中氨氧化微生物氨单加氧酶基因(amoA)丰度与土壤硝化强度(Potential Nitrification,PN)和土壤理化性质的相关性,有助于评价土壤氨氧化微生物类群在苹果园土壤生态系统中的作用。【方法】本研究以辽宁省丹东东港地区‘寒富’苹果园土壤为研究对象,采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术,检测苹果树不同生育时期, 4月28日(萌芽期)、 7月24日(新梢停长期)、 10月23日(落叶期)的两个苹果园(分别编号为D1和D2)的土壤理化性质、 土壤硝化强度、 氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea, AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria, AOB)的amoA基因丰度,并分析了氨氧化微生物丰度与土壤理化性质和土壤硝化强度之间的关系。【结果】不同生育时期‘寒富’苹果园土壤理化因子差异较大。所有供试土壤的硝态氮(NO-3-N)、 速效磷(AP)和速效钾(AK)含量在4月份最高,铵态氮(NH+4-N)含量在7月最高,NO-3-N、 NH+4-N、 AP和AK含量在10月多为最低。且所有供试土壤pH值均在4.25~6.09之间。同一生育时期内,D2土壤pH均显著高于D1土壤,但其NO-3-N和NH+4-N含量则不同程度地低于D1土壤。不同采样时期的果园土壤硝化强度随季节变化表现出先降后增的趋势,除7月D2土壤硝化强度显著高于D1土壤外,4月与10月D2土壤硝化强度均显著低于D1土壤。尽管不同采样时期的土壤AOA与AOB丰度随生育期而各异,所有供试土壤中AOA丰度均显著高于AOB丰度。同一时期内,D2土壤AOA和AOB丰度均显著高于D1土壤。尽管土壤pH、 NO-3-N与AOA、 AOB均表现出显著相关性,土壤PN仅与AOA丰度明显正相关。【结论】长期施肥导致苹果园土壤pH值降低,pH值的改变是影响AOA与AOB丰度的重要因子,果园土壤的硝化过程主要由AOA来完成,土壤硝化强度与季节变化引起的温度和土壤环境因子等的改变密切相关。苹果园无机氮肥混合有机肥的施入,同时结合自然生草、 人工刈割等管理制度,在一定程度上可改变土壤氮素的含量与种类,减缓土壤酸化。     

干旱胁迫下丛枝菌根对大豆抗氧化代谢及根围微生物的影响

丛枝菌根真菌(AMF)可促进作物营养吸收和提高抗逆性,成为寄主抵御干旱胁迫的有效途径。为探明AMF提高大豆抗旱性的机制,以‘桂春豆103’为材料接种幼套近明囊霉(Claroideoglomus etunicatum,简写为C.e),研究干旱条件下C.e对田间大豆叶抗氧化酶及根围土中C/N/P循环相关酶活性等的影响,并用变性梯度凝胶电泳等方法探索土壤微生物群落结构的变化。结果表明:干旱处理前,接种C.e(+AM)处理大豆SOD、POD活性及游离脯氨酸(FP)含量,磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性,土壤细菌、真菌和放线菌数量及物种多样性、丰富度和群落均匀度指数,大豆生物量和株高均显著高于(-AM)处理(P0.05),MDA含量显著降低(P0.05)。干旱(D)处理后,+AM+D处理的上述各项指标,除MDA含量比-AM+D或+AM处理分别显著降低或升高(P0.05),FP含量比两处理显著提高(P0.05)外,其余指标值及细菌和真菌r DNA条带数均比-AM+D处理显著升高,比+AM处理显著下降(P0.05)。-AM+D与-AM处理的细菌和真菌群落均分别聚类于两不同分支,+AM与+AM+D处理聚于同一分支。可见,+AM+D处理能显著促进大豆抗氧化酶系统活性,维持较强的活性氧清除和渗透调节能力,缓解干旱对土壤酶活性的抑制,保持较高的细胞膜稳定性、土壤微生物数量和群落多样性,有利于C/N/P循环转化,提高抗旱性,最终促进大豆生长。本研究可为促进农业生态系统可持续发展奠定基础。     

集约经营对毛竹林土壤反硝化细菌丰度的影响

为探究集约经营过程中反硝化细菌丰度的变化情况,采用实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法,对集约经营0(CK)、10、15、20、25 a毛竹林表层(0～20 cm)和亚表层(20～40 cm)三种反硝化细菌nirK、nirS、nosZ丰度进行分析。结果表明:毛竹林土壤反硝化细菌基因丰度(1.45×10⁶～3.03×10⁸ copies·g^-1干土)高于其他生态系统。随着集约经营时间的增加,两层土壤的三种功能基因丰度在集约经营10年时表现增加或不变的一致规律。除表层土壤nirS基因外,三种功能基因在集约经营过程的某一阶段(15或20 a)出现不同程度的下降;但集约经营持续25 a时,除表层土壤nosZ基因丰度仍低于对照外,其他基因丰度均恢复甚至超过对照水平,说明土壤反硝化细菌表现出对集约经营干扰的抵抗和恢复反应。表层nirS和nosZ土壤基因丰度显著高于亚表层土壤,但nirK基因丰度出现相反现象。土壤性质与基因丰度的相关性分析和冗余分析表明,集约经营措施对土壤反硝化细菌影响明显,主要通过土壤氮和有机碳变化综...     

Effect of cultivation time on soil heavy metal accumulation and bioavailability in Phyllostachys praecox stands

Phyllostachys praecox is a bamboo species cultivated for edible shoots under intensive management. However, the potential pollution risk of heavy metals in bamboo soils is not clear under the intensive management for a long term. The objective of this study was to evaluate the effect of cultivation time on soil heavy metal accumulation and bioavailability in bamboo stands subjected to intensive management. Soil samples were collected from a chronosequence of bamboo stands which had been cultivated for 0, 1, 2, 4, 8, and 10 years in Lin''an, Zhejiang Province of China. Eight heavy metals (Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Cd, As, and Hg) present in the soil were selected, and their potential pollution risk was evaluated by chemical speciation analysis. Possible heavy metal sources were explored using multivariate and cluster analysis. Our results showed that Zn, Cu, Hg, and Cd contents in the soil increased with the cultivation time, while Ni, Cr, Pb, and As levels were similar among all stands. Furthermore, the bioavailabilities of all analyzed heavy metals increased with the cultivation time. Multivariate and cluster analysis showed that sources of Ni, Cr, Pb, and As were likely lithogenic in origin, whereas input of Zn, Cu, Hg, and Cd was mainly due to cultivation practices. Current bamboo management strategies raised the potential risks of heavy metal pollution in bamboo shoots in the long term. Soil acidification in P. praecox stands induced by intensive cultivation should be controlled since it stimulated and improved the bioavailability of heavy metals. Appropriate management strategies should thus be adopted to ensure safe and sustainable production of bamboo shoots.     

模拟氮沉降对毛竹林土壤生化特性和酶活性的影响

以亚热带毛竹林为研究对象,以长江三角洲地区实际氮沉降量40 kg/(hm~2·a)为参照,设置2种形态(铵态氮(NH_4Cl)和硝态氮(KNO_3))和3种水平(对照、低氮和高氮(0,40,120 kg/(hm~2·a))的氮添加试验。结果表明:(1)氮添加显著降低了土壤pH,不同氮水平和形态对pH均有显著影响(P=0.001和P=0.010);(2)高水平氮处理下,硝态氮处理的土壤NO_3~--N和DON含量分别高于铵态氮处理的40.06%和50.10%,土壤NH_4~+-N含量低于铵态氮处理的12.33%,在同一氮形态下,高氮处理的土壤NO_3~--N和DON含量分别高于低氮处理的47.12%和78.12%,土壤NH_4~+-N含量低于低氮处理的24.24%。说明氮水平和形态均对土壤NH_4~+-N、NO_3~--N和DON含量有显著影响(P0.05);(3)与对照相比,高水平氮处理下土壤脲酶和蔗糖酶活性分别提高了14.16%和8.11%,氮形态对土壤脲酶和蔗糖酶活性没有显著影响。氮水平和形态对过氧化氢酶活性均无显著影响(P0.05);(4)土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均呈现显著的季节变化,脲酶和蔗糖酶活性夏季高,冬季低,春秋居中,过氧化氢酶则秋冬季节较高。氮添加没有改变酶活性的季节分异规律。通过Pearson分析发现,土壤酶活性(脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶)与土壤生化特性显著相关(P0.05)。氮水平和形态对土壤生化特性和酶活性的影响存在一定差异,研究结果可为氮沉降背景下亚热带毛竹林的管理提供理论依据。     

不同经营模式对华北落叶松人工林林下植被的影响

[目的]探究华北落叶松人工林在不同林龄下的健康经营模式,并对其经营效果进行评价。[方法]以内蒙古赤峰市喀喇沁旗旺业甸林场华北落叶松人工林为研究对象,以林下植被盖度、多样性指数、生物量为指标,对照无干扰经营模式,研究常规经营模式和近自然经营模式对华北落叶松人工林林下植被的影响。[结果](1)在幼龄林阶段,无干扰经营模式有利于林下植被多样性的发展,常规经营模式有利于获取最大生物量;(2)在中龄林阶段,无干扰经营模式的林下植被多样性最高,近自然经营模式的林下植物种类、盖度、生物量最大;(3)在近熟林阶段,近自然经营模式的林下植被种类、盖度、多样性指数、生物量均大于常规经营模式和无干扰经营模式。[结论]开展华北落叶松人工林抚育经营活动时,应依据林龄和经营目标,选择制定最适宜的经营方案。     

近自然经营方式对不同林龄油松人工林碳储量的影响

[目的]近自然经营方式对旺业甸不同林龄油松人工林碳储量的影响进行研究,为该地区油松人工林制定合理的森林经营方式提供理论支持。[方法]以内蒙古自治区赤峰市喀喇沁旗旺业甸林场近自然经营条件下的油松人工幼龄林、中龄林、近熟林为研究对象,以常规经营和未经营作为对照,对油松人工林碳储量开展了比较研究。[结果](1)植被、乔木和枯落物碳储量表现为:未经营近自然经营常规经营,虽然近自然经营的低于未经营的,但是高于常规经营的,近自然经营相对于常规经营来看,有利于碳储量的增加。(2)林下草本层碳储量表现为:近自然经营常规经营未经营,近自然经营有效的改变了林分结构,促进了草本植物的生长和碳汇量的增加;(3)林下灌木层碳储量而言,由于林下灌木种类少,株数低等因素的影响,其碳储量无显著性规律。[结论]总体来看,如果从增加森林碳汇方面考虑,未经营利于森林碳汇的积累;常规经营更有利于提高森林木材质量,如果两方面都考虑,近自然经营方式是最适合的。