火烧强度对西南亚热带林地土壤理化性质的影响

为阐明火烧强度对西南亚热带山地森林土壤理化性质的影响，本研究通过采集和分析四川西昌“3·30”火烧迹地不同火烧程度(未过火、低度、中度和重度)的土壤，发现重度火烧极显著增加了土壤容重；火烧显著增加了土壤速效磷和速效钾含量，显著降低了土壤全氮和碱解氮含量，但是对土壤pH值、有机碳、全钙、全镁、全钾和全磷含量无显著影响。通过对比分析火烧对不同纬度林地土壤理化性质的影响，发现火烧对亚热带地区森林土壤的影响与北方存在差异，主要表现为火烧后进入土壤的碱基离子和未完全燃烧的有机物相对较少，导致有机碳、全钙、全镁和全钾含量的变化不显著，而高温导致碱解氮含量显著降低。本文的结果不仅凸显了林火对不同气候条件下森林土壤性质影响的差异，而且可为亚热带地区火烧迹地植被恢复过程中的养分管理提供科学依据。     

氮沉降影响草地生态系统土壤氮循环过程的研究进展

人类活动及化石燃料应用的加剧增加了大气中的氮沉降，对陆地生态系统氮素循环过程造成了显著影响，从而影响生态系统生产力及稳定性。草地作为陆地生态系统的重要组成部分，常因为人们的过度利用及保护意识不强，造成资源损失、养分失衡，严重限制了畜牧业的发展。探究氮沉降对草地生态系统氮循环的影响对提高草地生产力，合理开发与利用草地资源具有重要意义。通过追踪国内外已有的研究成果发现，大部分氮添加抑制了生物固氮过程，促进了土壤的硝化作用、反硝化作用和矿化作用，并抑制了固氮微生物活性，增加了硝化功能微生物氨氧化细菌（AOB）、反硝化微生物功能基因nirK、nirS、narG、nosZ的丰度。但是因为草地本底氮营养差异及施氮措施的不同导致少数研究中土壤氮循环对氮沉降的响应出现不同结果。通过总结已有研究发现：1）土壤本底营养及氮吸收阈值的不同造成氮沉降对氮循环的影响存在差异；2）微生物作为土壤氮素循环的重要参与者，对不同施氮时间、频率、数量等的响应存在差异；3）土壤中氮循环的各环节紧密耦联，相互影响，但现有的研究大多只针对某一环节开展，研究结果不具有全面性。因此，在未来的研究中，应针对不同营养水平的草地，加强氮控制条件下土壤氮循环微生物变化的研究，关注多环节的耦联关系，对于提高草地生态系统功能，并减轻氮素损失对环境造成的威胁意义重大。     

不同利用方式对内蒙古羊草草原氨氧化微生物丰度的影响

草地利用方式变化会显著改变草地的氮素循环,进而影响草原生态系统功能。土壤硝化作用是土壤氮素循环的重要环节,由氨氧化微生物驱动的氨氧化过程是硝化作用的限速步骤,在土壤氮素可利用性等方面起着关键作用。目前,土壤氨氧化微生物对于羊草（Leymus chinensis）草原利用方式变化响应的研究仍然欠缺。本研究应用定量PCR的方法,对内蒙古羊草草原不同利用方式（放牧和围封）下氨氧化微生物丰度及其与硝化潜势的关系进行研究。结果表明：放牧和围封样地的氨氧化古菌（Ammonia-Oxidizing Archaea,AOA）丰度均明显高于氨氧化细菌（Ammonia-Oxidizing Bacteria,AOB）丰度,土壤AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度范围分别为每克干土（1.82~3.40）×10⁸个拷贝数和（1.05~1.17）×10⁶个拷贝数;长期围封后,AOA丰度显著下降,下降了46.5%,AOB丰度则无显著变化;长期围封后,羊草草原的硝化潜势显著降低,硝化潜势与AOA丰度呈显著正相关关系,与AOB丰度没有显著性相关。与AOB相比,AOA丰度对于草地利用方式的改变更敏感,可能是影响土壤硝化潜势的优势种群。该研究为理解内蒙古羊草草原硝化过程的微生物机制提供科学依据。     

2010−2020年草地土壤氮循环研究现状与发展趋势

氮素是蛋白质、核酸、叶绿素等物质的主要组成成分,是限制生态系统功能的主要因子;氮循环作为土壤生态系统元素循环的核心之一,将草地生态系统与社会、环境联系起来,尤其是氮的投入对于草地生产力的高低至关重要.但是,土壤氮素的损失会降低环境质量、影响人类生活.因此,研究草地土壤氮循环对维持草地生态系统的结构和功能、促进人与自然和谐共生具有重要意义.本文基于Citespace软件,对Web of Science核心合集数据库2010?2020年草地土壤氮循环方面文献进行计量分析.结果表明,国内外在氮循环方面的研究呈不断上升趋势,国内外研究需进一步加强合作以提高文章质量.此外,本文系统综述了生物因子(植物、微生物)、人类活动(放牧、火烧、开垦、刈割等)和非生物因子(大气氮沉降、增温与CO2浓度升高、降水)对草地土壤氮循环过程的影响.基于上述背景,对未来亟待研究的问题进行探讨和展望,提出要注重全球变化因子耦合作用下,对草地土壤氮循环区域尺度上的长期研究,完善氮循环模型,实现草地的可持续发展.     

2010 − 2020年草地土壤氮循环研究现状与发展趋势

氮素是蛋白质、核酸、叶绿素等物质的主要组成成分,是限制生态系统功能的主要因子;氮循环作为土壤生态系统元素循环的核心之一,将草地生态系统与社会、环境联系起来,尤其是氮的投入对于草地生产力的高低至关重要。但是,土壤氮素的损失会降低环境质量、影响人类生活。因此,研究草地土壤氮循环对维持草地生态系统的结构和功能、促进人与自然和谐共生具有重要意义。本文基于Citespace软件,对Web of Science核心合集数据库2010 ? 2020年草地土壤氮循环方面文献进行计量分析。结果表明,国内外在氮循环方面的研究呈不断上升趋势,国内外研究需进一步加强合作以提高文章质量。此外,本文系统综述了生物因子(植物、微生物)、人类活动(放牧、火烧、开垦、刈割等)和非生物因子(大气氮沉降、增温与CO2浓度升高、降水)对草地土壤氮循环过程的影响。基于上述背景,对未来亟待研究的问题进行探讨和展望,提出要注重全球变化因子耦合作用下,对草地土壤氮循环区域尺度上的长期研究,完善氮循环模型,实现草地的可持续发展。     

火烧和施氮对内蒙古半干旱草原土壤微生物群落碳源利用潜力的影响

火烧是草原生态系统中最常见的一种自然现象,而氮素通常被认为是干旱、半干旱地区的主要限制因子。在中国北方草原生态系统相对干旱、长期处于氮素限制条件下,对火干扰和氮沉降非常敏感。通过在内蒙古多伦县半干旱草原地区进行火烧和施氮的野外控制试验,采用BIOLOG微孔板技术探讨火烧与施氮对土壤微生物量及其碳源利用的影响。结果表明：火烧和施氮处理显著降低生长季初期土壤微生物量;但是施氮显著促进了土壤细菌类群对多聚物、糖类、酚类和胺类碳源的利用,及真菌类群对胺类碳源的利用;而且火烧与施氮处理在影响土壤细菌碳源利用上表现出明显的交互效应,火烧削弱了施氮对细菌碳源利用的促进作用。火烧与施氮对生长季初期土壤微生物的这些影响,可能通过影响有效养分的释放而影响后期植物生长,但由于火烧与施氮处理在影响土壤微生物过程中表现出来的复杂性,这种对植物后期生长的影响可能存在较大的不确定性。     

不同放牧强度对典型草原区河谷湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

为了探究半干旱草原区河谷湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征对放牧干扰的响应,明确限制其土壤养分循环的关键因子,以内蒙古典型草原区的锡林河河谷湿地为研究对象,在轻度、中度、重度3种放牧情境下开展野外观测试验,测定0～50 cm土层的土壤基本理化性质、碳氮磷含量及其生态化学计量特征。结果表明：（1）湿地0～40 cm土壤的理化性质对放牧干扰响应较为敏感,适当放牧可以促进土壤养分积累,但重度放牧导致土壤碳氮磷含量及其生态化学计量比显著降低。（2）放牧活动通过影响植被生长及土壤理化性质对养分循环产生影响,在轻度和中度放牧条件下土壤磷元素可能是限制湿地土壤养分元素循环的关键因子,而在重度放牧条件下磷元素的限制作用减小,氮元素的限制作用增加。（3）过度放牧可能会破坏土壤原有的养分循环和物质平衡,随放牧强度的增加,湿地土壤生态化学计量特征与土壤理化性质间的相互作用总体呈减弱趋势,而土壤容重可能是影响其生态化学计量特征的关键环境因子。     

单宁在植物-土壤氮循环中作用的研究进展

单宁是高等植物产生的次级代谢产物。单宁和单宁-有机氮络合物在植物与土壤间的氮循环过程中扮演着重要的角色。单宁参与氮素循环的机制主要包括络合有机氮、影响土壤微生物活性以及影响土壤酶活性。以往的研究并未深入探讨单宁对各种有机氮的络合能力,以及菌根真菌和腐生真菌对单宁-有机氮络合物的降解机制。因此,本研究着重讨论了单宁对各种有机氮的络合能力、络合物的降解机制、单宁对土壤酶活性的抑制作用以及单宁对土壤微生物的影响,并综述了单宁在氮循环过程中的作用,如减缓凋落物分解,抑制净氮矿化,影响净硝化和氮固持等。结果表明:单宁能够络合大部分有机氮;单宁的结构和浓度可显著影响其对土壤酶活性和净氮矿化的抑制效果以及对土壤微生物活性和多样性的作用,该结论可为进一步理解单宁在植物与土壤间氮循环过程中的角色奠定基础。     

土地利用方式对低山丘陵区土壤理化性质及微生物群落的影响

为探究土地利用方式对辽西北低山丘陵区土壤性质的影响,以喀左县为研究样点,采集毗邻草地、林地和农田的土壤,测定其理化性质和微生物群落结构。结果表明：草地土壤的全磷、速效磷和硝态氮含量最低,农田土壤全氮、铵态氮和全碳含量最低。细菌群落中,林地土壤根瘤菌目的相对丰度最高,农田土壤鞘脂单胞菌目的相对丰度最高;真菌群落中,农田土壤粪壳菌目的相对丰度最高,林地格孢腔菌目的相对丰度最高。农田土壤细菌和真菌的Chao1指数和观测物种数显著地低于林地(P<0.05)。农田土壤微生物的乙醛酸循环和碳水化合物降解等途径丰度较高,但磷酸戊糖途径和碳水化合物合成等途径的丰度较低。综上,与草地和林地相比,农田土壤氮素流失严重,土壤微生物多样性下降,微生物群落趋向于增强土壤氮挥发和碳分解,不利于氮积累和碳固存。     

藏北燕麦草地持续利用与撂荒对高寒草甸土壤特征的影响

为研究不同利用方式对藏北高寒草甸建植一年生燕麦（Avena sativa Linn.）人工草地的土壤理化性质及土壤细菌群落的影响,本试验于8月份植物生长旺季,在持续利用人工草地（AG）、撂荒人工草地（AC）和对照天然草地（NG）采集土壤样品,分析了土壤理化性质、土壤细菌群落组成和结构特征变化。结果表明,AG样地土壤有机质、全钾含量和pH与NG样地相比无显著性变化,土壤全氮、速效氮和速效钾含量显著降低;AC样地与NG样地相比土壤pH显著升高,土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量显著降低。AG样地土壤细菌群落Chao1,Shannon和Pielou均匀度指数显著高于NG样地,AC样地酸杆菌门和变形菌门丰度显著升高。土壤理化性质是土壤细菌群落结构组成门、属相对丰度变化主要影响因子。综上所述,高寒草甸一年生燕麦人工草地长期利用应科学补充肥料,保持土壤肥力;草地撂荒需谨慎,应及时采取恢复措施避免草地发生退化。     

多年冬种紫云英对两种典型双季稻田土壤肥力及硝化特征的影响

以湖南紫潮泥和江西黄泥田两种典型稻田下的绿肥定位试验为依托,分析了晚稻收获后两种土壤的养分性状、硝化强度、硝化势及氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的amoA基因丰度,探讨多年冬种紫云英对两类稻田土壤肥力、硝化作用及氨氧化微生物的影响。两地试验处理一致,包括:1)不施肥不种紫云英(CK);2)冬种紫云英不施化肥(GM);3)不种紫云英单施化肥(CF);4)冬种紫云英配施化肥(GM+CF)。结果表明,冬种紫云英可以改善两种典型稻田土壤pH,即提高江西酸性土壤pH、降低湖南碱性土壤pH;提高土壤全氮、有机质、无机氮和有效磷含量。两种典型水稻土的硝化能力不同,江西黄泥田的硝化强度及硝化势均明显低于湖南紫潮泥。在湖南紫潮泥中,各处理硝化强度在0.269~0.325 μg/(g·h)之间,处理间差异不显著;硝化势在培养第5周达到10.25%,紫云英配施化肥在一定程度上抑制了紫潮泥的硝化作用。江西黄泥田中,各处理硝化强度在0.010~0.021 μg/(g·h)之间,硝化势从培养第3周开始上升,在培养第5周达到5.41%;单独种植翻压紫云英相对于不施肥对照提高了土壤硝化强度及硝化势,与施用化肥处理效果相当,绿肥配施化肥对硝化作用的促进最强。AOA在紫潮泥和黄泥田中均占优势地位,紫潮泥中AOA-amoA基因丰度显著高于黄泥田,冬种紫云英对紫潮泥中AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度均无明显影响,而显著提高了黄泥田中AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度,与冬种紫云英对硝化强度和硝化势的影响一致。     

撂荒地亚硝酸还原酶基因nirK和nirS丰度动态

使用荧光定量PCR法测定亚硝酸还原酶基因(nirK和nirS)遗传特异性片段,研究了草原撂荒地土壤反硝化微生物丰度随着撂荒时间的变化。结果表明,轻度放牧草原和3种不同撂荒时间地的土壤中nirK基因型反硝化微生物丰度都显著高于nirS基因型反硝化微生物丰度(P0.05)。土壤nirK及nirS基因型反硝化微生物丰度撂荒地和轻度放牧地之间均有显著差异(P0.05),但3种撂荒地均未发生显著变化(P0.05)。此外,这两种基因型反硝化微生物丰度之间有极显著线性负相关关系(P0.001)。以上结果说明,nirK和nirS基因型反硝化微生物对环境因子的响应有差异。     

青藏高原退化高寒草地土壤氮矿化特征以及影响因素研究

为了明确青藏高原退化高寒草地土壤氮矿化特点以及影响因素,以高寒草甸和高寒草原为研究对象,运用原位培养法对健康与退化条件下2类型草地中土壤硝化速率、氨化速率以及氮素转化微生物、植物和土壤等因子进行了研究。结果表明:1)草地退化显著降低了高寒草甸和草原土壤净硝化速率和净氨化速率;2)草地退化降低了2类高寒草地土壤硝化细菌和氨化细菌数量,降低了土壤蛋白酶、脲酶活性;3)草地退化显著降低了NH₄-N和NO₃-N含量,降低了微生物生物量氮含量。相关分析表明,高寒草地中土壤硝化速率和氨化速率与土壤硝化细菌和氨化细菌的数量以及蛋白酶和脲酶密切相关。植物生物量、土壤含水量、有机碳、全氮含量通过影响微生物数量、微生物生物量及酶活性而成为影响土壤氮素转化的主要因素。因此,草地退化通过降低高寒草地硝化细菌和氨化细菌、土壤酶活性而降低土壤氮素转化速率和土壤有效氮的供给。     

草地灌丛化土壤碳氮地球化学循环

灌丛化(shrub encroachment)是全球陆地生态系统重要的生态现象之一,是影响草地碳库的重要过程。灌丛化由全球气候变化、降雨、火烧和生物活动等多因素共同作用形成,对区域环境、气候、土壤性质和碳循环影响显著。目前灌丛化对生态系统的影响仍存在分歧,表现在不同气候和降雨梯度下灌丛化后土壤有机碳/氮储量、养分循环和土壤温室气体排放等差异。本文总结和归纳了灌丛化形成与控制因素、灌丛化对团聚体稳定性、酶活性和土壤碳、氮循环的影响。灌丛化改变了土壤团聚体稳定性和酶活性,进而影响土壤呼吸以及土壤生源物质的存储、分解和循环,这将显著影响区域乃至全球气候变化。因此分析提出,今后应进一步加强对灌丛化形成过程长期的定位观察研究,以便了解灌丛化的可控因素,并加强对灌丛化后土壤有机碳库、土壤团聚体稳定性变化对碳氮循环进程和全球气候变化的影响研究。     

祁连山东段不同类型灌丛斑块土壤特征对围封的响应

土壤作为高寒带植被的立地条件,是高寒灌丛生态系统发挥其生态功能的重要基础之一。本研究选取祁连山东段头花杜鹃、山生柳和金露梅3种典型灌丛斑块土壤作为研究对象,系统分析围封前后其理化性质分布特征。结果表明:土壤含水量、有机碳、全磷、全钾、速效氮5个理化指标在灌下、灌外差异显著;土壤含水量、容重、有机碳、全磷、速效氮、速效磷6个理化指标在围栏内外差异显著。主成分分析进一步表明,围栏内速效氮与孔隙度的贡献率较高,表明围封后速效氮与孔隙度是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子;围栏外速效氮与全磷的贡献率较高,表明有放牧干扰时速效氮与全磷是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子。头花杜鹃灌丛斑块不论是否受到放牧干扰,均能保持其良好的土壤理化性质,表明头花杜鹃灌丛斑块抗外界干扰能力较强。短期围封能够显著增加灌丛斑块土壤含水量和速效养分含量,从而改善立地条件,也进一步证明围封更加有利于退化灌丛草地的恢复与重建。     

草地土壤磷循环及其对全球变化的响应

磷是生物体的必需元素,也是草地生态系统生产力仅次于氮的限制元素.土壤磷循环主要受地球化学和生物过程控制,并受到全球变化的影响.通过从大气氮沉降、CO2浓度升高、温度升高、降水变化4个全球变化因子及其交互作用对土壤磷循环的影响进行分析,并从土壤理化性质、土壤磷酸酶活性和丛枝菌根真菌等途径揭示全球变化影响土壤磷循环的作用机...     

刈割强度对大针茅草原植物群落特征和土壤理化性质的影响

探究不同刈割强度对大针茅典型草原植物群落特征以及土壤理化性质的影响,可为大针茅草原制定合理科学的刈割制度提供理论依据。本研究以大针茅典型草原为对象,于2020年在内蒙古锡林浩特市毛登牧场刈割实验平台进行野外植被调查和取样。该实验平台于2014年建立,以不刈割为对照（CK）,设置轻度（LM）、中度（MM）及重度刈割（HM）3个处理。本研究通过计算物种重要值和多样性指数,测定植物群落地上、地下生物量以及土壤理化性质,探究群落特征与土壤理化性质的关系。结果表明：1）与不刈割相比,不同刈割强度均增加了新物种,且中度刈割的物种数最多;与不刈割相比,不同刈割强度均显著增加了群落的丰富度和Shannon-Wiener指数,且轻度刈割显著增加了优势度和均匀度指数,表明轻度刈割最有利于群落多样性的维持;不同刈割强度对大针茅草原的生产力均无显著影响;2）土壤全碳、全氮和pH均在中度刈割时最高,且显著高于不刈割,表明中度刈割对土壤养分有积极影响;3）硝态氮是影响草地生产力的主要土壤因子,土壤含水量是影响草地群落多样性的主要土壤因子。本研究可为大针茅典型草原群落结构、物种多样性以及生产力等方面的研究提供重要参...     

草地硝化微生物与硝化作用研究进展

摘要:硝化作用是氮素在土壤中的重要转化过程,研究硝化作用是提高氮素利用效率,合理施用氮肥的重要基础。硝化作用一般分为两类,即自养硝化和异养硝化。自养硝化由氨氧化细菌和亚硝酸氧化菌两步完成,异养硝化由异养硝化菌完成。家畜尿液中存在大量氮,尿斑处较高的含氮量能提高土壤硝化活性,从而给硝化细菌生长提供有利条件。与禾本科植物相比,豆科植物的固氮作用能提升土壤中铵有效性,使土壤硝化强度提高。火烧和土壤pH值对硝化作用的影响还未取得一致结论。除反硝化作用能产生N2O外,硝化作用也是产生N2O的重要途径;放牧促进硝化作用的同时也增加N2O排放。随着草地硝化作用研究的深入,提出了几项有待深入研究的科学问题。     

Meta分析放牧对中国草地土壤氮素矿化和硝化作用的影响

氮素矿化和硝化作用对草地土壤氮素转化过程具有重要影响。放牧干扰影响草地土壤氮素矿化和硝化作用。本研究基于Meta分析方法，对已开展的59个放牧影响中国草地土壤氮素矿化作用、55个放牧影响中国草地土壤氮素硝化作用影响的试验结果进行整合分析。结果表明：放牧降低草地土壤氮素矿化、硝化作用，平均效应值分别为—0.09和—0.08,降幅分别为8.61%和7.69%,但均未达到显著性检验水平；不同放牧强度对草地土壤氮素矿化作用和硝化作用平均效应值的影响呈现出轻度放牧>重度放牧>中度放牧；土壤全氮含量显著影响矿化作用平均效应值，可解释4.91%的效应值变异；土壤有机碳和全氮含量显著影响硝化作用平均效应值，分别可以解释18.35%和19.17%的效应值变异。本研究旨在为明晰放牧草地氮素循环提供理论基础。     

内蒙古不同类型草地土壤氨氧化细菌和古菌的比较研究

氨氧化细菌（Ammonia-oxidizing bacteria,AOB）和氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea,AOA）是参与土壤硝化过程的关键微生物。本文以内蒙古3种草地类型（荒漠草原、典型草原和草甸草原）表层土壤为研究对象,利用qPCR技术测定土壤AOA,AOB的丰度,研究其与不同类型草地生物和环境因子之间的关系。结果表明：不同草地类型间AOA的丰度存在显著差异,典型草原>荒漠草原>草甸草原;但是AOB的丰度在不同草地类型间差异不显著。同一类型草地土壤AOA的丰度是AOB丰度的31~147倍。AOA丰度与海拔高度、土壤总有机碳含量、植物地下生物量、细菌和真菌的丰度呈显著正相关关系,与年均温、土壤容重和土壤pH值呈显著负相关关系;AOB丰度与细菌和真菌丰度、土壤总有机碳、微生物生物量碳/氮呈显著正相关关系,与年均温、土壤pH值呈显著负相关关系。AOA的丰度在不同空间尺度存在较大差异,而AOB丰度的差异较小。本研究结果有助于解释不同草地类型生产力差异的原因,为全球气候变化背景下草地土壤氮循环模型的完善提供数据支持。