坡向对云雾山典型草原枯落物分解特性的影响

为探讨不同坡向对草地枯落物分解特性的影响,应用尼龙网袋法研究云雾山典型草原主要优势种本氏针茅(Sti pa bungeona)和铁杆蒿(Artemisia sacrorum)(茎、叶)枯落物在阴阳坡1年内的分解失重情况及营养元素动态.结果表明:枯落物分解残留率呈逐渐下降趋势,1年后失重率在18.8％～39.94％之间,分解速率呈快-慢-快变化.指数回归方程拟合得到分解速率常数κ值大小顺序为铁杆蒿叶(0.446)＞本氏针茅(0.321)＞铁杆蒿茎(0.220),阳坡(0.355)＞阴坡(0.301),且不同物种和不同坡向对分解速率影响差异显著(P＜0.001).枯落物50％分解和95％分解所需的时间在1.39～3.45年和6.22～15.12年之间.Pearson相关分析显示分解速率常数κ与枯落物初始氮含量成显著正相关(r=0.895),与C/N比成极显著负相关(r=-0.940).枯落物1年分解过程中氮浓度波动上升,磷浓度波动下降,钾浓度持续下降.总体上N,P,K元素绝对量均下降,养分累积指数NAI＜100％.不同元素由于在枯落物中初始含量、存在方式及降解中微生物作用的不同,释放和积累模式也不同.     

放牧生态系统枯落物及其作用

草地枯落物是连接放牧生态系统中“土—草”界面的主要媒介,是调控地上-地下生态过程的关键因子,对草地物种多样性、生产力、退化草地恢复等具有重要意义。一方面,家畜的采食、践踏、排泄物等减少枯落物积累和加速其分解,且与放牧强度、制度、季节、家畜种类联合响应;另一方面,枯落物影响家畜的选择性采食、蹄压等行为,为微生物和小草食动物生命活动提供有利场所及能量,进而影响草地生态系统结构及功能。枯落物也能够改变土壤理化性质和物质循环,产生化感物质,影响种子发芽、幼苗生长,导致草地群落构建和演替。本研究综述了国内外相关文献,探讨放牧生态系统中的枯落物及其作用,旨在明确草地生态系统中“放牧-枯落物-土壤-绿色植物”之间的相互作用机制,为后续草地可持续性管理研究提供理论依据。     

典型草原枯落物分解过程中官能团的动态特征

选择锡林浩特东部国家气候观象台的生态监测研究样地,对大针茅(Stipa grandis)、羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、知母(Anemarrhena asphodeloides)枯落物的化学结构特征进行阐释。结果表明:(1)枯落物分解速率呈先增大后减小的变化趋势,且知母枯落物分解速率高于大针茅、羊草和糙隐子草;枯落物总碳(TC)含量为富集-释放模式,在第120d时,知母枯落物TC含量高于其他3种植物。(2)大针茅、羊草、知母、糙隐子草枯落物所含的主要官能团为-OH;=C-H、-CH 2、-CH 3;C=O;C=O、C=C;C-O。(3)不同植物枯落物官能团含量在分解初期迅速减少,在分解后期减少趋势较为缓慢,与分解过程中枯落物的分解速率变化趋势一致;知母的含碳官能团含量在分解结束后最低,而羊草的则最大,且知母和糙隐子草损失量最大,与分解过程中枯落物TC含量的特征一致。(4)大针茅的支链化指数最大,羊草的最小;糙隐子草的芳香性指数最大,知母的最小。不同植物芳香性指数在分解初期迅速减少,在分解后期减少趋势较为缓慢,与分解速率变化趋势一致。     

内蒙古典型草原枯落物的生态水文效应

枯落物是影响干旱和半干旱地区草原生态系统水文过程中重要的因素。本研究利用野外监测和室内试验结合的方法探究内蒙古典型草原枯落物的生态水文效应。结果表明：大针茅（Stipa grandis）群落的枯落物蓄积量显著高于羊草（Leymus chinensis）群落和克氏针茅（S.krylovii）群落的。糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）的枯落物最大持水量最高,羊草的最低,均与大针茅的和克氏针茅的有显著差异;羊草群落的枯落物最大持水量显著低于克氏针茅群落的和大针茅群落的。3种群落保留枯落物的土壤水分含量高于去除枯落物的,在春季和夏季尤为明显,但在秋季具有趋同化的特征。降雨时,枯落物会降低小雨对2.5 cm处土壤水分的补充,但对中雨和大雨无显著影响。降雨后,枯落物可使土壤保持较高水分。综合枯落物的截留作用与保水效应,枯落物可以间接增加降雨的有效性。     

草地生态系统枯落物分解及功能研究

枯落物是草地生态系统的重要组成部分,其积累与分解对草地自肥、维持生态系统功能有重要作用。文章综述了目前草地枯落物研究方法、枯落物动态与环境的关系及其对土壤性质的影响研究;分析了枯落物在土壤碳库、草地水文及植被更新等方面的生态功能;为深入了解草地生态系统的结构和功能,保证草地生态系统的稳定和可持续发展提供理论指导。     

修复措施对科尔沁盐碱化草地枯落物分解的影响

对中度和重度盐碱化草地采取铺沙+补播、施有机肥+补播两种修复处理措施,研究枯落物分解一年期间的质量残留率及养分残留率。结果表明:枯落物分解一年后各处理中枯落物分解速率快慢依次为对照>施有机肥>铺沙,处理间差异显著;中度盐碱化草地枯落物质量残留率、木质素、碳、氮和钾残留率等均高于重度盐碱化草地,纤维素残留率低于重度盐碱化草地;枯落物的残留率与碳、钾含量呈正相关,与纤维素和木质素含量呈负相关。     

三江平原典型沼泽生态系统毛果苔草枯落物中化学元素变化分析

通过对三江平原典型沼泽生态系统毛果苔草枯落物中元素分析发现，Fe、Ni、Na元素随时间在枯落物中有积累的趋势；Mn、K、Mg元素先减少后增加；Ca元素在整个过程中是减少趋势；Cd、Co含量随时间呈减少的趋势，但速率平缓。在影响枯落物分解的因素中，积水深度和地表温度是决定性因素；枯落物中元素间有很好的相关性。     

三江平原小叶章枯落物分解动态及其分解残留物中磷素季节动态

对三江平原典型小叶章植被5－10月生长季内枯落物分解速率、分解残留物中磷素的浓度和重量的季节动态以及相应土壤中的磷素季节动态进行了 系统的分析研究。结果表明,小叶章枯落物分解失重率为29．80％,最大日失重率为0．25％;小叶章枯落物分解残留物中磷素浓度与重量的变化变化则随分解的进行均呈减少趋势,当分解到157d后两者减少的量分别为57．69mg/kg和1．6199mg,分别占原有量的72．84％和76．30％;相应土壤中磷素的变化与其分解残留物中磷素的同期变化具有较好的多项式负相关关系。     

不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化对枯落物添加的响应

为探讨不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化对枯落物添加的响应特征,选取未封育(GG)、封育5年(FG_5)、9年(FG_9)和12年(FG₁₂)的荒漠草原为研究对象,通过室内培养研究了添加牛枝子枯落物(N+S)、蒙古冰草枯落物(M+S)、短花针茅枯落物(D+S)和混合枯落物(H+S)对不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化的影响。结果表明,1)枯落物添加显著提高了各封育年限草地土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,未封育和封育9年的草地以添加混合枯落物的累积矿化量最高,分别为13.81和15.80 mg·kg^-1;封育5年和12年的草地则以添加蒙古冰草枯落物的累积矿化量最高,分别达到15.04和13.47 mg·kg^-1。添加枯落物后各封育年限草地土壤有机碳的矿化大致可划分为3个阶段:0～6 d为迅速释放阶段(活性碳库),7～62 d为缓慢释放阶段(慢性碳库),63～76 d为稳定释放阶段(惰性碳库)。2)一级动力学方程能够较好地拟合土壤有机碳矿化动态(R^2=0.815～0.932),封育5年的草地土壤矿化潜势最高,为(8.834±0.382) mg·kg^-1。3)枯落物添加对各封育年限草地土壤有机碳矿化产生了正激发效应,以封育9年草地的激发效应最强。冗余分析(redundancy analysis,RDA)排序结果表明枯落物有机碳和全氮对土壤有机碳矿化有显著影响(F=15.314,P=0.002;F=8.669,P=0.008),累积解释量为70.87%。     

模拟放牧对高寒草甸丛枝菌根真菌的影响

采用植物样方调查与丛枝菌根（AM）真菌的形态分子鉴定等方法分析了模拟放牧对地上植物及地下AM真菌群落的影响。结果表明：随着放牧程度的增加,地上植物的物种丰富度显著降低,但AM真菌的物种丰富度没有显著变化;AM真菌总侵染率与丛枝侵染率随着放牧强度的增加显著降低,但泡囊侵染与土壤AM真菌的孢子密度均不受放牧强度的显著影响;模拟放牧对植物群落组成具有显著影响,但AM真菌的群落组成不受放牧的影响。以上结果表明较植物群落而言,AM真菌对放牧干扰具有较高的耐受性,凸显了在放牧干扰条件下,AM真菌在维持高寒草甸生物多样性过程中的作用。     

AM菌根真菌对非生物逆境的响应及其机制

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）广泛存在于农业生态系统中,是土壤中重要的微生物成员之一,能与宿主形成共生体,对植物具有多种有益效应。AM真菌共生体可改善土壤理化性状,改善根围微生物区系,促进植物水分和养分吸收利用,提高植物抗氧化保护酶（SOD,POD,CAT,PPO,PAL）活性和抗氧化剂（谷胱甘肽和抗坏血酸）含量,增加渗透调节物质的含量,减少超氧自由基的产生,诱导信号物质和次生代谢物质产生,诱导植物防卫基因表达,从而促进植物对非生物逆境的抗性,降低逆境胁迫对植物造成的伤害。通过总结近年来国内外有关AM真菌提高宿主植物对干旱、盐、温度、重金属等非生物逆境抗性的研究进展,阐述了AM真菌提高植物抗逆性的作用机制,同时讨论了AM真菌在植物抗生物逆境领域的前景。     

Role of Grazing Intensity on Shaping Arbuscular Mycorrhizal Fungi Communities in Patagonian Semiarid Steppes

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are vital for maintaining ecosystem structure and functioning and can be affected by complex interactions between plants and herbivores. Information found in the literature about how ungulate grazing affects AMF is in general contradictory but might be caused by differences in grazing intensities (GIs) among studies. Hence we studied how different GIs affect the composition, diversity, and abundance of AMF communities in a semiarid steppe of Patagonia. We predicted that 1) total AMF spore abundance (TSA) and diversity would decrease only under intense-grazing levels and 2) AMF species spore abundance would depend on their life-history strategies and on the GI. To test our predictions, we compared AMF communities among nongrazed (NG), moderately grazed (MG, 0.1–0.3 sheep ha¹), and intensely grazed sites (IG, > 0.3 sheep ha¹). GI was the most important factor driving changes in TSA and diversity, regardless of host plant identity. TSA, diversity, and evenness significantly decreased in IG sites but were not affected by MG. AMF species spore abundance varied depending on their life-history strategies and GI. Families with high growth rates like Glomeraceae and probably Pacisporaceae showed the highest spore abundance in all sites but decreased under IG. Species with higher carbon demands like Gigasporaceae showed low spore abundance and frequency in NG and MG sites and were absent in IG sites. In contrast, species with low growth rates, but efficient carbon usage, like Acaulosporaceae, showed low spore abundance in all sites but increased in IG sites compared with NG or MG sites. We conclude that intensification of grazing reduces AMF diversity and abundance, with the likely loss of AMF benefits for plants, such as improved nutrient and water uptake and soil aggregation. Therefore, sustainable grazing systems should be designed to improve or restore AMF communities, particularly in degraded rangelands, like the Patagonian steppes.     

丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长作用机制的研究

柳枝稷(Panicum virgatum L.)存在苗期生长缓慢的现象,而菌根真菌与植物共生可以促进植物生长。为了探究菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响,我们以来自于柳枝稷低地型品种Alamo的2个品系Ma和Mg为材料,诱导丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与柳枝稷共生,研究丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响及其分子机制。结果表明:丛枝菌根真菌可以侵入苗期柳枝稷根的内部形成共生菌根,并显著增加柳枝稷苗期的叶绿素含量、株高、叶片数和生物量。寄生植物瓜列当(Orobanche aegyptiaca)种子萌发和独脚金内酯(Strigolactones,SLs)合成标记基因检测实验表明,丛枝菌根真菌与柳枝稷共生可以抑制柳枝稷根系合成独脚金内酯,进而解除独脚金内酯对柳枝稷分蘖的抑制作用,促进柳枝稷苗期的生长。     

丛枝菌根真菌对垂穗披碱草吸收不同氮源效率的影响

为了研究丛枝菌根真菌(AM)对垂穗披碱草(Elymus nutans)吸收不同氮源效率的影响,通过在石英砂中不接菌、接种灭活真菌和激活真菌来探讨植株对谷氨酸和硝酸铵的吸收效率,以期为优质高产垂穗披碱草新品种选育及野生种质资源的开发利用提供理论指导.结果表明:接种激活真菌处理的植株根系均受到不同程度的侵染,且侵染率随时间变化呈先增加后减少的趋势.在不同氮源条件下,接种AM真菌均能显著提高垂穗披碱草的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素、总氮、总游离氨基酸、可溶性蛋白的含量和硝酸还原酶的活性(P <0.05),但对植株的叶绿素a与b的比值影响不大.当单独利用有机氮或无机氮作为氮源时,接种AM真菌能显著提高植株生物量,且在有机氮条件下效果更加明显.表明接种AM真菌有助于提高垂穗披碱草对有机氮吸收,增加牧草品质和产量.     

五种丛枝菌根真菌对白三叶耐铜污染的影响

采用盆栽试验研究了副冠球囊霉、摩西球囊霉、根内球囊霉、聚从球囊霉和幼套球囊霉五种丛枝菌根(AM)真菌接种处理的白三叶对Cu污染的生理反应.结果表明:(1)Cu污染土壤中接种根内球囊霉显著提高了白三叶地上部和根部鲜重、株高和主根长,菌根依赖性依次为:根内球囊霉＞摩西球囊霉＞幼套球囊霉＞聚从球囊霉＞副冠球囊霉.(2)AM真菌(副冠球囊霉除外)接种株地上部POD、CAT活性及根内球囊霉接种株SOD活性均显著高于对照,根内球囊霉、幼套球囊霉和副冠球囊霉处理显著降低了地上部MDA含量;AM真菌接种株叶绿素含量及根内球囊霉、摩西球囊霉接种株地上部脯氨酸含量亦显著高于对照.(3)根内球囊霉和幼套球囊霉处理显著提高了地上部及根部Cu含量,摩西球囊霉接种株根部Cu含量亦显著增加,而副冠球囊霉处理降低了根部Cu含量,五种处理中以根内球囊霉处理的地上部/根系Cu转运系数最大.(4)AM真菌(副冠球囊霉除外)接种株地上部与根部Zn含量、根内球囊霉和幼套球囊霉接种株地上部与根部P含量均显著高于对照,同时聚丛球囊霉和副冠球囊霉处理显著提高了地上部P含量;AM真菌显著提高了根部K含量,对地上部K含量无显著性影响;根内球囊霉处理地上部Mg含量增加,AM真菌(幼套球囊霉除外)接种株根部Mg含量显著高于对照;此外,AM真菌处理显著增加了地上部Ca(聚丛球囊霉处理除外)和根部Ca(副冠球囊霉处理除外)含量.可见,根内球囊霉接种处理最有利于白三叶对Cu污染土壤的修复,幼套球囊霉处理的修复效果次之,副冠球囊霉处理的修复效果相对较弱.     

丛枝菌根真菌与根瘤菌对3种豆禾混播植物种间互作的影响

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和根瘤菌是两类重要的土壤微生物,可与宿主植物形成互利共生关系.本研究通过对多年生黑麦草(Loliumperenne)、鸭茅(Dactylis glomerata)和白三叶(Trifolium repens)构建的混播组合接种AMF和根瘤菌,...     

菌根真菌和根瘤菌接种对紫花苜蓿和无芒雀麦混播牧草生物量的影响

丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）和根瘤菌是自然界存在的两类重要的共生微生物,分别能与宿主植物形成丛枝菌根和根瘤的共生体系,对宿主植物的生长具有重要影响。本研究通过建立丛枝菌根真菌-禾本科牧草和丛枝菌根真菌-豆科牧草-根瘤菌的共生体,研究AMF和根瘤菌接种对混播中紫花苜蓿（Medicago sativa）和无芒雀麦（Bromus inermis Leyss）生长的影响。结果表明：与CK相比,单独接种根瘤菌处理下单播和混播的紫花苜蓿地上单株生物量分别提高了65.42%和53.41%,地下单株生物量提高了96.66%和114.42%。单独接种AMF处理下单播和混播的紫花苜蓿地上单株生物量分别提高了35.33%和23.20%,地下单株生物量提高了40.00%和46.45%。而AMF和根瘤菌双接种处理下单播和混播的紫花苜蓿地上单株生物量分别提高了105.66%和185.64%,地下单株生物量分别提高了167%和121%。综上所述,AMF和根瘤菌双接种对紫花苜蓿生物量的促进作用具有协同效应。     

土壤因子对黄土丘陵区不同利用方式土地丛植菌根真菌多样性的影响

丛枝菌根多样性是土壤生态系统生物多样性的重要组分之一。本研究对豫西黄土丘陵区柠条（Caragana korshinskii）林、刺槐（Robinia pseudoacacia）林、苹果（Malus pumila Mill）园和撂荒地的地表植被、土壤养分及AM真菌多样性进行了测定分析,结果表明,该区共鉴出AM真菌6属31种,球囊霉属（Glomus）为各样地的优势属,地球囊霉（G.geosporum）和摩西球囊霉（G.mosseae）为各样地的优势种。与苹果园地相比,柠条林地、刺槐林地和撂荒地土壤AM真菌的孢子密度分别提高49.49%,39.62%和91.42%（P<0.05）;种丰度分别提高54.10%,68.85%和90.98%（P<0.05）;多样性指数分别提高36.54%,30.77%和53.85%（P<0.05）。AM真菌物种多样性指数与pH和速效磷含量显著负相关（P<0.05）,与有机碳和速效氮含量显著正相关（P<0.05）。土壤养分因子对AM真菌多样性的影响顺序为：速效磷 > pH > 速效氮 > 有机碳 > 全氮 > 全钾 > 全磷。土壤AM真菌多样性受宿主植物多样性和土壤养分因子综合影响。     

从枝菌根真菌与柳枝稷协同固碳机制及对土壤碳氮循环的调控

基于全球气候变化和能源危机的趋势,寻找新的替代能源已经成为应对气候变化的一种创新策略。柳枝稷（Panicum virgatum L.）是原产于北美的一种多年生C₄能源植物,能够增加土壤碳固存,并且可用于提取和生产纤维素乙醇减少能源消耗。上世纪90年代初,柳枝稷在我国西北地区种植成功并表现出了良好的生态适应性。丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF）是一类广泛分布在土壤中与植物根系共生的真菌。这类微生物不但能够促进植物生长、提高其抗逆性,还能在植物-土壤系统碳转移和陆地生态系统碳氮循环过程中发挥重要作用。本文重点围绕丛枝菌根真菌的固碳机理、柳枝稷的作用与固碳机理、丛枝菌根真菌与柳枝稷的协同固碳机理及丛枝菌根真菌参与土壤碳氮循环等方面的内容做了详尽的综述,并为进一步开展有关丛枝菌根真菌与柳枝稷协同固碳机制的研究提出了建议。