高CO2浓度下羊草对土壤干旱胁迫的响应

在高CO2浓度下羊草对土壤干旱胁迫响应的人工模拟试验分析表明，CO2浓度升高对羊草具有“施肥”效应，羊草生物量增加20％以上，光合速率提高50％左右，气孔阻力增大，蒸腾速率下降，水分利用效率提高，土壤干旱胁迫对羊草的影响为负效应，与此相反，高CO2浓度下发生土壤干旱胁迫一定程度抑制了CO2的施肥效应。     

毛乌素沙地优势种在高CO2浓度条件下对土壤干旱胁迫的响应

采用人工模拟试验方法研究了毛乌素沙地沙生植物群落优势种沙柳、油蒿、柠条、杨柴对高CO2浓度(700μmol/mol)和土壤干旱胁迫的响应。试验结果表明:CO2浓度升高,4种植物根、茎、叶的生物量均呈增加趋势;土壤干旱胁迫对4种植物都产生显著的不利影响,且均随干旱程度的加重负效应增加;在CO2浓度条件下,土壤干旱胁迫的不利影响依然存在,但与本底CO2浓度条件下相比,CO2的"施肥效应"依然存在;通过对4种植物生物量的比较,沙柳在高CO2浓度条件下对干旱较为敏感,柠条对CO2浓度升高更为敏感。     

高CO2浓度和土壤干旱对贝加尔针茅C,N积累和分配的影响

贝加尔针茅是我国内蒙古草原和东北松嫩平原草地生态系统中的主要植物群落。本文通过模拟大气中CO2浓度升高和土壤干旱研究了贝加尔针茅C，N的积累及分配的影响。结果表明：CO2浓度升高使根和叶的生物量显著增加，土壤干旱使根和叶的生物量显著减小；C，N含量随土壤湿度的增加而显著增加，且在高CO2浓度下的C，N含量高于环境CO2浓度下的含量；从C，N的分配看，在叶中的含量显著高于在根中的含量。大气中CO2浓度升高对C，N积累量的增加减轻了大气的温室效应，且这种作用随着土壤湿度的增加而加大。在高CO2浓度下，贝加尔针茅根和叶的C／N比随土壤湿度的增加而减小，但在当前环境CO2浓度下并未表现出这种变化趋势；贝加尔针茅叶的C／N比远小于根的C／N比，叶的营养价值更高。     

云雾山草地优势植物的光合生理特性对CO2浓度的响应

对云雾山自然保护区主要优势种的光合生理特性随CO2浓度升高的变化进行了研究.研究结果表明,随CO2浓度的升高,4种植物的胞间CO2浓度升高,气孔导度下降,蒸腾速率减少,水分利用效率提高,光合速率增加.然而不同生长期、不同植物之问光合特性存在明显差异.7月份4种植物的光合速率皆最大,8-9月份较小;不同植物之间光合速率和蒸腾速率顺序为大针茅>铁杆蒿>本氏针茅>厚穗冰草;水分利用效率的顺序为本氏针茅>铁杆蒿>大针茅>厚穗冰草.同时随 CO2浓度的升高,光系统Ⅱ的开放比例、实际光能捕获效率、电子传递速率、实际光化学效率和Phi CO2值均呈直线增加,而热耗散呈下降趋势.     

高Co2浓度与土壤干旱对植物体内硫积累及分配的影响研究

人工模拟大气CO2 浓度倍增和土壤干旱对植物体内S含量积累及分配的影响研究结果表明 ,高CO2 浓度和土壤干旱均使冬小麦不同部位含S量增加 ,而使大豆籽粒中S含量减少 ;干旱虽使小麦籽粒S含量增加 ,但却使小麦籽粒减产幅度大于S含量增幅。干旱对大豆的影响大于小麦 ,干旱减少大豆S含量 ,且降低大豆产量。高CO2 浓度和土壤干旱对毛乌素 3种牧草优势种茎和叶S含量的影响较复杂 ,但干旱使茎和叶生物量降幅远大于S含量变化。高CO2 浓度和土壤干旱使植物固定S总量下降 ,表现为负效应。     

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。     

FACE 条件下休闲和秸秆还田对稻麦轮作农田麦季土壤酶活性的影响

利用中国唯一的江都FACE(Free-airCO2 enrichment,开放式空气CO2浓度升高)平台,研究了大气CO2浓度升高下休闲(fallow,不种作物,但翻耕和施肥与其他处理相同)和秸秆还田对土壤脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、转化酶、芳基硫酸酯酶和荧光素二乙酸酯水解(FDA)的影响。研究结果表明:大气CO2浓度升高对于休闲土壤酶活性没有影响。在没有秸秆还田的情况下,大气CO2浓度升高刺激了土壤中脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、转化酶、芳基硫酸酯酶的活性和FDA水解,增加幅度分别达到了14.88%、19.41%、11.69%、17.12%和4.47%。除转化酶外,秸秆还田使土壤酶活性增加。随着秸秆还田量的增加,FACE效应先增加后消失。     

CO2浓度升高对不同水稻品种幼苗养分吸收和根系形态的影响

本文利用水培试验研究了CO2浓度升高对水稻幼苗生物量、养分含量和根形态的影响,探讨了CO2浓度升高下粤杂889(YZ)和荣优398 (RY)幼苗养分吸收和根系形态的差异性.结果表明,与CO2浓度正常水平(对照)相比,CO2浓度升高显著增加了2个水稻品种幼苗根系、茎叶和总生物量,YZ分别增加58.33％、27.96％、33.16％;RY分别增加45.87％、34.17％、36.07％.同时,CO2浓度升高增加了2个水稻品种的根冠比.CO2浓度升高显著降低了2个水稻品种茎叶中的N、P、K、Ca、Mg和Fe含量,这是“稀释效应”的结果;但YZ幼苗中S含量显著增加,2个品种幼苗Mn含量均显著增加.CO2浓度升高显著增加了2个水稻品种的幼苗根系根毛数、总根长、表面积,降低幼苗粗根比例,增加了细根比例.CO2浓度升高增加了细根在总根长中的比例,有利于水稻对养分的吸收,导致部分营养元素含量增加;但CO2浓度升高条件下水稻生物量的增加使大部分营养元素含量降低.同时,CO2浓度升高对水稻幼苗生物量、养分吸收和根形态的影响存在显著的品种差异.     

CO2浓度升高对美洲商陆富积铯及其根际微生物特征的影响

在开顶式气室(OTC)中采用盆栽试验研究了不同Cs污染浓度(0、100、300、500、1000mg/kg)下,CO2浓度(860μl/L)对美洲商陆(Phytolacca americana Linn.)生物量、Cs富集量及根际土壤微生物的影响。结果表明,与正常CO2浓度相比,CO2浓度升高显著增加美洲商陆地上、地下部分的生物量,其增幅分别为3%~30%和6%~56%;也显著提高了美洲商陆地上、地下部分Cs的含量,最大增幅分别为41%和60%。同时,CO2浓度升高还显著增加美洲商陆根际土壤中细菌、放线菌、真菌的数量,其增幅分别为19%~32%、41%~21%、25%~58%。同一CO2浓度条件下,根际土壤微生物总量与美洲商陆总生物量之间存在显著的相关性。植物生物量、Cs吸收量以及根际土壤微生物量增加,意味着CO2浓度升高有利于利用美洲商陆修复Cs污染土壤。     

盐胁迫下大气CO2浓度升高对黄瓜幼苗生长、光合特性及矿质养分吸收的影响

采用营养液培养和开顶箱法,研究了盐胁迫下CO2浓度升高对黄瓜幼苗生长、光合特性及矿质养分吸收的影响。结果表明,黄瓜生长在80mmol/L NaCl下,其生物量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率均显著下降,而胞间CO2浓度明显升高;CO2浓度升高可增加盐胁迫下黄瓜幼苗生物量,使光合速率、气孔导度、蒸腾速率升高。表明CO2浓度升高能减轻盐胁迫对光合功能的不利效应。80mmol/L NaCl可使黄瓜幼苗体内总N和K 的浓度降低,而使Na 浓度增加;CO2浓度升高具有提高盐胁迫下总N和K 浓度,降低Na 浓度的效应,说明CO2浓度升高可减轻盐胁迫的毒害作用,提高黄瓜幼苗生物量。     

沙地植物生长对CO2增加和土壤干旱的响应

实验研究了毛乌素沙地优势植物种柠条、杨柴、油蒿的根长、主茎高、地径等生长量对大气中CO2浓度增加和土壤干旱的响应。结果表明:大气中CO2浓度增加和土壤干旱对植物生长量的影响是十分复杂的,不仅不同的植物种对CO2浓度的反应不同,而且不同的植物对土壤干旱的反应也有差异,由此而使得大气中CO2浓度增加和土壤干旱对植物的复合影响十分复杂。     

放牧对植物群落特征和土壤微生物及酶活性的影响

[目的]探讨放牧对羊草群落和贝加尔针茅群落的影响,为草原土壤的保护和草原自然保护区建设提供科学依据。[方法]以呼伦贝尔草甸草原为样地,采用野外调查和实验室分析相结合的方法。[结果]在放牧干扰下,以羊草为建群种的群落所受的影响比贝加尔针茅群落小,植物群落盖度、高度和Simpson指数明显高于贝加尔针茅群,物种多样性更丰富,生长情况相对更好。羊草草原土壤全氮、全磷和有机质含量高于贝加尔针茅草原土壤。各放牧区土壤微生物数量均表现为:细菌放线菌真菌;垂直分布为0—10cm10—20cm;土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶活性、全N,全P和有机质等0—10cm土层的均高于10—20cm。相关分析表明,植物群落α多样性与土壤微生物数量、土壤酶活性、全N,全P和有机质等呈显著正相关。[结论]适度放牧有助于提高草甸草原羊草群落和贝加尔针茅群落α多样性、土壤微生物数量和土壤酶活性。两个群落相比较,羊草群落更适合放牧。     

放牧与围栏内蒙古针茅草原土壤微生物生物量碳、氮变化及微生物群落结构PLFA分析

以内蒙古贝加尔针茅草原、大针茅草原和克氏针茅草原为研究对象,采用氯仿熏蒸法和磷脂脂肪酸（PLFA）分析方法研究了放牧与围栏条件下内蒙古针茅草原土壤微生物生物量和群落结构特征的变化情况。研究表明放牧与围栏草地土壤微生物生物量和群落结构差异显著。氯仿熏蒸法分析结果表明内蒙古针茅草原土壤微生物生物量碳的含量介于166.6-703.5mg·kg^-1之间,微生物生物量氮含量介于30.34-92.15mg·kg^-1之间,其中贝加尔针茅草原土壤微生物生物量碳、氮最高,大针茅草原次之,克氏针茅草原则最低。放牧条件下,贝加尔针茅草原、大针茅草原土壤微生物生物量碳、氮显著低于围栏草地,克氏针茅草原则无显著变化。PLFA分析结果显示,内蒙古针茅草原土壤微生物群落PLFAs种类、含量丰富,共检测出28种PLFA生物标记磷脂脂肪酸,并且以直链饱和脂肪酸和支链饱和脂肪酸为主,相对含量占总量的2/3左右,其中贝加尔针茅草原土壤微生物含量最丰富,其围栏样地土壤的PLFA含量达到27.3nmol·g-1,大针茅草原和克氏针茅草原依次降低。围栏条件下,各类型草原土壤细菌脂肪酸与总PLFA含量均显著高于放牧草地,真菌脂肪酸含量则因草原类型不同各有差异;放牧导致各类型草原革兰氏阳性细菌PLFAs/革兰氏阴性细菌PLFAs（GPPLFAs/GNPLFAs）比值显著降低,而除了克氏针茅草原,细菌PLFAs/真菌PLFAs比值则显著升高。PLFAs主成分分析表明,放牧和围栏处理对内蒙古针茅草原土壤微生物群落结构产生影响,且围栏处理的影响程度大于放牧处理。经相关分析表明,氯仿熏蒸法和PLFA分析方法之间有很好的一致性,且土壤微生物PLFAs与土壤有机质、全磷、硝态氮显著相关。     

植物对高CO2和土壤干旱的响应趋势及对策

根据我国北方地区农业生态系统、沙地生态系统、草原生态系统以及长白山阔叶红松林生态系统中的优势植物种对高CO2浓度和土壤干旱的响应差异,预测了在CO2浓度增加和土壤干旱化趋势下不同优势植物的可能变化,并提出了应对这种变化可采取的措施。     

Effects of nitrogen enrichment on belowground communities in grassland: Relative role of soil nitrogen availability vs. soil acidification

Terrestrial ecosystems worldwide are receiving increasing amounts of biologically reactive nitrogen (N) as a consequence of anthropogenic activities. This intended or unintended fertilization can have a wide range of impacts on the above- and belowground communities. An increase in high N availability has been assumed to be a major mechanism enhancing the abundance of above- and belowground communities. In addition to increasing available N, however, N enrichment causes soil acidification, which may negatively affect above- and belowground communities. The relative importance of increased N availability vs. increased soil acidity for above- and belowground communities in natural ecosystems experiencing N enrichment is unclear. In a 12-year N enrichment experiment in a semi-arid grassland, N enrichment substantially increased both above- and belowground plant biomass mainly via the N availability-induced increase in biomass of perennial rhizome grasses. N enrichment also dramatically suppressed bacterial, fungal, and actinobacteria biomass mainly via the soil acidification pathway (acidification increased concentrations of H⁺ ions and Al³⁺ and decreased concentrations of mineral cations). In addition, N enrichment also suppressed bacterial-, fungal-feeding, and omnivorous + carnivorous nematodes mainly via the soil acidification pathway (acidification reduced nematode food resources and reduced concentrations of mineral cations). The positive effects resulting from the increase in belowground carbon allocation (via increase in quantity and quality of plant production) on belowground communities were outweighed by the negative effects resulting from soil acidification, indicating that N enrichment weakens the linkages between aboveground and belowground components of grassland ecosystems. Our results suggest that N enrichment-induced soil acidification should be included in models that predict biota communities and linkages to carbon and nitrogen cycling in terrestrial ecosystems under future scenarios of N deposition.     

呼伦贝尔针茅草原土壤真菌群落结构分析

土壤真菌作为土壤微生物区系的重要组成部分,是一种类繁多、分布广泛的真核微生物[1-2]。真菌是构成土壤微生物生物量的主要来源,具有分解有机质的功能,是物质循环和能量循环的重要组成部分,是生态系统中生物与非生物之间循环并维持正常运转的重要动力,是一类不可忽视的微生物类     

二氧化碳升高与干旱对植物生理、土壤碳及土壤酶活的影响

Global climate models have indicated high probability of drought occurrences in the coming future decades due to the impacts of climate change caused by a mass release of CO2.Thus,climate change regarding elevated ambient CO2 and drought may consequently affect the growth of crops.In this study,plant physiology,soil carbon,and soil enzyme activities were measured to investigate the impacts of elevated CO2 and drought stress on a Stagnic Anthrosol planted with soybean (Glycine max).Treatments of two CO2 levels,three soil moisture levels,and two soil cover types were established.The results indicated that elevated CO2 and drought stress significantly affected plant physiology.The inhibition of plant physiology by drought stress was mediated via prompted photosynthesis and water use efficiency under elevated CO2 conditions.Elevated CO2 resulted in a longer retention time of dissolved organic carbon (DOC) in soil,probably by improving the soil water effectiveness for organic decomposition and mineralization.Drought stress significantly decreased C:N ratio and microbial biomass carbon (MBC),but the interactive effects of drought stress and CO2 on them were not significant.Elevated CO2 induced an increase in invertase and catalase activities through stimulated plant root exudation.These results suggested that drought stress had significant negative impacts on plant physiology,soil carbon,and soil enzyme activities,whereas elevated CO2 and plant physiological feedbacks indirectly ameliorated these impacts.