外来植物豚草入侵对土壤碳氮转化的影响

选取撂荒田地为试验样地,以入侵植物豚草（Ambrosia artemisiifolia L.）为对象,以土著优势物种窃衣（Torilis scabra Thunb.）为参照,通过对入侵植物和土著植物根际土壤的采样分析,研究了入侵植物对入侵地土壤特性及土壤碳氮转化的影响。结果表明,与土著物种窃衣相比,豚草入侵使土壤有机质含量增加89.13%,全氮含量增加42.15%,铵态氮含量增加43.69%,硝态氮含量增加35.36%,微生物量碳增加52.08%,微生物量氮增加61.26%,氮净矿化速率增加1.41倍,氮净氨化速率增加206倍,但硝化速率和反硝化速率变化不明显。由此可见,豚草显著改变了入侵地土壤的理化特性,加速了土壤碳氮转化过程。     

地膜覆盖对旱作玉米农田土壤氮素矿化的影响

【目的】研究地膜覆盖对半干旱区玉米地土壤氮素矿化的影响,为优化田间氮肥管理措施提供理论依据.【方法】采用大田试验和室内试验相结合的方法,在玉米生长发育最旺盛的时期,在田间取样测定土壤微生物量碳、氮和无机氮的含量,采用室内培养的方法测定土壤氮素的矿化量和矿化速率,对比地膜覆盖和裸地土壤氮素矿化的差异.【结果】覆膜不种玉米处理较覆膜种玉米处理显著的增加了土壤含水量和土壤温度;地膜覆盖和种植玉米均增加了土壤微生物量碳和微生物量氮的含量;地膜覆盖、种植玉米和培养时间对土壤氮素的净硝化量和净矿化量均有显著的影响,0～14 d培养期间,覆膜处理(F和MF)较不覆膜处理(CK和M),土壤净矿化量分别增加了21.85%和44.75%,14～28 d培养期间,分别增加了150.55%和194.99%;地膜覆盖和种植玉米显著增加了土壤氮素净矿化速率,从而增加了土壤无机氮的含量.【结论】地膜覆盖改善了土壤的水热条件,增加了土壤微生物活性,从而加快了土壤氮素的矿化速率,增加了土壤氮素的有效性;种植玉米增加了土壤氮素的矿化速率.     

地膜覆盖和秸秆还田对半干旱区玉米地土壤氮素矿化的影响

【目的】研究地膜覆盖和秸秆还田对半干旱区玉米地土壤氮素矿化的影响,为探索土壤氮素循环影响机制和优化田间管理措施提供理论依据.【方法】采用大田试验和室内试验相结合的方法,在玉米生长发育最旺盛的时期(开花期),在田间取样测定土壤微生物量碳、氮和无机氮的含量,采用室内培养的方法测定土壤氮素的矿化量和矿化速率,对比地膜覆盖、秸秆还田处理下土壤氮素矿化的差异.【结果】在玉米生长发育的开花期,地膜覆盖结合秸秆还田处理显著降低了土壤温度和土壤含水量;地膜覆盖和秸秆还田均不同程度的增加了土壤微生物量碳和微生物量氮的含量;0～14 d培养期间,地膜覆盖处理较没有地膜覆盖土壤氮素净消化量和净矿化量分别增加了122.17%和112.37%,秸秆还田处理较没有秸秆还田处理土壤氮素净消化量和净矿化量分别增加了22.46%和21.32%;14～28 d培养期间,地膜覆盖处理较没有地膜覆盖土壤氮素净消化量和净矿化量分别增加了83.34%和81.46%,地膜覆盖和秸秆还田显著增加了土壤氮素净矿化速率,从而增加了土壤无机氮的含量.【结论】地膜覆盖改善了土壤的水热条件,秸秆还田为微生物提供营养,二者均增加了土壤微生物活性,从而加快了土壤氮素的矿化速率,增加了土壤氮素的有效性.     

旱地土壤有机碳氮和供氮能力对长期不同氮肥用量的响应

【目的】揭示旱地土壤有机碳氮、氮素矿化对长期不同氮肥用量的响应及有机碳氮与氮素矿化的关系,进而评价土壤供氮能力,为旱地土壤氮素管理提供参考。【方法】在陕西杨凌2004年开始的旱地小麦氮肥长期定位试验基础上,采集不同氮肥用量(0(N0)、160(N160)、320(N320)kg N·hm~(-2))试验的土壤样品,测定土壤有机碳、有机氮,微生物量碳、氮含量,并采用间歇淋洗好气培养法测定土壤的氮素矿化。【结果】与对照N0相比,施用氮肥(N160、N320)增加了0—10、10—20、20—40、0—40 cm土层有机碳含量,且在小麦播前期和收获期表现不一致;施氮(N160和N320)处理均显著提高了0—10 cm土层有机氮含量,但仅N320处理显著提高了0—40 cm土层土壤有机氮含量;施用氮肥(N160、N320)未改变0—10、10—20 cm土层土壤微生物量氮和微生物量碳含量,仅N320处理显著提高了20—40、0—40 cm土层微生物量氮和微生物量碳含量。0—10 cm土层,土壤氮素矿化量、矿化势(N_0)与施氮量、有机氮含量呈显著正相关,氮素矿化速率常数(k)则与其呈显著负相关。10—20 cm土层,施氮处理(N160、N320)土壤的氮素矿化量均显著高于不施氮处理(N0),增幅分别为27.3%和35.2%,且与施氮量、有机碳、有机氮含量呈显著正相关;氮素矿化势(N_0)随着有机碳增加而显著增加,矿化速率常数(k)则降低。20—40 cm土层,N320能提高氮素矿化量,并与有机氮、微生物量碳呈显著正相关。【结论】合理施氮肥能明显促进旱地0—10和10—20 cm土壤有机碳、有机氮积累,提高土壤氮素矿化能力,降低氮素矿化速率,是提高旱地土壤有机氮、有机碳含量和土壤供氮能力的有效途径。     

不同入侵植物根际土壤养分、酶活性和微生物学特征

为了研究入侵植物根际土壤酶活性及土壤微生物特征,以紫茎泽兰(Ageratina adenophora)、飞机草(Eupatorium odoratum)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)、黄顶菊(Flaveria bidentis)4种入侵植物根际土壤为对象,连续5年(2013—2017年)研究不同入侵植物根际土壤酶活性及土壤微生物特征并探讨其入侵机制.结果显示:(1)入侵植物的根际土壤pH值排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰,其中飞机草和黄顶菊间、三叶鬼针草和紫茎泽兰间的pH值差异不显著;土壤有机碳、全氮、全钾、微生物量碳和微生物量氮含量排序为紫茎泽兰>三叶鬼针草>黄顶菊>飞机草,不同入侵植物根际土壤有机碳、全氮、全钾、微生物量碳和微生物量氮含量间的差异均显著(P<0.05),而土壤全磷、微生物量磷含量间的差异均不显著.(2)不同入侵植物土壤微生物数量以细菌最多,其次是放线菌,真菌最少;土壤细菌、真菌、放线菌数量和微生物总数量表现出一致的变化趋势,其排序为紫茎泽兰>三叶鬼针草>黄顶菊>飞机草,不同入侵植物根际土壤细菌、放线菌数量和微生物总数量的差异均显著(P<0.05).(3)不同入侵植物根际土壤微生物丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、碳源利用丰富度指数(S)和优势度指数(Ds)的排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰,其中不同入侵植物根际土壤微生物群落多样性指数的差异均显著(P<0.05).(4)不同入侵植物根际土壤纤维素酶活性、硝酸还原酶活性、酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性和转化酶活性呈一致的变化趋势,其排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰.(5)相关性分析和主成分分析结果表明,土壤适宜pH值的降低有利于土壤微生物繁殖,土壤有机碳、微生物量是维持土壤酶活性、土壤微生物群落多样性的关键因子.由此可知,不同入侵植物可以改变土壤微生物特性和酶活性,创造对自身生长有利的土壤环境,并借此增强其竞争能力.     

川南天然常绿阔叶林人工更新后枯落物对土壤供氮潜力的影响

该文通过实验室土壤培养试验,研究了天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木林、柳杉林后0~20cm土层土壤在25℃、自然含水量和添加不同枯落物条件下,培养15、30、45、60、75、90d土壤供氮能力的差异.结果表明:在不添加枯落物时,土壤铵态氮、硝态氮、总无机氮和微生物量氮含量以及硝化速率、氮净矿化速率,均为天然常绿阔叶林>檫木林>柳杉林;各林分土壤添加其枯落物后,土壤铵态氮、硝态氮和总无机氮含量以及氨化速率、硝化速率、氮净矿化速率均高于不添加枯落物土壤,而且在檫木林、柳杉林土壤中添加天然常绿阔叶林枯落物比添加其自身林地枯落物高;微生物量氮含量与铵态氮、硝态氮和总无机氮含量以及硝化速率、氮净矿化速率均存在显著相关性.这说明了天然常绿阔叶林人工更新后土壤供氮能力和微生物生物量下降,天然常绿阔叶林枯落物与檫木林和柳杉林枯落物相比,对土壤供氮能力和微生物生物量的影响作用更大,微生物量氮含量的变化能较好地反映土壤供氮能力的变化.因此,枯落物数量和质量对林地土壤供氮能力和微生物生物量具有重要作用,研究结果为保护天然常绿阔叶林、选择适宜的更新树种和天然常绿阔叶林人工更新后林地土壤的科学管理提供依据,也为退耕还林中树种的选择提供参考.     

沼泽湿地土壤氮矿化对温度变化及冻融的响应

通过室内控制培养试验方法,研究了不同温度和冻融循环过程对沼泽湿地土壤有机氮矿化影响.结果表明,湿地土壤中无机氮以铵态氮为主,温度和培养时间显著影响土壤有机氮的矿化,在温度-25～30℃之间,N的矿化速率、硝化速率随温度增加而增加,30℃时矿化速率(1.17mg·k-1·d-1)和硝化速率(0.79mg·k-1·d-1)最大.沼泽湿地土壤有机氮矿化培养时间以4～5周较为适宜.冻结温度和冻融次数显著影响土壤有机氮矿化过程,且-25～5℃冻融循环比-5～5℃冻融循环矿化累积量高.冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,对维持生态系统稳定有重要意义.     

火烧对黄土高原草地土壤氮素净矿化速率和净硝化速率的影响

[目的]封育是半干旱地区退化草地植被恢复的有效措施。封育后植被恢复会形成大量的凋落物,从而引起自然或人为火烧。火烧改变了土壤微生物特性和养分动态。本文旨在探究火烧对黄土高原典型草地养分(特别是氮)循环的影响。[方法]以宁夏回族自治区云雾山国家级自然保护区封育34年的典型草地作为研究对象,分别采集新烧地、火烧后1年和火烧后2年的对照和火烧土壤样品(共计6个处理),比较分析土壤上层(0~5 cm)和下层(5~25 cm)总碳、总氮含量,无机态氮(铵态氮和硝态氮)含量,微生物生物量碳、氮含量,氮素净矿化速率和氮素净硝化速率等指标的变化。[结果]火烧处理仅显著影响了上层土壤的性质。火烧显著降低了新烧地上层土壤的总氮含量、微生物生物量碳和氮含量;同时,新烧地上层的铵态氮、硝态氮、无机态氮含量和土壤基础呼吸显著高于对照,而火烧后2年则显著低于对照;土壤氮素净矿化速率和净硝化速率均随火烧年限的增加而呈现出先升高后降低的变化趋势。[结论]火烧提高了短时期内黄土高原典型草地土壤的氮素可利用性和微生物活性,有利于新植物的生长。     

不同施氮量对茶园土壤有机碳矿化特征的影响

通过室内模拟试验研究不同施氮水平对两种茶园土壤（黄壤和红壤） 有机碳矿化特征的影响.试验设置4个氮水平处理,N0、N1、N2、N3,含氮量分别为0、100、200、400 mg·kg^-1.结果表明,培养结束后2种土壤在N0处理下的有机碳累计矿化量分别为586.58mg·kg^-1和298.84mg·kg^-1,黄壤有机碳矿化量显著高于红壤,但有机碳矿化比率和矿化常数犽值则显著低于红壤.2种土壤在氮输入后的有机碳矿化速率和累积矿化量都显著高于N0处理,表明氮输入对有机碳矿化具有促进作用.随着氮输入量的增大,有机碳累积矿化量有增加趋势,增幅分别为20.90%～91.88%和48.52%～113.88%,氮输入对低肥力的红壤促进作用更明显.-级动力学方程较好地描述了2种茶园土壤有机碳的矿化累积动态,施氮显著增加了易矿化有机碳量（犆1）,其中矿化常数犽值和初始潜在矿化速率（犆狅犽）均随施氮量的增加而增加,而半衰期（犜1/2）均随施氮量的增加而降低,这说明短期氮肥施用能加速有机碳周转,有利于土壤碳氮转化和提高土壤的供氮能力.     

不同质地黑土净氮转化速率和温室气体排放规律研究

为探讨黑龙江省半干旱地区不同质地黑土的净氮转化速率和温室气体排放规律,以壤砂土和粉壤土为研究对象开展室内培养试验,对土壤净硝化速率和净矿化速率、N2O和CO2排放速率与累积排放量进行研究。结果表明:7d培养期间壤砂土的平均净矿化速率和CO2平均排放速率分别为0.49mgN kg-1 d-1和0.30mgCO2-C kg-1 h-1,显著低于粉壤土的平均净矿化速率(1.37 mgN kg-1 d-1)和CO2平均排放速率(0.47mgCO2-C kg-1 h-1)。壤砂土的平均净硝化速率和N2O平均排放速率分别为1.65mgN kg-1 d-1和212.6ngN2O-N kg-1 h-1,显著低于粉壤土的5.02mgN kg-1 d-1和521.3ngN2O-N kg-1 h-1。壤砂土和粉壤土的N2O排放比率分别为0.081%~0.301%和0.210%~0.254%。研究表明,土壤质地显著影响土壤净氮转化速率和温室气体排放,壤砂土较低的pH、有机碳和水溶性有机碳含量是导致其净硝化速率、净矿化速率以及N2O、CO2排放速率显著低于粉壤土的主要原因。     

外来入侵植物与地下生态系统相互影响的研究进展

生物入侵已成为世界性的生态、经济问题,是人类当前面临的巨大挑战.作为入侵生物中一个重要组分的外来入侵植物,其入侵不仅改变了入侵地地上植物群落的多样性,而且对入侵地的地下生态系统也产生了深刻影响.国内外的生态学家对于外来植物的入侵虽已提出多个机制假说,但真正机理还未明确.近年来兴起的外来入侵植物与入侵地土壤生态过程相互影响的研究为外来植物入侵机理的揭示提供了新思路.从两个方面综述了近年来对外来入侵植物与入侵地地下生态系统相互作用的研究结果:(1)入侵植物与入侵地土壤微生物的相互影响:外来入侵植物可通过破坏土著植物与土壤微生物问的共生关系、分泌化感物质影响入侵地微生物群落结构和功能、逃避原产地土传天敌、改变入侵地的微生物群落结构进而间接改变土壤养分循环等途径实现入侵;(2)入侵植物与入侵地土壤养分的相互影响:主要是入侵植物与入侵地土壤氮、磷、钾等几种大量元素及其他元素之间的相互作用.在综述国内外研究的基础上,探讨了外来入侵植物入侵机理研究中存在的问题及未来的研究方向,以期为外来植物入侵的预防、控制与生境恢复提供依据.     

Changes in Soil Biota Resulting from Growth of the Invasive Weed,Ambrosia artemisiifolia L. (Compositae), Enhance Its Success and Reduce Growth of Co-Occurring Plants

Exotic plant invasion presents a serious threat to native ecosystem structure and function. Little is known about the role of soil microbial communities in facilitating or resisting the spread of invasive plants into native communities. The purpose of this research is to understand how the invasive annual plant Ambrosia artemisiifolia L. facilitates its competition capacity through changing the structure and function of soil microbial communities. The soil characteristics of different areas invaded by A. artemisiifolia were examined. Greenhouse experiments were designed to assess the effect of A. artemisiifolia invasion-induced changes of soil biota on co-occurring plant growth, and on the interactions between A. artemisiifolia and three co-occurring plant species. The results showed that the soil organic C content was the highest in heavily invaded sites, the lowest in native plant sites, and intermediate in newly invaded sites. Soil available N, P and K concentrations in heavily invaded site were 2.4, 1.9 and 1.7 times higher than those in native plant soil, respectively. Soil pH decreased as A. artemisiifolia invasion intensity increased, and was lower in invaded sites (heavily invaded and newly invaded) than in native plant sites. The soil microbial community structure was clearly separated in the three types of sites, and A. artemisiifolia invasion increased anaerobe, sulfate-reducing bacteria and actinomycete abundance. Soil biota of invaded sites inhibits growth of co-occurring plants (Galinsoga parviflora Cav., Medicago sativa L. and Setaria plicata (Lam.) T. Cooke.) compared to soil biota from un-invaded sites, but facilitates A. artemisiifolia growth and competition with co-occurring plants. A. artemisiifolia biomass was 50-130% greater when competing with three co-occurring plants, compared to single-species competition only (invasion by A. artemisiifolia alone), in heavily invaded soil. Results of the present study indicated that A. artemisiifolia invasion alters the soil microbial community in a way that favors itself while inhibiting native plant species, with measurable effects on performance of co-occurring plants.     

岩溶地区常绿阔叶林树种根际与非根际土壤的养分特征

为了解岩溶地区生态系统中植物根系对土壤养分的影响,采用剥落法等方法对岩溶地区常绿阔叶林树种根际与非根际土壤的养分特征进行了分析。结果表明:不同树种根际土壤养分含量差异较大,12种树种根际土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和有效磷均显著高于非根际土壤,根际土壤养分呈明显的富集作用,全钾和速效钾因植物种类不同富集率呈正值和负值;根际土壤pH值平均低于非根际土壤0.27;根际与非根际土壤有机质与全氮呈极显著相关(P<0.01),土壤全氮与全磷、碱解氮呈极显著正相关。岩溶地区森林生态系统植物对土壤环境质量的改善作用明显。     

植物入侵对土壤微生物的影响

入侵植物通过影响入侵地土壤微生物生物量、微生物群落多样性及功能菌群等造成环境威胁,危害生态、经济和社会安全。植物入侵已成为全球性问题,也是当前的研究热点之一。综述了国内外植物入侵影响土壤微生物的研究进展,总结了毛竹Phyllostachys edulis入侵天然阔叶林影响土壤微生物特征的生物学机制。研究发现:入侵植物会提高入侵地土壤微生物生物量,增加土壤微生物多样性,为入侵创造有利土壤环境;入侵植物通过改变土壤微生物功能类群进而改变养分循环和其他环境条件,最终实现入侵。加强植物入侵对土壤微生物影响及其驱动的养分循环研究,阐明"植物-土壤"反馈机制,有助于预防和控制植物入侵。     

Biodiversity effects on soil processes explained by interspecific functional dissimilarity

The loss of biodiversity can have significant impacts on ecosystem functioning, but the mechanisms involved lack empirical confirmation. Using soil microcosms, we show experimentally that functional dissimilarity among detritivorous species, not species number, drives community compositional effects on leaf litter mass loss and soil respiration, two key soil ecosystem processes. These experiments confirm theoretical predictions that biodiversity effects on ecosystem functioning can be predicted by the degree of functional differences among species.     

土地复垦的覆土厚度及覆土基质确定

1研究方法 1．1研究区概况研究区位于河南省巩义市大峪沟煤矿,属黄土丘陵地区,为较典型的半干旱气候类型。土地复垦的主要内容为塌陷区土地复垦和矸石山复垦。 1．2调查方法该研究的重点放在不同生活型植物物种与地境层片的对应关系,以及各层片的水肥条件与植物长势的关联这两个问题上。地面以上开展植被调查,地面以下开展地境结构及地境内生态因子调查：     

Control of a desert-grassland transition by a keystone rodent guild

Twelve years after three species of kangaroo rats (Dipodomys spp.) were removed from plots of Chihuahuan Desert shrub habitat, density of tall perennial and annual grasses had increased approximately threefold and rodent species typical of arid grassland had colonized. These were just the most recent and drmatic in a series of changes in plants and animals caused by experimental exclusion of Dipodomys. In this ecosystem kangaroo rats are a keystone guild: through seed predation and soil disturbance they have major effects on biological diversity and biogeochemical processes.     

潮虫消耗木本植物凋落物的可选择性试验

近年来,越来越多的学者关注外来植物入侵对土壤生态功能的影响效应及其相应反馈机制的探索与研究,然而本地原生土壤生物群落对不同入侵程度下的外来植物种以及本地原生植物种之间是否存在消耗差异却尚不明了.通过等足目潮虫的选择性喂养试验来测试10个本地种、5个非入侵性外来种和5个强入侵性外来种之间的适口性差异,试图求证外来植物的入侵性是否与植物落叶被消耗率呈现必然联系.数据分析结果显示潮虫对本地种、非入侵性外来种和入侵性外来种的消耗并无显著差异;而潮虫对不同生活型下木本植物的取食却存在显著差异,即灌木消耗率显著高于乔木.其次,通过植物初始性状指标(包括木质素、纤维素、半纤维素、碳、氮含量)与相应消耗率的相关比较,消耗量总体上与植物凋落物的氮含量呈正相关关系(R2 =0.358).由此,研究结论强调植物落叶的降解速率并不一定与植物入侵性或入侵阶段呈绝对相互关连,但是氮含量,抑或各种形式的植物氮元素成分都可能在一定程度上参与并影响着外来植物的入侵进程.     

意大利苍耳入侵对土壤酶活与土壤肥力的影响

为了解意大利苍耳入侵对土壤生态方面的影响,以本地植物狗尾草为对照,比较研究了意大利苍耳入侵对土壤酶活性及土壤肥力的影响.结果表明,意大利苍耳入侵显著提高了土壤中速效钾、有效磷、有机质和水解性氮的含量,增强了入侵域土壤中蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和过氧化物酶的活性.蔗糖酶活性与速效钾、水解性氮含量之间的相关性分别达到显著正相关;脲酶活性与速效钾、有机质、水解性氮含量之间的相关性呈不同程度的正相关,与有效磷含量呈负相关.与本地植物狗尾草相比,意大利苍耳改变了土壤养分的供求平衡,这种改变可能有利于意大利苍耳的生长竞争和对本地植物狗尾草生长的抑制;不同植物群落根际土壤酶活性差异可能是引起土壤肥力变化的重要驱动因子之一.