氮添加对天山高寒草原土壤酶活性和酶化学计量特征的影响

为探究氮添加对高寒草原生态系统土壤酶活性的影响,于2018年在中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站,选择4个氮添加水平（对照,N0,0 kg·hm^-2·a^-1;低氮,N1,10 kg·hm-2·a^-1;中氮,N3,30 kg·hm^-2·a^-1;高氮,N9,90 kg·hm^-2·a^-1）,开展土壤酶活性对氮添加响应的研究,分析土壤酶活性对氮添加的响应特点,土壤酶化学计量比以及土壤酶活性与土壤环境因子的关系。结果表明：与对照相比,氮添加在N3水平显著增加β-1,4葡萄糖苷酶（βG）、β-D-纤维二糖水解酶（CBH）和β-1,4木糖苷酶（βX）酶活性（P < 0.05）,N1和N3水平显著增加碱性磷酸酶（AKP）活性（P < 0.05）,N3水平显著降低多酚氧化酶（PPO）活性（P < 0.05）,氮添加对亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性影响不显著,N3水平下显著增加N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性（P < 0.05）。相关分析表明,8种土壤酶活性均与土壤有机碳（SOC、NAG除外）和总磷（TP）显著相关,与土壤总氮（TN）不相关。研究区土壤酶活性C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.2,与全球生态系统的土壤酶活性C∶N∶P的比值1∶1∶1相偏离,表明该研究区土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析（RDA）进一步揭示出土壤有机碳和土壤全磷含量是影响土壤酶活性的主要因子。     

天山高寒草原植物叶片氮磷化学计量特征对氮沉降的响应

人类活动和气候变化导致的大气氮沉降急剧升高,将会影响高寒草原植物养分循环。为了研究氮沉降对高寒草原植物养分含量及生态化学计量学特征的影响。依托2009年在新疆天山巴音布鲁克高寒草原设置的长期氮沉降研究平台,于2017年7月和10月采集溚草（Koeleria cristata）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）和天山赖草（Leymus tianschanicus）3种植物的成熟叶和老叶,分析3种植物叶片N、P元素生态化学计量对不同施氮水平的响应规律。结果表明：① 3种植物养分浓度及其化学计量比在成熟叶和老叶之间存在较大差异,成熟叶和老叶的N、P含量分别为12.78 mg·g^-1、0.88 mg·g^-1和6.88 mg·g^-1、0.46 mg·g-1mg·g^-1。3种植物成熟叶和老叶的N元素含量均为：二裂委陵菜>天山赖草>溚草,P元素含量同N元素含量趋势一致;② 氮添加增加了成熟叶和老叶N浓度,分别达12%和48%;成熟叶与老叶P浓度对氮添加的响应规律不一致,成熟叶P浓度对氮添加的响应与物种有关,而老叶P浓度呈一致的下降趋势;氮添加对成熟叶和老叶N∶P的比值影响亦不同,其中相对于成熟叶,老叶的N∶P呈显著增加趋势。③ 植物叶片的N元素、P元素和N∶P比三者之间的相关分析表明:N元素和N∶P之间呈显著正相关关系(P<0.05),在生长旺盛期和枯黄期,溚草和天山赖草的N与P元素之间没有发现显著相关性(P>0.05),而二裂委陵菜呈现一定的差异性,在生长旺盛期二裂委陵菜叶片N与P元素呈显著的正相关、枯黄期呈显著的负相关(P<0.05)。表明长期氮的添加显著影响了3种植物叶片的养分含量和生态化学计量,不同物种间存在一定差异,未来氮沉降升高将会影响天山山地草原的植物养分循环。     

亚寒带荒漠草原不同树种人工林土壤生态化学计量特征

为了阐明亚寒带荒漠草原不同树种人工林间土壤养分含量及生态化学计量特征的差异,通过野外调查与室内分析相结合的方法,在哈萨克斯坦首都努尔苏丹选取种植白桦、樟子松、梣叶槭3种不同树种,林龄为11 a的亚寒带荒漠草原人工林为研究对象,以裸地为对照,对其土壤养分含量及其生态化学计量特征进行了分析.结果表明:(1)土壤养分含量受树...     

不同干扰对高寒草原群落物种多样性和生物量的影响

通过对新疆巴音布鲁克高寒草原天然草地进行灌溉、围栏(2年、7年、13年)和自由放牧处理,探讨不同干扰类型对草地植物多样性和生物量的影响。结果表明:灌溉使草地植物群落的高度、盖度和地上、地下生物量达到较高的水平,物种多样性也有一定程度的增加;而在自由放牧制度下,由于干扰过于剧烈,草地已呈退化趋势,物种多样性和生物量均较低;在围栏草地中,随着围封年限的增加,群落高度、盖度、地上、地下生物量逐渐增加,物种丰富度、多样性指数、均匀度指数呈现先增加后减小的趋势。在5种干扰类型中,物种丰富度、Shannon-W iener指数(H′)的排列顺序为:放牧草地<围栏2年草地<灌溉草地<围栏13年草地<围栏7年草地;P ielou均匀度指数的排列顺序为:围栏2年<放牧<灌溉<围栏13年<围栏7年;地上生物量的变化趋势为:放牧草地<围栏2年草地<围栏7年草地<围栏13年草地<灌溉草地;地下生物量的变化趋势为:放牧草地<围栏2年草地<灌溉草地<围栏7年草地<围栏13年草地。     

控制性增温和施氮对荒漠草原土壤呼吸的影响

以内蒙古高原短花针茅(Stipa breviflora)+冷蒿(Artemisia frigida)+无芒隐子草(Cleistogenes son-gorica)的荒漠化草原为研究对象,野外自然条件下进行的生态系统控制性增温与施肥实验,以研究温度和氮素的增加对荒漠化草原植物群落的土壤呼吸作用可能产生的影响。研究结果发现,实验期间内增温处理样地0cm,7.5cm,15cm,30cm和50cm土壤平均温度与对照样地相比,平均增加了1.32℃,0.92℃,0.88℃,0.80℃,0.74℃,土壤温度呈现出上层变异性大于下层的规律,不同土层土壤温度的显著增加(P<0.05)说明模拟气候变暖实验的有效性。虽然增温和对照样地不同土层的土壤温度与土壤呼吸速率均呈正相关关系,但无论是季节还是日变化上,近两年的增温作用没有增加土壤的呼吸速率,施氮作用也没有使土壤呼吸作用明显加强。     

利用强度对荒漠草原土壤氮循环系统的影响

随着气候的变化和人类的干扰,草原退化日趋严重。文中研究了内蒙古荒漠草原不同利用强度下土壤中4类氮素转化菌,以及土壤的固氮作用、氨化作用和硝化作用强度。结果表明,轻牧区土壤中4类氮素转化菌的数量显著增加（P〉0.05）,也显著加强了土壤中的固氮作用、氨化作用和硝化作用。有利于促进土壤的氮循环;重度利用则导致草原土壤中氮素...     

疏叶骆驼刺叶、根生态化学计量特征对水氮添加的响应

氮素和水分是影响荒漠植物生长的重要因素,而全球变化主要驱动因素的氮沉降和干旱会直接改变土壤中这2种资源的可利用性.以塔克拉玛干南缘优势植物疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)一年生幼苗为研究对象,设置了盆栽试验.通过添加不同水平的N肥和水分,用于模拟不同水平的N沉降速率(0,3.0,6.0,9...     

绿肥和施氮对旱作冬小麦农田土壤酶活性的影响

基于田间定位试验研究了种植绿肥和施氮对旱作冬小麦农田土壤酶活性的影响。试验采用绿肥和氮肥双因素完全设计方案,其中绿肥作物在夏季休闲期种植,包括长武怀豆、苏丹草、怀豆+苏丹草混播和裸地休闲（对照）4种处理;氮肥于冬小麦播前施入,包括0、60、120 kg·hm^-2共3个水平;观测指标包括土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶活性。结果表明,与对照相比,休闲期种植怀豆、苏丹草、怀豆+苏丹草混播均显著提高了以上4种土壤总体酶活性,0～10 cm和10～20 cm土层增幅分别达12.9%～59.3%和6.19%～48.8%。土壤β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶活性在不同绿肥处理间无显著差异,而种植怀豆较种植苏丹草和混播显著提高了乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性。施氮肥对土壤酶活性具有显著促进作用,且4种土壤酶活性均随着施氮水平提高而增加。氮肥与绿肥对纤维素二糖水解酶活性具有交互影响。黄土高原旱作种植系统休闲期间可以考虑通过种植绿肥作物尤其是豆科绿肥来提高肥力。     

利用强度对草原土壤酶活性和养分影响的动态研究

文中研究了不同利用强度对羊草草原土壤中几种主要酶活性和养分含量的影响.结果表明:轻度放牧有利于土壤中转化酶和蛋白酶活性的增加,随放牧强度的增加会抑制其活性的增加.不同强度的放牧均导致脲酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶活性的增加;轻度放牧使草原土壤中的养分含量增加,有利于土壤肥力的提高,随放牧强度的增加,逐渐抑制全磷和速效氮含...     

短期N、P添加对荒漠草原土壤非保护性有机碳的影响

以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究N、P养分添加对荒漠草原0～30 cm土层土壤颗粒有机碳和轻组有机碳含量、分配比例、敏感指数的影响,探讨荒漠草原土壤非保护性有机碳分配比例及其向保护性有机碳的转化速率对N、P添加的响应.研究结果表明:短期N、P添加能促进荒漠草原表层土壤(0～10 cm)土壤颗粒有机碳和轻组...     

禁牧对祁连山冰沟流域高山草甸土有机碳及理化性质和酶活性的影响

在青海省祁连山冰沟流域的高山草甸土上,选择放牧与禁牧2个样品采集区,研究了禁牧对祁连山冰沟流域高山草甸土有机碳及理化性质和酶活性的影响。结果表明:高山草甸土遭到放牧牲畜连续3年的啃食和践踏后,植被覆盖度明显降低,归还到土壤中的生物量和枯落物积累量减少,0~20 cm土层有机质含量、有机碳密度、总孔隙度、团聚体、田间持水量、氮磷钾和酶活性降低,容重、CaCO_3和可溶性盐增加,但20 cm以下土层这些性质变化不大。放牧与禁牧比较,0~20 cm土层土壤容重、可溶性盐和CaCO_3分别增加14.15%、6.35%和1.27%;有机碳含量、有机碳密度、总孔隙度、团聚体和田间持水量分别降低29.76%、22.82%、9.45%、6.49%和7.69%;全氮、全磷、全钾、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶分别降低25.97%、15.56%、12.17%、33.77%、26.11%、42.00%、29.31%。放牧对有机碳、容重、孔隙度、田间持水量、可溶性盐、氮磷钾和酶活性影响深度为20 cm,对团聚体影响深度为40 cm。     

氮肥形态对小麦不同生育期土壤酶活性的影响

采用田间试验与室内分析相结合的方法,研究了氮肥形态对小麦不同生育期土壤酶活性的影响。结果表明： 脲酶、蛋白酶活性随小麦生育时期推进呈现出两个峰值,蔗糖酶先降后升再降,呈倒‘S’型曲线,脱氢酶在越冬、成熟期高,其它生育期低,曲线似‘U’型,过氧化氢酶活性在返青后呈急剧上升,拔节后缓降。0～20 cm酶活性普遍高于20～40 cm;施肥可以提高土壤酶活性,可使脲酶活性提高60.3%,蛋白酶活性平均提高36.0%,蔗糖酶活性平均提高36.7%,脱氢酶活性平均提高100%,过氧化氢酶平均提高33.8%;土壤酶活性变异系数的平均值大小顺序是：脲酶＞脱氢酶＞蛋白酶＞蔗糖酶＞过氧化氢酶;氮肥形态对小麦不同生育期5种土壤酶的影响各异,没有一定的规律性 。     

Fluxes of methane,carbon dioxide and nitrous oxide in an alpine wetland and an alpine grassland of the Tianshan Mountains,China

Methane(CH4), carbon dioxide(CO2) and nitrous oxide(N2O) are known to be major greenhouse gases that contribute to global warming. To identify the flux dynamics of these greenhouse gases is, therefore, of great significance. In this paper, we conducted a comparative study on an alpine grassland and alpine wetland at the Bayinbuluk Grassland Eco-system Research Station, Chinese Academy of Sciences. By using opaque, static, manual stainless steel chambers and gas chromatography, we measured the fluxes of CH4, N2O and CO2 from the grassland and wetland through an in situ monitoring study from May 2010 to October 2012. The mean flux rates of CH4, N2O and CO2 for the experimental alpine wetland in the growing season(from May to October) were estimated at 322.4 μg/(m2?h), 16.7 μg/(m2?h) and 76.7 mg/(m2?h), respectively; and the values for the alpine grassland were –88.2 μg/(m2?h), 12.7 μg/(m2?h), 57.3 mg/(m2?h), respectively. The gas fluxes showed large seasonal and annual variations, suggesting weak fluxes in the non-growing season. The relationships between these gas fluxes and environmental factors were analyzed for the two alpine ecosystems. The results showed that air temperature, precipitation, soil temperature and soil moisture can greatly influence the fluxes of CH4, N2O and CO2, but the alpine grassland and alpine wetland showed different feedback mechanisms under the same climate and environmental conditions.     

Spatiotemporal variation and correlation of soil enzyme activities and soil physicochemical properties in canopy gaps of the Tianshan Mountains,Northwest China

The study of the heterogeneity of soil enzyme activities at different sampling locations in canopy gaps will help understand the influence mechanism of canopy gaps on soil ecological processes. In this paper, we analyzed the spatiotemporal variation of soil enzyme activities and soil physicochemical properties at different sampling locations (closed canopy, expanded edge, canopy edge, gap center) in different sampling time (December, February, April, June, August, and October) on the northern slope of the Tianshan Mountains, Northwest China. The results showed that soil catalase, cellulase, sucrase, and acid phosphatase activities were relatively high from June to October and low from December to April, and most of soil enzyme activities were higher at closed canopy than at gap center. Soil urease activity was high during December-February. The soil temperature reached the highest value during June-August and was relatively high at gap center in October, December, and February. Soil water content was significantly higher in December and April than in other months. Soil bulk density was higher at gap center than at closed canopy in December. Soil pH and soil electrical conductivity in most months were higher at closed canopy than at gap center. Soil organic carbon, soil total nitrogen, and soil total phosphorus were generally higher at gap center than at closed canopy. Furthermore, sampling time played a leading role in the dynamic change of soil enzyme activity. The key factors affecting soil enzyme activity were soil temperature and soil water content, which were governed by canopy gaps. These results provide important support for further understanding the influence mechanism of forest ecosystem management and conservation on the Tianshan Mountains.     

高寒草甸不同类型草地土壤机械组成及肥力比较

研究了青藏高原高寒草甸不同类型草地土壤机械组成和土壤养分变化特征,并用相关分析探讨了土壤理化特征、土壤机械组成对不同草地类型群落物种组成、生物量变化的响应。结果表明:不同草地类型土壤机械组成分布大致是矮嵩草草甸:粉粒>细砂粒>粘粒>粗砂粒;高山嵩草草甸:细砂粒>粉粒>粘粒>粗砂粒;藏嵩草沼泽化草甸:细砂粒>粉粒>粘粒>粗砂粒;金露梅灌丛:粉粒>粘粒≥细砂粒>粗砂粒。矮嵩草草甸、高山嵩草草甸为粉砂质粘壤土,藏嵩草沼泽化草甸为壤土,金露梅灌丛为壤质粘土。矮嵩草草甸、高山嵩草草甸和金露梅灌丛土壤颗粒分布相对比较均匀(除藏嵩草沼泽化草甸外),主要集中在<0.5mm的范围内,土壤粘粒含量普遍大于20%。土壤全量养分和速效养分以及土壤物理特征均影响着高寒草甸不同草地类型土壤质量和土壤结构。土壤结构和养分状况是判断高寒草甸生态系统生态功能维持的关键指标之一。     

长期氮磷配施对褐土细菌多样性及土壤酶活性的影响

为探明不同氮磷化肥配施对土壤细菌群落结构和酶活性的影响,以山西寿阳褐土长期施肥定位试验为依托,选择5个施肥处理：CK（不施肥）、N₁P₁(N:60 kg·hm^-2;P:37.5 kg·hm^-2)、N₂P₂(N:120 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2)、N₃P₃(N:180 kg·hm^-2;P:112.5 kg·hm^-2)和N₄P₄(N:240 kg·hm^-2;P:150.0 kg·hm^-2),采集玉米收获后耕层（0～20 cm）土样,通过Illumina HiSeq高通量测序技术,对土壤细菌16S rRNA的V3-V4区进行测序;采用比色法测定土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性,分析细菌群落结构与土壤酶活性之间的相关性。结果表明,4...