水氮控制对荒漠草原中小型土壤动物的影响

为了解模拟氮沉降和降雨变化对短花针茅荒漠草原中小型土壤动物的影响,本试验设计主区为自然降雨（CK）、增雨30%（W）和减雨30%（R）3个水分处理,副区为0（N0）,30（N30）,50（N50）和100（N100） kg/（hm²·a）4个氮素处理共12个处理.研究表明：在相同的水分处理中随着氮浓度的不断增高,表层土壤中中小型土壤动物的个体密度呈先上升后下降趋势.W-N30处理下中小型土壤动物个体密度高于其他处理（P<0.05）,类群数随着氮浓度升高呈下降趋势,减雨与过量施氮对表层土壤中中小型土壤动物个体密度具有抑制作用.短花针茅荒漠草原中小型土壤动物在土层中具有明显的表聚特性.另外,冗余分析（RDA）表明,研究区内中小型土壤动物的优势类群与常见类群受环境因子影响较显著,土壤pH值、温度、含水量、有机质和植物全C、全N、C/N对中小型土壤动物个体密度影响均较大,但短期内对类群数的影响不显著.当短花针茅荒漠草原面临全球变化时,随着氮沉降量逐渐增加,表层土壤中中小型土壤动物个体密度先逐渐增加,当达到不同水分条件下氮浓度阈值时,则对表层土壤中中小型土壤动物产生抑制作用.     

增雨和氮添加对内蒙古草原土壤氮矿化潜力的影响

论文以内蒙古克氏针茅草原为研究对象,通过设置不同降雨强度的等量增雨和氮添加实验,研究温带草原土壤氮矿化潜力对不同增雨模式的响应以及氮添加对这种响应的影响。两个增雨处理分别是在6月和7月共增加60 mm降水和自然降雨。增雨方式是单次降雨强度分别为每次2、5、10、20、30 mm,对应的频率分别为每隔2、5、10、20和30 d一次。两个氮添加处理分别是10 g N·m^-1·a^-1和无氮添加。处理2 a后于8月采集各处理原状土样,在20 ℃和60%田间持水量下进行4周的室内培养实验,测定土壤无机氮含量,计算氮矿化潜力。结果表明：1）总体上,增雨对土壤无机氮含量和氮矿化潜力没有显著影响,但不同的增雨方式对土壤氮矿化潜力影响不同,高强度低频率的增雨有利于提高土壤氮矿化潜力;2）氮添加增加了土壤无机氮含量和氮矿化潜力,与对照相比分别提高了256%和29%;3）氮添加后,每次5 mm的低强度高频率的增雨方式显著提高了土壤氮矿化潜力。这说明,未来增雨模式的短期改变不会影响土壤供氮能力,而氮沉降则能够改变土壤供氮能力对降雨模式的响应。     

胜利油田油井开采时间对土壤线虫群落的影响

选择胜利油田不同开采时间的油井,研究石油开采对土壤线虫的影响.试验共鉴定出土壤线虫18科39属,其中食细菌线虫23属、食真菌线虫2属、植物寄生线虫9属、杂食/捕食线虫5属.食细菌类线虫数量所占比例最大,达56.36%,其次为食植物类、杂食/捕食类和食真菌类线虫.优势类群为盆咽属(Panagrolaimus)、头叶属(Cephalobus)、真头叶属(Eucephalobus).石油开采时间影响土壤线虫数量与植食性线虫数量,同时还影响线虫群落植物寄生线虫成熟指数(PPI),与开采时间显著相关的线虫有13个属.受石油开采干扰土壤的线虫主要是c-p 1和c-p 2类群.油井开采时间与土壤中w(总石油烃)的相关性不显著,土壤中w(总石油烃)影响线虫成熟指数(MI),而盘旋属(Rotylenchus)数量受石油烃影响较大.      

降雨变化对荒漠草原植物群落多样性与土壤C:N:P生态化学计量特征的影响

研究降雨格局变化对植物群落多样性、土壤C：N：P生态化学计量特征的影响,以及关键土壤因子与植物群落多样性间的关系,对于荒漠草原植物群落多样性的保护具有重要意义.本文以黄土高原西部荒漠草原为研究对象,通过3 a野外降雨控制试验（减少40%降雨、减少20%降雨、自然降雨、增加20%降雨和增加40%降雨）,探讨干湿年份下降雨变化对植物群落多样性及其土壤C：N：P生态化学计量特征的影响,以及降雨变化下土壤C：N：P生态化学计量特征及关键土壤因子与植物群落多样性的关系.结果表明,在正常年份与偏干年份（2013年与2015年）,Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数分别以减雨20%处理显著低于对照和增雨40%处理,在偏湿年份（2014年）,Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数对降雨处理无显著差异.在正常年份与偏干年份,随降雨量的增加土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、碳氮比（C：N）、碳磷比（C：P）和氮磷比（N：P）呈降低趋势,其中,C：N显著降低;在偏湿年份,随降雨量增加土壤SOC、TN、C：P和N：P呈上升趋势.在正常年份,降雨处理对土壤含水量影响不显著,导致土壤含水量对植物群落影响有限,SOC、TN、N：P、C：N和微生物量氮（MBN）对植物群落多样性的影响更为突出;在偏湿年份,年降雨量丰富,降雨量增加导致土壤养分上升,水分不是限制植物生长的最重要因素,土壤含水量、土壤养分与生态化学计量特征共同调节和控制着植物群落多样性;在偏干年份,降雨处理对土壤含水影响显著,且降雨量增加导致土壤养分流失较多,因此,土壤含水量成为影响植物群落多样性的最主要因素.由此可知,在不同干湿年份,植物群落多样性与土壤C：N：P生态化学计量特征对降雨变化的响应不同;土壤C：N：P对植物群落多样性的影响也不同,本文的研究结果旨在为未来降雨变化下荒漠草原的保护与管理提供一定的理论依据.     

温带亚高山针叶林土壤碳循环微生物群落的时空动态

选取参与碳固定的二磷酸羧化/加氧酶基因（cbbM）、有机碳降解的淀粉酶基因（amylase）和纤维素酶基因（cellulase）作为分子标记,用实时定量PCR方法对温带亚高山华北落叶松（Larix gmelinii var.principis-rupprechtii）林、白杄（Picea meyeri）林、青杄（P.wilsonii）林和油松（Pinus tabulaeformis）林土壤碳循环功能微生物类群丰度的时空动态开展研究.结果显示,总碳（TC）、总氮（TN）、总硫（TS）、有机质（OM）和有机碳（TOC）、pH值、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性在4种森林土壤中都有不同程度的差异,且有显著的季节变化特征.高海拔华北落叶松林土壤TC、TN、TS、C/N、OM和TOC含量最高,而pH值最低.土壤TC、TN、亚硝态氮（NO₂^--N）含量、蔗糖酶和脲酶活性,与碳循环微生物类群的丰度呈极显著相关.土壤NO₃^--N含量与有机碳分解和固碳微生物类群的相对丰度显著相关;土壤C/N、NO₂^--N、pH值、OM、TOC、过氧化氢酶及脲酶活性,与降解易分解碳（labile C）和难分解碳（recalcitrant C）的微生物类群的相对丰度呈极显著相关.植被类型和季节变化共同影响土壤碳循环微生物类群的丰度,而季节变化是主导因素.植被和土壤环境因子通过调控微生物群落碳代谢功能类群的结构,影响森林土壤碳源-汇的平衡.     

降水改变下撂荒草地的化学计量失衡改变调节土壤呼吸

降水作为全球气候变化的关键因子,其变化会影响土壤呼吸.微生物是土壤呼吸的关键驱动因素,但是在不同降雨梯度下,针对脆弱生境地区,微生物化学计量与呼吸的关系还不明确.以黄土丘陵区典型撂荒草地为研究对象开展了原位模拟降雨变化的实验(5个降水梯度),测定了土壤呼吸、养分、微生物生物量和胞外酶,并计算微生物计量特征.结果表明：(1)土壤呼吸(SR)在增雨处理下土壤呼吸显著升高,而在减雨处理下显著降低.(2)降水变化影响了化学计量不平衡,其中活性资源库氮(N)与磷(P)之间的不平衡(N∶P不平衡)整体呈现出近“U”型趋势,活性资源库碳(C)与P之间的不平衡(C∶P不平衡)仅在2019年变化显著,变化趋势为：P50>P25>CK>D25>D50,表明C∶P不平衡对降雨变化更敏感.(3)随降雨量的增加土壤β-1,4-葡糖苷酶(BG)降低,氮降解酶活性β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和亮氨酸胺肽酶(LAG)之和(NAG+LAP)在两年减雨处理期间显著下降;碱性磷酸酶(ALP)在增雨条件下活性显著增强,而在减雨条件下活性显著减弱;BG∶(NAG+LAP)和BG∶ALP均...     

温带亚高山针叶林土壤碳循环微生物群落的时空动态

选取参与碳固定的二磷酸羧化/加氧酶基因（cbbM）、有机碳降解的淀粉酶基因（amylase）和纤维素酶基因（cellulase）作为分子标记,用实时定量PCR方法对温带亚高山华北落叶松（Larix gmelinii var.principis-rupprechtii）林、白杄（Picea meyeri）林、青杄（P.wilsonii）林和油松（Pinus tabulaeformis）林土壤碳循环功能微生物类群丰度的时空动态开展研究.结果显示,总碳（TC）、总氮（TN）、总硫（TS）、有机质（OM）和有机碳（TOC）、pH值、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性在4种森林土壤中都有不同程度的差异,且有显著的季节变化特征.高海拔华北落叶松林土壤TC、TN、TS、C/N、OM和TOC含量最高,而pH值最低.土壤TC、TN、亚硝态氮（NO₂^--N）含量、蔗糖酶和脲酶活性,与碳循环微生物类群的丰度呈极显著相关.土壤NO₃^--N含量与有机碳分解和固碳微生物类群的相对丰度显著相关;土壤C/N、NO₂^--N、pH值、OM、TOC、过氧化氢酶及脲酶活性,与降解易分解碳（labile C）和难分解碳（recalcitrant C）的微生物类群的相对丰度呈极显著相关.植被类型和季节变化共同影响土壤碳循环微生物类群的丰度,而季节变化是主导因素.植被和土壤环境因子通过调控微生物群落碳代谢功能类群的结构,影响森林土壤碳源-汇的平衡.     

黄土高原草地土壤细菌群落结构对于降水变化的响应

微生物作为生态系统功能的主要参与者,对降水变化引起的土壤水分变化的响应是科学评估气候变化对半干旱生态系统影响的一个非常重要的方面.为研究降水变化对土壤微生物群落结构多样性的影响,在黄土高原进行了为期2 a的原位模拟降雨变化实验,设置了5种降水梯度,即减少自然降雨的80%和40%、自然降雨和增加自然降雨的40%和80%(编号为D80、 D40、 NP、 I40和I80).结果表明:①减雨或增雨80%处理中C/N较低,而增雨40%(I40)时最大, 0～20 cm土层的均值为10.76; MBC/MBN在减雨80%(D80)和增雨80%(I80)处理中随土层变化显著,D80时最大值为14.15.②黄土高原天然草地土壤中,主要的优势菌门为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria),主要的优势菌纲为放线菌纲(Actinobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、α-变形杆菌纲(α-Proteobacteria)和热微菌纲(Thermomicrobia).③RDA分析显示,在降水处理条件下,土壤溶解性有机碳、可溶性有机氮、电导率、pH值的变化是影响该研究区土壤细菌分布的主要因素.总之,干旱或极端降水对黄土高原区土壤活性有机质含量和土壤细菌种群多样性及丰度影响显著.     

藏北高寒草甸土壤线虫群落对模拟增温的响应

为了解气候变暖对藏北高寒草甸土壤线虫群落的影响,该研究在西藏那曲县西藏大学—中国科学院青藏高原研究所那曲生态环境综合观测研究站高寒草甸样地进行了为期3年的模拟增温实验。结果表明,增温降低了土壤线虫个体密度,增大了均匀度,并改变了土壤线虫群落的空间分布和季节动态。同时,增温也改变了土壤线虫群落的物种组成,Longidorella等属是增温后出现的种类,Nothotylenchus等属对温度升高比较敏感,增温后消失。Shannon-Weiner多样性指数所指示的生物多样性在模拟增温条件下没有明显的改变。增温导致营养类群中植食性线虫、食细菌性线虫种类增加,杂食/捕食性线虫种类减少,食真菌性线虫种类则没有变化。群落结构的改变带来了生态系统功能的变化,线虫通路比值显示,增温促进了以细菌为主的土壤有机质降解通道;成熟度指数升高、植物寄生线虫指数降低的趋势则表明土壤线虫群落受到增温干扰后,适应能力逐渐增强,高寒草甸生态系统趋于更加稳定的状态。     

人工林与其紧邻农田中野生植物与土壤线虫群落特征对比

我国北方农耕区休耕地种植杨树现象较为普遍,但是人工林对农业生态系统中生物多样性的保护作用却鲜有关注.在山东省宁津县选取3块样地,均为休耕地种植杨树林且紧邻小麦玉米轮作田,对比人工林下、田埂及农田内的草本植物群落特征、土壤线虫群落特征及土壤化学性质,以探究人工林对农业生态系统中生物多样性的作用.结果表明:①植物样方总物种数和样方平均物种数均呈现农田 < 距田埂30 m人工林下 < 距田埂10 m人工林下 < 田埂 < 距田埂20 m人工林下 < 距田埂5 m人工林下的变化规律,其中,距田埂5 m人工林下植物样方总物种数为21种,农田内11种.人工林下草本植物群落多样性指数、丰富度指数均显著高于农田内杂草植物群落相应指数（P < 0.05）.②农田、田埂及距田埂5 m的人工林下的土壤线虫组成存在差异,农田和人工林下土壤线虫优势属为头叶属（Cephalobus）,而田埂中为真头叶属（Eucephalobus）.土壤线虫群落多样性指数、成熟指数、植物寄生线虫成熟指数及线虫通路比在人工林下、田埂和农田之间差异均不显著（P≥0.05）,土壤线虫均为耐环境压力类群.③人工林下与农田土壤中总氮（TN）、总碳（TC）含量差异不显著（P≥0.05）,而田埂和人工林下土壤碳氮比（C/N）显著高于农田内（P < 0.01）,表明林下和田埂土壤中有机物分解矿化速度低于农田内.土壤TN含量、TC含量、C/N和pH均与植物群落具有显著关联,而对土壤线虫群落均无显著影响.研究显示,在我国北方休耕地种植杨树林,对于农业生态系统中草本植物多样性保护具有积极作用,但是难以在几年内有效地改善土壤质量.      

Effect of free-air CO2 enrichment on nematode communities in a Chinese farmland ecosystem

At a rice-wheat rotational free-air CO2 enrichment(FACE) platform, the effect of elevated atmospheric CO2 on soil nematode communities in a farmland ecosystem was studied. Wheat plots were exposed to elevated atmospheric CO2 (ambient 370 μl/L 200 μl/L).32 families and 40 genera of nematode were observed in soil suspensions during the study period. Under FACE treatment, the numbers of total nematodes, bacterivores and fungivores exhibited an increasing trend. Because of the seasonal variation of soil temperature and moisture, the effect of elevated atmospheric CO2 on soil nematodes was only observed under favorable conditions. The response of nematode communities to elevated atmospheric CO2 may indicate the change of soil food web.     

基于线虫生物多样性的稻田镉污染土壤修复成效研究

土壤线虫群落特征是土壤质量评价的重要指标,特别是用于重金属污染土壤的修复成效评估. 为评价重金属镉(Cd)污染稻田土壤修复的生态效应,以湖南省长沙市长沙县Cd污染水稻农田为研究样地,分析了施用钝化剂、钝化剂+净水和叶面肥三种修复措施对土壤线虫的生物多样性和群落功能多样性的影响. 结果表明:①共鉴定线虫13 599条,隶属于32属,其中杂食/捕食线虫(8属)的数量最多,占比为61.55%;食细菌线虫(13属)、食真菌线虫(3属)和植食性线虫(8属)分别占所有线虫数量的14.62%、1.72%和22.11%. ②施用钝化剂、钝化剂+净水和叶面肥三种修复措施的水稻农田土壤中线虫物种数、Shannon-Wiener多样性指数、Simposon优势度指数和Pielou均匀度指数均与对照组(蒸馏水喷施)没有显著差异,表明这3种土壤修复措施对土壤线虫的生物多样性没有显著影响. ③水稻土壤线虫生活史策略指数如成熟指数(MI、MI25)、植物寄生线虫成熟指数(PPI)等在3种修复措施之间差异显著,说明不同修复措施间的土壤线虫群落结构存在显著差异,但这种差异与取样时间有关. ④3种修复措施之间的生态功能指数,如富集指数(EI)、结构指数(SI)、通路指数(NCR)和瓦斯乐斯卡指数(WI)均没有显著差异. 研究显示,土壤线虫生活史策略指数可作为重金属污染土壤修复的成效评价指标,指示土壤生态系统质量.      

Effects of heavy metal pollution of highway origin on soil nematode guilds in North Shenyang, China

Soil samples were collected with distance at 5, 20, 40, 80, 160 and 320 m from the Shen-Ha Highway, Northeast China, to investigate the effect of heavy metals of highway origin on soil nematode guilds. The contents of soil Pb, Cu and Zn and the nematode community structure in this investigation were analyzed. The results showed that the contents of total and available Pb, Cu and Zn varied significantly with the different distances from the highway. Pb was the main pollutant in the soils in the vicinity of Shen-Ha Highway and the zone from 20 to 40 m away from the highway was the most polluted area. The highest abundance of soil nematodes was found at 5 m while the lowest at 20 m away from the highway. Thirty six genera of nematodes belonging to 23 families were identified. Nematode guilds having different responses to soil heavy metals were classified into four types. Soil nematode guilds may act as a prominent indicator to heavy metal pollution of highway origin.     

GIS支持下的黄土高原地区植被生态梯度分析

在地理信息系统(GIS)支持下对黄土高原地区257个样方的植被进行了研究。DCA分析较好地反映了植被的连续性变化及植被的生态梯度与气候因子的关系。分析的结果表明．植被组成和结构沿经、纬度变化明显，分异出森林、森林草原、温性草原、荒漠半荒漠植被等不同类型，优势种替代明显，植物种类也形成了不同的生态类型。植被的梯度变化与气候因子密切相关，较好地反映了黄土高原地区环境与结构的空间变异特点。     

塞北荒漠植物根围球囊霉素和生态化学计量特征的空间分布

为探明塞北荒漠梁地植物根围土壤球囊霉素和生态化学计量特征的空间分布规律,于2013年6月选取内蒙古正蓝旗青格勒图典型梁地阳坡,设置梁底、梁坡和梁顶3个样地,按照0~10、>10~20、>20~30、>30~40、>40~50 cm五个土层分别采集沙鞭(Psammochloa villosa)和沙蒿(Artemisia sphaerocephala)根围土壤样品,分析土壤因子、球囊霉素含量和生态化学计量特征.结果表明,梁底土壤w(SOC)(SOC为有机碳)、w(TN)、w(碱解氮)、w(TP)、w(有效钾)和w(球囊霉素)明显高于梁坡和梁顶,不同样地内,随着土层加深,土壤养分含量逐渐降低,w(球囊霉素)显著降低,但生态化学计量比随坡位及土层变化不显著.不同样地土壤w(SOC)、w(TN)、w(TP)平均值分别为5.936、1.286、0.115 mg/g,C/N[w(SOC)/w(TN)]、C/P[w(SOC)/w(TP)]、N/P[w(TN)/w(TP)]平均值分别为4.918、58.349、11.876,均低于全国陆地土壤平均水平.土壤中w(总球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)平均值分别为1.822和0.838 mg/g,低于森林生态系统和草地生态系统,w(总球囊霉素)约占有机碳库的29.9%,具有较高的贡献值.研究显示,塞北荒漠植物根围土壤养分贫乏,磷素缺乏严重;球囊霉素含量及其生态分布规律可作为监测和评价土壤质量状况的有效指标.