黄河三角洲不同植物群落土壤酶活性特征及影响因子分析

土壤酶是滨海湿地群落构建和演替的关键因子,但水盐胁迫条件下土壤酶活性的驱动机制尚不明确.以黄河三角洲盐地碱蓬、芦苇、柽柳这3种盐生植物群落为对象,研究其根际与非根际土壤中蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶的活性特征及其分布规律,并结合土壤理化性质的变化探讨滨海湿地群落演替过程中土壤酶活性的驱动因子.结果表明,盐地碱蓬、芦苇、柽柳群落的根际土壤酶活性和土壤肥力指标均显著高于非根际土壤(P <0. 05).在根际土壤中,磷酸酶与过氧化氢酶活性均表现为盐地碱蓬<芦苇<柽柳,蔗糖酶与脲酶活性则分别表现为柽柳<盐地碱蓬<芦苇、盐地碱蓬<柽柳<芦苇,且不同盐生植物群落根际土壤理化性质存在显著差异(P <0. 05),说明植物类型及其根际效应均会影响土壤酶活性和土壤肥力特征,且根际效应对土壤酶活性的影响大于植被类型.土壤蔗糖酶活性与有效钾(AK)、有效磷(AP)、铵态氮(NH₄⁺-N)显著正相关(P <0. 05);脲酶活性与全氮(TN)、有机质(SOM)、AK、AP、NH₄     

天津滨海地区不同年限吹填土植被恢复与土壤理化性质变异特征

为探索滨海重盐碱地植物恢复过程中土壤理化性质的变异规律,对天津滨海新区5个不同吹填年限的围海吹填区植被特征以及土壤主要理化性质进行综合研究。结果表明:1）随着吹填年限的增加,植被群落由单一的盐地碱蓬群落向盐地碱蓬-芦苇群落及盐地碱蓬-柽柳群落演替,植被种类、植被生物量和植被盖度呈增加趋势;2）随着吹填年限的增加,理化性质发生变异的土层深度也随之增加,0~60 cm土层中土壤容重、含盐量和pH总体呈降低趋势,土壤孔隙度和有机质含量总体呈上升趋势,速效氮、速效磷和速效钾含量总体无明显规律,且有机质含量和速效氮含量均处于缺乏状态;3）相关性分析结果表明,吹填年限与植被的丰富度、植被盖度、根系深度、植被生物量、土壤总孔隙度及土壤有机质呈显著正相关,而与土壤容重、含盐量、pH、速效钾含量呈显著负相关,与土壤速效氮、速效磷含量无显著关系。上述研究表明,滨海围海吹填区土壤主要理化性质随着吹填年限呈现一定的差异和规律性,植被对于改善滨海吹填土壤理化性质具有直接影响。该研究结果可为滨海重盐碱地的生态建设工作提供参考。     

外源氮输入对生长季黄河口碱蓬-土壤系统磷分布规律的影响

为研究氮负荷不断增强情况下黄河口湿地磷的生物循环状况,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮（N）输入模拟试验,研究不同氮输入梯度[N0（对照处理）,6.0 g/（m2·a）;N1（低氮处理）,9.0 g/（m2·a）;N2（中氮处理）,12.0 g/（m2·a）;N3（高氮处理）,18.0 g/（m2·a）]下生长季碱蓬湿地植物-土壤系统中w（TP）分布特征的差异.结果表明:外源氮输入对湿地表层（0~10 cm）土壤中w（TP）变化的影响较为明显,N2和N3处理下w（TP）整体高于N0和N1处理.不同氮处理下植物各器官的w（TP）生长初期表现为根>叶>茎,生长旺期和末期表现为叶>根>茎,说明叶是磷的主要累积器官.外源氮输入改变了碱蓬湿地的养分限制状况,随着氮输入量的增加,土壤和植物-土壤系统磷储量、氮供给的增幅远低于植物亚系统,说明氮、磷之间的养分供给存在不同步性.研究显示,在未来黄河口氮养分负荷不断增加的情况下,碱蓬湿地植物-土壤系统极有可能通过加速磷的生物循环来缓解日益加剧的磷养分限制状况,进而使得氮、磷养分之间可能形成正反馈机制,而这将有利于维持湿地系统的稳定与健康.      

三峡库区消落带4种典型植物根际土壤养分与氮素赋存形态

三峡水库消落带土壤N循环受到植被覆盖和季节性淹水的影响,对三峡水库水质具有潜在的不利影响,进行消落带植被恢复和提高土壤N保持能力成为保护库区水环境的重要措施.选择三峡库区一级支流澎溪河消落带为研究对象,分别在冲积潮土、紫色土和水稻土分布区采集狗牙根、香附子、苍耳以及玉米这4种典型植物根际、非根际土壤,分析了根际与非根际土壤理化性质与N赋存形态特征,并比较了不同植物类型根际富集效果,初步探究不同植物根际效应对消落带土壤N循环的影响.结果表明,所有植物根际土壤p H均低于非根际,有机质、全氮、全磷、速效氮均高于非根际,且根际富集率表现为香附子狗牙根玉米苍耳;不同植物根际对土壤全钾、有效磷、速效钾影响作用不一致;植物根际土壤中可转化态氮TF-N及其不同赋存形态离子交换态氮(IEF-N)、碳酸盐结合态氮(CF-N)、铁锰氧化态氮(IMOF-N)和有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)均高于非根际土壤,植物根际效应能够改变土壤N赋存形态及其对N循环的贡献率,但狗牙根和香附子根际土壤中TF-N占TN的比率低于非根际,而玉米和苍耳相反,表明消落带玉米和苍耳覆盖加快了N素向TF-N转化,不利于土壤N素保持;消落带土壤有机质、总磷和有效磷含量与可转化态N形态显著相关,是土壤N形态转化的主要因素.研究表明,消落带狗牙根和香附子覆盖对土壤N素的保持优于玉米和苍耳,植物根际效应对消落带土壤N循环的影响为消落带植被恢复中植物选择提供了参考.     

三峡消落带适生植物根系活动调控土壤养分与细菌群落多样性特征

植物通过根系分泌修饰根际土壤微环境.从植物根系-土壤-微生物三者密切关联的根际土壤微环境角度,研究三峡消落带植被修复重建后根部土壤微生态动态特征,对于认识和评估消落带退化土壤环境的生态修复工作具有重要意义.从三峡库区忠县石宝寨汝溪河消落带植被修复示范基地采集人工植被中4种优势植物落羽杉(Taxodium distichum)、立柳(Salix matsudana)、狗牙根(Cynodon dactylon)和牛鞭草(Hemarthria altissima)的根际与非根际土壤,探究其根际与非根际土壤的养分含量与酶活性差异,同时通过高通量测序进行细菌群落多样性分析,以阐明三峡消落带不同物种逆境胁迫下的生长适应性以及养分利用策略.结果表明:①三峡库区消落带4种适生植物根系活动导致根际与非根际土壤养分含量产生显著差异,主要表现为根际土壤有机质、全氮、碱解氮以及有效磷的显著富集,而钾素在不同物种间的根际效应变化趋势并不一致;②蔗糖酶、脲酶以及酸性磷酸酶在4种适生植物中均表现出正向根际效应(R/S>1),但由于不同物种生理特征的差异,不同物种根系活动对3种土壤酶的激活效应存在差异;③高通量...     

茂兰喀斯特地区常见蕨类植物根际土氮、磷、钾营养元素含量特征

为探讨喀斯特地区植物根际土壤的养分含量特征及植物的适生机制,本文以茂兰喀斯特地区的专性钙生植物种、厌钙植物种和广布种三类对石灰土环境适生能力不同的蕨类植物为研究对象,采用剥落分离法收集根际和非根际土壤,分别对其氮、磷、钾元素进行测定分析。结果表明:(1)研究区土壤全氮含量无论是根际土还是非根际土均较高,根际土为专性钙生植物种广布种厌钙植物种,非根际土为石灰土酸性土,不同种(类)植物根际土壤间差异显著(p0.05)。全磷和有机磷含量均是石灰土显著高于酸性土(p0.05);石灰土非根际土全P含量处于较高水平,有效P偏低,酸性土非根际土有效P处于极低水平;不同种(类)植物根际土各形态磷素含量变异特征与非根际土各形态磷素含量变异特征基本一致。全钾含量无论根际还是非根际均是酸性土稍高于石灰土,而速效钾含量却是石灰土显著高于酸性土(p0.05);各植物种根际土壤速效K含量多处于中等偏低水平,而在不同类植物根际土壤中,除厌钙植物种处于较低水平外均达到较高水平,在石灰土非根际土壤和酸性土非根际土壤中也达到高到极高水平;各类土壤全钾含量均处于较低水平。(2)专性钙生植物种根际土壤较厌钙植物种根际土壤对土壤全N、全P、全K、有机P、有效P和速效K的根际效应均要强,其中,专性钙生植物种根际土壤中的全N、全P、有机P和有效P含量均高于非根际土壤。专性钙生植物种和广布种对土壤P、K具有较强的活化能力,厌钙植物种的活化能力相对较弱,但对其需求、吸收的程度较高。(3)根际及非根际土壤各元素含量及变异特征主要受土壤类型、质地、水热条件、生物活动等因素的影响。厌钙植物种对土壤P、K活化能力较弱而需求较高可能是其在石灰土上生长受限的原因之一。     

黄河三角洲不同植被类型下土壤pH与盐分差异分析

在土壤样品资料的基础上,分析了黄河三角洲柽柳、碱蓬、芦苇、棉田4种植被类型下土壤pH与全盐的差异,结果表明:(1)土壤垂直剖面上,柽柳、碱蓬全盐为表聚型,其中,柽柳群落土壤盐分明显高于碱蓬;而pH在0~10cm的土层上表现为碱蓬棉田地芦苇柽柳,柽柳群落土壤表现出全盐含量越高,pH越小的趋势。(2)土壤全盐、pH表层与深层差异显示出两种状态,一种是表层低于深层,如碱蓬、芦苇群落;另一种是表层高于深层,如柽柳群落、棉田地;而pH以棉田地为代表表层高于深层,其它3个群落土壤表层pH均低于深层。(3)变异系数表明,水平分布的表层土中全盐强变异类群是芦苇群落,这是因为芦苇群落生境的异质性较高,其pH变异相对较低;而在垂直土壤剖面上,土壤全盐及pH都以柽柳群落变异性较高,属于强变异类群,这与柽柳灌木的根际微生物活动有密切关系。     

黄河三角洲湿地不同植被类型下土壤营养元素空间分布及其生态化学计量学特征

选取黄河三角洲芦苇湿地、柽柳湿地、盐地碱蓬湿地和光滩这4种典型自然湿地及农垦地棉花田作为研究对象,阐明不同植被类型自然湿地土壤营养元素分布特征和生态化学计量学特征,并进行农垦地同自然湿地的对比研究.结果表明,自然湿地内土壤总有机碳（TOC）和总氮（TN）含量总体表现为：芦苇湿地、柽柳湿地>盐地碱蓬湿地>光滩,TOC和TN含量同土壤电导率值（EC）和pH值呈显著负相关（P<0.05）;棉花田TOC、 TN和全磷（TP）含量显著高于自然湿地（P<0.05）,其中硝态氮（NO^-₃-N）含量为自然湿地的9.4～11.4倍,但棉花田碳、氮和磷含量同EC值和pH值无显著相关性（P>0.05）.相关分析表明,自然湿地土壤碳氮比（C/N）主要受控于TN含量（P<0.05）,棉花田土壤C/N显著低于自然湿地（P<0.05）.自然湿地及棉花田土壤碳磷比（C/P）和氮磷比（N/P）均值较低,且与土壤TOC和TN含量变化趋势一致.对比分析发现,整体上棉花田土壤营养元素含量、 C/N、 C/P和N/P差异显著（P<0.0...     

黄河三角洲盐碱土根际微环境的微生物多样性及理化性质分析

土壤盐碱化是限制全世界农业发展的主要问题.在盐碱土壤上种植盐生植物和耐盐植物可以对盐碱土壤进行脱盐,而盐碱土壤中的微生物对盐生植物和耐盐植物的生长起着重要作用.本研究在盐碱地上选取玉米、棉花、盐地芦苇和盐地碱蓬这4种有代表性的植物,采集土壤样品,探究植物根系与非根系主要细菌群落与土壤理化性质和盐碱土壤微生物多样性的关系.结果表明,盐地碱蓬的根系微生物在一定程度上影响了土壤的pH,土壤中的盐度与土壤营养物质呈明显的负相关关系.所有土壤样品中相对丰度较高的前5个细菌门均为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、绿弯菌门和酸杆菌门.其中,棉花、芦苇和盐地碱蓬中根系土壤与非根系土壤耐盐菌门存在较大差异,分析高通量测序结果可以得出3种植物根系与非根系土壤中差异较大的耐盐细菌属,如棉花土壤中差异较大的Actinophytocola和Lechevalieria,芦苇土壤中差异较大的Bacillus和Filobacillus,以及盐地碱蓬土壤中的Echinicola.本研究可为盐碱地中接种促进植物生长的微生物提供理论依据.     

艾比湖湿地根际放线菌多样性及其环境响应

分别在春、夏、秋3个季节采集新疆艾比湖自然保护区盐节木、芦苇以及盐角草3种不同植被的根际土壤,利用PCR-DGGE技术研究土壤放线菌群落结构及多样性,同时测定7个理化因子,并对放线菌多样性与土壤理化因子的相关性进行分析。结果表明,艾比湖湿地不同植物根际、不同季节的放线菌多样性存在明显差异,其中盐角草群落放线菌的多样性最高,芦苇群落次之,盐节木群落最低;在盐节木和芦苇根际土壤中放线菌的多样性为夏季秋季春季,而盐角草根际土壤放线菌的多样性随春夏秋季节的变化依次增大。DGGE图谱中共测序22个条带,主要为放线菌亚目、微球菌亚目、弗兰克氏菌亚目、酸微菌亚目、棒杆菌亚目、动孢菌亚目和细菌域的未知类群。Shannon指数与土壤有机质含量、含水量呈显著正相关;与电导率、pH值、速效钾、有效磷和碱解氮等呈负相关。     

盘锦“红海滩”退化初探

本文采用海水监测、翅碱蓬野外调查及盆栽试验和室内分析方法,研究了盘锦"红海滩"翅碱蓬群落的退化死亡原因,特别是翅碱蓬退化死亡与土壤盐分的关系。结果表明,翅碱蓬适宜的土壤盐分含量在10g/kg至16g/kg之间,初步认为由于滩涂土壤盐分升高产生的盐害是引起盘锦"红海滩"翅碱蓬群落退化死亡的主要原因。     

湿地挺水植物根系土壤中的磷形态变化与分析

以野鸭湖湿地中扁秆藨草、芦苇和茭白3种优势挺水植物为研究对象,利用化学连续提取法对根际和非根际土壤中不同形态无机磷和有机磷进行分级提取,分析了不同形态磷的含量特点和分布规律,探讨了植物对磷素的潜在吸收机制.结果表明,根际Ca-P含量均显著低于非根际,Ex-P、Fe-P和Oc-P相反.4种形态有机磷含量均为根际高于非根际,表现出累积的趋势.根际Ca-P/TP值显著小于非根际,说明植物将有效性低的Ca-P形态大量转化为其他形态无机磷以供自身利用;根际HR-OP/TP值小于非根际,而MR-OP/TP大于非根际,表明稳定有机磷形态有向活性高的有机磷转化的趋势;TIP/TP均为根际小于非根际,而TOP/TP根际大于非根际,推测根系在吸收利用磷素的过程中主要吸收无机磷,同时积聚大量有机磷供转化后利用.     

高原喀斯特土壤养分容量及其林木持续性研究

以高原喀斯特地区土壤为研究对象,研究了土壤中理化指标,探讨了该地区植物生长动态和土壤中营养元素丰缺现状,并对植物生长的土壤养分容量库进行了估算。结果表明:喀斯特高原土壤土层较浅,土壤中钾素丰富,氮素、磷素含量较低,氮素是林木生长的主要限制因子;相比之下,磷素在林地土壤中总量低于钾素与氮素,但其有效态所占的比例高于氮和钾,可能是林木生长过程对磷的吸收利用率高于氮和钾。在次生林生态系统群落结构没有大的变化调整条件下,该地区0.1公顷土壤至少能提供云南鼠刺、圆果化香、槲栎等136棵乔木理想状态下生长发育近600年的养分。土壤有效态养分含量可以满足植物生长的养分需求,但在100年后植物体生长发育主要受到有效磷素的限制。     

根际微生物在污染水体植物修复中的作用

综述了近年来国内外有关水生植物根际微生物在污染水体和湿地修复中的作用研究成果,深入探讨了植物修复的机理。指出水生植物对污染环境的修复主要依赖环境、水生植物和微生物以及三者之间的联合作用,植物和微生物的耦合作用是水生植物应用于水体修复的重要机制。人工湿地对氮的去除主要通过微生物的硝化-反硝化作用途径;根际微生物和植物的联合作用可以改变磷的存在形态,从而加速磷的去除;在有机物和重金属污染环境中,根际微生物通过增强植物对环境的适应性促进污染物的去除。     

佛山市郊菜地土壤理化性质与重金属含量及其相关性

对佛山市郊主要菜地土壤理化性质与重金属污染状况及其之间的相关性进行分析。结果表明：菜地土壤呈酸性,有机质含量偏低,而碱解氮、速效磷和速效钾含量普遍较高。Cd平均含量超出国家土壤环境质量二级标准,但Cu、Zn、Ni、Ph、Cr平均含量都在国家二级标准内,Cd是主要污染因子。pH与速效磷、碱解氮、速效钾存在极显著或显著负相关关系;碱解氮、速效磷和速效钾三者之间均存在极显著正相关关系;Cu、Zn、Ni、Pb和Cr之间存在极显著或显著正相关关系,它们具有同源关系,并呈现复合污染的趋势;pH与Cu、Zn、Ni、Cr、Cd呈正相关;有机质与Cu、Zn、Ph、Cr表现出中等正相关;碱解氮、速效磷、速效钾与所有重金属都呈负相关,但相关性不显著。     

互花米草对苏北滨海湿地表土有机碳更新的影响

自互花米草引入苏北滨海湿地后,逐渐替代本土植物盐蒿并形成单一植被的互花米草湿地.选择苏北地区盐蒿湿地及不同生长年限的互花米草湿地,采集其表层土壤样品,分别测定全土和分离的土壤粒径组分中总有机碳及δ13C值,分析湿地土壤有机碳浓度及其同位素组成的变化.结果表明,互花米草引入盐蒿湿地后,表层土壤有机碳浓度显著增加(增量达70%),且随着互花米草生长时间延长而明显增加.与盐蒿湿地相比,互花米草湿地土壤中大团聚体(>250mm)和微团聚体组分(53~250mm)有机碳浓度均显著增加,而粉粒组分(2~53mm)则无明显变化.互花米草湿地土壤原状土及各粒径组分的δ13C值均明显高于盐蒿土壤,源于互花米草的新碳在各粒径组分中均有分布,但主要富集在大团聚体组分中,占该组分总碳的31%~43%,说明互花米草生长对土壤有机碳浓度增加主要反映在粗粒径组分中,而对粉、黏粒组分则影响较小.     

双台子河口湿地不同植物群落土壤营养元素及含盐量研究

采用时空互代法,选择辽宁双台子河口湿地中芦苇（Phragmites australis（Clav.）Trin.）、香蒲（Typha orientalis Presl.）、碱茅（Puccinellia distans Parl）和碱蓬（Suaeda salsa）4种群落,研究了不同植物群落土壤中营养元素和含盐量分布特征,...     

玉米根际微生物氮磷转化的功能基因组学分析

化肥减量增效是保障农业生态环境安全的重要基础.微生物是调控土壤氮磷循环的关键驱动力,研究根际微生物氮磷转化功能可以为进一步提高土壤氮磷利用率提供微生物学调控途径.基于3种典型农田土壤（黑土、潮土和红壤）的田间微区试验,利用宏基因组测序技术研究玉米根际微生物在土壤氮磷转化过程中功能基因的差异及调控因子.结果表明,根际微生物功能多样性受土壤类型影响,黑土和潮土的根际微生物功能多样性主要受含水量和养分含量的影响,红壤受全磷（TP）和速效磷（AP）影响.在土壤氮转化方面,编码氮转化过程通路中相关酶的基因丰度以脲酶基因（ureC）和葡萄糖脱氢酶基因（gdh）丰度最高,分别为7.25×10^-5~12.88×10^-5和4.47×10^-5~7.49×10^-5.同化性硝酸盐还原的功能基因在红壤中总丰度要高于黑土和潮土,其它过程相关酶的功能基因总丰度以潮土最高.编码氮代谢过程相关酶的功能基因丰度主要受土壤细菌丰富度、全钾（TK）和TP含量的驱动.在土壤磷转化方面,催化有机磷矿化的碱性磷酸酶基因（phoD）数目为1093个,酸性磷酸酶基因（PHO）数目为42个.phoD丰度高出PHO丰度2个数量级,此外,同种土壤类型下施肥对phoD和PHO丰度没有显著影响.随机森林分析表明phoD和PHO丰度均受土壤水分、有机质（OM）和全氮（TN）显著影响,但AP含量对PHO丰度影响最大.从功能基因组水平研究了玉米根际微生物的氮磷转化特征,为利用微生物功能提高农田生态系统氮磷利用率提供了科学依据.