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。     

基于N：P化学计量特征的高寒草甸植物养分状况研究

土壤养分条件影响不同功能群植物的养分状况与生长,这在施肥实验中已得到充分验证.然而,自然养分梯度下植物-土壤养分耦合关系的研究仍然缺乏.基于植物N∶P化学计量学特征,本研究探讨青藏高原亚高寒草甸自然养分梯度下不同功能群植物氮状况及生物量变化.2008年、2009年N∶P比值分别为9.83和11.57,其低群落N∶P比验证了该地区自然植被主要受到N素的限制.偏冗余分析(partial RDA)结果显示,随着土壤氮素可利用性的增加杂草生物量比例上升,而豆科、禾草生物量比例下降.豆科的固氮作用以及禾草的高养分利用效率分别提高其在氮限制植被中的竞争力;这些结果表明,全球氮沉降的增加将提高杂草的优势度.豆科生物量比例与群落、非豆科植物的N∶P显著正相关,表明豆科植物能够改善群落的氮状况,包括降低非豆科植物的氮限制水平.     

火烧对拉萨地区湿草甸湿地土壤养分特征的影响

基于对拉萨地区典型湿草甸火烧样地与对照样地内表层土壤pH、有机质、全量及速效养分含量特征的对比分析,初步探讨了火烧干扰对高原湿草甸表层土壤特征的影响. 结果表明:土壤pH在6.06~6.85之间,火烧干扰导致土壤pH升高;土壤中w(全氮)、w(全钾)分别为2.35~5.34、23.33~28.72g/kg,火烧干扰使其值下降;火烧对土壤中w(全磷)无明显响应;火烧后土壤中w(有机质)(53.97~144.57g/kg)下降,并且与土壤中w(全氮)的变化趋势一致. 土壤中w(速效氮)的季节性差异较大,火烧干扰使生长季初期表层土壤中的w(速效氮)减少,而在生长季旺盛期则增加,w(速效氮)占w(全氮)的比例变化一致;w(速效磷)在2个生长阶段总体增加,占w(全磷)的比例升高,以平地中变化最为明显;w(速效钾)及其占w(全钾)的比例在生长季初期显著增加,后期则下降明显.      

生草果园土壤微生物群落的碳源利用特征

传统的清耕果园土壤肥力持续下降,而果园生草作为一种新兴的果园管理模式,对改善果园土壤状况具有重要的作用.本试验利用Biolog微平板技术,对苹果园清耕、苹果∕白三叶间作、苹果∕小冠花间作、苹果/鸡脚草间作这4种管理模式下土壤微生物群落功能多样性进行了研究,探讨了果园不同生草条件下土壤微生物群落的碳源利用特征,为揭示生草果园土壤生态学过程的驱动机制提供参考.结果表明,不同处理的微生物群落功能多样性差异显著,总体趋势为白三叶小冠花鸡脚草清耕.相关性分析表明,4个处理土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)、Shannon指数、丰富度指数、Mc Intosh指数与土壤有机碳、全氮、微生物量碳呈极显著正相关,Shannon指数与p H呈显著正相关.主成分分析与碳代谢图谱分析表明:生草处理提高了土壤微生物对碳源的利用能力,其中豆科牧草白三叶与小冠花土壤微生物对糖类(N-乙酰-D-葡萄糖胺、D-甘露醇、β-甲基-D-葡萄糖苷)、氨基酸类(甘氨酰-L-谷氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸)、多聚物类(吐温40、肝糖)的利用代谢能力显著高于清耕处理.可见,生草处理与清耕处理土壤微生物群落形成了各自独特的群落结构与特点.     

黄河源区斑块化退化高寒草甸土壤微生物多样性对长期封育的响应

为了明确黄河源区斑块化退化高寒草甸土壤细菌和真菌群落对长期封育的响应特征,通过对土壤理化性质分析和高通量测序技术,对1年期(E1)、短期(E4)和长期(E10)围栏封育下土壤pH、含水量、养分和微生物群落组成及多样性进行分析.结果表明,E1封育显著降低土壤pH,而长短期封育均显著提高土壤pH,长期封育能显著提高土壤含水量和全氮含量,短期封育能显著提高土壤速效磷含量.长期封育能显著提高细菌变形菌门(Proteobacteria)和真菌子囊菌门(Ascomycota)相对丰度,短期封育能显著提高细菌酸杆菌门(Acidobacteriota)相对丰度,但长短期封育均使真菌担子菌门(Basidiomycota)相对丰度下降;随着封育年限的延长,细菌的Chao1和Shannon多样性指数呈增加趋势,长短期封育无显著差异,真菌的Chao1指数逐渐增加,Shannon多样性指数先增加后减小,长短期封育无显著差异.冗余分析(RDA)表明,围栏封育主要通过改变土壤pH和含水量来改变微生物群落组成和结构.因此,E4短期封育能明显改善斑块化退化高寒草甸的土壤理化性质和微生物多样性,无需进行长期封育,否则会造...     

酒石酸与农艺刈割联合辅助象草植物修复镉污染土壤的效应以及对土壤微生物群落的影响

针对重金属镉(Cd)污染耕地,选择适宜的经济作物并配套低生态风险辅助技术边生产边修复,对保持耕地种植属性和区域经济水平意义重大.为研究酒石酸和农艺刈割辅助象草(Pennisetum purpureum Schum)植物修复Cd重度污染的效果,在湖南东部地区某Cd污染农田开展象草的田间种植试验,分析酒石酸施用(单次施用0、1.25和2.5 mmol/kg)和农艺刈割(0、1和2次)单一或联合处理对土壤基本理化性质、象草Cd含量、象草生物量、象草Cd提取量和土壤微生物群落结构的影响.结果表明：(1)与实验田背景值相比,象草种植、酒石酸和刈割处理能够使土壤pH降低0.07～0.47个单位、土壤总Cd含量降低0.62%～39.72%,同时土壤有效态Cd含量增加1.25%～27.25%.(2)酒石酸施用有利于象草总生物量的增加,刈割则相反,但二者都增加了象草茎Cd含量,尤其是刈割处理,均是最后一茬收获的象草茎Cd含量较前茬更大,最高达8.94 mg/kg.(3)酒石酸施用量为1.25 mmol/kg且未刈割时,象草地上部位生物量最大,单位面积生物量最高达99.67 t/hm2(单株达3.80 k...     

多孔SBA-15颗粒对Cd(Ⅱ)的吸附缝合及其对土壤Cd(Ⅱ)的修复潜力

为拓展多孔硅酸盐等矿物材料在钝化土壤重金属中的应用,以Na2Si O_3为硅源,制备了二氧化硅多孔材料SBA-15,用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征,并在此基础上,以批试验法研究了SBA-15对Cd(Ⅱ)吸附特征和缝合性能,并通过小青菜盆栽试验法探讨了其对土壤Cd的钝化潜力.结果表明,合成的SBA-15具有规则中孔特征,比表面积507.3 m2·g-1,孔径7.38 nm;体系pH≥7.0时,在100 mg·L~(-1)的Cd(Ⅱ)溶液中SBA-15的最大吸附量可达76.43 mg·g-1,吸附过程可用Langmuir模型描述,增加介质离子强度对Cd(Ⅱ)的吸附具有抑制作用.吸附Cd(Ⅱ)后的SBA-15可以用0.1 mol·L~(-1)HNO_3进行再生,但当向吸附Cd(Ⅱ)的SBA-15中引入Na2Si O_3后,可以通过SBA-15的孔隙缝合有效地固定被吸附的Cd(Ⅱ),从而抑制Cd(Ⅱ)向环境中释放.小青菜盆栽试验表明,SBA-15对Cd(Ⅱ)污染土壤的改良效果明显,能有效地降低土壤有效态Cd(Ⅱ)的含量,促进土壤Cd水溶态和交换态向碳酸盐和铁锰氧化物结合态及残渣态的转化,抑制Cd(Ⅱ)在小青菜体内的积累,增加小青菜产量.研究表明,利用SBA-15的吸附缝合能力以SBA-15和Na2Si O_3配合使用,是进行土壤中Cd修复的有效方法.     

模拟盐水入侵及Fe(III)浓度增强对河口感潮淡水沼泽湿地土壤反硝化速率及理化特征的影响

以闽江河口塔礁洲感潮淡水野慈姑(Sagittaria trifolia Linn.)湿地为研究对象,于2016年2、4、7和9月每月均在连续2个小潮日内向研究样地施加人造海水和Fe(OH)_3溶液,研究短期的盐水入侵及Fe(III)浓度增强对河口感潮淡水湿地土壤反硝化速率及理化特征的影响.结果表明,短期的盐水入侵、Fe(III)浓度增强对河口感潮淡水沼泽湿地土壤反硝化速率的影响不显著,然而,盐水和Fe(III)共同施加会显著提高湿地土壤反硝化速率,与对照(CK)相比,盐水和Fe(III)共同施加可使土壤反硝化速率提高270.9%.盐水入侵、盐水和Fe(III)共同施加均可显著提高湿地土壤、间隙水的电导率及Cl~-、SO_4~(2-)的含量;Fe(III)浓度增强可显著降低土壤和间隙水pH值,同时显著提高土壤三价铁含量.     

模拟放牧改变了氮添加作用下高寒草甸生物量的分配模式

高寒草甸是氮素匮乏的生态系统,氮添加和放牧都会显著改变土壤养分的有效性及高寒植物对养分的利用方式,从而影响群落生产力。为了认识氮沉降和放牧干扰对青藏高原高寒草甸的影响,在西藏当雄县高山嵩草草甸开展了氮添加及模拟放牧实验。在模拟放牧样地(G+N)和不放牧样地(NG+N)分别设置4个氮添加处理:0、 10、 20和40 kg N·hm^-2·a^-1,在生长季采用原位封顶埋管法测定净氮矿化速率,同时分析群落生物量分配与植物氮利用的相互关系。研究表明:氮添加与模拟放牧对植物的分配模式有不同的影响。在无放牧压力下,氮添加主要刺激植物地上部分的生长;在放牧压力下,氮添加更倾向于促进植物地下部分的生长。虽然剪草移走了15%~20%的地上生物量,但由于氮添加促进了植物的补偿生长,模拟放牧与不放牧处理的总生物量无显著差异,甚至前者高于后者。高寒草甸植物生物量分配对氮添加和模拟放牧的响应也体现在土壤供氮潜力的作用模式上,土壤净氮矿化速率在NG+N样地与植物地上生物量呈显著负相关,而在G+N样地与植物地下生物量呈显著负相关。这表明高寒草甸植物可以通过改变自身光合产物的分配模式来响应土壤养分状况和放牧干扰,在有效养分匮乏的高寒草甸添加氮素能够促进植物的补偿性生长。     

青藏高原典型高寒草甸区土壤有机碳氮的变异特性

本研究应用地统计学的基本原理与方法(半方差分析)对青藏高原典型高寒草甸区0～10 cm土壤有机碳和全氮空间变异性进行了分析.结果表明,0～10 cm的土壤有机碳和全氮的平均含量分别为11.45 g·kg^-1和1.02 g·kg^-1,平均变异系数分别为0.23和0.21,反映出该植被区土壤肥力较为贫瘠.土壤有机碳和全氮随机因素的变异占总空间异质性变异的比率分别为44.7%和49.9%,变异尺度分别为210.9 m和200.1 m,随机因素的影响主要发生在采样尺度＜10 m的范围之内.在该研究区域上土壤有机碳和全氮均表现出空间自相关因素大于随机因素的变异格局;在空间结构的变异上,由土壤内在属性如土壤矿物质、地形等空间自相关因素和人为因素如放牧及工程施工等对土壤表层的践踏引起的随机因素共同起作用,影响程度呈中等水平.     

秸秆还田对外源氮在土壤中转化及其微生物响应的影响

秸秆还田是农业生产上提高土壤肥力的重要措施,而秸秆中较高的碳氮比,使秸秆碳的利用率较低,温室气体排放较高,因此配施无机氮磷肥能够调控土壤中元素计量比,增加微生物活性和元素利用率,促进土壤肥力提升.本研究选择在模拟秸秆还田条件下,添加¹⁵ N标记的无机氮肥,研究不同养分肥料添加对土壤中外源氮转化与分配的影响,以及微生物响应特征.结果表明,秸秆添加增加了土壤和土壤溶液中铵态氮和总氮含量;秸秆与无机氮肥配施条件下,土壤中¹⁵ N-TN在100 d培养时期内基本保持在28~33 μg,¹⁵ N-NH₄⁺在前30 d培养时期内逐渐增加,而后逐渐降低;施P增加了土壤中¹⁵ N-TN和¹⁵ N-NH₄⁺的含量,却使土壤溶液中¹⁵ N量降低了28%.无机氮肥在土壤中的分配表明,¹⁵ N在土壤中的比例基本保持在52%~61%,磷肥的添加使¹⁵ N在土壤中的分配比例最大提高了16.5%,而土壤溶液中¹⁵ N的比例由第5 d的36%降低至100 d时30%,使外源¹⁵ N损失量减少了1.2倍.秸秆添加促进了微生物活性,显著提高了土壤MBN的量;而无机肥料的添加进一步促进了土壤微生物的活性,100 d培养实验后,秸秆与无机氮、磷肥同时添加使MBN增加到对照处理的2.0和2.2倍.磷肥添加促进了微生物对¹⁵ N的利用,使¹⁵ N-微生物生物量氮（¹⁵ N-MBN）的量比添加秸秆和氮肥处理的提高了1.5倍.对土壤氮转化酶活性（β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶,NAG）的研究结果表明,氮肥降低了土壤酶活性和底物亲和性,而氮磷肥同时添加时,酶活性较单加秸秆处理提高了48.1%.本研究可为深入了解稻田土壤生态系统氮循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据.     

不同肥料种类对稻田红壤碳氮淋失的影响

土壤中碳、氮淋失降低土壤肥力,污染水体环境.为探究不同施肥种类对稻田红壤碳氮淋失影响,本试验依托中国科学院千烟洲生态站(114°53’E,26°48’N)1998年建立的红壤稻田长期定位控制试验,选用负压法采集土壤溶液,研究秸秆还田(ST)、有机肥(OM)、化肥(NPK)对土壤碳、氮淋失状况及时间动态的影响.结果表明:1稻田土壤中氮素淋失以铵态氮(NH+4-N)为主,施用NPK使土壤中NH+4-N(1.2 mg·L-1±0.1 mg·L-1)淋失最严重,施用OM使土壤中可溶解性有机碳(DOC)(27.3 mg·L-1±1.6 mg·L-1)淋失最严重,且土壤中DOC和NH+4-N均在水稻营养生长期淋失最严重(P<0.05);2施用OM与NPK可以增加稻田红壤中NH+4-N、DOC、总有机碳(SOC)和总氮(TN)含量,且施用NPK增加TN效果最显著,施用OM增加SOC最显著;3土壤渗漏液中DOC含量与稻田红壤中SOC含量呈显著正相关(P<0.01),土壤渗漏液中NH+4-N含量与稻田红壤中TN含量呈显著正相关(P<0.01).     

放牧对呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸温度敏感性的影响

放牧是影响草地生态系统碳循环过程的重要人类活动因素,定量研究放牧对土壤呼吸温度敏感性(Q10)的影响,对于准确评估草地碳收支和碳平衡至关重要.本研究依托呼伦贝尔草甸草原放牧梯度试验平台,利用动态密闭气室法(Li 6400-09)测量草地不同放牧梯度下的土壤呼吸作用.结果表明,不同放牧梯度下土壤呼吸具有明显的季节变化,且主要受温度因子主导,7月土壤呼吸速率达最大;2011年生长季5~9月不同放牧强度的平均土壤呼吸速率大小顺序为:G1(0.23Au·hm-2)>G0(未放牧)>G2(0.34 Au·hm-2)>G3(0.46 Au·hm-2)>G4(0.69 Au·hm-2)>G5(0.92 Au·hm-2).与不放牧相比,重度放牧(0.92 Au·hm-2)条件下Q10值减少了约10%,而轻度放牧(0.23 Au·hm-2)条件下Q10值略有升高.总体上,土壤呼吸温度敏感性(Q10)与放牧强度显著负相关(r=0.944,P<0.05),放牧不同程度地降低了土壤呼吸的温度敏感性.不同放牧梯度下Q10值与地上、地下生物量、土壤有机碳和土壤含水量之间存在显著的正相关线性回归关系,可以解释不同放牧梯度下Q10值71.0%~85.2%的变异性.放牧条件下Q10值发生变化本质上是生物因素和环境因子共同作用的结果.     

太湖两种水生植物群落对沉积物中氮素的影响

2012年6月对太湖贡湖湾、南部湖区以及东西山之间水域的两种水生植物——马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和荇菜(Limnanthemun nymphoides)群落内外的沉积物进行样品采集,调查了沉积物中的氮素分布现状.结果表明:①草藻过渡型湖区(贡湖湾)马来眼子菜群落内部0~25 cm的沉积物中Org-N和TN的含量分别比群落外部高38.06%和25.65%.②草型湖区新生植物群落的形成可以促进沉积物(0~25 cm)中各形态氮含量的降低,其中马来眼子菜群落内沉积物(0~25 cm)中TN、Org-N、NH+4-N和NO-3-N的含量较群落外平均降低了43.29%,50.78%,7.09%和10.86%;荇菜群落内部比外部分别降低了4.65%,4.63%,5.01%和2.76%,可以发现马来眼子菜群落的促进作用比荇菜群落明显.③植物群落的存在可以影响沉积物的理化性质.相关性分析显示,植物群落外沉积物的pH与TN显著正相关(P<0.05,n=24),植物群落内部沉积物中pH与沉积物中NH+4-N呈显著负相关(P<0.05,n=24),与硝态氮呈显著正相关(P<0.05,n=24);植物群落内部和外部沉积物的Eh均与TN显著正相关(GMN,P<0.01,R=0.922 8**;NMN,P<0.01,R=0.827 7**;GMW,P<0.05,R=0.748 9*;NMW,P<0.05,R=0.663 7*),但较群落外部而言内部的相关性更强.     

营养盐恢复对氮磷饥饿铜绿微囊藻生长的影响

在自然水体中微囊藻经常经历营养盐的限制和再补充,营养盐浓度的波动影响着微囊藻的生长和暴发.本文利用14C标记和荧光定量PCR研究了营养盐恢复对氮磷饥饿的铜绿微囊藻细胞生理和光合作用相关基因表达的影响.结果表明经过氮磷饥饿的铜绿微囊藻在补充营养盐后,都能快速生长,氮饥饿的藻细胞生长更快,但其经过快速增长期后很快开始衰亡.补充营养盐后,经过磷饥饿的藻细胞固碳能力和光合作用相关基因表达很快恢复至未经饥饿藻细胞的水平,而经过氮饥饿的藻细胞其固碳能力和相关基因虽然有很大提升,却难以恢复至未经饥饿的藻细胞的水平.这可能也是氮饥饿的藻细胞在饥饿解除后虽然能暂时地快速生长,但很快又进入衰亡的原因之一.     

氮添加对不同坡度退化高寒草甸土壤真菌多样性的影响

为明确不同坡度退化高寒草甸土壤真菌多样性对外源氮添加的响应规律,选取三江源区果洛州不同坡度退化程度相近的高寒草甸,进行外源氮添加试验,探讨不同氮添加水平：低等量氮添加（LN,2 g ·m^-2）、中等量氮添加（MN,5 g ·m^-2）和高等量氮添加（HN,10 g ·m^-2）对不同坡度退化草地土壤真菌多样性的影响.结果表明：①土壤中真菌分布类群集中于子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）和球囊菌门（Glomeromycota）,其中优势菌门为子囊菌门和担子菌门.子囊菌门、根肿黑粉门和油壶菌门等相对丰度在不同坡度间差异显著（P<0.05）.而同一坡度不同氮添加处理下真菌各门丰度变化差异均不显著.②优势属为被孢霉属和Archaeorhizomyces,它们对不同坡度和不同氮添加水平的响应无差异性.③已鉴定95个菌属在不同坡度间存在显著差异（P<0.05）.④一些相对丰度<1%的属在同一坡度不同水平氮添加间存在显著差异（P<0.05）.5 α和β多样性分析整体表现为在不同坡度和不同氮添加水平下土壤真菌群落无差异性.表明退化高寒草甸土壤真菌对外源氮添加的响应不敏感.     

青藏高原高寒草甸地区大气CO_2浓度变化特征

大气CO2浓度的长期连续观测是研究全球和区域碳循环过程及其气候和环境效应的重要基础.利用基于非色散红外吸收光谱法(NDIR)的大气CO2在线观测系统,于2012年3月—2013年2月在青海门源大气背景站对青藏高原高寒草甸地区大气φ(CO2)进行了连续观测.结果表明:1观测期间,门源站大气φ(CO2)波动较大,其背景值出现频率为59%,背景值平均为391.2×10-6,低于2012年全球平均值(393.1×10-6);受排放源和吸收汇影响的φ(CO2)非背景值出现频率分别为25%和16%,二者平均值分别为401.1×10-6和380.7×10-6.2夏季φ(CO2)日变幅最大,达到28.9×10-6;春季、夏季、秋季、冬季φ(CO2)最高值分别出现在08:00、07:00、08:00和11:00,最低值均出现在16:00.3门源站φ(CO2)背景值季节变化明显,最高值出现在1月,月均值为397.7×10-6;最低值出现在8月,月均值为381.0×10-6.4不同季节φ(CO2)-风玫瑰图分析结果显示,春季、夏季、秋季φ(CO2)高值主要出现在W-NW-N扇区,冬季高值主要出现在SE-S-SW扇区.门源站大气φ(CO2)的季节变化特征主要是排放源、吸收汇以及地面风共同作用的结果.     

伊乐藻和氮循环菌技术对太湖氮素吸收和反硝化的影响

从太湖梅梁湾采集无扰动泥芯样,分别添加固定化氮循环细菌、水生植物伊乐藻建立室内微宇宙,模拟生态修复,探讨不同修复处理下,硝氮的去除机制.采用15N标记结合同位素配对技术测定了各生态模拟柱中的反硝化速率和植物吸收速率.结果表明,不同处理的实验柱反硝化速率差异明显,同时添加了水生植物和固定化氮循环细菌的实验柱反硝化速率最高,为99.35μmol·(m2·h)-1,植物氮吸收速率为36.55μg·(m2·h)-1.沉水植物伊乐藻在自身吸收氮素的同时也提高了耦合硝化反硝化的作用.与植物吸收相比,反硝化过程是主要的氮去除途径.沉水植物与固定化氮循环菌组合生态修复技术促进了湖泊水体氮素的脱除,起到了净化作用.