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.      

基于酶化学计量法探究有机无机肥配施调控果园土壤微生物碳、磷代谢机制

土壤微生物的C、N、P养分需求和代谢限制与环境养分的有效性有着密切关系.然而,有机无机肥配施如何影响苹果园土壤微生物C、N、P代谢限制亟待进一步研究.因此,基于2008年建立的苹果园长期定位试验,应用土壤酶化学计量学理论与方法,系统研究有机无机肥配施对土壤C、N和P周转相关的酶活性（β-1,4-葡萄糖苷酶,BG;β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶,NAG;L-亮氨酸氨基肽酶,LAP;碱性磷酸酶,PHOS）及其化学计量特征的影响,并分析其与环境因子和微生物碳利用率之间的关系.试验共设4个处理,分别为不施肥（CK）、单施氮磷钾化肥（NPK）、单施有机肥（M）和化肥配施有机肥（MNPK）.结果表明：①在果树各生育期,施用有机肥处理（MNPK和M）的微生物量碳（microC）含量显著高于不施有机肥处理（CK和NPK）;微生物量氮（microN）含量,在萌芽期NPK、MNPK和M处理比CK处理分别增加了89%、269%和213%（P<0.05）.②CK处理在萌芽期有较高的叶片ω（N）和ω（P）（29.8 g ·kg^-1和2.17 g ·kg^-1）,并且仅果树萌芽期的叶片P含量与土壤有效磷（AP）含量呈显著负相关.③土壤酶化学计量分析的所有数据点均在1 ：1线以上,表现为微生物群落存在较强的P限制;果树生长期,矢量长度和角度的变化范围分别为0.56~0.79和59.3°~67.7°,且研究中矢量角度均>45°,也体现了微生物存在较强的磷限制.④RDA和随机森林模型分析结果表明,有机碳和速效氮（AN）是影响矢量长度的主要理化因子,AP、AN和土壤含水量是影响矢量角度的主要理化因子;SEM分析表明,AN和可溶性有机碳（DOC）直接影响microC和microN,AP直接影响microP和microN,DOC和AP直接影响矢量长度,AP和microN直接影响矢量角度;微生物碳利用率与矢量长度呈显著正相关,与矢量角度呈显著负相关.综上所述,有机无机肥配施通过影响果树不同生育期土壤碳和磷含量,调控微生物碳、磷代谢进而影响微生物碳利用率,为有机无机肥配施提升土壤质量、维持土壤健康提供科学依据.     

互花米草入侵对杭州湾滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

互花米草入侵对滨海湿地生态系统产生极大威胁.选取杭州湾滨海湿地为研究区,采用方差分析研究互花米草入侵下滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征,结合冗余分析(RDA)、增强回归树(BRT)和偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)进一步探讨滨海湿地环境因子与土壤碳氮磷生态化学计量特征之间的驱动耦合关系.结果表明：(1)互花米草入侵后,湿地土壤全氮和氮磷比(N∶P)显著增加;随入侵时间增加,土壤全氮和N∶P显著降低,有机碳、碳氮比(C∶N)和碳磷比(C∶P)显著增加.(2) RDA分析表明,冬季影响表土C∶N∶P生态化学计量特征的主要因子表现为有机碳>电导率>全氮,夏季为有机碳>容重>全氮.(3) BRT分析表明,互花米草入侵下,全氮是影响土壤C∶N和N∶P的关键因子,而有机碳对C∶P影响最强.(4) PLS-SEM分析表明,互花米草入侵下,黏粒和含水率直接影响有机碳,进而影响C∶N和C∶P;黏粒和电导率直接影响全磷,进而影响N∶P和C∶P;电导率直接影响全氮,进而影响C∶N和N∶P.综上,互花米草入侵对研究区土壤C∶N∶P生态化学计量特征影响显著,土壤物理性质和养分含...     

短期氮添加对黄土高原人工刺槐林土壤有机碳组分的影响

人类活动背景下,氮(N)沉降持续影响着生态系统的碳循环.氮沉降对土壤有机碳的影响与不同碳组分的差异性响应有关.为探究短期氮沉降背景下土壤有机碳组分变化及其影响因素,基于野外氮添加试验,以刺槐人工林为研究对象,共设置4个氮添加梯度：0(CK)、1.5(N1)、3(N2)和6(N3) g·(m²·a)^-1,分别在6月和9月进行取样,测定土壤理化性质、微生物生物量和酶活性.结果表明：(1)外源氮输入降低了土壤pH,促进可溶性有机碳含量的增加,增加了土壤氮素有效性.(2)短期氮添加显著降低了土壤有机碳含量,且有机碳各组分对氮添加响应不同.其中,易氧化有机碳含量显著降低,且在N2处理下达到最低,与对照相比分别降低了54.4%和48.2%,惰性有机碳含量增加,但增加不显著.氮添加降低了土壤碳库活度,提高了土壤碳库的稳定性.土壤碳库活度分别在N3和N2处理下达到最低,与对照相比分别降低了53.3%和52.80%.(3)随机森林模型表明,短期氮添加下土壤微生物生物量化学计量比、微生物生物量碳和AP是驱动土壤有机碳活度变化的关键因子,分别解释了易氧化有机碳和惰...     

Soil resource supply influences faunal size–specific distributions in natural food webs

The large range of body-mass values of soil organisms provides a tool to assess the ecological organization of soil communities. The goal of this paper is to identify graphical and quantitative indicators of soil community composition and ecosystem functioning, and to illustrate their application to real soil food webs. The relationships between log-transformed mass and abundance of soil organisms in 20 Dutch meadows and heathlands were investigated. Using principles of allometry, maximal use can be made of ecological theory to build and explain food webs. The aggregate contribution of small invertebrates such as nematodes to the entire community is high under low soil phosphorus content and causes shifts in the mass–abundance relationships and in the trophic structures. We show for the first time that the average of the trophic link lengths is a reliable predictor for assessing soil fertility responses. Ordered trophic link pairs suggest a self-organizing structure of food webs according to resource availability and can predict environmental shifts in ecologically meaningful ways. Electronic supplementary material  The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to all users.     

人类干扰对闽江河口湿地土壤碳、氮、磷生态化学计量学特征的影响

为了阐明湿地土壤生态化学计量学特征对人类干扰的响应,对闽江河口湿地受到人类不同程度干扰的芦苇沼泽、草地、滩涂养殖地、耕地、池塘养殖地和干扰恢复的弃耕地土壤的碳、氮、磷生态化学计量学特征进行了测定与分析.结果表明,土壤C/N、C/P和N/P比均表现出随着干扰程度的增大而降低,即轻度干扰的芦苇沼泽和草地(25.53、156.06、6.11和27.58、158.99、5.78)中度干扰的滩涂养殖地(25.02、96.90、3.87)高度干扰的耕地和池塘养殖地(17.55、46.19、2.65和22.30、57.51、2.62);与高度干扰的耕地相比,干扰恢复的弃耕地土壤C/N、C/P和N/P比有所提高(19.95、63.81和3.18);影响土壤C/N、C/P和N/P比的因子随干扰程度的变化而改变;土壤C/N比表现出随着干扰程度和土壤深度的变化相对较小,C/P和N/P比的变异性相对较大;碳与养分比对土壤碳储量具有良好的指示作用.     

秦岭中段不同恢复阶段弃耕农田植物多样性变化及其驱动因素

植被恢复过程往往伴随着显著的地上植物多样性的变化,探讨枯落物养分-土壤养分-酶活性化学计量对地上植被变化的驱动机制,对于维持区域生物多样性保护和生态稳定至关重要.以秦岭不同恢复年限（1、8、16、31和50 a）的典型弃耕农田为研究对象,通过野外调查分析了植被恢复过程中植物群落多样性的变化特征,测定了枯落物养分、土壤养分、β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和酸性磷酸酶（AP）这5种胞外酶活性等指标,探讨了植被恢复过程中枯落物养分、土壤养分和酶活性化学计量比的变化特征及其对植物多样性变化的驱动机制.结果表明：植物群落多样性指数随植被恢复年限增加均呈先减小后增大的趋势,在恢复16 a时最小;主成分分析结果表明,植被恢复不同年限植物群落多样性指数及枯落物-土壤-酶化学计量特征之间有显著区别,植物群落多样性指数与枯落物碳磷比及枯落物氮磷比具有强烈的正相关关系,而与土壤酶碳磷比（EEA C∶P）具有明显的负相关关系;冗余分析结果表明EEA C∶P对植被恢复过程中植物多样性变化的解释率最高,为25.93%,其次为土壤全磷（TP）,解释率为5.94%,是调控植物多样性变化的关键因子.综上所述,秦岭中段弃耕农田植被恢复后期植物种类和数量明显增多,土壤环境的变化影响了微生物的代谢活动从而改变了酶活性,枯落物-土壤-土壤胞外酶通过反馈与调节对群落环境和植物多样性产生影响,EEA C∶P和TP是植被恢复过程中地上植物多样性变化的主要驱动因素.     

硫酸盐型厌氧氨氧化的反应机理及启动过程影响因素综述

硫酸盐型厌氧氨氧化(S-ANAMMOX)可将废水中的氮硫元素同时去除,避免了氨氮、硫酸盐分别处理时过程不稳定、去除效率低等不足,且不产生二次污染。但该反应的启动耗时长以及机理不明确影响了其应用。本文在探讨S-ANAMMOX反应机理的基础上,对反应器、污泥源、填料、碳源及运行条件等启动过程影响因素进行了阐述,并对今后的研究做出了展望。指出:应在量化反应产物的基础上深入对反应机理和功能微生物特性的研究;分析反应器、污泥源等启动因素的差异性;促进S-ANAMMOX在实际废水处理中的应用。     

氮添加对油蒿群落植物叶片生态化学计量特征的影响

为了深入认识荒漠植物对氮沉降的适应和反馈能力,研究了宁夏盐池毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落内5种优势植物〔油蒿、披针叶黄华(Thermopsis lanceolata)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、赖草(Leymus secalinus)、刺藜(Chenopodium aristatum)〕在N₀、N₁、N₂、N₃、N₄、N₅〔氮添加水平依次为0、0.5、1.0、2.0、3.0、6.0 g/(m2·a),以N计〕6个氮添加处理下叶片w(TC)、w(TN)、w(TP)及其化学计量比——C/N〔w(TC)/w(TN)〕、N/P〔w(TN)/w(TP)〕、C/P〔w(TC)/w(TP)〕的变化. 结果表明:①氮添加对油蒿、披针叶黄华叶片w(TC)、w(TN)、w(TP)及其化学计量比无显著影响. ②高氮添加(N₅处理)显著增加了糙隐子草、赖草和刺藜叶片w(TN),相对于N₀处理时增幅分别约为26%、81%和60%. ③高氮添加显著增加了赖草、刺藜叶片N/P,但显著降低了其叶片C/N,其中,赖草和刺藜叶片N/P相对于N₀处理时的增幅分别约为86%和61%,C/N的降幅则分别约为45%和37%. 研究显示,油蒿群落中不同植物种对氮添加的响应存在差异,持续增加的氮沉降很可能会引起油蒿群落物种组成的变化,从而影响油蒿群落的演替.