马尾松连栽对根际与非根际土壤微量元素及微生物的影响

采用配对样地法,以不同栽植代数(1、2代)、不同发育阶段(8、15、18、20 a)的马尾松人工林为对象,研究了马尾松连栽对其根际与非根际土壤有效微量元素、土壤微生物及生化作用的影响.结果表明:连栽后,根际与非根际土壤有效微量元素含量均呈上升趋势,且交换性Mg2+、有效Fe含量在1、2代之间的差异达显著水平.根际与非根际土壤中细菌、放线菌、真菌及微生物总数2代均高于1代,且根际、非根际土壤放线菌、真菌数量在1、2代之间的差异达显著或极显著水平;在1、2代根际与非根际土壤微生物区系组成中,细菌数量占微生物总数百分比最高,其次是放线菌,真菌最少.对根际、非根际土壤生化作用的影响,连栽后,无论是根际还是非根际土壤,硝化作用强度趋于上升,而氨化作用强度趋于下降,且根际土壤硝化、氨化作用强度与非根际土壤氨化作用强度在1、2代之间的差异达显著水平.     

芦苇、香蒲根际分泌物及其根际效应比较分析

利用连续收集装置对芦苇、香蒲根分泌物中总糖、蛋白质和氨基酸进行了提取、分离和鉴定并确定了最适收集条件;考察了它们各自根分泌物对湿地系统中微生物种类和数量以及氮磷去除的影响.结果表明,芦苇、香蒲根分泌物中,总糖、蛋白质和氨基酸含量较高,且较为平均;连续收集装置最适条件为装水3 L,收集时间5 d,浓缩温度60℃,连续收集6管洗脱液,每管20 mL;湿地根际效应明显,放线菌数量受根分泌物正相调控最为显著;根际微生物种类随植物种类、外界环境的变化而变化;芦苇湿地中TN去除率77.6%,TP去除率33.3%;香蒲湿地中TN去除率93.2%,TP去除率20.0%.     

湿地氮循环及其对环境变化影响研究进展

论述了湿地氮素通过大气氮沉降、生物固氮、人为氮和径流氮输入等输入途径和植物收获、土壤NH3 挥发、反硝化气态损失、淋滤、径流输出等输出过程以及通过固氮作用、矿化(氨化)作用、硝化作用、反硝化作用等进行生物地球化学循环,提出量化氮与碳、磷之间的关系是目前研究中存在的主要问题,指出在湿地系统内氮迁移量及其与不同环境要素间的关系是下一步研究的主要方向,探讨了湿地氮循环对全球环境变化的影响.     

花前光照亏缺对水稻根际土壤微生物生态效应的影响

在大田条件下,以超级稻"II优航2号"为试验材料,水稻拔节期至始穗期设置55%和85%两个遮光强度,以全生育期正常自然光为对照,研究花前光照亏缺对水稻根际土壤微生物生态效应的影响,为光贫乏区土壤良性生态循环和超级稻栽培技术研究提供依据.结果表明,水稻拔节期至始穗期弱光胁迫条件下,在水稻生长的孕穗期、始穗期、灌浆期、收获期,显著降低了水稻根际土壤微生物细菌、放线菌、氨化细菌、硝酸细菌、好气性自生固氯菌数量,增加了真菌、反硝化细菌、反硫化细菌数量,从而导致土壤微生物生物量C和N含量减少,抑制了根际土壤中脲酶、磷酸酶的活性.而且,随着弱光胁迫强度和时间的增加,水稻根际土壤微生物细菌、放线菌、氨化细菌、硝酸细菌、好气性自生固氮菌的生长和土壤微生物生物量C、N的含量和土壤中脲酶、磷酸酶的活性受抑制程度加重,真菌、反硝化细菌、反硫化细菌生长的促进作用增强.说明花前光照亏缺降低了稻田根际微生物生物量和土壤酶活性,改变了根际微生物群落结构,破坏了稻株生长的根际微生态环境.     

再生水补给湿地香蒲根际细菌群落多样性分析

为了研究再生水补给湿地中水生植物根际细菌群落的多样性特征,进而分析根际细菌对水体污染的修复和净化机制,采用细菌培养构建的16S rRNA克隆文库与非培养的16S rRNA高通量测序相结合的方法,对生长于北京白河再生水补给湿地的香蒲根际细菌群落进行多样性分析.16S rRNA克隆文库结果表明:香蒲根际细菌主要有3个类群,最优势类群为变形菌门(74.51%);其次为拟杆菌门和芽单胞菌门,分别占总数的6.54%和5.88%.变形菌门中数量最多的是β-变形菌纲(59.80%).高通量测序结果表明:在门的分类水平上,香蒲根际细菌可分为13个类群,主要类群为变形菌门(34.71%)、拟杆菌门(16.20%)、放线菌门(15.20%)、芽单胞菌门(9.49%)和酸杆菌门(6.78%);在纲的分类水平上,香蒲根际细菌可分为26个类群,主要类群为4个变形菌纲(34.57%)和放线菌纲(11.15%).由此可见,构建克隆文库和高通量测序分析香蒲根际细菌群落的多样性结论基本一致,即变形菌门、放线菌门和拟杆菌门是香蒲根际细菌群落中的主要类群.     

潜流型人工湿地的脲酶活性分布特性

试验考察了潜流型人工湿地中脲酶活性的分布特性,分析了脲酶分布与湿地植物、微生物状态及污水处理效果间的关系,揭示了潜流湿地的脱氮机制.结果表明:潜流湿地中含氮污染物的去除以生物降解为主要途径,脲酶活性与TN去除率显著相关;各潜流湿地中,有植物湿地脲酶活性高于空白湿地,芦苇湿地高于美人蕉湿地,垂直流湿地与水平流湿地无明显差异;潜流湿地的脲酶活性与微生物数量及活性紧密相关;湿地各层的脲酶活性均沿程下降,中、上层明显高于下层;植物根系分泌物直接影响脲酶活性,使其由根面至非根区递减.芦苇根际脲酶活性高于美人蕉,新生根根际明显高于老根;潜流湿地脲酶活性受温度变化影响,低温不利于微生物生长繁殖.使湿地脲酶活性降低.     

根际微生物介导药用植物-土壤负反馈形成连作障碍的作用机制

连作障碍等植物-土壤负反馈现象会造成药用植物病害频发、品质下降等问题，根际微生物是药用植物-土壤负反馈过程中的重要参与者。讨论了连作条件下药用植物根系分泌物代谢对根际微生物区系的调控机制，以及根际微生物介导药用植物-土壤负反馈的连作障碍形成机制，明确了根际微生物在药用植物-土壤反馈中的核心调控作用以及与连作障碍形成的相关性，并以植物-土壤反馈为切入点，进一步系统探讨植物-土壤-微生物互作体系，提出从改进种植模式、探明分子机制、生物防治等方面减缓植物-土壤负反馈作用。     

短花针茅荒漠草原土壤可培养真菌种群结构及其对放牧强度的响应

为了解荒漠草原生态系统中放牧活动对土壤中真菌种群结构的影响,进而优化放牧方式,在内蒙古短花针茅荒漠草原上人工模拟不同的放牧强度,经过连续8a放牧后,对1个建群种(短花针茅)和2个优势种(冷蒿、无芒隐子草)植物的根际和非根际真菌进行种群结构的研究.应用传统的稀释平板法与菌种分子鉴定技术相结合,对真菌进行计数和物种鉴定.结果表明:随着放牧强度的增加,非根际土壤中可培养真菌的总量呈下降趋势,尤其是表层土壤中的真菌数量急剧下降,深层土壤(20~30cm)中的游离真菌数量则在轻度放牧组中达到最大值.短花针茅根际土壤真菌的数量随着放牧强度的增大而下降,冷蒿和无芒隐子草的根际土壤真菌则分别在轻度和中度放牧强度下数量最多.从非根际土壤中共分离出12种真菌,其中隶属于木霉属和被孢霉属的真菌数量最多,为优势真菌.从短花针茅、冷蒿和无芒隐子草根际土壤中共分离出7种真菌,其中隶属于青霉属、木霉属和链格孢属的真菌数量最多.总的来看,一方面放牧活动降低了根际和非根际土壤中的真菌总量;另一方面适度放牧(轻度或中度)能够促进冷蒿和无芒隐子草根际真菌数量的增加,也有利于某些真菌,如短花针茅、冷蒿、无芒隐子草共有的根际优势真菌—青霉属的生长.     

根际微生物群落多样性在重金属土壤修复中的研究

植物根际微生物在植物修复重金属污染土壤时分泌的激素、铁载体、ＡＣＣ脱氨酶、黄酮类化合物和酚酸类等 有机物具有增强植物生长、促进植物根际对重金属吸收、转运和积累的作用,同时促进适应相应根际环境的功能微 生物群落的建立．文章结合作者课题组的研究结果,概述根际微生物在植物修复重金属污染土壤过程中的作用,总 结了根际细菌、真菌、古菌在植物修复中的作用,进一步分析了土壤污染类型、改良剂、根际植物的种类等对根际微 生物活动的影响,对今后植物修复重金属污染土壤过程中与根际微生物作用相关的研究进行了展望．     

锡林河流域退化草场羊草根际土壤酶活性的初步研究

本文是报道退化草场羊草根际土壤酶活性的分布动态以及羊草根际土壤酶活性与植物地上生物量和羊草根际土壤微生物生物量关系的初步探讨。研究数据表明:围栏封育区内的各种处理试验区中的羊草根际土壤酶活性强度均比栏外退化草场对照区高,另外酶活性强度与植物地上生物量及羊草根际土壤微生物生物量的变化趋势竞相类似。由此可以说明,在治理和改良退化羊草草场时采取围栏封育或翻耕补播或耙地补播羊草等人工措施是行之有效的,并对加速退化草场的恢复亦有一定的实践意义和一定的经济效益。     

喀斯特原生乔木林和次生林土壤氮矿化特征

【目的】探究喀斯特森林土壤氮矿化特征及供氮能力。【方法】以贵州喀斯特原生乔木林和次生林为研究对象,采用树脂芯法,原位连续培养测定土壤氮矿化/硝化动态特征。【结果】①喀斯特原生乔木林和次生林土壤无机氮含量随培养时间延长存在明显的变化,NH⁺₄-N含量呈先增加后减少再增加趋势,NO^-₃-N含量表现为总体增加趋势。NH⁺₄-N是土壤有效氮的主要存在形式,其含量占土壤无机氮的84.57%～94.31%。②两演替群落土壤氮矿化速率呈“V”形变化,范围分别为-0.43～0.97 mg/(kg·d)和-0.91～1.43 mg/(kg·d); 硝化速率呈波动上升趋势,范围分别为0.21～0.49 mg/(kg·d)和0.03～0.31 mg/(kg·d)。③原生乔木林土壤无机氮含量、矿化速率、氨化速率和硝化速率均高于次生林。④原生乔木林土壤氮全年净矿化总量170.82 kg/(hm²·a),是次生林的2.48倍,两种林分土壤净硝化氮分别占净矿化氮的95%和100%。【结论】喀斯特森林土壤供氮能力较强,但土壤氮矿化过程中氮硝化占主导,表明土壤中植物可利用的氮素易于淋溶或挥发损失。     

氮肥对毛竹林土壤硝化和反硝化作用的影响

【目的】探究氮肥对毛竹林土壤硝化和反硝化作用的影响,并分析其与主要土壤因子的相关关系,为毛竹林的抚育管理及可持续经营提供理论依据。【方法】以不施氮肥毛竹林为对照,应用气压过程分离(BaPS)方法,分季节测定施氮肥条件下毛竹林土壤总硝化和反硝化速率。【结果】施氮肥条件下毛竹林土壤总硝化和反硝化速率从春季到冬季变化规律相似,均呈现先升高后降低趋势,施肥毛竹林土壤总硝化和反硝化速率均以7月最高,当月相比分别比未施肥毛竹林高27.50%和44.60%; 最低值分别出现在1月和10月,当月相比分别比未施肥毛竹林高45.58%和402.56%。【结论】施氮肥可以促进毛竹林土壤硝化和反硝化作用,提高土壤硝态氮和微生物生物量氮含量,氮肥和季节对总硝化和反硝化速率存在显著交互作用,土壤温度、含水率与土壤总硝化、反硝化速率均呈显著正相关。     

猫儿山自然保护区沿海拔分布植被带土壤硝化-反硝化和呼吸作用分析

【目的】 揭示环境因子对猫儿山自然保护区不同海拔植被带土壤呼吸和硝化-反硝化作用的影响。【方法】 以广西猫儿山自然保护区不同植被带为研究对象,应用气压过程分离系统BaPS(barometric process separation system)研究了不同海拔植被带的土壤呼吸速率(SRR, soil respiration rate)、总硝化速率(GNR, gross nitrification rate)、反硝化速率(DR, denitrification rate),及其对土壤温度等环境因子的响应规律。【结果】 在自然土壤温度下,土壤呼吸速率杉木人工林 (Chinese fir plantation, CFP) >常绿、落叶阔叶混交林 (evergreen and deciduous broad-leaved forest, EDBF) >毛竹人工林(bamboo plantation, BP)>山顶灌丛 (mountaintop shrub, MS)> 南方铁杉林 (southern hemlock forest, SHF) >水青冈天然林 (beech natural forest, BNF),CFP最高为361.6 μg/(kg ·h);总硝化速率SHF最高为275.3 μg/(kg ·h),BP最低为58.3 μg/(kg ·h);反硝化速率为BP> CFP> EDBF> BNF> SHF>MS,BP最高为172.2 μg/(kg·h)。土壤温度在5~20 ℃变化时,6种植被带的土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率均随着温度的上升而增加。相关性分析表明,海拔、土壤温度、含水量、pH、有机质、全氮、全钾、速效氮磷钾是影响土壤硝化-反硝化和呼吸作用的重要因子。【结论】 低海拔人工林在自然温度下具有比高海拔天然林更高的土壤呼吸速率和反硝化速率,但是高海拔植被带土壤硝化-反硝化和呼吸作用对温度变化具有更高的敏感性,在气候变暖过程中,高海拔植被带土壤可能会释放更多的温室气体增量。     

温度和溶解氧对短程同步硝化反硝化脱氮效果的影响

利用序批式活性污泥反应器(SBR)研究了不同温度、溶解氧(DO)条件下的短程同步硝化反硝化(SND)过程特征及处理效果.本试验最佳温度控制范围在15～25℃,当DO在0.5～1.0 mg·L-1时,氨氮(NH4+-N)去除率均在95%～98%,总氮(TN)去除率为85%～87%,化学需氧量(COD)的去除率达到90%～...     

碳氮比改变对崇明东滩湿地反硝化与硝态氮氨化的影响

【目的】分析自然和人为活动加速影响下沿海湿地土壤碳氮比变化对硝态氮还原过程的影响。【方法】以崇明东滩典型滨海湿地为例,采集4种不同覆被类型下沉积物样品,添加C₆H₁₂O₆或KNO₃溶液,使沉积物有机碳与硝态氮比例($C/NO_3^--N$)增大30%和减小30%,借助 ¹⁵N同位素稀释技术,研究反硝化(Den)与硝态氮氨化(DNRA)的变化特征。【结果】$C/NO_3^--N$的升高或降低均引起芦苇和互花米草覆被下沉积物Den和DNRA速率的显著下降(P<0.05)。芦苇覆被下Den速率从原土的10.1 μg/(kg·h)降至1.0~3.1 μg /(kg·h),互花米草覆被下Den速率从原土的3.4 μg /(kg·h)降至0.3~0.4 μg /(kg·h)。相比较而言,芦苇植被下DNRA速率从原土的21.9 μg /(kg·h)降至12.7~14.5 μg /(kg·h),互花米草覆被下从原土的42.6 μg /(kg·h)降至3.1~5.8 μg /(kg·h)。【结论】4种覆被下沉积物DNRA/Den值均大于1,表明DNRA是湿地硝态氮还原的主要途径。与$C/NO_3^--N$减小相比,$C/NO_3^--N$增大使$NO_3^--N$的还原更趋向DNRA过程。崇明东滩湿地$C/NO_3^--N$的波动(±30%)可能并不会导致沉积物N₂O排放的显著增加。     

九段沙中沙湿地植物磷元素的分布积累与动态

对九段沙中沙湿地海三棱草、互花米草和芦苇3种典型湿地植物群落的植物各构件中磷(P)的分布、积累与动态进行研究.结果表明,3种湿地植物中磷含量存在很大差异,其大小排序为:海三棱草>芦苇>互花米草.磷在不同植物相同构件中的含量分布亦不同.3种湿地植物磷含量的季节动态规律有相似性,即随植物生长发育进程磷含量呈现逐渐降低的趋势,其中,茎秆中磷含量下降幅度最大,根中磷含量下降幅度最小.3种湿地植物磷含量的动态变化也存在差异,海三棱草各构件磷含量波动次数较少,互花米草和芦苇各构件磷含量波动次数则较多.植物中磷含量变化与土壤和地表水中相应元素含量变化密切相关.3种湿地植物均显示生长初期植物与土壤和地表水中磷含量的关联较小,3种植物最大关联出现的时间存在差异,这表明不同植物吸收土壤与地表水中磷元素的最佳时期存在差别.     

鸡粪添加木质素对平邑甜茶根区土壤硝酸盐代谢的影响

为研究鸡粪和木质素处理对平邑甜茶根区土壤硝酸盐代谢的影响,采用盆栽实验,添加质量分数12.5%鸡粪、12.5%的鸡粪+木质素1.5 g/kg、12.5%的鸡粪+木质素2.5 g/kg的处理,在春、夏、秋三个季节分别取样,分析土壤硝酸盐代谢变化规律。结果表明,施用鸡粪和木质素比单施鸡粪抑制了土壤铵态氮向硝态氮转化的速率,降低了土壤硝化强度,施加木质素越多抑制效果越明显,在各个季节对反硝化强度影响不同。木质素提高了土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性以及土壤铵态氮的含量,降低了土壤硝态氮的含量。施用木质素能明显抑制土壤氮素流失,该研究为木质素的合理应用提供了理论依据。     

于田绿洲土壤pH值的空间异质性及其对芦苇生长的影响研究——以喀尔克乡为例

选择新疆于田绿洲喀尔克乡西侧的带状芦苇地为研究区,基于区域变量理论,用地统计学的变异函数、Krigmg空间插值和经典统计学的相关分析,定量分析芦苇分布区不同层次土壤pH值的空间变异性及其与芦苇生长之间的相互关系。结果表明:芦苇分布区土壤0～50cm之间,各层土壤为碱性和强碱性土壤,均没有酸性土壤;随着土壤深度的增加碱性土壤的数量逐渐增加,强碱性土壤则相反。芦苇分布区土壤pH值的垂直分布较稳定,0～10cm、10～30cm和30～50 cm等三层土壤pH值的变异系数均小于10%,属弱变异性。芦苇分布区土壤pH值的水平分布来看,东部高于西部;土壤pH值从东部向西部逐渐降低;除了西南边也有些高值区外,高值区基本上出现在研究区的东边;高值区面积在0～10cm土层中比较大,其次是10～30cm土层,最小的是30～50cm土层;可知,高值区面积随着土壤深度的增加逐渐减小,但是高值区出现的部位基本不变。随着土壤深度的增加,土壤pH值的等值线趋于简单,空间分布均一化。土壤pH值与芦苇生长之间的相关性研究表明,芦苇株高和芦苇冠幅长受三层土壤pH值抑制影响较其他三项生长指标大;芦苇株高和芦苇冠幅长受0～10cm层土壤pH值抑制影响较它们受10～30cm和30～50cm两层土壤pH值抑制影响大。     

氮沉降和接种菌根真菌对灌木铁线莲非结构性碳水化合物及根际土壤酶活性的影响

【目的】通过研究氮沉降和接种菌根真菌处理对植物根际土壤酶活性和非结构性碳水化合物含量的影响,探讨全球氮沉降变化背景下植物根际微生态环境及植物生长的应对策略。【方法】以1年生盆栽灌木铁线莲单一接菌(根内根孢囊霉,编号+R;摩西斗管囊霉,编号+F)、混合接菌(根内根孢囊霉和摩西斗管囊霉体积比1:1的混合菌剂,编号+RF)的菌根苗和非菌根苗(未接菌,编号-M)为研究对象,设置4个氮沉降处理试验,即不施氮[CK,0 g/(m²·a)]、低氮[LN,3 g/(m²·a)]、中氮[MN,6 g/(m²·a)]、高氮[HN,9 g/(m²·a)],测定1年生灌木铁线莲苗木非结构性碳水化合物(NSC)[可溶性糖(SS)、淀粉(ST)],以及根际土壤酶[β-1,4葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-1,4-N-乙酰-氨基葡糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(ALP)]等指标。基于单因素方差分析、双因素交互作用分析和相关性分析方法,在氮沉降量增加的背景下,研究不同接菌处理对苗木根际土壤碳、氮、磷相关酶活性及苗木各器官内非结构性碳水化合物分配的影响,从而探讨接菌处理下各指标对不同氮沉降水平的响应差异。【结果】①除BG活性外,氮沉降、接种菌根真菌及二者交互作用显著影响灌木铁线莲根际土中氮、磷相关酶活性。HN处理下,接种菌根真菌显著降低苗木根际土壤NAG活性。-M处理下,与磷相关的根际土壤ACP和ALP活性在HN条件下显著增加。+R和+F处理下,ALP均在HN处理达到最大。②氮沉降、接种菌根真菌及二者交互作用显著影响灌木铁线莲苗木非结构性碳水化合物。氮沉降处理下,各接菌处理苗木SS、ST和NSC含量高于未接菌处理苗木的,且在+F处理苗木的SS、ST和NSC含量均达到最大。③在LN、MN和HN处理下,-M处理苗木的各器官NSC含量大小顺序为茎<根<叶,而接菌处理苗木的各部位的大小顺序为根<茎<叶。HN处理下,+F处理苗木根内ST和NSC含量达到最大值,茎和叶内SS和NSC含量均达到最大值。④氮沉降和接种菌根真菌处理下,SS、ST、NSC含量与土壤氮相关的NAG活性显著负相关,而与磷和碳相关的酶显著正相关;其中苗木非结构性碳水化合物与磷相关土壤酶ALP活性的相关性系数最高,与碳相关土壤酶BG活性相关性系数最低。【结论】氮沉降和接种菌根真菌处理对灌木铁线莲苗木根际土壤氮、磷相关酶活性的影响高于对根际土壤碳相关酶活的影响,氮沉降处理显著增强菌根苗根际土壤磷酸酶活性。氮沉降背景下,接菌处理提高了苗木非结构性碳水化合物含量,其中接种摩西斗管囊霉的效果最为显著,且明显增加了高氮环境中苗木对根中非结构性碳的分配。