林火对森林生态系统碳氮磷生态化学计量特征影响研究进展

林火可以改变森林生态系统元素的生态化学计量特征,反映火后森林生态系统环境中生物地球化学循环变化模式,阐明林火干扰下森林生态系统碳(C)氮(N)磷(P)生态化学计量特征,对于理解森林生态系统对林火干扰的响应机理至关重要。笔者通过查阅大量相关文献,总结与分析了林火干扰对森林生态系统C-N-P生态化学计量特征影响模式,以及林火干扰对植物C-N-P生态化学计量特征、凋落物C-N-P生态化学计量特征、土壤C-N-P生态化学计量特征的影响,认为森林生态系统C-N-P生态化学计量特征主要受到火烧因子(火烧强度、火烧频率、火烧后恢复时间)、植被类型及土壤性质3个方面的影响,针对林火对森林生态系统生态化学计量学研究亟待解决的科学问题,从林火干扰对植物生态化学计量内稳性的影响机制、林火干扰下多重元素生态化学计量学研究、建立林火干扰下植物-凋落物-土壤复合系统生态化学计量学关系等3个方面进行了展望,以期深入了解林火干扰下植物调控策略,明确林火干扰后多重化学元素间相互耦合机制,完善以植物-凋落物-土壤为复合整体的地上地下养分输入输出的关系,对于深刻理解全球气候变化背景下森林生态系统养分循环和平衡,以及合理制定林火管理措施具有重要作用。     

林木根际微生态过程与细根寿命调控机制研究进展

细根在森林生态系统中具有重要的生物学和生态学地位。细根寿命取决于树种本身,也受控于环境条件。根际作为植物、土壤与微生物三者交互作用的区域,其中的微生态过程对细根寿命的调控具有决定意义。笔者基于当前国内外细根寿命调控的主要因素,分别从根际碳沉积与根际微生态过程、根系对根际微生物群落构建的影响、根际微生物对细根寿命调控的可能机制3个方面对根际微生物与根系的互作效应,及其对细根寿命调控机制的相关研究进展进行综述。在此基础上,提出了:①酚酸介导的植物-微生物化学对话机制是未来根土互作研究的重要领域;②根系与微生物互作主要以光合产物碳作为枢纽,根际碳沉积促进了土壤微生物在根际的定殖,进而导致根际的微生物群落在组成和结构上与非根际土壤的呈现显著差异;③根土互作过程中由根系和根际微生物产生的信号物质可能对根系的生长发育产生显著影响;④作为细菌的主要群感信号分子,酰化高丝氨酸内脂(AHLs)可参与调控根系细胞的凋亡;真菌侵染根系后也可能导致根内活性氧(ROS)累积,进而调控根系细胞凋亡。目前未见根际微生物参与根系寿命调控的研究报道。建议进一步构建细菌群落演变-群感信号表达-细根寿命关系模型,以及真菌侵染-活性氧信号内稳态调控-细根寿命关系模型,这些对深入揭示林木细根衰老和凋亡的微生态调控机制具有重要理论意义。     

喀斯特适生植物的共生微生物的研究进展

笔者通过对喀斯特适生植物根际土壤、根部和叶片等微生物群落特征的实验分析,发现喀斯特适生植物与多种已知可促进宿主植物抗逆的微生物共生。同时,还通过对喀斯特生态环境的土壤特征、植物共生微生物的生理生态作用等研究的梳理,并提出:共生微生物可以帮助宿主植物适应盐、旱等多种不利环境;喀斯特适生植物的共生微生物在生态保护和农业生产方面具有重要的应用价值;目前石漠化的治理方式不应只注重乔灌草的搭配,还应考虑生态系统中植物与微生物间紧密的相互作用及土壤、微生物与植物的相互影响。     

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。     

"植物-土壤"相互反馈的关键生态学问题:格局、过程与机制

植物与土壤之间相互反馈的格局、过程与机制,不但是决定生态系统结构、功能及过程的关键科学问题,而且是陆地生态系统响应全球变化的重要组成部分。基于目前国内外研究现状,从养分循环角度剖析“植物-土壤”间的反馈效应,探明相互反馈在空间尺度(根面、根际、种类、生态系统以及区域等)与时间尺度(秒至千年)上的级联效应及其变化格局;阐明根际、植物种类、生态系统及区域地理等水平上“植物-土壤”的相互反馈机制,重点揭示根系分泌、共生、生长及代谢的根际界面过程对植物水分/养分吸收与土壤物理学修饰的调控机制,剖析“植物种类-凋落物化学-土壤生物-土壤有机质”相互作用对地上-地下养分循环过程的驱动机制,运用“上行-下行控制理论及腐屑食物网模型”揭示地上-地下生物群落交互作用的过程与机制,以及土壤地质演变(岩石风化模式、土壤形成模式及土壤养分格局的变化)与区域植被演替(优势种更替及植被分布模式、地上-地下凋落物输入格局等的变化)相互反馈的过程与机制;从“植物-土壤”相互反馈的理论视角,分析生态退化与恢复、外来物种生态入侵、大气氮沉降、二氧化碳浓度升高以及植物多样性减少等全球生态问题的特征、形成机制以及可能的应对策略,揭示生态系统“地上-地下”相互反馈的生态学过程,以及陆地生态系统对全球生态环境变化的响应特征与机理。     

土壤微生物区系研究国际发展态势分析

土壤微生物区系研究对于探索自然生命机制、应对全球气候变化、治理各类环境污染、维持生态服务功能及促进土壤持续利用等方面具有重要意义。该文利用文献计量方法对土壤微生物区系的研究现状进行了分析,总结了这些领域的发展趋势和重点研究方向。     

不同沼泽地对神农架大九湖湿地土壤—植被碳氮磷化学计量比的影响

湿地生态系统碳氮磷(C、N、P)生态化学计量比已成为当前探索群落生态动态过程的热点.然而,人类活动对沼泽湿地生态化学计量比的影响规律及其影响机制尚未明确.以神农架大九湖沼泽湿地为研究对象,探索植被—土壤碳氮磷生态化学计量比及其对人类活动的响应规律,以期为该区域湿地保护恢复提供决策支撑.研究表明:随着人类活动的影响,与泥...     

根际微生物影响因素及其与植物互作研究进展

植物根际是植物与土壤互作的界面,定殖的微生物群落结构复杂,功能多样.植物在所有生长阶段均通过根际与土壤及其微生物进行复杂互作,环境与植物根际分泌物在很大程度上驱动根际微生物群落的变化.根际微生物与植物互作产生的复杂生态效应是土壤生态学研究的热点.综述了根际微生物群落的主要驱动因素,阐明了根际微生物增强植物营养吸收、抗病性、抗逆性的主要机制以及挥发性有机物介导的互作相关研究,以期明确根际微生物群落组装以及植物-根际微生物互作机制及其生态效应,为农林业生产及生态文明建设提供参考.     

炼山和套种绿肥对桉树人工林下植物和土壤C:N:P化学计量特征的影响

【目的】研究炼山和套种绿肥对桉树人工林林下植物和土壤C、N、P化学计量特征的影响,阐明炼山和套种绿肥条件下桉树人工林林下植物与土壤C、N、P的作用关系。【方法】在凭祥市热带林业实验中心青山试验场测定炼山和套种绿肥(山毛豆)处理下的桉树人工林林下植物与土壤C、N、P生态化学计量特征的变化规律。【结果】桉树人工林林下植物灌上(灌木层地上部分)有机碳、全氮含量最高,全磷含量最低;土壤有机碳和全氮含量随土壤层次的加深而递减,而土壤全磷则呈表层土的含量最高,随后减少再逐渐回升的趋势。炼山处理降低了林下植物中的有机碳、全氮含量,尤其是草上(草本层地上部分)和灌上(P0.05),却提高灌下(灌木层地下部分)的全磷含量(P0.05);炼山降低0～60cm土层的有机碳及全磷含量,降低0～10cm土层的全氮含量,提高10～60cm土层的全氮含量。套种绿肥后,林下植物有机碳含量降低,灌木层的全氮含量提高;显著降低草本层的全磷含量,而显著提高灌上的全磷含量;显著降低0～10cm的土壤有机碳及全磷含量(P0.05),小幅度降低0～10cm、10～20cm土层的全氮含量(P0.05)。炼山+套种绿肥处理,土壤表层0～10cm有机碳和全氮含量显著提高,林下植物草上全氮和全磷含量显著增加(P0.05);与单一的炼山或套种绿肥处理恰好相反。炼山提高林下植物生态化学计量比值,却降低土壤生态化学计量比值;套种绿肥总体上提高林下植物的N∶P和C∶P,降低林下植物的C∶N和土壤生态化学计量比值;炼山+套种绿肥对土壤生态化学计量比影响显著,总体降低林下植物的生态化学计量比,尤其是草上及灌上组分(P0.05)。林下草本和灌木层植物的地上部分与土壤的生态化学计量比呈负相关关系。【结论】炼山和套种绿肥对桉树人工林林下植物与土壤C∶N∶P化学计量特征有显著影响,炼山+套种绿肥比单一处理的方式更有利于提高土壤表层0～10cm有机碳和全氮含量以及林下草本植物地上部分全氮和全磷含量。     

土壤与植物生态化学计量学研究进展

生态化学计量学是一门新兴科学,主要研究生态作用和生态过程中能量平衡及碳、氮、磷等多重化学元素的平衡,有机统一了生物学不同层次(分子、细胞、个体、种群、生态系统以及全球尺度)的研究理论。陆地生态系统的生态化学计量学研究具有重要意义,土壤和植物的碳、氮、磷比例关系可以表征生态系统的养分限制状况以及有机质的分解程度及其对土壤肥力的潜在贡献等。主要综述了生态化学计量学的概念、起源及研究简史,重点概述了陆地生态系统(主要为草原生态系统)中土壤与植物碳、氮、磷的生态化学计量学特征及其对气候因子及人为干扰等因素的响应。