基于植被混凝土的不同优势物种根际土壤养分及微生物量化学计量特征差异

为探索不同优势物种对植被混凝土基材肥力的影响,采集向家坝植被混凝土3种优势物种(葛藤(PL)、荩草(AH)、双花草(PA))根际(R)和非根际(N-R)土壤,对土壤的养分和微生物生态化学计量比进行研究。结果表明:①各植物根际土壤养分和微生物量高于非根际,根际表现出明显的富集作用。葛藤对除速效磷外的其他养分的富集作用均较荩草和双花草明显,大部分养分富集作用在荩草和双花草之间差异不显著。葛藤非根际土壤养分和微生物活性低于荩草和双花草。②各植物的碳、氮、磷比都表现为根际土壤大于非根际土壤,葛藤根际土壤C/N和C/P大于荩草和双花草。3种植物根际土壤MBC/MBN差异不大。荩草和双花草非根际MBC/MBN和MBC/MBP均显著大于葛藤(P<0.05)。葛藤根际土壤MBC/MBP和MBN/MBP显著大于荩草和双花草(P<0.05)。相对中国和世界土壤平均水平,3种植物根际和非根际土壤具有较高的C/N和MBC/MBN,C/P、N/P、MBC/MBP和MBN/MBP均较低。③相关性分析表明,MBN、有机碳、总氮、总磷和速效氮之间具有极显著的正相关关系(P<0.01),但MBP只与速效磷有显著的正相关关系(P<0.01)。综合分析表明植物对植被混凝土基材养分固存起到了积极的作用,葛藤根际富集能力较强。此外,基材磷素含量过高,而氮素含量缺乏,基材养分配比不均衡。

模拟降水量变化对荒漠草原土壤酶活性的影响及其相关因素分析

为明确荒漠草原土壤酶活性对降水格局改变的响应机制,该研究基于宁夏荒漠草原降水量不同梯度变化(减少50%、减少30%、自然降水、增加30%和增加50%)的野外试验(2014年开始试验),于2016年5-7月采样,测定分析不同降水梯度2年后对土壤酶活性的影响,并分析酶活性与植物生物量、微生物生物量C∶N∶P生态化学计量特征以及土壤理化性质的关系。结果表明:(1)与自然降水量相比,减少30%降水量对3种土壤酶活性均无显著影响,减少50%降水量显著降低了土壤蔗糖酶活性(P<0.05);增加降水量显著提高了土壤蔗糖酶和磷酸酶活性(P<0.05),但对脲酶活性无显著影响。(2)减少降水量对植物生物量影响较小(尤其减少30%降水量),但不同程度地降低了微生物生物量C、N、P,提高了微生物生物量C∶N和C∶P;增加降水量则不同程度提高了植物生物量及微生物生物量C、N、P。(3)土壤蔗糖酶和磷酸酶活性随植物及微生物生物量增加而增加;对土壤酶活性影响显著的土壤因子包括:含水量、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、C∶P、有机C、全N、C∶N和pH(P<0.05)。研究认为,减少降水量(尤其是减少30%降水量)对土壤酶活性影响较小,增加降水量促进了植物的生长、刺激微生物活性,进而提高了土壤酶活性,但随着植物生物量增加,土壤有机C输入增多,磷酸酶活性相应增强并促进了有机P的矿化,导致土壤微生物P限制增加。

降水量变化与氮添加下荒漠草原土壤酶活性及其影响因素

土壤酶主要由植物根系和微生物分泌产生,参与有机质降解和元素循环等重要过程。研究降水量变化和氮(N)添加下土壤酶活性及其与植物群落组成以及微生物活动间的联系,可为深入理解全球变化背景下植被-土壤系统中元素的循环与转化机制提供科学依据。该研究基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量变化(减少50%、减少30%、对照、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m^(-2)·a^(-1))的野外试验,研究了2018–2019年土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性的变化,分析了其与植物群落组成、微生物生态化学计量特征的关系。结果表明:与减少降水量相比,增加降水量对3种酶活性的影响较大,但其效应与N添加以及年份存在交互作用。2018年增加降水量对3种酶活性的影响缺乏明显的规律性。2019年增加降水量不同程度地提高了3种酶活性。N添加对3种酶活性影响较小(尤其2019年);草木樨状黄耆(Astragalusmelilotoides)生物量与脲酶和磷酸酶活性负相关。糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)生物量与3种酶活性正相关。除Patrick丰富度指数外,植物群落多样性指数普遍与3种酶活性负相关;对酶活性影响较大的因子包括土壤pH、土壤全磷(P)含量和微生物生物量碳(C):N:P。因此,短期内降水量变化及N添加对荒漠草原土壤酶的影响较小(尤其在减少降水量条件下);降水量增加及N添加通过提高植物生物量、改变植物多样性、调节微生物生物量元素平衡以及增强土壤P有效性,直接影响着土壤酶活性。鉴于土壤酶种类的多样化和功能的复杂性,今后还需结合多种酶活性的长期变化规律,深入分析全球变化对酶活性的影响机制。