不同水力负荷渗滤液对植物土壤系统的影响

以稳定产甲烷阶段垃圾层循环回灌处理后的渗滤液、轻壤土和百慕大草（Cynodon dactylon）为实验材料，比较了不同水力负荷渗滤液对植物，土壤系统的生态影响．结果表明，2．77～12．00mm·d^-1渗滤液灌溉组土壤的几种关键酶活性、呼吸作用强度、土壤微生物量、微生物商，叶绿素含量均较对照组高，丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）、脯氨酸（Pro）含量较低；在渗滤液灌溉组间，6．46～10．15mm·d^-1渗滤液灌溉下百慕大草Pro含量下降显著，叶绿素含量明显提高，过氧化物酶（POD）活性、MDA和H2O2含量较低，土壤酶活性显著提高、呼吸作用强度、微生物量和微生物商较大；而当渗滤液水力负荷过低（2．77～4．16mm·d^-1）或过高（12．00mm·d^-1）时百慕大草胁迫会加重、土壤生物活性下降．表明适量渗滤液灌溉可减缓环境对百慕大草的胁迫，提高土壤的生物活性，表现出对植物-土壤系统的生态正效应，其原因可能与不同水力负荷渗滤液灌溉改变了土壤的水分和理化性质．研究说明，通过控制渗滤液原液水力负荷，可望获得渗滤液灌溉对植物-土壤系统最佳的生态效应。

放牧、氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响

为了探究放牧和氮添加对内蒙古荒漠草原植物—土壤碳、氮循环的影响,在禁牧(UG,0只羊单位·hm^(-2))和重度放牧(HG,1.74只羊单位·hm-2)样地进行氮添加处理,各处理水平为:对照(CK,0 g·m^(-2)·a^(-1))、低氮(LN,5 g·m^(-2)·a^(-1))、中氮(MN,10 g·m^(-2)·a^(-1))和高氮(HN,20 g·m^(-2)·a^(-1))。通过对短花针茅(Stipa breviflora)叶片和土壤全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、稳定碳同位素(Stable carbon isotopes, δ13C)、稳定氮同位素(Stable nitrogen isotopes, δ15N)及土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、速效氮(Available nitrogen, AN)的测定分析,结果表明:放牧显著增加土壤TC、TN和AN含量(P<0.05);放牧使短花针茅叶片δ13C,δ15N值显著减小(P<0.05);氮添加使短花针茅叶片δ15N值显著减小(P<0.05)。放牧和氮添加在一定程度上均加速了短花针茅和土壤的养分循环,同时氮添加对短花针茅的氮吸收及分馏效应有一定影响,对退化草地恢复起重要作用。

氮负荷增强对闽江口短叶茳芏湿地植物-土壤系统氮累积与分配的影响

选择闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷水平下(NNT对照处理,0 g N m^(-2)a^(-1);LNT低氮处理,12.5 g N m^(-2)a^(-1);MNT中氮处理,25.0 g N m^(-2)a^(-1);HNT高氮处理,75.0 g N m^(-2)a^(-1))湿地植物-土壤系统的氮累积与分配特征。结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤(TN)、NH+4-N和NO-3-N含量均发生了明显改变。相较于NNT,LNT和MNT的TN、NH+4-N和NO-3-N含量均明显增加,增幅分别为9.44%、3.57%、11.99%(LNT)和6.71%、9.37%、46.50%(MNT)。与之不同,HNT的TN含量相比NNT增幅不大,而其NH+4-N、NO-3-N含量均显著降低,降幅分别为9.26%和40.77%。不同氮负荷处理下土壤氮含量的垂直分布特征亦发生了明显变化。除HNT外,LNT和MNT的TN、NH+4-N和NO-3-N含量均以表层土壤最高。不同氮负荷处理下的TN和NH+4-N含量分布主要受SOM的影响,而NO-3-N含量分布主要受植物吸收和垂直淋失的影响。氮负荷增强条件下植物不同器官的TN含量整体表现为叶>茎>根。不同氮负荷处理下植物-土壤系统的氮储量整体以LNT和MNT较高,而HNT最低。研究发现,短叶茳芏在中低氮负荷条件下可能将更多的氮优先分配给根系,进而以拓展地下空间和提高地下生物量的方式来适应环境;而在高氮负荷条件下,其可能通过增强“自疏效应”,并通过拓展地上空间的方式来适应环境。

青藏高原高寒草甸地上植物功能群去除对土壤线虫群落的影响

土壤线虫对高寒草甸生态系统功能有重要的指示作用,植物功能群丧失对土壤线虫群落的影响尚不清楚。本研究在青藏高原东部的高寒草甸生态系统中设置对照、保留豆科、保留禾状草、保留非豆科杂类草和去除所有植物功能群5个处理的地上部植物功能群去除实验,以探究植物功能群损失对土壤线虫群落的影响。结果显示:(1)去除植物功能群地上部对植物根系生物量和土壤线虫总密度影响不显著。(2)去除植物功能群地上部对线虫不同营养类群相对丰度影响显著。保留豆科处理下,食细菌线虫相对丰度整体最高,而植物寄生线虫相对丰度最低;保留杂类草处理下,植物寄生线虫相对丰度整体最高,而食细菌线虫相对丰度最低。(3)非度量多维尺度分析(NMDS)结果表明,去除不同植物功能群会导致土壤线虫类群产生差异,对土壤线虫群落结构产生显著影响。

微纳米塑料在土壤-植物系统中的迁移机制及毒性效应研究进展

微塑料是指粒径小于5 mm的塑料碎屑和颗粒,其中粒径小于100 nm为纳米塑料。微纳米塑料作为一种新型污染物,具有难以降解、容易发生积累和可长距离迁移等特点,进而对生态环境产生影响。但是,与其他环境中的微纳米塑料相比,人们对土壤环境中的微纳米塑料的认识与了解还比较少。所以,本文详细阐明了微纳米塑料在土壤环境中的生物和非生物迁移过程与机制,系统总结了微纳米塑料从土壤到植物的转运过程,并探讨了微纳米塑料对植物种子萌发和根系发育产生的直接毒性效应,通过改变土壤理化性质和吸附重金属、有机污染物进而成为污染物传输载体而对植物产生的间接毒性作用。最后,提出了土壤-植物系统中微纳米塑料污染目前还需要进一步研究和处理的问题。本文可为土壤-植物系统中微纳米塑料污染的生态风险评估提供科学参考。

土壤-植物系统中硒的生物有效性及其影响因素研究进展

硒的生物有效性是决定硒在土壤-植物系统中转运、积累的关键因素,然而目前关于该方面研究进展还缺乏系统的总结和论述。本文结合赣南富硒脐橙调查研究结果,以硒在土壤-植物系统中的运移为切入点,系统总结和论述了硒在土壤-植物系统中的氧化-还原、吸收、转运过程,探讨了土壤理化性质、微生物、施肥、农艺管理和植物生长阶段等对硒生物有效性和迁移的影响,并提出未来硒的研究热点:土壤微生物活性与硒生物地球化学循环的耦合关系;植物生长、果实品质与硒代谢相关的分子机制;结合同位素示踪技术和薄膜扩散梯度(DGT)技术原位探究硒在生物地球化学中的归趋。本综述可为土壤硒生物有效性调控、植物体系中硒的有效积累和农艺生物强化富硒措施方面的研究提供理论参考。

生物炭和丛枝菌根真菌配施强化重金属污染土壤植物修复研究进展

土壤重金属污染严重影响农产品质量、威胁人类健康,是亟待解决的全球性环境问题之一。生物炭可有效改善土壤环境,降低重金属生物有效性,在修复重金属污染土壤方面得到了广泛关注。丛枝菌根真菌(AMF)能够与大多数植物形成共生关系,增强植物养分吸收能力,并提高其重金属耐受性。生物炭-AMF配施在改善土壤养分含量、固化重金属、促进植物生长等方面具有协同增效作用,在修复重金属污染土壤中展现了较大的研究潜力和应用价值。从改善土壤质量、促进植物生长两方面综述了生物炭-AMF配施修复重金属污染土壤的作用机理,并对其今后在基因组学机理研究和实际应用方面进行了展望,以期为修复重金属污染土壤,改善土壤生态系统质量提供理论依据。

喀斯特峰丛洼地3个建群树种“植物-凋落物-土壤”系统氮同位素特征

以喀斯特峰丛洼地3种常见次生林及其建群树种为研究对象,测定3种林分建群种的不同器官及凋落物、土壤的氮含量及氮同位素丰度值(δ^(15)N),探讨植物-凋落物-土壤氮含量及稳定氮同位素组成变化及内在联系。结果显示:3种次生林建群种植物中叶片氮含量最高,茎的氮含量最低,3种次生林建群树种叶片氮含量均显著高于掉落物和土壤氮含量,0~30 cm土壤氮含量显著高于30~90 cm土壤氮含量,土壤养分主要集中于表层土壤;白栎、栓皮栎和光皮桦器官中δ^(15)N变化范围分别为-2.82‰~14.94‰、-1.37‰~9.35‰和-4.39‰~26.06‰,3种建群种器官间氮同位素组成均表现出显著差异(P<0.05);3种建群种群落表层土壤δ^(15)N差异显著,3种林分中0~30 cm土壤δ^(15)N均显著低于30~60 cm和60~90 cm的土壤,δ^(15)N可能是这些群落土壤氮循环过程中的敏感指标,光皮桦叶片氮含量略大于白栎和栓皮栎,光皮桦林土壤表层δ^(15)N大于白栎林和栓皮栎林,光皮桦可能比白栎和栓皮栎更为适应喀斯特生境。

思政元素融入土壤与植物营养课程教学体系设计

土壤与植物营养课程,作为高等农业教育中涉农类、园林类等专业的基础和核心课程,是对土壤学和植物营养学两门课程内容的有机融合和深度整合。该课程在培养学生实践操作能力和科研创新能力方面起到关键性作用。本文通过对目前土壤与植物营养课程的教学现状进行分析,并针对存在的教学方法需要改进、学生课程参与度不够、理论与实践联动性欠缺,教学考核评价方式单一等问题,结合课程教学实践与教学目标,对课程教学内容进行优化,采用“启发式教学、参与式教学、开放式教学、多元化考核”四大教学模式,将课程教学改革和人才培养质量的提升进行创新融合。为合理利用土壤资源、解决我国土壤安全、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等问题培养新时代创新型、实用型、复合型的农林人才。

沿海滩涂土壤植物对碳排放的影响

本研究旨在探究沿海滩涂土壤性质对碳排放的影响。选取江苏滨海滩涂湿地的芦苇滩涂土壤、碱蓬滩涂土壤和光滩土壤作为研究对象,分析土层深度、温度、辅酶F420的分布与含量对滩涂土壤碳排放的影响,同时研究土壤理化性质以及厌氧培养对土壤产气潜力的影响。研究结果显示微团聚体比重普遍增加,当pH值大于8.4时,碳排放与pH值关系不显著;土壤电导率显著影响甲烷菌的活性,其中碱蓬土壤碳排放潜力最高,其次为芦苇,光滩土壤碳排放潜力最低;辅酶F420含量的变化能够反映光滩土壤土层深度的甲烷排放量变化。该研究为海滨湿地的保护与合理利用提供了科学指导。

碘在土壤-植物系统中的行为及其毒理学研究进展

碘作为一种亲生物元素,是甲状腺激素的重要组成部分,但人为核活动产生的放射性碘是潜在致癌物。碘在土壤中主要以有机碘、碘化物、碘酸盐的形式存在。土壤和植物也是碘进行全球化学循环的重要一环。碘元素的毒理学主要表现为,环境中的放射性碘对动植物的危害以及不同剂量和形态的碘对植物生长的影响。

农田土壤—植物系统中钒的迁移富集规律

钒(V)是维持生物体正常生命活动的必需微量元素之一,也是联合国环境规划署列入环境优先污染物的有害元素之一。研究V在土壤—植物系统中的迁移富集规律,对于深入了解其生态地球化学行为、保障农产品安全与人体健康具有重要现实意义。本文以山东临沂某地普通农田为例,对土壤、植物进行系统的采样,分析测试土壤与植物中的V与伴生元素的含量。采用描述性统计、相关性分析、聚类分析等统计方法与单因子污染指数法、潜在生态风险指数法、生物富集系数法等分析方法对研究区内V进行来源分析、污染评价以及V在土壤—植物系统的迁移转换规律的研究。结果表明:V在研究区内分布较为集中,其含量随着Fe、Ti含量的升高而升高,随SiO_(2)、Na_(2)O、Sr、CaO含量升高而下降。研究区内V主要来源于母岩风化,高含量部分与磁铁矿相关。根据单因子指数法与潜在生态风险指数法评价结果,V在研究区土壤内较为清洁,但区内伴生的Cd污染需引起注意。V在植物中主要富集在根部,植物对V的吸收能力总体上与土壤中Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cd、Cr的含量呈负相关,以Cr最为显著;与土壤中As的含量呈正相关。该研究丰富了V的生态地球化学理论,也为区域农业生产、环境质量评估和生态污染防治提供了科学依据。

贡嘎山冰川退缩区土壤-植物-微生物功能多样性对磷循环的协同作用

对于植物和土壤微生物来说,磷是重要的生命元素。土壤磷的生物有效性随成土过程发生改变,同时植物和土壤微生物通过调整自身养分利用策略,对土壤磷循环产生影响。基于冰川退缩迹地土壤和植被原生演替序列,探讨了土壤-植物-微生物功能多样性的磷循环协同作用过程,分析了贡嘎山海螺沟冰川退缩区4次冰碛物出露时间(1980、1970、1958、1930年)退缩迹地上发育的土壤物理化学性质、磷形态和酶活性的演化规律。结果表明:①随着植被演替和土壤发育,海螺沟冰川退缩区土壤磷含量及其生物有效性发生明显改变;②成土作用初期,微生物促进了原生矿物磷的转化,并为早期植被发育提供养分;随着原生矿物磷释放量的减少,植物养分利用策略经历了由磷回收循环→简单获取→回收循环3个不同阶段;另外,随着植被演替,微生物更多地参与有机磷活化,提升了植物养分重吸收效率;③海螺沟冰川退缩区冰碛物磷的快速流失加剧了植物与微生物对磷的竞争。

植物根系吸水模型研究进展

根系是植物获取水分的主要器官,它直接影响整个植株的输水量以及生命活动。在水资源短缺的状况下,了解根系生长过程中的需水特性并提高农业中水资源的利用率,一直是节水灌溉技术中研究创新的热点。因此,在研究过程中需要对植物根系的吸水量进行精确估算,建立根系吸水模型是定量化研究植物根系吸水特性的重要方法。概述根系吸水的原理及其主要影响因素,对不同研究方法下的根系吸水模型进行分类研究,并阐述其适用范围及优缺点,同时介绍了水盐共同胁迫下的根系吸水模型。最后对目前的根系吸水模型进行分析,提出了今后的研究方向。研究成果为构建水稻根系三维动态吸水模型提供了基础。

基于植物-土壤反馈原理的退化草原免耕补播修复物种选择研究

草地退化导致适口性好的优良牧草比例减少或缺失,补播优良牧草是快速修复退化草地的有效途径。补播种的选择是影响补播成功与否的首要因素。本研究以内蒙古典型草原不同退化程度的草地为研究对象,提出一种退化草地免耕补播修复物种选择方法,方法如下:选择退化草地优势种对土壤进行驯化,与拟补播物种进行植物土壤反馈(PSF)试验;同时将该退化草地斑块土壤取回进行补播物种生长试验,测定各补播物种的生物量(Tb)和对土壤因子的响应。根据PSF和Tb进行补播物种筛选,优先选择对补播物种存在正反馈或中性反馈且Tb在不同草地植物斑块中差异不显著的物种。结果表明:以羊草为优势种的轻度退化草地适宜补播黄花苜蓿和无芒雀麦;以针茅为优势种的轻中度退化草地适宜补播羊草;以冷蒿为优势种的中度退化草地适宜补播胡枝子;以星毛委陵菜为优势种的重度退化草地可选择冰草这类对土壤属性变化不敏感的牧草。本研究首次建立了普适性的退化草地补播物种选择方法,为国内外退化草原免耕补播修复技术提供了理论支持。

增温、增雨对荒漠草原植物和土壤总氮及稳定氮同位素的影响

剖析气候变化下植物和土壤氮含量关系,有助于了解植物—土壤氮循环,揭示植物群落和土壤演替趋势。收集了增温(环境温度、增温2℃和4℃)增雨(自然降水量、降水量增加25%和50%)6年析因实验处理后荒漠草原优势物种和土壤样品,通过对叶片和土壤的总氮(Total nitrogen,TN)、有效氮(Available nitrogen,AN)以及稳定氮同位素(Stable nitrogen isotopes,δ^(15)N)测定分析,探究了增温增雨后荒漠草原植物和土壤氮含量变化趋势以及控制植物—土壤氮循环的主要因子。结果表明:(1)单独增温和同时增温增雨使土壤TN、AN和δ^(15)N值升高但不显著(P>0.05);单独增雨显著降低了土壤AN(P<0.05)。(2)单独增温使短花针茅(Stipa breviflora)和栉叶蒿(Neopallasia pectinata)叶片TN升高,而冷蒿(Artemisia frigida)和蒙古葱(Allium mongolicum)叶片TN降低;单独增雨和同时增温增雨显著降低了4个物种叶片TN(P<0.05),这可能是受到了土壤AN的调控。(3)增温会使叶片δ^(15)N值富集,增雨会使叶片δ^(15)N值贫化,叶片δ^(15)N受温度、降水、土壤δ^(15)N值和植物叶片TN的共同调节。因此,本研究认为增温刺激了荒漠草原物种间的氮竞争,有助于短花针茅和栉叶蒿对氮的吸收和积累,这可能会增加其在植物群落中的占比。此外,降水量对荒漠草原植物—土壤氮循环有主导作用,频发的降水事件可能会加剧荒漠草原的氮限制。

氮添加对森林生态系统植物–土壤–微生物化学计量比影响的研究进展

人类活动引起大气氮沉降速率增加的问题虽有所改善,但仍影响着森林生态系统的物质循环。模拟施氮对中国森林生态系统化学计量比的影响多集中于植物、土壤和微生物的单一分析,对植物–土壤–微生物碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量特征及其耦合关系的研究较少。本文通过整合先前的研究结果,总结了外源氮输入后植物–土壤–微生物C、N和P化学计量特征的响应,结果发现,低浓度施氮有利于土壤主要养分和微生物量的积累,促进植物和微生物养分的吸收利用,高浓度施氮则相反。但对于C和P元素,则表现出不同的结果,C元素随着外源氮的输入而增加或不发生变化,而P元素则充满不确定性,表现为增加、不变或减少等3种结果,这主要是由于养分元素的限制和环境因素的变化所致。通过本文系统的整合,补充了森林生态系统中植物–土壤–微生物C、N、P化学计量特征耦合领域的知识缺失,可为深入认识和理解未来氮沉降对生态系统生物地球化学循环的影响提供理论依据。

植物克隆整合生态效应及潜在应用

克隆植物因特殊的克隆整合和空间拓展特性,在异质生境下展示出较高的生态适应性及适合度,这是其广泛存在于各类生态系统的一个重要原因。目前对克隆整合在个体或种群水平的生态学效应已有较深认识,而对群落及生态系统的影响及作用机制则明显关注不足。前期研究表明,克隆整合对土壤理化性质、根际微生物及个体竞争力均有显著影响,从而有利于克隆植物的成功入侵、生境修复及植被重建等。对群落及生态系统水平的克隆整合生态学效应的研究进行归纳和总结,分析了克隆整合对植物群落结构和生产力、根际微生物和土壤动物、生态系统碳固持、养分循环等的影响;阐释了克隆整合及空间拓展特性对退化生态系统的修复及作用机制,并指出今后克隆整合的研究应同时考虑微观(根际过程)和宏观(群落及生态系统)层次的效应以及短期与长期的效应。可将克隆整合与植物-土壤反馈等其他生态过程相联系,综合探究克隆整合的生态学意义。

土壤-植物系统中抗生素抗性的传播过程与影响机制

土壤是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的重要储存库,土壤-植物系统是ARGs从土壤向人体传播的主要渠道。因此,关注土壤-植物系统中抗生素抗性的传播过程与影响机制有助于系统性地了解抗生素抗性细菌(antibiotic resistant bacteria,ARB)、ARGs在土壤-植物中的迁移途径、传播规律和影响因素,可以为阻控抗生素抗性传播提供思路。本文总结了土壤中抗生素抗性的来源与演变机制,着重强调了抗生素抗性从土壤向植物的传播过程与影响因素,最后讨论了阻断ARGs在土壤-植物系统中传递的物理化学和生物控制技术,并提出了未来的研究方向,对遏制抗生素抗性传播、保障蔬菜作物安全与人体健康具有重要现实意义。

青藏高原高寒草甸植物功能群移除对土壤真菌群落结构和多样性的影响

为研究植物多样性丧失对土壤真菌群落的影响,本研究在青藏高原高寒草甸进行了为期3年的植物功能群移除实验,实验共设置5个处理:不移除任何植物功能群(CK)、移除豆科和杂类草而保留禾状草、移除禾状草和杂类草而保留豆科、移除禾状草和豆科而保留杂类草以及移除所有功能群。本研究分析了高寒草甸不同植物功能群移除对根系性质、土壤理化性质的影响,并利用高通量基因测序技术分析了不同处理对土壤真菌群落结构和多样性的影响。结果显示,不同处理下均以子囊菌门、被孢霉门、担子菌门为优势类群,占土壤真菌群落的90%以上。土壤真菌群落结构和多样性在不同植物移除处理下变化不显著。球囊菌门的相对丰度在保留杂类草、保留豆科的处理中显著高于对照。捕虫霉门的相对丰度在保留豆科处理中显著高于其他处理。不同处理下土壤真菌优势功能类群为土壤腐生营养型。丛枝菌根真菌相对丰度在保留禾状草、保留豆科处理中显著高于对照。地衣寄生菌/腐生菌的相对丰度在保留杂类草处理中显著高于移除所有植物功能群处理。利用Mantel test检验,未发现土壤真菌群落结构和功能与环境因子具有显著相关性。土壤真菌丰富度与根系生物量、根系碳氮比、可溶性有机碳含量呈负相关关系。研究结果说明,青藏高原高寒草甸植物移除3年后,土壤真菌群落结构发生改变,但并未对真菌群落多样性指数产生显著影响。