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短期培养下硝化抑制剂对黑土氨氧化微生物丰度和硝化作用的影响

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微生物学通报 2024年

作者：常钰海沈菊培巫汶晶马星竹郝小雨赵月贺纪正福建师范大学湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室黑龙江省黑土保护利用研究院

【背景】东北黑土区是我国重要的粮食生产基地，然而由于化肥的过量使用，已造成土壤氮素的大量损失和环境污染问题。硝化作用是土壤氮循环的核心环节，主要由微生物驱动。【目的】利用硝化抑制剂3， 4-二甲基吡唑磷酸盐（3，4-dimethy... 详细信息

【背景】东北黑土区是我国重要的粮食生产基地，然而由于化肥的过量使用，已造成土壤氮素的大量损失和环境污染问题。硝化作用是土壤氮循环的核心环节，主要由微生物驱动。【目的】利用硝化抑制剂3， 4-二甲基吡唑磷酸盐（3，4-dimethylpyrazole phosphate，DMPP）和乙炔区分低氮和高氮黑土壤氨氧化细菌、氨氧化古菌和完全氨氧化菌对土壤硝化作用的相对贡献。【方法】基于黑土长期定位实验研究平台，以不施加氮肥（低氮土壤）和施加氮肥的黑土（高氮土壤）为研究对象，采用微宇宙培养实验和定量PCR技术，分析抑制剂添加对土壤有效态氮、氨氧化微生物丰度的影响及两者的关系。【结果】低氮黑土壤氨氧化微生物主要由氨氧化古菌和完全氨氧化细菌Clade B占主导，而高氮黑土主要由氨氧化细菌和完全氨氧化细菌Clade A占主导。硝化抑制剂DMPP和乙炔均显著抑制土壤氨的氧化，且在高氮土壤更为明显，乙炔的抑制效果大于DMPP。另外，添加乙炔显著降低了低氮土壤氨氧化古菌、氨氧化细菌和完全氨氧化菌Clade B丰度；而在高氮土壤，硝化抑制剂DMPP则对土壤氨氧化细菌和完全氨氧化菌Clade A有显著抑制作用。相关分析表明，低氮土壤中氨氧化细菌和古菌 amoA基因丰度与土壤NO3--N含量显著正相关和NH4+-N含量显著负相关，而高氮土壤中，土壤氨氧化微生物amoA基因丰度与土壤NH4+-N和NO3--N含量相关性均不显著。【结论】氮的长期输入显著改变了黑土氨氧化微生物对环境变化的响应。

关键词：黑土硝化抑制剂完全氨氧化细菌硝化作用氮肥

根系-菌根-土壤微生物对毛竹林土壤氮矿化过程的贡献

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生态学杂志 2024年第5期43卷 1234-1242页

作者：包涛涛李丝雨王一蒋文婷蔡延江孙连鹏栾军伟浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江农林大学环境与资源学院杭州311300 国际竹藤中心竹藤资源与环境研究所国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京100102 国际竹藤中心三亚研究基地海南三亚572022

土壤氮矿化是土壤氮素循环的关键过程之一,决定了土壤的供氮能力。然而,有关植物根系、共生菌根菌丝体和土壤微生物等不同生物因素对土壤氮矿化的贡献缺乏了解。本研究以浙江省庙山坞自然保护区毛竹(Phyllostachys edulis)林为对象,利... 详细信息

土壤氮矿化是土壤氮素循环的关键过程之一,决定了土壤的供氮能力。然而,有关植物根系、共生菌根菌丝体和土壤微生物等不同生物因素对土壤氮矿化的贡献缺乏了解。本研究以浙江省庙山坞自然保护区毛竹(Phyllostachys edulis)林为对象,利用阴阳离子树脂芯原位培养技术研究毛竹林土壤氮矿化过程,并结合不同网孔大小(1.45 mm:允许所有组分进入,53μm:排除根但允许菌丝进入,1μm:排除根和菌丝进入)微宇宙进一步区分根系、菌丝体和土壤微生物的作用。结果表明:(1)通过不同孔径微宇宙装置处理,53μm微宇宙较1.45 mm微宇宙对根系的排除效果达到了100%,1μm微宇宙较53μm微宇宙对菌丝的排除效果达到了70%;(2)不同生物组分参与土壤氮循环过程主要改变了土壤氨化速率,增加根系参与土壤氮循环过程后(1.45 mm微宇宙)土壤净氨化速率较排除根系参与时(53μm微宇宙)低36.58%;而不同孔径微宇宙装置间土壤净硝化速率、净矿化速率无显著差异;(3)1.45 mm微宇宙中土壤亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酚氧化物酶(POX)较53μm微宇宙分别高27.59%和61.54%,可能是土壤净氨化速率降低的主要原因。本研究量化了根际(根系、菌根真菌)介导驱动对毛竹林土壤氮矿化过程贡献,土壤微生物是影响毛竹林土壤净硝化作用和矿化作用的重要生物因子,而根系和共生菌根则在土壤净氨化作用中发挥重要作用。

关键词：竹林土壤氮循环根际菌根真菌净硝化速率净氨化速率净矿化速率

干旱对植物根系分泌物速率和化学组成的影响研究进展

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应用与环境生物学报 2024年

作者：梁天豪杜旭龙刘源豪黄锦学熊德成福建师范大学地理科学学院碳中和未来技术学院湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站

全球变化愈演愈烈，尤其是干旱对地下生态过程的影响已成为全球变化背景下关注的热点，可能会影响生态系统地下碳（C）动态及循环过程。根系分泌物能够通过不断地调整自身的数量和组成来积极响应干旱胁迫，深刻地影响土壤有机质（SOM）... 详细信息

全球变化愈演愈烈，尤其是干旱对地下生态过程的影响已成为全球变化背景下关注的热点，可能会影响生态系统地下碳（C）动态及循环过程。根系分泌物能够通过不断地调整自身的数量和组成来积极响应干旱胁迫，深刻地影响土壤有机质（SOM）分解和养分代谢等过程，并在一定程度上决定根际微生态系统C动态、能量流动以及矿质养分代谢过程。干旱条件下一系列复杂的外在因素（如根际土壤环境、不同土层）和内在因素（如植物种类、根系生理形态特征和菌根共生）会改变根系分泌物特征。而目前对根系分泌物的组成和功能，尤其是在干旱条件下其变化规律及对植物与土壤相互作用的影响机制尚未明确；且大多研究集中在一些经济作物或模式植物上，缺乏野外自然干旱条件下的观测数据。为此本研究结合目前该领域国内外的前沿动态就干旱对植物根系分泌物特征及其影响机制进行了综述，以期为根系分泌物的深入研究和根系对全球变化的响应和适应机制研究提供参考，并对未来干旱情境下根系分泌物需要深入研究的方向进行了展望：（1）加强对不同植物种类和不同干旱胁迫条件下根系分泌物的系统性研究；（2）加强干旱与其他环境胁迫(如CO2浓度增加、气温升高、UV-B辐射增强等)耦合对根系分泌物的影响机制研究；（3）利用更加精准的技术手段，以全面深入地了解根系分泌物的组分和功能；（4）从植物生理和代谢角度深入揭示干旱条件下对根系分泌物的影响机理；（5）深入开展根系分泌物在土壤生态过程的作用的研究。

关键词：干旱根系分泌物地下碳分配化学组成影响机理

热带岛屿流域水生态评价理论研究与实践——以海南岛为例

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3334-3341页

作者：王明阳王立成莫凌穆晓东马字伟王赛陈晓璐刘川王丽陈力可符有利王瑞仙海南省环境科学研究院海南海口570228 国家环境保护化学品生态效应与风险评估重点实验室海南基地海南海口570228 海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室海南海口570228

为系统科学评估海南流域的水生态现状,本研究以海南岛为例,进行了热带岛屿流域水生态评价理论研究和实践.研究基于相关成果和流域突出水生态问题,构建了水生生物､水生境､水环境和水资源共11项指标的评价体系,综合利用专家打分和层次分... 详细信息

为系统科学评估海南流域的水生态现状,本研究以海南岛为例,进行了热带岛屿流域水生态评价理论研究和实践.研究基于相关成果和流域突出水生态问题,构建了水生生物､水生境､水环境和水资源共11项指标的评价体系,综合利用专家打分和层次分析法计算了评价指标权重,并采用水生态环境质量综合评价指数(WEQI)对南渡江､昌化江和万泉河等海南岛典型流域开展水生态现状评价实践.结果表明:南渡江､昌化江和万泉河干流水生态为良好水平(63.77~71.57分),4座水库为一般水平(41.50~59.55分),水生生物是水生态提升的首要制约项,人为活动是水生态破坏的主要原因,水库还受生态需水量的限制.本研究构建的热带岛屿水生态评价体系可为当地水生态监测和评价提供科学依据.

关键词：热带岛屿流域水生态海南

短期氮添加降低亚热带黄山松林和罗浮栲林土壤微生物固氮速率

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应用生态学报 2024年第4期35卷 917-925页

作者：陈琳娜曾泉鑫张晓晴张秋芳元晓春戴辉李文周陈岳民福建师范大学地理科学学院福州350007 福建师范大学湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007 武夷学院旅游学院福建武夷山354300 福建戴云山国家级自然保护区管理局福建泉州362500

生物固氮是陆地生态系统氮素的重要来源,但不同森林生态系统土壤微生物固氮速率对氮沉降的响应仍不明确。本研究在亚热带黄山松林和罗浮栲林开展野外氮添加模拟大气氮沉降试验。以尿素为氮源,设置了3个氮添加水平:0(对照)、40(低氮)和80... 详细信息

生物固氮是陆地生态系统氮素的重要来源,但不同森林生态系统土壤微生物固氮速率对氮沉降的响应仍不明确。本研究在亚热带黄山松林和罗浮栲林开展野外氮添加模拟大气氮沉降试验。以尿素为氮源,设置了3个氮添加水平:0(对照)、40(低氮)和80 kg N·hm^(-2)·a^(-1)(高氮)。测定了表层(0~10 cm)土壤化学性质、微生物生物量碳、酶活性和nifH基因拷贝数,并利用^(15)N标记法测定土壤微生物固氮速率。结果表明:与对照相比,氮添加显著降低了黄山松林和罗浮栲林土壤微生物固氮速率,降幅分别为29%~33%和10%~18%。氮添加显著降低了两种林分土壤微生物氮获取酶(β-1,4-N-乙酰氨基转移酶)活性和nifH基因拷贝数。黄山松林土壤微生物固氮速率与可溶性有机碳含量存在显著正相关关系,而罗浮栲林土壤微生物固氮速率与铵态氮含量存在显著负相关关系。总之,黄山松林土壤微生物固氮功能对氮添加的响应比罗浮栲林更敏感,且影响土壤微生物固氮速率的因素在两种林分中存在差异。本研究可为氮沉降对森林生态系统生物固氮的影响提供见解,并为森林经营管理提供理论依据。

关键词：氮添加森林类型自生固氮 ^(15)N标记 nifH 丛枝菌根真菌

北盘江流域社会生态系统脆弱性时空演变与模拟

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水土保持研究 2024年第4期31卷 316-325页

作者：彭丽福赵宇鸾杨小飘贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550025 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵阳550025

[目的]评估和模拟北盘江流域社会生态系统脆弱性,对筑牢珠江上游生态屏障、实现流域可持续发展具有重要意义。[方法]采用显式空间脆弱性模型,从暴露度、敏感性、适应能力3个维度构建评价指标体系,评估北盘江流域脆弱性,并使用有序加权... 详细信息

[目的]评估和模拟北盘江流域社会生态系统脆弱性,对筑牢珠江上游生态屏障、实现流域可持续发展具有重要意义。[方法]采用显式空间脆弱性模型,从暴露度、敏感性、适应能力3个维度构建评价指标体系,评估北盘江流域脆弱性,并使用有序加权平均算子模拟不同决策风险下的脆弱性情景。[结果](1)2000—2020年,北盘江流域脆弱性程度明显下降,高脆弱区面积占比由13.82%降到8.37%,低脆弱区面积占比由10.66%增加到17.62%。(2)20年间北盘江流域社会生态系统脆弱性整体处于中等脆弱水平,平均占比32%,空间变化呈现“西北、东南低,中部高”的分布格局。(3)从情景模拟分析上看,在可持续导向型中应重视风险环境的胁迫,加强生态环境保护与适应能力建设,在经济优先型中应强调发展与保护并重,加强绿色基础设施建设,缓解系统脆弱性。[结论]北盘江流域脆弱性程度明显降低,情景模拟结果可满足不同政策指导下的流域发展需要,并为北盘江流域国土空间生态修复和区域可持续发展提供理论参考。

关键词：社会生态系统脆弱性显式空间脆弱性模型北盘江流域

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贵州典型喀斯特流域土壤氧化铁特征分异及其影响因素

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土壤学报 2024年第5期61卷 1284-1298页

作者：徐祖亮陆晓辉曾海莲邹钰峰贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550025 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵阳550025

探究亚热带喀斯特流域土壤氧化铁特征及其分异,对认识这类特殊地域综合体上土壤的发生发育及类型演化等具有重要意义。以贵州省普定县后寨河流域内53个典型剖面土壤为研究对象,测定诊断表层和诊断表下层不同形态氧化铁含量并计算其风化... 详细信息

探究亚热带喀斯特流域土壤氧化铁特征及其分异,对认识这类特殊地域综合体上土壤的发生发育及类型演化等具有重要意义。以贵州省普定县后寨河流域内53个典型剖面土壤为研究对象,测定诊断表层和诊断表下层不同形态氧化铁含量并计算其风化度指标,分析土壤氧化铁特征及其分异情况,探讨成土环境和土壤属性对氧化铁特征分异的影响。结果表明:由诊断表层至诊断表下层,全铁、游离铁呈增加趋势,平均增幅分别为25.54%和39.63%,铁氧化物具有在诊断表下层富集的特征;诊断表层铁活化度高于诊断表下层,而铁游离度和铁晶胶率与之相反。大部分诊断表下层土壤游离铁在30 g·kg^(-1)以上,铁游离度≥50%,铁活化度部位、有机质、pH、黏粒阳离子交换量和质地等对不同形态土壤氧化铁含量及其风化度指标分异均有显著影响(P亚热带喀斯特流域土壤氧化铁特征分异的主控因子。

关键词：氧化铁影响因素亚热带喀斯特流域贵州省

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西南喀斯特地区水体溶解无机碳时空分布特征及其来源分析

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地球与环境 2024年

作者：张晓慧焦树林杨柳英韦宗校张文龙贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵州师范大学地理与环境科学学院/喀斯特研究院

碳循环是地球主要物质循环之一，对全球气候变化与人类发展具有重要影响。本文梳理了近年来嘉陵江水系、乌江水系、赤水河水系及西江水系溶解无机碳的相关研究成果，对西南喀斯特地区水体溶解无机碳(DIC)与碳同位素(δ13CDIC)的时空分... 详细信息

碳循环是地球主要物质循环之一，对全球气候变化与人类发展具有重要影响。本文梳理了近年来嘉陵江水系、乌江水系、赤水河水系及西江水系溶解无机碳的相关研究成果，对西南喀斯特地区水体溶解无机碳(DIC)与碳同位素(δ13CDIC)的时空分布特征、影响因素及其来源进行全域性视角分析，并得出以下结论：(1)西南喀斯特地区水体DIC含量与δ13CDIC值在各水系之间存在差异性，具有显著时空分布特征，其中赤水河水系DIC含量(2.79 mmol/L)与δ13CDIC值(–8.15‰)均最高，西江水系DIC含量(1.95 mmol/L)与δ13CDIC值(–10.6‰)最低；(2)该地区DIC含量变化受到碳酸盐岩化学风化、气候变化及人类活动等因素的综合影响；(3)流域内DIC主要来源于碳酸盐岩风化与土壤CO2。研究结果有助于推动河流流域溶解无机碳变化的研究，为我国水体碳循环研究提供理论基础。

关键词：西南喀斯特地区溶解无机碳稳定碳同位素时空分布影响因素

亚热带不同林分类型对土壤团聚体中固氮基因丰度的影响

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生态学杂志 2024年

作者：韩风毅邓米林宛颂胥超叶桂萍贺纪正林永新福建师范大学地理科学学院福建三明森林生态系统与全球变化国家野外科学观测研究站湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地闽江学院地理与海洋学院

随着我国社会发展对林木资源需求的增加，大面积的天然林已转变为次生林或人工林。不同的林分类型对森林生态系统结构和功能产生深刻影响。为了研究森林转换后不同林分类型对固氮基因nifH丰度的影响，我们选取了杉木和马尾松两种人工林... 详细信息

随着我国社会发展对林木资源需求的增加，大面积的天然林已转变为次生林或人工林。不同的林分类型对森林生态系统结构和功能产生深刻影响。为了研究森林转换后不同林分类型对固氮基因nifH丰度的影响，我们选取了杉木和马尾松两种人工林和择伐后形成的米槠次生林进行研究。结果表明，人工林土壤中速效磷(AP)含量和含水量高于次生林，其中，马尾松人工林的AP含量显著高于次生林和杉木人工林。马尾松人工林土壤中的nifH基因丰度为4.26×109copies·g-1，显著高于米槠次生林的2.16×109copies·g-1和杉木人工林的3.07×109copies·g-1。相关性分析表明，土壤nifH基因丰度与AP含量和含水率呈显著正相关。此外，团聚体粒径显著影响nifH基因丰度，三种林分土壤nifH基因丰度均在粉黏颗粒中最低，小团聚体中最高。马尾松人工林不同粒径团聚体的nifH基因丰度整体上高于米槠次生林和杉木人工林。综上，林分类型和团聚体粒径均显著影响亚热带森林土壤nifH基因丰度，AP含量和含水率是关键影响因素。

关键词：菌根林分类型 nifH基因土壤团聚体