岩溶区固氮植物适应土壤氮素变化的潜在策略

固氮植物是生态系统中缓解氮限制的重要组成部分, 植被恢复中伴随着土壤氮含量的升高, 固氮植物适应土壤氮素变化的策略还需进一步了解。以岩溶区香合欢(Albizia odoratissima)与木豆(Cajanus cajan)两种固氮植物为研究对象, 通过氮肥添加盆栽试验, 研究氮肥添加对岩溶区固氮植物和土壤养分变化的影响。结果显示: 添加氮肥情况下岩溶区两种固氮植物根际土的全磷、有效磷、铵态氮含量显著高于不添加氮肥的情况, 而硝态氮的差异不明显。氮肥添加下, 两种固氮植物的总生物量升高, 但是根冠比和固氮速率降低, 表明岩溶区两种固氮植物潜在性地采用兼性固氮策略。另外, 不添加氮肥情况下, 香合欢的根冠比、根系的氮磷含量与茎、叶的氮含量、固氮速率、菌根侵染率、根系磷酸酶活性高于木豆; 添加氮素情况下, 木豆的菌根侵染率和根系磷酸酶活性高于香合欢。以上试验结果表明, 在岩溶区生态恢复早期进行人工干预时选择香合欢作为植物群落配置的物种可能更合适, 而在生态恢复后期选择木豆作为植物群落配置的物种可能更合适。     

喀斯特不同恢复阶段植物根际土养分和酶活性的季节性变化和根际效应

为了解喀斯特生态系统不同植被恢复阶段植物根际土的养分和酶活性的季节性变化和根际效应,选择 ６种优势植物（灌木林阶段和原生林阶段各 ３种植物）研究其根际土和非根际土的有机碳（ＳＯＣ）、全氮（ＴＮ）、有效氮（ＡＮ）、全磷（ＴＰ）和有效磷（ＡＰ）及两种胞外酶（β-葡聚糖酶（βＧ）和 Ｎ-乙酰-β-Ｄ-葡萄糖苷酶（ＮＡＧ））活性的雨季／旱季差异和关系。研究发现：（１）雨季／旱季,灌木阶段和原生林阶段植物根际土的ＡＮ和 ＡＰ均出现根际效应,但是 ＳＯＣ和 ＴＰ未出现显著的根际效应;红背山麻杆、小蜡、深紫木蓝和檵木的根际土 ＴＮ出现明显的根际效应;（２）除了紫弹树的 βＧ酶活性和檵木的 ＮＡＧ酶活性在雨季没有出现根际土和非根际土之间的显著差异之外,其余树种的两种酶活性均具有显著差异;且灌木阶段和原生林阶段 ６种植物的 βＧ酶和 ＮＡＧ酶活性基本上具有明显的根际效应;（３）灌木阶段和原生林阶段植物的根际土和非根际土 ＡＮ和 ＡＰ含量以及 βＧ酶和 ＮＡＧ酶活性在雨季大于旱季,但是 ＳＯＣ、ＴＮ和 ＴＰ的季节性变化不明显;（４）除了土壤 ＳＯＣ和 ＡＰ之间没有显著相关关系之外,养分与养分、酶活性之间关系的其余指标均有显著的正相关关系。结果表明,土壤氮磷有效性含量和酶活性具有明显的季节性变化和根际效应,土壤有机质和氮磷养分总量是氮磷有效性含量变化的基础,而土壤酶活性的根际效应对植物根际区土壤氮磷养分有效性的提高起到积极的促进作用。喀斯特生态系统的土壤养分和酶活性的根际效应的管理应受到更多关注。     

不同林龄马尾松人工林土壤酶活性及其生态化学计量特征

以广西南宁市横县镇龙林场的4 种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)马尾松人工林作为研究对象, 分析了土壤不同深度(0~10、10~20 和20~30 cm)的酶(β-葡萄糖苷酶(βG)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(ALP))活性的生态化学计量特征以及土壤有机碳(SOC)、全N(TN)、全P(TP)和有效P(AP)含量。研究结果显示: (1)马尾松人工林4 种龄林的土壤SOC、TN 和AP 含量随着土壤深度增加逐渐降低;在同一土壤层时,TN 含量随着林龄的增长逐渐降低,TP 含量在幼龄林时最低、中龄林时最高,AP 含量在幼龄林最高。(2)土壤βG、NAG、ALP 和ACP 酶活性在中龄林最高、在成熟林最低, 且随着土壤深度的增加而降低。(3)土壤酶活性C∶N 值均低于全球平均值(1. 41), 酶活性C∶P 值和酶活性N∶P 值均高于全球平均值(0. 62 和0. 44)。(4)RDA 结果显示土壤酶活性及其生态化学计量比值的变化主要受到TP 和TN 含量的影响。结果表明, 马尾松人工林的生长受到P 养分的限制, 在幼龄林和中龄林的受限制程度更为严重。     

会仙岩溶湿地古菌和细菌群落的共现性

为了研究湿地土壤古菌、 细菌, 以及二者之间的共存机制, 以会仙岩溶湿地中湖泊湿地、 稻田和稻田撂荒地为研究样地, 基于16S rRNA 基因高通量测序数据, 构建了古菌群落、 细菌群落和古菌细菌之间群落的共现网络。结果表明: 湖泊湿地土壤古菌的多样性显著高于稻田和稻田撂荒地; 稻田土壤细菌的多样性显著高于湖泊湿地和稻田撂荒地; 在门水平上, 湖泊湿地、 稻田和稻田撂荒地的优势古菌均为Thaumarchaeota(奇古菌门)、 Bathyarchaeota(深古菌门)和Euryarchaeota(广古菌门), 优势细菌均为Chloroflexi(绿弯菌门)、 Acidobacteria(酸杆菌门)和Proteobacteria(变形菌门)。共现网络分析表明, 古菌、 细菌和古菌细菌之间的正相互作用均多于负相互作用; 古菌共现网络中起着关键连接作用的微生物为Bathyarchaeota(OTU9、 OTU38、 OTU85、 OTU1093、 OTU155 和OTU231)和Nitrososphaeraceae(亚硝化球菌科)(OTU2); 细菌共现网络中起着关键连接作用的微生物为Pyrinomonadaceae RB41 (OTU21)、 Acidobacteria subgroup 6(酸杆菌纲)(OTU48)和Rokubacteria(棒状杆菌门)(OTU44); 古菌细菌共现网络起着关键连接作用的微生物为Bathyarchaeota( OTU9、 OTU38 和OTU85)、 Nitrososphaeraceae ( OTU2)、 Anaerolineaceae ( 厌氧绳菌科)(OTU39)、 Holophagae Subgroup 7(全噬菌纲)(OTU14)和Pyrinomonadaceae RB41 (OTU21)。Mantel 分析表明, 影响古菌细菌共现网络关键类群的环境因子是pH、 C/ N 和可溶性有机碳(DOC)。以上研究结果表明,这些微生物类群之间的相互作用可能对湿地土壤生物地球化学循环过程具有潜在的重要作用。