草地生态系统土壤微生物量及其影响因子研究进展

草地作为陆地生态系统的主体类型之一,受到人类活动和全球变化的广泛影响.这些因素在直接影响草地生态系统地上植被生长和群落动态的同时,还直接或间接地影响着草地生态系统的各种地下生态过程.土壤微生物是指示草地生态系统各地下生态与生物地球化学过程对外部干扰响应的良好指标,其中微生物量是土壤微生物活性和大小度量的重要参数,是土壤有机质巾最活跃的组分之一,能够敏感地反映土壤生态系统水平的微小变化,在各种土壤生化过程研究中具有非常重要的意义.研究综述了自然因子(土壤温度、土壤湿度、pH值)、人为干扰(放牧、开垦、施肥)和全球变化(大气CO2浓度升高、气候变暖)对草地生态系统土壤微生物量影响的研究进展,并指出目前的研究由于基础薄弱、研究样地间的差异以及各研究处理问的差异,土壤微生物量对各种干扰的响应仍存在很大的不确定性,在今后的研究中应加强长期性的野外定位试验研究、多因子的综合控制实验研究以及N输入对微生物量影响的研究等,并进一步完善和发展测量微生物量的新技术和新方法.     

草原生态系统土壤多功能性及影响机制研究进展

草原是陆地生态系统的关键组成部分,为维持区域生态安全发挥着极为重要的作用。土壤多功能性（soil multifunctionality,SMF）是衡量土壤系统提供多种功能的综合指标,对评估草原生态系统功能和区域可持续发展具有重要指导意义。然而,目前SMF研究仍处于初步阶段,研究对象多为农田生态系统,对于草原等自然生态系统的研究较少。此外,对草原生态系统SMF与植物和土壤微生物的关系以及全球变化对草原生态系统SMF影响机制的认识十分有限。因此,本文从SMF的概念和内涵、量化指标及方法、植物和土壤微生物与SMF的关系、全球变化对SMF的影响以及SMF的空间变异性5个方面论述SMF的研究进展,梳理了草原生态系统SMF的变化特征及影响机制。根据当前研究中存在的问题提出了今后研究应重点关注的内容：（1）统一规整SMF量化体系;（2）SMF在不同空间尺度上的转换机制;（3）不同类型草原生态系统SMF驱动机制;（4）土地利用变化、降水增加、气候变暖和氮沉降等全球变化交互作用对SMF的影响;（5）地上植物功能与SMF的联系和互馈机制;（6）根系功能性状对SMF的影响和植物在不同组织水平对SMF的贡献;...     

影响草地土壤呼吸的主要自然因子研究现状

草地生态系统作为陆地生态系统的主体生态类型之一,脆弱的生态环境与频繁的人类活动使之较其他生态系统对全球气候与环境变化的响应更为迅速。草地土壤通过土壤呼吸作用向大气释放CO2是草地生态系统碳循环中最主要的一个环节,土壤呼吸量直接决定了土壤中碳素周转的速度。综合介绍了国内外草地土壤呼吸的研究现状,特别分析了一些自然因素对草地土壤呼吸的影响,对未来测定土壤呼吸的方法提出建议。     

生态恢复下湿地土壤微生物研究进展

随着社会经济的发展,湿地破坏日趋严重,退化湿地生态恢复成为当前科学研究的热点。土壤微生物在调控湿地生物地球化学过程和维持生态系统功能等方面均起着十分重要的作用。探讨湿地土壤微生物在生态恢复下变化及响应机制,有利于认识湿地生态系统恢复过程。通过对湿地生态恢复下土壤微生物群落结构、土壤微生物量、土壤酶活性和微生物降解功能等几个方面进行研究综述,提出了当前利用土壤微生物在恢复湿地方面存在的问题,并对湿地生态恢复后土壤微生物的进一步研究提出几个需要注意的方面,对今后土壤微生物湿地修复方面的研究具有一定的参考价值。     

草地土壤呼吸对全球变化的响应

草地是陆地生态系统主体生态类型之一,其土壤呼吸是全球碳循环的重要过程之一,草地土壤呼吸的动态变化将直接影响全球碳平衡.相对于其他陆地生态系统,草地对全球变化的响应更为迅速.因此,在全球变化的趋势下,草地土壤呼吸将首先受到影响.本文综述了全球变化下CO2浓度上升、全球气温升高、全球降水增多、放牧、草地农垦以及土地利用管理措施(施肥、灌溉)的草地土壤呼吸响应.土壤呼吸对大气CO2浓度上升和全球气温升高的响应都存在增加、减少和无显著变化3种情况,这与大气CO2浓度上升和全球气温升高引起的土壤含水量、土壤N的可利用性等因素的改变与否有关.土壤呼吸Q10受到土壤温度、土壤含水量、降水、土壤深度、土壤有机碳、海拔高度、土地利用方式和时间尺度等因素的影响.降水增多一般可以促进土壤呼吸,但降水引起的温度以及土壤通透性的降低也会导致土壤呼吸的降低.因放牧强度、频度和方式的差异,放牧对土壤呼吸的影响出现增加、减少和无显著影响的不同结果;人工剪草对土壤呼吸及其各组分的影响也存在差异.草地农垦后,土壤呼吸增强,土壤碳损失约为20%～50%.施肥对土壤呼吸的影响有增加、减少和无显著影响,因肥料种类和施用剂量等而异.在干旱和半干旱地区,灌溉会促进草地土壤呼吸.但是,目前全球变化对草地土壤呼吸的综合影响尚不清楚,因此深入探讨草地土壤呼吸对全球气候变化和土地利用变化的响应等仍是今后努力的主要方向.     

草地生态系统土壤呼吸研究进展

土壤呼吸是草地生态系统碳循环过程中的关键环节,也是草地生态系统中碳素向大气输出的主要途径。土壤中碳素的释放能够显著增加大气中CO₂的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响。文章综合介绍了国内外有关土壤呼吸的各种测定方法,特别是分析了影响草地土壤呼吸的主要环境因素,并就草地土壤呼吸与根系呼吸的区分方法等进行了详细的讨论。     

陆地生态系统土壤呼吸对全球气候变化响应的研究进展

土壤呼吸是土壤圈与大气圈碳交换的重要环节,其动态变化直接影响全球碳循环过程。近年来,土壤呼吸对全球变化的响应和适应规律成为学界关注的热点问题。本研究综合论述了近几十年国内外关于增温、CO2浓度升高、氮沉降、降雨格局改变(干旱和增雨)等全球变化因子对土壤呼吸影响的研究进展,系统探讨了全球变化对陆地生态系统土壤呼吸的影响过程及其调控机制。气候、生物和土壤因素在不同研究尺度上对土壤呼吸调控差异是造成当前全球变化对土壤呼吸差异性(正效应、负效应和无影响)影响的主要原因。基于目前的研究现状,探讨了当前在全球变化对土壤呼吸影响研究过程中存在的一些问题,并据此讨论了未来针对这些问题的具体解决措施和发展方向。     

土壤增温对杉木幼苗细根形态特征的影响

全球变暖已成为不争的事实,IPCC第四次评估报告中预测到本世纪末全球地表平均增温1.1-6.4℃。大量研究表明,温度升高可能直接或间接地影响森林生态系统的地上和地下生态过程,有关全球变暖对地上部分的影响在过去十几年已有许多报道,而到目前为止地下部分,包括根系、土壤等了解还十分有限。特别是在森林生态系统中,细根是植物吸收水分和养分,土壤碳输入以及土壤微生物活性的关键环节,对调控生态系统碳平衡以及对全球变化的响应发挥着重要的作用。     

碳同位素在草地生态系统碳循环中的应用与展望

草地生态系统在全球碳循环研究中占有重要地位,目前,碳同位素技术已经被广泛地应用于草地生态系统碳循环研究中。本文阐述了碳同位素在草地土壤有机碳的来源、光合作用产物碳在草地生态系统中的分配、草地土壤有机质的周转及草地土壤呼吸研究方面的应用,重点论述了碳同位素在土壤呼吸方面的应用。应用碳同位素对土壤呼吸进行区分的方法主要包括13C自然丰度法、脉冲标记法、同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法等。碳同位素技术对草地土壤和根干扰很小,方法相对成熟,为深入研究草地生态系统碳循环提供了巨大潜力。在我国,应用碳同位素方法研究草地生态系统碳循环在土壤有机碳的来源、分配及周转和土壤呼吸区分等方面有进一步研究的必要,也有进一步研究的发展空间。     

青藏高原草地生态系统碳收支研究进展

陆地生态系统碳收支仍然是当前全球气候变化研究的重要内容,青藏高原作为全球气候变化的敏感区,使青藏高原草地生态系统在区域碳收支平衡中占有主导地位,但研究方法等不同使得碳收支估算结果存在很大的不确定性。气候变暖在一定程度上提高了高寒草地生态系统的植被初级生产力和生物量,由此补偿了气候变暖导致的土壤有机碳分解释量,使青藏高原草地植被仍然发挥着碳汇的功能。而人类放牧活动对草地生态系统的影响较为复杂。因此,如何区分气候变化和人类活动对生态系统的影响机制,定量评价未来气候变化和人类活动影响下,青藏高原生态系统碳源/汇格局的可能变化,是一个非常重要的研究方向,也是一个极大的挑战。     

A review on the eco-geography of soil fauna in China

This review summarizes main research findings in soil fauna eco-geography in China in the past 30 years. The subject areas and main results were overviewed including biodiversity and eco-geological distribution of soil fauna communities. Studies of ecological distributions of soil fauna and dynamic ranges in space from tropical, subtropical to temperate regions, and in categories from forest, grassland, desert, wetland, farmland to urban ecosystems, the responses and indications of soil fauna to soil environments. Effects of intensive disturbance such as fire, grazing, farming, fertilization on soil fauna include sensitive (e.g. nematode) and rare groups and community indexes. The functions of soil fauna were discussed including environmental construction, environmental purification, litter decomposition and elements cycling. Interactions between soil fauna and other biota in soil ecosystems and linking between aboveground and belowground diversity and the effects of global change on soil fauna community in China were also included. Finally, the authors pointed out common interests in soil fauna eco-geographical studies, which include application of molecule biology into soil fauna taxa; function and mechanism of soil fauna community diversity; interaction between aboveground and belowground ecosystems; effects of disturbance, pollution, biological invasion, and global change on soil fauna community and function. The review is to provide a scientific basis for promoting soil fauna eco-geographical studies in China.     

荒漠草原植物群落光合速率对水氮添加的响应

氮沉降和降水格局改变对草原生态系统的结构、功能及关键过程具有重要影响。依托内蒙古乌拉特荒漠草原研究站的全球变化实验平台，研究了氮添加和增减雨（+50%、-50%）及其交互作用对荒漠草原植物群落光合速率和植被特征的影响，分析了荒漠草原植物群落光合速率与植被特征的关系。结果表明：（1）短期氮添加对荒漠草原植物群落光合速率和植被特征没有显著影响（P > 0.05）；（2）降水格局改变显著影响荒漠植物群落光合速率（P < 0.05），减雨50%显著降低了荒漠草原植物群落光合速率和优势种植物高度（P < 0.05），而降水增加50%没有改变群落光合速率和植被特征，降水改变下的土壤水分能很好地解释群落光合速率；（3）氮添加和增加降水的交互效应显著提高了群落的光合速率和优势种植物高度（P < 0.05），而减少降水与氮添加没有显著影响；（4）荒漠草原植物群落盖度、优势种盖度、优势种平均高度与群落的光合速率呈现出指数增加关系，解释率为40%~58%。干旱极大地抑制荒漠草原植物群落光合速率，而氮沉降则依赖于降水增加来提高群落的光合速率，荒漠草原植物群落光合速率与水肥处理下的植物生长特征具有密切的关系。     

土地覆被变化与管理对土壤动物群落演变的耦合效应

以黑河中游人工绿洲边缘天然草地及其转变的人工梭梭灌木林（21 a）、人工杨树林（28 a）、人工樟子松林（33 a）和农田（开垦27 a和100 a）为研究对象,基于6种研究样地中小型土壤动物群落的调查数据,采用多变量排序和通径分析等方法,研究了土地利用/覆被变化与管理措施对中小型土壤动物群落及其主要类群演变的耦合效应。主要结果是:①将天然草地转变为未实施管理措施的人工梭梭灌木林后并未引起土壤动物群落组成、数量和物种多样性的显著变化,而转变为实施管理措施的杨树和樟子松人工林及农田后,导致了土壤动物群落组成、数量和物种多样性的变异,证实了土地覆被变化对中小型土壤动物群落的作用及其效应受管理措施的强烈调控。②土壤动物群落的演变过程受土地覆被变化与灌溉和施肥管理的共同影响,其中灌溉的贡献率最大,是关键驱动因子。③不同土壤动物类群对土地覆被变化和管理耦合作用的响应不同。灌溉对跳虫、甲螨和革螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;施肥对辐螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;灌溉和施肥对稀有类群的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应均较大,具同等重要的作用。结论是,土地覆被变化与管理耦合作用通过改变土壤水文和生态环境条件驱动了中小型土壤动物群落的演变过程。     

草地改良对陆地生态系统养分的影响--以福建省建瓯市牛坑龙草地生态系统试验站为例

Both land use/land cover change (LUCC) and the effects of nutrients cycles on terrestrial ecosystems and biodiversity are key environmental problems in the 21st century (Yang etal., 2002; Li, 1996; Bai and Bai, 1998). Land cover change is the accumulated result of land use, which includes three types, i.e., deterioration, transition and amelioration of land cover (Cai, 2001). The nutrient cycle is the main functional process to maintain stability and production of an ecosystem. Land cover …     

Effects of grassland amelioration on terrestrial ecosystem nutrients:a case study in Jianou Niukenglong Grassland Ecosystem Experimental Station, Fujian Province

This paper studies the effects of land cover changes on distributions and circulations of nutrients in a terrestrial ecosystem, taking Jianou Niukenglong Grassland Ecosystem Experimental Station as a case study. During a two year experiment from 1994 to 1996, the land cover types were changed from desert slopeland to grasslands, in particular, Chamaecrista rotundifolia(pers) green + Pasalum thunbergii and Glycine max var. + Pasalum thunbergii. In order to study land cover change effects on nutrients in the terrestrial ecosystem, we selected organic materials (OMs), nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K) and aluminum (Al) to study their changes in total soil nutrient concentrations, nutrient reserves in soil, distributions and reservations of nutrients in distinct grassland communities and overall nutrient contents reserved in terrestrial ecosystem, and their circulation with land cover change. The experimental results indicate that with the increase of vegetation coverage, the total concentrations of N, P and K grow rapidly in the soil, but that of Al decreases markedly. The increases of the total concentrations of N, P and K were mainly the consequences of changes of the factors that affect soil evolution, e.g., soil moisture, and changes of soil evolution processes, e.g., weathering rate and the decrease of soil erosion. These changes were caused by land coverage growth from desert slopeland to grassland. With the change of the land cover types and the increase of land coverage, the activity of Al accelerated as well, and the vertical penetration and lateral penetration of Al have been increased. Therefore, the loss of Al within the experimental terrestrial ecosystem was inevitable, and the total concentration and reserve of Al in soil have become smaller and smaller, in spite of the growth of grass absorbing some amounts of Al. The Al reserve has increased in vegetation, but it has declined in total terrestrial ecosystem. Land cover change also affects the circulations of nutrients in the terrestrial ecosystem and for the purpose of study on nutrient circulations, we choose to study plant absorption, litter and reservation of nutrients to establish an index to indicate the situations of nutrient circulations within terrestrial ecosystems. The results indicate that in the two land cover types (two grassland ecosystems), the sequence of nutrient circulation indices are N > K > P > Al in Chamaecrista rotundifolia(pers) green + Pasalum thunbergii and P > N > K > Al in Glycine max var. + Pasalum thunbergii. On the basis of the study, we can conclude that land cover change affects both distributions and circulations in the terrestrial ecosystem, and that different changes have distinct influences on distributions and circulations. Some nutrients were affected differently in some contents.     

氮素和水分添加对贝加尔针茅草原土壤氨氧化微生物群落结构的影响（英文）

应用PCR-DGGE技术研究了连续2年氮素、水分添加处理对贝加尔针茅草原土壤氨氧化细菌(AOB)16S r RNA基因和古菌(AOA)amo A基因遗传多样性的影响。结果表明,土壤硝化势在水分添加低氮(N30)和非水分添加高氮(N300)处理下较对照显著升高(P0.05),在水分添加高氮(N200、N300)处理下较对照急剧下降(P0.05)。不同处理下氨氧化细菌的群落结构变化较氨氧化古菌敏感,氮素添加显著改变了氨氧化微生物的群落结构,在高氮素处理下,氨氧化细菌的多样性指数有下降的趋势,而古菌的多样性则有升高的趋势,表明氨氧化古菌在高氮素下生长比较活跃。发育树分析的结果表明,非水分添加处理下,氨氧化细菌的群落由亚硝化螺菌属的Cluster 1、Cluster 3和Cluster 4组成,水分添加处理下由亚硝化螺菌属Cluster 3、Cluster 4和亚硝化单胞菌属的Cluster 6组成,而氨氧化古菌群落在水分添加处理下主要由泉古菌门的Cluster 1、Cluster 2和water lineage组成,在非水分添加处理下主要由泉古菌门的Cluster 1、Cluster 2和Cluster 5组成,两种水分输入机制下,氨氧化微生物群落的不同组成说明,水分在调节氨氧化微生物群落结构方面有重要作用。此外,氨氧化细菌群落多样性与全氮,NH4+和NO3-的含量呈显著负相关,而古菌群落与其呈显著正相关,说明氨氧化细菌与古菌对氮素和水分添加有不同的且互补的反应机制。     

Impact of human activities on soil respiration: A review

Soil respiration is one of the primary fluxes of carbon between soils and the atmosphere.It is produced by rhizosphere respiration and soil microbial respiration.Soil respiration is not only affected by environmental factors,but also changes with the hu-man-induced disturbances of ecosystems.Land-use,the measures of land management,the pollution of soil,and so on can affect soil respiration and change the soil efflux.According to some research,the authors summed up their impacts on soil respiration by human activities through land-use changes and land-management measures among agroecosystem,grassland ecosystem,and for-est ecosystem.The results showed that (1) when adding fertilization to farmland,the soil respiration will increase;(2) fenced land can decrease soil respiration,while soil respiration in the grazed land at a grassland ecosystem will decline with the increasing of grazing intensity;(3) with grassland fertilization;farmland cultivation;fire,fertilization,and cutting of forest,conflicting results were found in the changes of soil respiration.Perhaps plant species,site condition,and measurement season can lead to different results on soil respiration.     

草地改良对陆地生态系统养分的影响——以福建省建瓯市牛坑龙草地生态系统试验站为例

以福建省建瓯市牛坑龙草地生态系统试验站为例,研究了土地覆被类型从荒坡地到人工草地的转变所引起的陆地生态系统养分含量和营养元素循环系数的变化。结果表明,随着土地覆被类型由荒坡地到人工草地的转变,陆地生态系统土壤中N、P、K的含量增加,而Al的含量逐渐降低;植被中的养分也经历了从无到有的历程,整个陆地生态系统养分贮存量的变化中N、P、K总量增加,而Al的总量减少。在陆地生态系统的两个群落中,所有元素的循环系数都发生了相应变化,这种变化是陆地生态系统对土地覆被类型变化的一种响应。     

干旱半干旱地区草地碳循环关键过程对降雨变化的响应

未来全球气候变化背景下,全球或局部地区的降雨量及降雨时间分布将发生一定的变化.草地生态系统在全球碳收支中作用显著,对气候变化的反馈起着重要的作用.但由于草地多处于干旱半干旱地区,受到水分条件的限制,对降雨变化响应敏感,其碳源汇功能表现出很大的不确定性.为了更好地预测未来全球气候变化背景下草地的碳源汇功能及其对气候变化的进一步反馈,有必要深入研究决定草地碳源汇功能的两大碳循环关键过程--净初级生产力和土壤呼吸对降雨变化的响应特征及机制.本文对国内外有关草地生产力和土壤呼吸如何对降雨量、降雨强度、降雨频率和间隔时间进行响应的相关研究成果进行了综述,在此基础上指出了目前研究存在的不足,并对未来相关的重点研究方向进行了探讨和展望.