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丛枝菌根真菌对植物⁃土壤系统的影响研究进展 被引量：6
1
作者 段海霞 罗崇亮 +3 位作者 师茜 康生萍 赵玲 熊友才 《生态学报》 北大核心 2025年第1期475-491,共17页
土壤微生物和植物⁃土壤系统之间的相互作用对于维持生态系统的功能与应对气候变化至关重要。丛枝菌根真菌(AMF)可以影响植物与土壤之间的物质交流,提高植物生产力和抗逆性,在改善土壤质量和养分循环方面发挥着重要作用。有研究表明,AMF... 土壤微生物和植物⁃土壤系统之间的相互作用对于维持生态系统的功能与应对气候变化至关重要。丛枝菌根真菌(AMF)可以影响植物与土壤之间的物质交流,提高植物生产力和抗逆性,在改善土壤质量和养分循环方面发挥着重要作用。有研究表明,AMF与植物共生抑制植物产量积累,不利于维持土壤生态功能和可持续性。AMF在调控植物⁃土壤系统中表现出的作用不一致,这可能与环境条件有关。因此,需总结现有研究,系统的阐明AMF对植物⁃土壤系统生产力、抗逆性和养分循环的作用及其机理。总结了AMF与植物⁃土壤系统共生关系和共生机理的研究进展;阐述了AMF对植物⁃土壤系统生产力和抗逆性的作用机制;探讨了AMF对植物⁃土壤系统养分循环的作用过程。提出AMF⁃植物⁃土壤系统共生领域中尚待系统深入研究的关键科学问题,并分析了当前该领域研究存在的不足与今后的研究方向,以期为农业生态系统的可持续发展提供新的思路。 展开更多
关键词 丛枝菌根真菌 共生 抗逆性 养分循环 农业可持续发展
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水氮运筹对土壤氮代谢酶活性和小麦氮素利用的影响 被引量：2
2
作者 崔振坤 于振文 +2 位作者 石玉 张永丽 张振 《水土保持学报》 北大核心 2025年第1期160-169,共10页
[目的]为探究在测墒补灌条件下,水氮运筹对土壤氮代谢相关酶活性和小麦氮素利用的影响。[方法]采用二因素裂区设计,主区在小麦拔节期和开花期,0~40 cm土层土壤相对水分体积分数分别补灌至65%(W1)、75%(W2)、85%(W3);副区分别设置施纯氮0... [目的]为探究在测墒补灌条件下,水氮运筹对土壤氮代谢相关酶活性和小麦氮素利用的影响。[方法]采用二因素裂区设计,主区在小麦拔节期和开花期,0~40 cm土层土壤相对水分体积分数分别补灌至65%(W1)、75%(W2)、85%(W3);副区分别设置施纯氮0(N0)、150(N1)、180(N2)、210(N3)kg/hm^(2)4个施氮量。在2022—2024年2个小麦生长季,测定分析土壤氮代谢相关酶活性、植株氮素积累转运、氮素营养指数、硝态氮残留量、籽粒产量和水氮利用效率。[结果]1)土壤相对水分体积分数补灌至75%水平,协同施氮180 kg/hm^(2)(W2N2处理)能够显著提高小麦开花期土壤脲酶和蛋白酶活性,降低土壤硝酸还原酶活性,有利于土壤氮素向作物可吸收形态转化。由方差分析结果可知,灌溉水平、施氮量及其交互作用对土壤氮代谢酶活性的影响均达到极显著水平(p<0.01)。W2N2处理显著减少60~120 cm土层土壤硝态氮残留量,降低土壤氮素淋溶风险。2)W2N2和W2N3处理均能够显著提高小麦营养器官氮素积累量、氮素转运量和籽粒氮素积累量,同时,具有最佳的氮素营养指数,能够满足小麦氮素需求。灌溉水平、施氮量及其互作效应对小麦氮素营养指数、氮素积累和转运的影响均达到极显著水平(p<0.01)。3)W2N2处理能够获得最高的籽粒产量,继续增加水氮投入对小麦产量无显著影响。不同灌溉水平和施氮量对小麦籽粒产量具有显著影响,且二因素的交互作用达到极显著水平(p<0.01),灌溉水平和施氮量对籽粒产量的决定系数分别为0.313、0.485。4)W2N2处理具有较高的水氮利用效率,继续提高灌溉水平和施氮量,易造成小麦水氮利用效率的显著降低。灌溉水平、施氮量及其互作效应对小麦水氮利用效率的影响均达到极显著水平(p<0.01)。相较于W2N2处理,W2N3、W3N2和W3N3处理氮肥农学效率2年平均值降低13.02%~26.34%,氮肥利用率降低9.77%~23.64%,灌溉水利用效率降低2.88%~38.10%。[结论]小麦拔节期和开花期0~40 cm土层土壤相对水分体积分数分别补灌至75%,协同施氮180 kg/hm^(2)能够显著提高小麦籽粒产量、水氮利用效率、营养器官氮素积累与转运量和籽粒氮素积累量;同时,具有最佳的土壤氮代谢酶活性和氮素营养指数,是黄淮海地区小麦高产高效的最优水氮运筹方式。 展开更多
关键词 小麦 水氮运筹 测墒补灌 土壤酶活性 氮素利用
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呼伦贝尔退化沙地植被-土壤碳氮磷互馈关系及微生物驱动机制 被引量：5
3
作者 姚博 陈云 +6 位作者 曹雯婕 龚相文 罗永清 郑成卓 王旭洋 王正文 李玉强 《植物生态学报》 北大核心 2025年第1期59-73,共15页
植被-土壤系统间的养分互馈是维系陆地生态系统的结构稳定性和功能的关键环节。然而,在沙地植被恢复演替过程中,植被-土壤间的碳(C)、氮(N)、磷(P)互馈关系及推动植物群落演替恢复的关键因子尚不清楚。该研究应用生态化学计量学理论,从... 植被-土壤系统间的养分互馈是维系陆地生态系统的结构稳定性和功能的关键环节。然而,在沙地植被恢复演替过程中,植被-土壤间的碳(C)、氮(N)、磷(P)互馈关系及推动植物群落演替恢复的关键因子尚不清楚。该研究应用生态化学计量学理论,从土壤微生物视角探讨沙地植被-土壤养分互馈关系并揭示沙地退化植被生态恢复的限制因子。选择呼伦贝尔沙地植物恢复过程的不同景观类型,包括流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和沙质草地为研究对象,采用时空互代法,探究沙地恢复过程中植被-土壤C、N、P化学计量协调平衡特征及关键驱动因素,进一步将植被-土壤碳氮磷化学计量与土壤微生物群落结构进行关联分析,揭示退化沙地植被恢复过程中土壤理化因素、植物群落特征和微生物群落对植被-土壤化学计量的驱动机制。结果表明:1)随着退化沙地植被生态恢复,土壤C含量、N含量、P含量、C:P和N:P均呈显著增加趋势;相反,植物地上活体和活根C、N、P化学计量未呈现明显的变化规律,说明随着沙地植被恢复演替及环境条件的改善,沙地植物群落仍具有保持养分含量及其化学计量平衡相对稳定的能力。2)土壤C:P(12.08–38.40)处于较低水平,使得土壤P表现为净矿化,微生物分解有机质过程中不受P的限制,地上植物活体N:P均低于10,说明呼伦贝尔沙地植被恢复生长主要受N限制。3)随沙地植被恢复,土壤N:P不断增加表明土壤N供应逐渐增加,而P供应逐渐减弱,P可能成为植被恢复后期的限制元素。4)呼伦贝尔沙地植被恢复过程中,土壤化学计量和pH对植被化学计量存在直接的显著正效应,土壤微生物群落结构通过影响土壤化学计量间接影响植被化学计量,此外,土壤含水率、土壤质地和电导率对土壤化学计量和植被化学计量的间接影响作用也不容忽视。该研究结果可为退化沙地生态系统恢复的适应性管理和预测提供理论依据。 展开更多
关键词 呼伦贝尔沙地 沙漠化 恢复演替 生态化学计量 土壤微生物
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水氮互作对焉耆盆地滴灌春小麦根系形态及土壤酶活性的影响 被引量：1
4
作者 王子健 王鹤鹏 +3 位作者 王江丽 徐红军 刘硕 姚晓梅 《干旱地区农业研究》 北大核心 2025年第2期116-127,共12页
为探索焉耆盆地高产麦田水氮供给的适宜模式,采用裂区设计,以春小麦品种‘新春38号’(XC38)和‘新春45号’(XC45)为材料,亏缺灌溉W1(4500 m^(3)·hm^(-2))和适宜灌溉W2(6000 m^(3)·hm^(-2))为主区,N0(施氮量0 kg·hm^(-2))... 为探索焉耆盆地高产麦田水氮供给的适宜模式,采用裂区设计,以春小麦品种‘新春38号’(XC38)和‘新春45号’(XC45)为材料,亏缺灌溉W1(4500 m^(3)·hm^(-2))和适宜灌溉W2(6000 m^(3)·hm^(-2))为主区,N0(施氮量0 kg·hm^(-2))、N1(施氮量300 kg·hm^(-2))、N2(施氮量400 kg·hm^(-2))为副区,共6个处理(W1N0,W1N1,W1N2,W2N0,W2N1,W2N2),研究适宜灌溉和亏缺灌溉条件下施氮量对滴灌春小麦根系形态及土壤酶活性的影响。结果表明,‘新春38号’和‘新春45号’两品种土壤酶活性最高的均为W2N1处理,土壤酶活性随生育时期的推进呈先增后减的趋势,开花期达到峰值,其土壤脲酶活性和蛋白酶活性分别为2.62 mg·g^(-1)·d^(-1)和0.56 mg·g^(-1)·d^(-1),分别较其他处理增加1.1%~77.5%和4.6%~134.6%。W2N1处理的根系平均直径、根体积密度和根表面积密度与土壤脲酶和蛋白酶活性呈显著正相关关系。开花期两品种0~60 cm土层根系平均直径和根体积密度最大的为W2N1处理,分别较其他处理增加10.3%~52.2%和6.7%~52.1%;两品种根长密度最大的为W1N1处理,较其他处理增加3.1%~54.0%;‘新春38号’和‘新春45号’根表面积密度最大的分别为W2N1和W1N1处理,分别较其他处理提高4.2%~19.6%和7.5%~37.7%。W2N1的实际产量较其他处理提高20.1%~117.5%,氮素偏生产力和氮肥农学利用率分别提高35.7%~268.3%和25.5%~166.4%。综上,灌溉量6000 m^(3)·hm^(-2)+施氮量300 kg·hm^(-2)模式可提高焉耆盆地土壤酶活性,有利于春小麦根系生长,同时促进产量形成。 展开更多
关键词 滴灌 春小麦 根系形态 土壤酶活性 产量 氮素利用率 焉耆盆地
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镁营养缓解植物铝毒机制的研究进展 被引量：1
5
作者 刘欢 马明珠 +5 位作者 黄翯 Shaikh Amjad-salam 白蕊 杨云洪 刘轶飞 韩晓日 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第4期810-818,共9页
世界耕地面积的40%以上为酸性土壤,铝(Al)毒害是酸性土壤中限制植物生长和产量的主要障碍因子之一。镁(Mg)是植物的必需营养元素,是植物细胞内含量最丰富的游离二价金属元素,可通过多种途径参与植物非生物逆境的抗性调控过程。Mg^(2+)和... 世界耕地面积的40%以上为酸性土壤,铝(Al)毒害是酸性土壤中限制植物生长和产量的主要障碍因子之一。镁(Mg)是植物的必需营养元素,是植物细胞内含量最丰富的游离二价金属元素,可通过多种途径参与植物非生物逆境的抗性调控过程。Mg^(2+)和Al^(3+)的水化半径相似,这两种离子竞争结合植物离子转运体和其他重要的生物分子。本文基于中国知网(CNKI)和Web of Science核心数据库,共检索到79篇1989—2024年发表的植物镁铝互作研究文献。分析结果表明,外源镁可以有效减轻酸性土壤中的植物铝毒害,其作用机制包括:1)Mg^(2+)与Al^(3+)有效竞争植物质膜上的结合位点;2)有效增加植物有机酸分泌;3)上调铝诱导的镁转运蛋白基因表达,增强对镁的吸收,提高耐铝性;4)显著增强质膜H+-ATPase促进有机酸的分泌;5)增强抗氧化酶活性,减少ROS的产生,降低铝诱导的氧化应激风险;6)提高光合作用和碳氮代谢相关酶活性,缓解铝胁迫导致的光合障碍和源库失衡。除此之外,镁还在植物基本的细胞代谢过程中发挥关键作用,如维持质膜和液泡质体中的质子泵活性,影响一氧化氮生物合成酶活性和相关基因表达,显著提升高铝毒农田土壤中植物产量和品质。有趣的是,在水稻、小麦等单子叶植物中,毫摩尔浓度的Mg^(2+)主要通过降低Al^(3+)在细胞壁和质膜结合位点的饱和活性来减轻土壤铝的毒性。在大豆(Glycine max)、赤小豆(Vigna umbellata)、蚕豆(Vicia faba)等双子叶豆科植物中,微摩尔浓度的Mg^(2+)可以增强有机配体的生物合成,缓解土壤铝毒害。未来的研究工作应着重从以下3个方向展开:一是整合基因组学、转录组学和蛋白质组学等多组学技术,深入解析镁和铝胁迫响应下的基因表达谱及蛋白质组变化,全面揭示镁与铝胁迫互作的分子调控网络,为培育耐铝毒害作物提供理论依据;二是探究外源镁素营养(如镁素肥料)对酸性铝毒障碍土壤中有益微生物群落组装过程及机制的影响;三是开发基于镁基的土壤调理剂以及耐铝作物育种策略,以增强作物对铝毒的耐受性。 展开更多
关键词 铝 镁铝交互 镁转运蛋白 H^(+)-ATP酶 抗氧化酶 碳氮代谢
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黔西北铅锌矿区土壤重金属污染特征及人体健康风险评价 被引量：5
6
作者 戴聪 王济 蔡雄飞 《农业与技术》 2025年第3期104-110,共7页
为研究农田土壤重金属污染特征并评价其健康风险,以赫章县铅锌矿区农田土壤为研究对象,通过梅花分布法采集30个农田表层土壤样点,测定Cu、Pb、Zn、Cd、Ni的含量及其pH值,使用内梅罗综合污染指数、潜在生态风险指数和健康风险评价模型来... 为研究农田土壤重金属污染特征并评价其健康风险,以赫章县铅锌矿区农田土壤为研究对象,通过梅花分布法采集30个农田表层土壤样点,测定Cu、Pb、Zn、Cd、Ni的含量及其pH值,使用内梅罗综合污染指数、潜在生态风险指数和健康风险评价模型来评价该地区农田土壤生态风险及其健康风险。结果显示:研究区农田土壤中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni的平均含量依次为贵州表层土壤重金属背景值的6.96倍、6.69倍、6.43倍、19.01倍、5.97倍;5种重金属的Pi均值分别为6.81、7.85、6.47、21.04和6.34,内梅罗综合污染指数为15.99,表明处于严重污染水平;潜在生态风险评估结果表明,Pb达到很强的风险水平,而Cd达到极强的风险水平,其余3种重金属处于轻度风险水平;儿童和成人的总非致癌风险均值分别为6.88×10^(-1)mg·kg^(-1)·d^(-1)和3.11×10^(-1)mg·kg^(-1)·d^(-1),非致癌风险大小排序为Pb>Cd>Ni>Cu>Zn;该区域农田表层土壤重金属污染比较严重,尤其是Pb和Cd污染占比最大,非致癌风险程度处于安全范围之内,Cd是该地区主要致癌元素,需引起重视。 展开更多
关键词 农田土壤 重金属 健康风险评价 潜在生态风险评价
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生物炭改良的风沙地植物-土壤-微生物生态化学计量特征及其内稳性 被引量：2
7
作者 淑敏 同拉嘎 +1 位作者 红艳 青云 《干旱区研究》 北大核心 2025年第4期718-729,共12页
植物-土壤-微生物系统的C、N、P含量内稳性是调控脆弱生态系统养分循环的关键机制。针对科尔沁沙地风沙土C、N、P化学计量失衡及有机改良效应不明的问题,通过田间试验,对比了生物炭与秸秆添加对燕麦种植系统元素计量特征的影响。试验设... 植物-土壤-微生物系统的C、N、P含量内稳性是调控脆弱生态系统养分循环的关键机制。针对科尔沁沙地风沙土C、N、P化学计量失衡及有机改良效应不明的问题,通过田间试验,对比了生物炭与秸秆添加对燕麦种植系统元素计量特征的影响。试验设置对照组(CK)、生物炭添加组(低量B1:3%、中量B2:5%、高量B3:10%)和秸秆添加组(低量S1:3%、中量S2:5%、高量S3:10%),并基于生态化学计量学与内稳性理论,解析了植物(燕麦)、土壤和微生物的C:N:P的响应特征。结果表明:(1)中高量生物炭(B2和B3)显著优化了系统的养分循环,在调控C、N、P分配方面优于秸秆。具体表现为:生物炭对燕麦茎叶的C、N、P含量无显著影响,但显著提高根系C、N、P含量,尤其B3梯度下,根系C、N、P含量较对照组分别提高了45.2%、65.2%、71.4%,较秸秆S3梯度分别高出28.7%、60.2%、14.5%。同时,生物炭显著提升土壤和微生物C、N、P含量,较对照组分别提高240.2%、157.8%、81.2%和95.3%、88.7%、134.7%,较秸秆S3梯度分别高出118.4%、81.4%、17.5%和61.2%、21.7%、43.5%。此外,生物炭显著降低茎叶、根系及微生物的C:N和C:P,同时提高土壤C:N和C:P,表现出双向调节作用,而秸秆处理未显现此效应。(2)生物炭和秸秆添加下,根系的内稳性较弱,对外源养分输入的响应更为迅速,而茎叶和微生物的内稳性较强。(3)植物和微生物的C、N、P元素内稳性整体表现为C>N>P,比值内稳性表现为N:P>C:P>C:N。综合而言,生物炭通过增强植物(燕麦)对N、P的吸收和同化,显著提升了植物-土壤-微生物系统的固碳和元素内稳性,其中高量(B3)生物炭效果最为显著。本研究为沙地农业系统的可持续管理及生物炭资源化利用提供了重要的理论依据和实践指导。 展开更多
关键词 生物炭 土壤 微生物 化学计量特征 内稳态 养分循环
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植物对土壤重金属的富集机制及其应用 被引量：2
8
作者 陈欣硕 俞如旺 《生物学教学》 北大核心 2025年第2期2-5,共4页
生物富集是指生物体从周围介质中吸收、积累某种元素或难以降解的物质,使其在生物体内浓度超过环境浓度的现象。本文介绍了植物对土壤重金属富集的生理机制及其应用研究,以期为生物富集相关内容的教学提供参考信息。
关键词 生物富集 重金属 超富集植物
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丛枝菌根真菌接种介导石漠化植物⁃土壤性质变化对氮积累时空分布的影响 被引量：1
9
作者 兰梦杰 王邵军 +8 位作者 李瑞 罗双 夏佳慧 杨胜秋 郭晓飞 解玲玲 肖博 王郑钧 郭志鹏 《生态学报》 北大核心 2025年第1期112-127,共16页
为探明丛枝菌根真菌接种处理下石漠化“植物⁃土壤环境变化”对氮组分含量时空分布的影响规律,选取云南弥勒白枪杆(Fraxinus malacophylla)为供试寄主植物,分别接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,FM)、幼套近明球囊霉(Claroideoglo... 为探明丛枝菌根真菌接种处理下石漠化“植物⁃土壤环境变化”对氮组分含量时空分布的影响规律,选取云南弥勒白枪杆(Fraxinus malacophylla)为供试寄主植物,分别接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,FM)、幼套近明球囊霉(Claroideoglomus etunicatum,CE)和根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,RI),并设置对照处理(不添加菌种,CK),揭示不同丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌接种处理下土壤氮库各组分(全氮、水解氮、铵态氮、硝态氮)含量及占比(水解氮/全氮、铵态氮/全氮、硝态氮/全氮)的时空变化特征,分析植物生长和土壤性质变化对氮组分含量时空分布特征的影响。结果表明:1)AM真菌接种显著促进了土壤氮组分含量及其占比的积累(P<0.05)。相较于对照,3种菌种处理对4种氮组分含量的提升率达12.09%—156.88%,对水解氮、铵态氮和硝态氮含量占比的提升率变幅达13.25%—60.07%;不同AM菌种对各氮组分含量及占比的提升率均表现为FM>CE>RI。2)不同菌种处理下土壤氮组分含量及占比的时空变化存在差异。除全氮含量在6月最大,其余3种氮组分含量在9月最大,不同菌种处理下各氮组分含量沿土层的减幅大小顺序均表现为:RI>FM>CE;不同菌种处理下水解氮、铵态氮和硝态氮含量占比均在9月最大,其沿土层的减幅均表现为:FM>CE>RI。3)相较于对照,AM真菌处理显著提升树高、地径、根系生物量、土壤含水率及碳组分(总有机碳、易氧化碳、微生物量碳)、磷组分(全磷、有效磷)、钾组分(全钾、有效钾)含量,但降低了土壤pH及容重,FM处理对总有机碳提升率(72.25%)最大,RI处理对有效磷的提升率(1.49%)最小。4)冗余分析表明,土壤总有机碳、易氧化碳、微生物量碳、全磷是氮组分含量积累的主要驱动因子,根系生物量、易氧化碳、微生物量碳是氮组分含量占比增加的主控因子。因此,AM真菌接种通过介导根系生物量及土壤碳磷含量变化,进而调控土壤氮组分含量积累与分配的时空分布。 展开更多
关键词 AM真菌 白枪杆 氮组分 氮积累 组分占比 石漠化
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藏东南隧道工程创面对土壤有机碳含量的影响 被引量：1
10
作者 熊焰婷 赵润英 +7 位作者 何姝蕊 李坪峰 倪兴杰 陈果 曹龙熹 裴向军 谢梦迪 唐晓鹿 《应用与环境生物学报》 北大核心 2025年第2期172-185,共14页
青藏高原是我国重要的生态安全屏障,也是我国重大工程建设密集区,重大工程建设(如隧道建设)形成的裸露工程创面改变了土壤结构,可能进一步影响土壤碳素循环,但目前隧道工程创面如何影响土壤有机碳(SOC)尚不清楚.以青藏高原藏东南某隧道... 青藏高原是我国重要的生态安全屏障,也是我国重大工程建设密集区,重大工程建设(如隧道建设)形成的裸露工程创面改变了土壤结构,可能进一步影响土壤碳素循环,但目前隧道工程创面如何影响土壤有机碳(SOC)尚不清楚.以青藏高原藏东南某隧道工程创面影响区为研究对象,以原生生态系统为对照,从土壤理化性质、SOC组分、团聚体稳定性及土壤酶活性等层面,基于相关性分析和结构方程模型探究隧道工程创面对SOC的影响机制.结果表明,与原生土壤相比,工程创面土壤的SOC、易氧化有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳及团聚体有机碳分别下降了52.08、25.50、0.05、3.56、10.47 g/kg(P <0.05).工程创面土壤的含水率、营养元素含量、pH值、土壤酶活性以及团聚体稳定性也均呈现下降趋势.结构方程模型分析表明隧道建设通过直接降低土壤团聚体稳定性、土壤酶活性并改变土壤理化性质(有效氮、有效磷、含水率)而降低SOC含量,其中土壤理化性质不仅能直接影响SOC含量,还能通过影响土壤酶活性和团聚体稳定性间接影响SOC含量.综上所述,隧道建设产生的工程创面降低了SOC含量,研究结果为青藏高原隧道建设对SOC影响及制定合理生态保护措施提供了重要理论依据.(图6表5参63) 展开更多
关键词 隧道创面 土壤有机碳 理化性质 土壤团聚体稳定性 土壤酶活性
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生物炭对草地土壤有机碳固存的正向调控作用 被引量：1
11
作者 管迟明 马永贵 +2 位作者 王强 王文颖 罗巧玉 《草业科学》 北大核心 2025年第5期1140-1151,共12页
近年来,全球气候变化和人类活动等因素加剧了草地生态系统退化,导致土壤有机碳大量损失。生物炭被认为是提升土壤有机碳固存和减缓气候变化的潜在材料。本文通过系统综述近10年国内外研究,整合文献分析、Meta分析及典型田间试验,从多维... 近年来,全球气候变化和人类活动等因素加剧了草地生态系统退化,导致土壤有机碳大量损失。生物炭被认为是提升土壤有机碳固存和减缓气候变化的潜在材料。本文通过系统综述近10年国内外研究,整合文献分析、Meta分析及典型田间试验,从多维度探讨了生物炭对草地土壤有机碳固存的影响机制。具体研究内容包括:1)生物炭对土壤理化性质(如容重、pH、孔隙度、团聚体结构等)的调控作用;2)生物炭对草地植被(植物生产力、凋落物分解、根系分泌物)及土壤生物(微生物群落结构、酶活性、土壤动物多样性)的生物学效应;3)生物炭通过改变碳输入(植物源碳)和输出(微生物分解)的动态平衡对土壤有机碳库组分(颗粒态有机碳、矿物结合态有机碳)、激发效应及土壤呼吸的影响。研究表明,生物炭通过改善草地土壤结构、增强养分循环、塑造根际微生境、促进草地植物生长发育、调控微生物代谢和土壤动物活动,最终提升草地土壤有机碳稳定性和累积量。然而,其效果受生物炭原料、热解温度、施用量及土壤类型的影响,且长期效应仍需进一步验证。本综述明确了生物炭在草地土壤有机碳管理中的关键作用,为优化生物炭制备工艺、制定科学施用方案提供了理论依据,对退化草地生态恢复及全球碳减排目标的实现具有重要意义。未来需结合多尺度野外长期观测、分子生物学技术及模型模拟,深入解析生物炭-土壤-生物的动态机制,以推动其在草地生态系统中的应用。 展开更多
关键词 生物炭 草地生态系统 土壤理化性质 根际微生境 有机碳固存
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光伏-蚯蚓模式与有机物料施用对土壤质量的影响 被引量：1
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作者 肖远业 张守涛 +5 位作者 张孟豪 钟鹤森 许炜晴 李馨妤 毛润乾 张池 《应用生态学报》 北大核心 2025年第4期995-1002,共8页
为探究蚯蚓和有机物料施用方式对铺设光伏板的坡地土壤质量的影响,探寻推动光伏农业可持续发展与改善土壤质量一体化的新模式,本研究提出了光伏-蚯蚓模式,即在光伏板下的土壤中养殖具有较高药用价值的参状远盲蚓,试验设置光伏板间表施... 为探究蚯蚓和有机物料施用方式对铺设光伏板的坡地土壤质量的影响,探寻推动光伏农业可持续发展与改善土壤质量一体化的新模式,本研究提出了光伏-蚯蚓模式,即在光伏板下的土壤中养殖具有较高药用价值的参状远盲蚓,试验设置光伏板间表施牛粪养殖蚯蚓(Out+S)、光伏板下表施牛粪养殖蚯蚓(In+S)、光伏板间混施牛粪养殖蚯蚓(Out+M)和光伏板下混施牛粪养殖蚯蚓(In+M)共4个处理,以裸地为对照(CK),测定土壤的物理、化学性质以及土壤酶活性。结果表明:Out+M和In+M处理土壤机械稳定性大团聚体、水稳定性大团聚体、有机碳、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量和酸性磷酸酶活性较CK分别提升了4.7%~18.7%、6.2%~26.0%、37.5%~113.9%、39.4%~90.9%、43.4%~196.8%、222.9%~762.5%、246.1%~460.7%和25.3%~33.3%;光伏板下(In)土壤机械稳定性和水稳定性大团聚体含量较光伏板间(Out)分别提升了13.4%~21.5%和16.1%~16.2%;土壤碱解氮含量、碳氮比和酸性磷酸酶活性分别提升了18.5%~34.1%、13.8%~16.8%和6.3%~36.5%。牛粪混施(M)处理土壤机械稳定性大团聚体、水稳定性大团聚体和粒径≥0.25 mm水稳定性团聚体含量较牛粪表施(S)处理分别提升了6.6%~14.3%、18.5%~18.6%和3.2%~3.8%;有机碳、全氮、碱解氮、速效磷含量、碳氮比和酸性磷酸酶活性分别提升了55.5%~88.2%、37.0%~60.5%、54.4%~74.6%、102.4%~117.8%、13.4%~16.4%和30.7%~67.7%;土壤团聚体破坏率降低了39.0%~50.9%。相关性分析显示,土壤大团聚体与有机碳、土壤养分和酸性磷酸酶呈显著正相关。各处理土壤质量表现为In+M>Out+M>In+S>Out+S>CK。综上,在华南地区坡地光伏农业发展中,In+M对推动当地经济发展、保护生态环境和提升土壤质量有较大的应用潜力。 展开更多
关键词 光伏 蚯蚓 有机物料 土壤质量 农业
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黄土高原不同盖度生物结皮土壤呼吸特征及其影响因素 被引量：1
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作者 李兵强 姚小萌 +1 位作者 孟凡 窦韦强 《生态学报》 北大核心 2025年第8期3887-3897,共11页
生物结皮是旱地土壤碳排放的重要参与者,但不同盖度的生物结皮土壤呼吸特征可能存在明显差异。针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以裸土为对照,分别设置了5%、25%、50%、75%和100%的生物结皮盖度,通过测定不同盖度下的生物结皮土壤呼吸... 生物结皮是旱地土壤碳排放的重要参与者,但不同盖度的生物结皮土壤呼吸特征可能存在明显差异。针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以裸土为对照,分别设置了5%、25%、50%、75%和100%的生物结皮盖度,通过测定不同盖度下的生物结皮土壤呼吸速率和土壤性质,对比分析了其土壤呼吸速率和土壤性质的差异,并基于结构方程模型进一步探究了其土壤呼吸速率差异的内在机制。结果表明:(1)不同盖度生物结皮土壤呼吸速率的日变化趋势基本一致,且日际变化主要受降雨的影响。不同盖度的生物结皮土壤呼吸速率日变化均呈先升高(7:00—13:00,)后降低(13:00—17:00)的趋势,其范围为0.66—4.058μmol m^(-2)s^(-1),且雨后激发效应随生物结皮盖度的增加而增大。(2)生物结皮的土壤呼吸速率随其盖度的增加而明显升高。与裸土(1.09μmol m^(-2)s^(-1))相比,生物结皮盖度由高到低其土壤呼吸速率的增幅分别为28.2%、17.1%、9.3%、4.9%和0.6%;且生物结皮盖度越高其土壤呼吸速率的温度敏感性越强。(3)生物结皮盖度的增加通过提高土壤含水量、藓生物量、细颗粒含量(黏粉粒)直接对土壤呼吸速率产生显著的正影响(P<0.05),同时还能通过提高藓生物量对土壤有机碳产生正影响进而间接促进土壤呼吸速率。综上,黄土高原生物结皮土壤呼吸速率对其盖度变化具有明显响应,生物结皮盖度的增加通过提高土壤含水量、改善土壤机械组成以及增加苔藓生物量等明显促进了土壤碳排放速率。因此,未来气候变化加剧下生物结皮盖度的变化会引起其碳排放速率的差异,这在准确估算黄土高原碳排放量时应该被充分考虑。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 土壤碳排放 土壤温度 土壤含水量 土壤有机碳
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不同氮肥施用量下白符跳(Folsomia candida)对土壤微团聚体的影响
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作者 由乐林 张婷婷 +5 位作者 代文才 肖乃川 赵欢 张雅蓉 谢军 高明 《土壤学报》 北大核心 2025年第4期1162-1173,共12页
阐明不同氮肥施用量下白符跳生长繁殖对土壤微团聚体的影响,可为改善土壤结构提供科学依据。采集田间试验不同氮肥施用量(N0:0 kg·hm^(-2)、N90:90 kg·hm^(-2)(以N计,下同)、N180:180 kg·hm^(-2)、N270:270 kg·hm^(... 阐明不同氮肥施用量下白符跳生长繁殖对土壤微团聚体的影响,可为改善土壤结构提供科学依据。采集田间试验不同氮肥施用量(N0:0 kg·hm^(-2)、N90:90 kg·hm^(-2)(以N计,下同)、N180:180 kg·hm^(-2)、N270:270 kg·hm^(-2)、N360:360 kg·hm^(-2))的土壤进行培养试验,研究不同施氮处理土壤在不同培养周期(28 d、42 d、56 d)下白符跳的繁殖数、总体重差异及其对土壤微团聚体的影响。结果表明,不同氮肥施用量对土壤pH产生显著影响,N360处理较N0处理pH下降了0.9个单位(P<0.05)。随着培养周期的延长,白符跳的繁殖率随氮肥施用量增加受到显著的抑制作用,在56 d培养周期后,N0处理的繁殖数为其他处理的1.10倍~1.53倍(P<0.05)。白符跳总体重与繁殖数基本呈现相同的趋势,三个培养周期均在N360处理出现最低值。不同氮施用量处理下白符跳均能显著提升0.05~0.01 mm微团聚体的数量,相较于对照处理的土样提升11.3%~48.4%;同时显著降低2~0.25 mm小团聚体的数量,相较于未培养土壤降低了27.9%~60.9%(P<0.05)。各氮肥处理下土壤的平均重量直径和几何平均直径均显著低于未经过白符跳培养的土样(P<0.05)。可见,白符跳的生长繁殖受氮肥施用的抑制,高密度的白符跳可提升土壤微团聚体含量但破坏小团聚体,从而导致土壤的稳定性下降。 展开更多
关键词 氮肥用量 白符跳 繁殖 土壤微团聚体 密集效应
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不同干扰强度下土壤理化性状对湿地植物多样性的影响
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作者 邹雨函 唐希颖 +6 位作者 崔丽娟 雷茵茹 李化哲 赵欣胜 翟夏杰 王泽成 李伟 《生态学杂志》 北大核心 2025年第6期1945-1952,共8页
湿地植物物种多样性对于维护湿地生态系统的结构和功能至关重要。湿地土壤的生态环境变化可能会对其植被类型和生物多样性造成影响。为了解陕西汉中朱鹮国家级自然保护区的湿地植物物种多样性现状,以及不同干扰强度下土壤理化性状对湿... 湿地植物物种多样性对于维护湿地生态系统的结构和功能至关重要。湿地土壤的生态环境变化可能会对其植被类型和生物多样性造成影响。为了解陕西汉中朱鹮国家级自然保护区的湿地植物物种多样性现状,以及不同干扰强度下土壤理化性状对湿地植物多样性的影响,本研究于2022年7-8月选择植物生长旺盛期在该保护区进行植物和土壤的实地调查。使用重要值(IV)确定保护区内的优势种,并利用丰富度指数(Patrick指数)、均匀度指数(Pielou指数)、香农指数(Shannon指数)和辛普森指数(Simpson指数)对物种多样性进行评估。同时,测定了土壤主要理化性质,如土壤全碳、全氮、全磷、有机质、pH、含水率和盐度,以探索它们与植物物种多样性的关系。结果显示,保护区内共有植物82种,隶属于30科61属,以草本植物为主。核心区与缓冲区在Shannon指数和Simpson指数上表现出较高的多样性值,而整个研究区的Pielou指数差异不显著。总体而言,植物物种多样性与土壤理化性质间的相关性不强。 展开更多
关键词 朱鹮国家级自然保护区 湿地植物 物种多样性 人为干扰
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秸秆还田配施化肥对土壤生态系统多功能性的影响
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作者 宣泽鹏 冯慧瑶 +4 位作者 陈美淇 徐基胜 刘梦璇 赵炳梓 张佳宝 《中国农业科学》 北大核心 2025年第14期2821-2837,共17页
【目的】探讨秸秆还田与化肥配施对农田生态系统多功能性的影响,为秸秆与化肥的科学配施及作物生产力的提高提供理论支撑。【方法】本研究进行为期8年的冬小麦-夏玉米轮作试验(2012—2020),设置不施肥对照(NF)、单施化肥(F)、单施秸秆(S... 【目的】探讨秸秆还田与化肥配施对农田生态系统多功能性的影响,为秸秆与化肥的科学配施及作物生产力的提高提供理论支撑。【方法】本研究进行为期8年的冬小麦-夏玉米轮作试验(2012—2020),设置不施肥对照(NF)、单施化肥(F)、单施秸秆(S)、秸秆还田与化肥配施(FS)4个处理,测定17种常用农田生态系统服务功能指标,计算土壤生态系统多功能性指数(MFI),同时测定根际与非根际细菌和真菌群落组成,探究化肥以及秸秆还田对土壤生态系统多功能性的耦合影响及土壤性质中主要的驱动因子。【结果】F和FS较NF处理显著提高了作物产量和MFI,但S处理只增加了土壤MFI,对产量无显著影响。随机森林模型显示,N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)和全氮(TN)是影响MFI的最关键因素。施肥还显著改变了根际和非根际土壤中细菌和真菌的群落结构;与NF处理相比,F和FS处理显著增加了非根际微生物放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度以及根际真菌担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度。冗余分析表明,土壤有机质及其组分可溶性有机碳是影响非根际细菌和真菌群落组成的关键因素。网络分析和相关性分析发现,MFI与非根际和根际微生物网络模块相对丰度显著相关。高产组(F和FS处理)在非根际土壤中富集的物种,如Hannaella、Chaetomium等,具有较强的氨基酸、核苷酸代谢能力,对土壤生态系统多功能性具有正效应;低产组(NF与S处理)则在非根际与根际土壤中富集了不利于土壤养分固持的物种,如Solibacterales、Phycicoccus和Pleosporales。【结论】秸秆还田与化肥配施可显著提高作物产量和生态系统多功能性指数。秸秆还田配施化肥可通过增加土壤酶活性和全氮含量来增强生态系统多功能性,同时在非根际土壤中富集参与养分循环、提高酶活性和增强氨基酸和核苷酸代谢能力的特定物种(Hannaella、Chaetomium等)从而有利于维持生态系统多功能性。 展开更多
关键词 生态系统多功能性指数 秸秆还田 化肥 根际微生物 土壤酶活性 功能预测
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有机培肥对根际解磷细菌群落及玉米生产力的影响
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作者 杨叶钰萍 郑洁 +4 位作者 靳乐乐 彭紫怡 王晓玥 徐勤松 蒋瑀霁 《土壤学报》 北大核心 2025年第3期847-856,共10页
根际解磷细菌作为土壤中重要的功能微生物群,其丰度、群落组成和多样性变化能够影响土壤碱性磷酸酶(Alkaline phosphomonoesterase,ALP)活性与磷循环。探究有机培肥处理下根际解磷细菌丰度、群落组成和多样性的影响机制具有重要意义。... 根际解磷细菌作为土壤中重要的功能微生物群,其丰度、群落组成和多样性变化能够影响土壤碱性磷酸酶(Alkaline phosphomonoesterase,ALP)活性与磷循环。探究有机培肥处理下根际解磷细菌丰度、群落组成和多样性的影响机制具有重要意义。基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站的有机培肥长期定位试验,设置了4个处理:不施肥对照(M0)、低量有机肥(M1)、高量有机肥(M2)和高量有机肥加石灰(M3),通过高通量测序技术,分析有机肥处理下根际解磷细菌丰度、群落组成和多样性的变化特征。结果发现,相比于M0处理,有机肥处理(M1、M2和M3)均显著提高了土壤pH、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效磷(AP)、解磷细菌丰度、ALP活性以及玉米生产力,其中以M3处理提升效果最佳。施用有机肥影响了解磷细菌群落组成和多样性指数,高肥处理下(M2和M3)慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)和假单胞菌属(Pseudomonas)是解磷细菌群落的优势菌属,相比于M0处理,M1处理下解磷细菌多样性显著增加。土壤AP是影响解磷细菌多样性和群落结构的关键因子。相关性和结构方程模型分析表明AP和TP通过提高解磷细菌丰度和改变优势类群的相对丰度,提高了ALP活性,进而间接影响了玉米生产力。研究明确了根际解磷细菌对土壤有机磷矿化和玉米生产力的调控机制,为建立合理的有机培肥措施及提升红壤健康提供科学依据。 展开更多
关键词 解磷细菌 碱性磷酸酶活性 猪粪 红壤 玉米生产力
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黄土高原不同覆盖措施对春小麦土壤氮组分及酶活性的影响
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作者 苟磊刚 逄蕾 +8 位作者 郑浩飞 杨楠 王明 肖歆玥 杨岩斌 邵泽和 路建龙 夏博文 张正伟 《中国土壤与肥料》 北大核心 2025年第4期22-30,共9页
黄土高原降水少,蒸发量大,农田土壤肥力较低,探究不同覆盖措施对春小麦农田土壤氮素、氮储量及酶活性的影响。试验基于2016年开始的不同覆盖措施的春小麦连作定位试验,设玉米秸秆带状覆盖(SM)、地膜覆盖(PM),以露地平作为对照(CK),测定... 黄土高原降水少,蒸发量大,农田土壤肥力较低,探究不同覆盖措施对春小麦农田土壤氮素、氮储量及酶活性的影响。试验基于2016年开始的不同覆盖措施的春小麦连作定位试验,设玉米秸秆带状覆盖(SM)、地膜覆盖(PM),以露地平作为对照(CK),测定分析2019年收获期、2020年开花期和收获期春小麦农田0~20、20~40和40~60 cm土层土壤全氮、铵态氮、硝态氮、微生物量氮及土壤脲酶、过氧化氢酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的时空分布,计算土壤氮储量。SM处理增加了表层土壤(0~20 cm)的土壤氮储量、无机氮含量、微生物量氮含量、硝酸还原酶活性、过氧化氢酶活性和脲酶活性,增幅分别为33.72%、23.42%、19.10%、10.95%、16.90%和76.05%;SM处理降低了亚硝酸还原酶活性。PM处理增加了表层无机氮含量、硝酸还原酶活性和过氧化氢酶活性,提高幅度分别为22.46%、7.26%和20.56%;降低了土壤氮储量、微生物量氮含量、脲酶活性和亚硝酸还原酶活性。土壤氮转化酶的活性直接影响氮的转化速率,且酶有助于维持土壤中不同形态氮之间的动态平衡,秸秆带状覆盖能够有效提高土壤全氮及氮组分和硝酸还原酶、过氧化氢酶、脲酶活性,降低亚硝酸还原酶活性。脲酶和硝酸还原酶是氮循环的关键酶,两者协同作用来提高氮的有效性和全氮的稳定;过氧化氢酶通过改变土壤微环境来提高微生物活性,间接影响全氮含量;亚硝酸还原酶降低了亚硝态氮的积累,促进氮循环中氮的固定和转化。秸秆带状覆盖通过改变相关酶的活性,有效增加了土壤氮储量,提高了土壤氮素供应能力,改善了土壤肥力水平。 展开更多
关键词 秸秆带状覆盖 地膜覆盖 氮储量 半干旱雨养区
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农业土壤-植物系统中新型硒生物强化技术研究进展
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作者 黄俊香 陈一 +4 位作者 梁东丽 王锦雯 金诗玉 王晓琳 李俊 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第9期1848-1861,共14页
硒是人体和动物所必需的微量元素,在抗氧化、免疫调节、维持甲状腺功能以及保障生殖健康等方面发挥着不可替代的生理作用。植物硒是人体和动物获取硒的最主要来源,而植物中硒含量主要取决于土壤有效硒含量及植物对硒吸收累积能力。世界... 硒是人体和动物所必需的微量元素,在抗氧化、免疫调节、维持甲状腺功能以及保障生殖健康等方面发挥着不可替代的生理作用。植物硒是人体和动物获取硒的最主要来源,而植物中硒含量主要取决于土壤有效硒含量及植物对硒吸收累积能力。世界绝大多数土壤缺硒,硒缺乏问题十分普遍。常规植物硒生物强化通常是通过土壤基施或叶面喷施硒酸盐或亚硒酸盐来实现,但由于这两种硒盐易发生淋溶迁移,且植物对它们的吸收利用效率较低,因此存在对土壤及地下水造成二次污染的风险。为此,多种新型硒生物强化措施被研究和开发利用。本文总结了土壤-植物系统中几类主要硒新型生物强化技术的研究进展。从提高植物硒吸收积累的途径区分,新型硒生物强化技术主要包括:利用基因工程手段提高植物对硒的吸收利用和积累能力;利用纳米技术制备高效吸收的纳米硒制剂(肥);利用功能性微生物活化土壤中的硒元素,促进硒协同吸收;利用富硒区域工农业生产副产品,生产硒含量高的有机肥。基因工程技术主要通过改变植物原有的遗传特性,使植物具备更强的硒吸收与积累能力,并能将富硒性状稳定遗传给后代;纳米硒生物强化技术则主要借助纳米技术提升硒的生物利用度,同时降低其毒性,该技术具有合成周期短、安全剂量范围宽的特点,具备替代传统无机硒肥的潜力;微生物协同强化技术包含两方面内容:一是利用功能微生物的硒转化能力,增加土壤-植物系统中可利用形态硒的含量,进而提高硒的生物有效性;二是利用微生物菌肥增强根系对硒的吸收能力;富硒有机物料缓释硒肥则充分利用高硒或硒污染地区生长的富硒植物及其副产物来制作缓释硒肥,这不仅能提高作物的硒含量,还能提升资源回收利用率。为尽快实现这些新型硒强化技术的落地,未来应聚焦于以下几个方面:1)深入探究作物硒吸收和转移的遗传机制,以及选育富硒作物品种;2)优化纳米硒生物肥制备方法,提高其稳定性和生物活性;3)筛选并鉴定具有硒转化微生物,并探讨其转化机理;4)推进富硒缓释有机肥的研发与应用,并研究如何调控硒释放速率,以匹配植物生长周期的需求。 展开更多
关键词 硒 硒生物强化 硒代谢基因 纳米硒 微生物转化 富硒有机物料
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樟树凋落叶粉添加对农田杂草生长与土壤速效养分及酶活性的影响
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作者 吴照祥 刘巧丽 +2 位作者 陈彩慧 肖亮 钟永达 《应用与环境生物学报》 北大核心 2025年第6期990-999,共10页
农业生产中的化学除草带来的环境和健康问题日益突出,农田杂草的生物防治对于农田生态系统保护以及人类健康和食品安全具有重要意义.樟树凋落叶分解对多种植物都表现出明显的化感抑制作用.为揭示樟树凋落物对农田杂草和土壤质量的影响,... 农业生产中的化学除草带来的环境和健康问题日益突出,农田杂草的生物防治对于农田生态系统保护以及人类健康和食品安全具有重要意义.樟树凋落叶分解对多种植物都表现出明显的化感抑制作用.为揭示樟树凋落物对农田杂草和土壤质量的影响,以樟树含油和脱油凋落叶粉为试材,采用室内模拟培养设计3%、6%、9%和12%的添加量,以不添加樟树凋落叶粉为对照,研究不同处理下杂草组成与生长以及土壤理化特征.结果表明:含油樟树凋落叶粉添加降低杂草多度和地上部总生物量,增加其根冠比,而脱油樟树凋落叶粉添加还降低了杂草的多样性.樟树凋落叶粉添加对杂草的影响具有明显的浓度效应,其中3%、6%、9%和12%的含油樟树凋落叶粉添加下杂草地上部总生物量为对照的12.44%、13.57%、2.04%和1.29%,而添加脱油樟树凋落叶粉时杂草地上部总生物量仅为对照的2.81%、2.04%、0.71%和0.65%.樟树凋落叶粉添加显著增加土壤pH、电导率和有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量,但是添加12%的含油凋落叶粉时土壤碱解氮略有降低,为对照的73.45%.樟树凋落叶粉添加显著提升碳、氮、磷循环相关酶活性,各酶活性均随含油凋落叶粉添加量增加而增加,而随脱油凋落叶粉添加量增加而减少,但是酸性磷酸酶和纤维素酶活性随着脱油凋落叶粉添加量增加而先增加后降低.脱油樟树凋落叶粉对农田土壤杂草种子库的抑制作用强于含油叶粉,而对土壤速效养分含量以及酶活性的提升作用则相反.本研究表明樟树凋落叶粉添加抑制农田土壤杂草种子库萌发,对土壤矿质养分供应和土壤碳、氮和磷循环相关酶活性有明显提升作用,这对于提高农田杂草的防控和生产力的提升具有重要意义. 展开更多
关键词 樟树 凋落物分解 农田土壤 矿质养分 土壤酶
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