刈割對草原化荒漠區駝絨藜(Krascheninnikoviaceratoides)根際土壤特性的影響

張微微,楊 劼,*,宋炳煜,清 華

1 內蒙古大學生命科學學院, 呼和浩特 010021 2 內蒙古大學環境與資源學院, 呼和浩特 010021

刈割對草原化荒漠區駝絨藜(Krascheninnikoviaceratoides)根際土壤特性的影響

張微微1,楊 劼1,*,宋炳煜1,清 華2

1 內蒙古大學生命科學學院, 呼和浩特 010021 2 內蒙古大學環境與資源學院, 呼和浩特 010021

在休眠期對草原化荒漠中自然生長的駝絨藜(Krascheninnikoviaceratoides)進行不同頻度的刈割處理(連年刈割、隔年刈割、對照),通過測定根際土壤理化性質、土壤微生物數量及土壤酶活性等指標,分析和討論了不同頻度的刈割處理對駝絨藜根際土壤特性的影響。結果表明：(1)連年刈割和隔年刈割都顯著提高了根際土壤含水量,隔年刈割使根際土壤全碳含量顯著上升、有機質含量顯著下降,但刈割對根際土壤pH值和全氮含量的影響不明顯；(2)刈割對根際土壤微生物總量的影響不明顯,但顯著影響細菌、真菌和放線菌的組成,連年刈割使真菌數量顯著增加,隔年刈割使放線菌數量顯著增加,駝絨藜根際土壤中放線菌所占比例最大,其數量表征了土壤的貧瘠程度；(3)刈割對根際土壤過氧化氫酶和中性磷酸酶活性有顯著影響,兩種刈割處理會顯著提高土壤過氧化氫酶活性、降低土壤中性磷酸酶活性,而對土壤多酚氧化酶、脲酶、轉化酶和堿性磷酸酶活性的影響不顯著。總之,隔年刈割對植物根際土壤養分供給及土壤分解者的活性更加有利,而且土壤理化因子對土壤微生物數量和土壤酶活性的影響不顯著。刈割對駝絨藜根際土壤特性影響的規律性不強,可能是由于半灌木刈割利用的時間較短,根際土壤各個測量指標之間尚未形成顯著的相關性。

刈割；駝絨藜；根際；土壤理化性質；微生物數量；土壤酶活性

駝絨藜(Krascheninnikoviaceratoides)是藜科駝絨藜屬植物,為旱生半灌木,主要生長于戈壁、干旱山坡、荒漠或草原中[1]。駝絨藜荒漠是新疆準格爾荒漠和內蒙古阿拉善、西鄂爾多斯及狼山北麓沙質荒漠的主要群系之一,是難得的優良牧場和割草場。在干旱-半干旱地區,駝絨藜以頑強的抗逆性成為維持荒漠-荒漠草原生態系統穩定、抑制土壤侵蝕的重要生態屏障[2]。目前對駝絨藜的研究主要集中在植物解剖學[3]、植物細胞學[4]、系統發育學[5]和植物生理學[6- 9]等方面。許多國內外學者對駝絨藜屬植物在放牧畜牧業中的利用價值進行了研究,發現對大多數食草動物來說駝絨藜適口性比較好,其飼用價值接近或超過了“牧草之王”苜蓿[2,10- 14]。刈割是我國北方草地主要利用方式之一,刈割會導致植物發生補償生長[15- 17],刺激植物根系碳水化合物的分泌[18],影響植物體光合同化碳素運移分配及其群落碳庫之間的碳流量。目前對于灌木刈割的研究很少,而且主要集中于霸王(Zygophyllumxanthoxylum)[19]和檸條(Caragana)[20]等植物,刈割對駝絨藜根系及其根際土壤影響方面的研究至今仍是空白。

根際土壤是指根系周距離根系表面1—3mm的狹小區域的土壤[21]；是植物、土壤和微生物相互之間進行物質循環、能量交換及信息傳遞的門戶[22],故根際土壤會受到植物根系和微生物活動的強烈影響[23]。而根系分泌物是調節根際微生態系統活力與功能的關鍵因素[24]。刈割后植物根系分泌物是否會發生變化,刈割植物地上部分是否會影響地下土壤中的微生物數量和土壤酶活性,都是值得追究的重要科學問題。目前關于植物地上部分遭受損傷后對地下部分的內在作用機制還不清楚,特別是在刈割后,植物光合作用產物的分配、根系分泌物的變化等方面的研究還有待于加強[25]。本研究通過探討不同刈割頻度下草原化荒漠區駝絨藜根際土壤理化性質、土壤微生物數量及土壤酶活性的變化,揭示刈割對駝絨藜地下部分的影響機制,可為合理利用駝絨藜資源提供基礎依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于鄂爾多斯高原西北部的草原化荒漠區(40°07′16.0′′N、107°35′44.7′′E),海拔1225m,溫帶大陸性弱季風性干旱高原氣候：無霜期短,日照充足,風大沙多,冬季漫長寒冷,夏季短促濕熱；年均溫7.8—8.1℃,≥10℃,年積溫3157—3272℃,無霜期158—160d；全年日照時數為3047.3—3227.4h；年均降雨量160—270mm,年潛在蒸發量2470.5—3481.0mm,是降水量的20倍；年內降水分配極不均勻,7月、8月降水占全年降水的60%以上；年平均風速3.1—4.7m/s,最大風速28m/s,揚沙以上風沙天有41—67d,最長可達80d,其中沙暴日歷年平均為23—26d,最長可達50d。土壤類型為灰漠土,地帶性植被為駝絨藜荒漠群落[26]。

1.2 實驗設計與樣本采集

在研究區選擇地勢平坦的駝絨藜群落(群落類型為駝絨藜+狹葉錦雞兒+無芒隱子群落),用網欄圍封200m×200m群落地段作為實驗樣地。樣地劃分為66.67m×66.67m的9個小區,隨機選擇3個小區進行實驗。每個小區進行一種刈割處理,處理設置如下：連年刈割(2013年3月,2014年3月),隔年刈割(2012年3月,2014年3月),對照(不刈割)。

于2014年8月中旬對駝絨藜標準株根際土壤進行取樣,每種刈割處理的駝絨藜隨機選取9株,將駝絨藜根系全部挖出,采取“抖落法”獲取每株的根際土壤樣品,放置到封口塑料袋中,并用冰盒帶回實驗室。將采集的根際土壤樣品分成兩份：一部分經風干處理后過2mm篩,用于土壤理化性質的測定；一部分放在4℃的冰箱中保存,用于測定微生物數量和土壤酶活性。

1.3 測定指標和方法

(1)土壤理化性質測定[27]用烘干法測定土壤含水量；用2.5:1水土浸提液測定土壤pH值；用元素分析儀測定土壤全碳、全氮含量；用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質含量。

(2)土壤微生物數量分析 采用平板稀釋法[28],細菌、真菌和放線菌分別采用牛肉膏蛋白胨培養基、馬丁氏培養基和高氏一號培養基進行培養。

(3)土壤酶活性測定[29]土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定,以1 h后1 g土壤的0.1 mol/L高錳酸鉀的毫升數表示；磷酸酶(中性磷酸酶、堿性磷酸酶)活性采用磷酸苯二鈉比色法測定,以24 h后100 g土壤中釋出的酚的毫克數表示；脲酶活性采用靛酚比色法測定,以24 h后100 g土壤中NH3-N的毫克數表示；多酚氧化酶活性采用紅紫棓精比色法測定,以24 h后100 g土壤中紅紫棓精的毫克數表示；轉化酶活性采用硫代硫酸鈉滴定法測定,以24 h后1 g土壤0.1 mol/L硫代硫酸鈉的毫升數表示。

1.4 數據處理與分析

采用SPSS 17.0進行描述分析、單因素方差分析(One-way ANOVA)、顯著性檢驗(Duncan法)和相關性分析(Pearson法)；數據整理、計算和作圖采用Microsoft Excel 2010軟件進行。

2 結果與分析

2.1 不同頻度刈割對駝絨藜根際土壤理化性質的影響

由表1可以看出,與對照相比連年刈割和隔年刈割均顯著增加了根際土壤含水量(P<0.05),分別比對照提高了40.5%和24.8%,但兩種刈割處理之間差異并不顯著。駝絨藜在隔年刈割處理后,根際土壤的全碳含量顯著提高了17.6%(P<0.05),但兩種刈割處理之間以及連年刈割與對照之間無顯著差異。隔年刈割后駝絨藜根際土壤的有機質含量顯著降低了42.3%(P<0.05),而連年刈割并未對有機質含量產生明顯的影響,連年刈割與隔年刈割之間土壤有機質含量差異顯著(P<0.05)。此外,兩種刈割處理對駝絨藜根際土壤的pH值和全氮含量均無顯著影響。

表1 不同頻度刈割對土壤理化性質的影響

同列不同字母表示差異顯著 (P<0.05) ,n=9

2.2 不同頻度刈割對駝絨藜根際土壤微生物數量的影響

由表2可知,不同頻度刈割處理對駝絨藜根際土壤微生物菌落總量沒有顯著影響,但細菌、真菌和放線菌的組成不同。連年刈割與隔年刈割相比,駝絨藜根際土壤中細菌和真菌的數量顯著增加(P<0.05),而放線菌數量顯著降低(P<0.05)。與對照相比,連年刈割后根際土壤中真菌數量顯著提高了161.2%(P<0.05),隔年刈割后根際土壤中放線菌數量與對照相比顯著提高了80.5%(P<0.05),連年刈割和隔年刈割后根際土壤中細菌的數量與對照相比無顯著差異。

表2 不同頻度刈割處理下每克土壤微生物的菌落數

同列不同字母表示差異顯著 (P<0.05),n=9

2.3 不同頻度刈割對駝絨藜根際土壤酶活性的影響

從圖1中可以看出,雖然刈割會使根際土壤多酚氧化酶、堿性磷酸酶的活性略微下降,土壤脲酶、轉化酶活性略微上升,但差異均不顯著。刈割頻度對過氧化氫酶、中性磷酸酶活性的影響比較顯著(P<0.05),連年刈割和隔年刈割顯著提高了土壤過氧化氫酶的活性,連年刈割顯著降低了根際土壤中性磷酸酶的活性,隔年刈割顯著提高了中性磷酸酶的活性(P<0.05),而兩種刈割處理之間并無顯著差異。

圖1 不同頻度刈割對土壤酶活性的影響Fig.1 The effects of mowing frequencies on soil enzymatic activity連年刈割moving once a year；隔年刈割moving each year at a year interval；對照the contrast;不同字母表示土壤酶活性的顯著性差異(P<0.05), n=9

2.4 土壤理化性質與微生物數量和土壤酶活性的相關性分析

由表3可知,在根際土壤微生物數量方面,土壤真菌數量與全氮含量呈現顯著的正相關,土壤放線菌數量與土壤有機質含量呈現顯著的負相關。在根際土壤酶活性方面,土壤脲酶與土壤全氮含量呈現顯著的正相關,土壤中性磷酸酶活性與土壤含水量呈現顯著的負相關。而根際土壤中其它種類的微生物與酶活性與土壤理化因子之間的相關性不明顯。

表3 土壤理化性質與微生物數量和土壤酶活性的相關性分析

*表示顯著相關(P<0.05)

3 討論

3.1 刈割對駝絨藜根際土壤理化性質的影響

已有研究發現一些牧草和灌木的刈割會對根區土壤水分、養分、土壤微生物數量及土壤酶活性產生一定的影響[20,25,30-31]。郭明英等[31]發現,由于天然草地刈割利用觀測時間短,不同刈割處理對土壤含水量不會造成明顯的變化。而本實驗結果表明,連年刈割和隔年刈割均會顯著提高駝絨藜根際土壤含水量,可能是由于灌木與草本植物生活型的差異,對于刈割的響應時間有所不同。本實驗結論與沙冬青的平茬研究[32]得出的平茬區0—80cm土壤平均含水量均高于未平茬區的結果相一致。可是因為草原化荒漠植物駝絨藜與沙冬青的根系都比較發達,為了滿足刈割后的地上生長,根系對地下水的利用增強,刈割也會減少衰老枝條對水分的消耗[33],并且新生枝條濃密,可以減少刈割區土壤水分的蒸散,提高根系蓄水。

有研究認為,植物被刈割后為了恢復生長,需要從土壤中吸收大量的有機質,所以土壤有機質含量會顯著降低[34],而本實驗卻發現,隔年刈割會使根際土壤全碳含量顯著增加,而年年刈割對根際土壤全碳含量的影響不顯著。雖然較低頻度的刈割會減少駝絨藜地下根系生物量[35]和地表凋落物,但是刈割可能會通過提高根的死亡率來補償地上向地下運輸碳的損失[36]。隔年刈割會使土壤有機質含量顯著下降,刈割頻度增加到年年刈割后,根際土壤有機質含量并沒有顯著變化,說明較低頻度的刈割會加速根際土壤有機質的分解,其原因可能是植物通過根系分泌物和根系凋落物等向根際輸入易于土壤微生物利用的含碳有機物[37],改變了根際的營養環境,從而產生了根際激發效應,而正的根際激發效應可以增加3—5倍土壤有機質的分解速率[38],所以隔年刈割后根際土壤有機質含量顯著下降。

土壤中的氮素絕大多數是貯藏在土壤有機質中的有機態化合物,土壤全氮量的消長取決于有機質含量的變化[39]。本實驗結果表明,刈割對根際土壤全氮含量影響不顯著,且全氮含量均較低,可能是受到半干旱草原化荒漠地區土壤有機質含量低的限制。雖然隔年刈割會加速土壤有機質分解出有效氮,但是由于根系和微生物對根際可利用氮的獲取,根際通常成為碳過剩而氮受限強烈的區域[40]。并且根際激發效應的發生主要與土壤氮的有效性有關[41],接下來可以進一步研究土壤有效氮與根系和微生物的關系。

3.2 刈割對駝絨藜根際土壤微生物數量的影響

土壤三大微生物類群(細菌、真菌、放線菌)積極參與土壤中有機物質和無機物質的轉化,并在肥力演變、植物養分有效化和腐殖質形成等方面起著重要作用[42-43]。已有研究顯示,牧草的不同刈割處理對微生物數量有較大的影響[25],輕度刈割可促進土壤微生物數量的增加,而重度刈割則明顯造成了微生物數量的下降。邵玉琴等[44]的研究也發現,適宜的割草頻率有利于土壤微生物的繁殖和植物根系的發育和生長,并且根據割草頻率的微生物數量和植物地下生物量的變化,提出較為合理的割草頻率是割一年休一年。

本試驗結果表明,刈割并沒有顯著影響駝絨藜根際土壤微生物的總量,而主要影響三大微生物的組成。在不同刈割處理下,土壤放線菌數量所占比例均較高,這是因為該區域土壤貧瘠、土壤環境條件差,放線菌對惡劣環境的抵抗力要強于細菌和真菌[45],與姚槐應等[46]得出的草原土壤中放線菌數量相對較多,而真菌數量較少的結論相一致。相關性分析顯示,真菌數量與土壤全氮含量呈現顯著正相關,放線菌數量與土壤有機質含量呈現顯著負相關的結果,也證明了放線菌可以表征土壤的貧瘠程度。不同刈割頻度下,每種微生物數量變化的規律性不強,可能與根系代謝及其根系分泌物等活動相關,并且刈割會降低根系對營養物質的競爭力,對某一類的微生物生長產生積極的作用[47]。

也有研究發現,刈割干擾會對草地土壤微生物群落結構具有一定的影響[48],本實驗只是對可培養的細菌、真菌、放線菌進行了菌落計數分析,接下來的實驗可以通過分子生物學技術手段,對根際土壤中一些功能性細菌、真菌的數量變化和群落組成方面進行深入研究。

3.3 刈割對駝絨藜根際土壤酶活性的影響

土壤酶是指土壤中的聚積酶,來源于植物、動物和微生物殘體及植物根系分泌物,參與土壤環境中的生物化學過程,與有機物質分解、營養物質循環、能量轉移等密切相關[49]。Ilmarinen等[50]的研究得出,刈割不會輕易改變植物生長的土壤養分供給與土壤分解者的活性變化。章家恩等[25]發現土壤蔗糖酶、脲酶活性因刈割處理強度的增加而下降,而過氧化氫酶活性變化規律正相反。

本實驗結果也表明,不同頻度刈割對駝絨藜根際土壤過氧化氫酶和中性磷酸酶活性的影響差異顯著,對其它4種酶活性的影響不顯著。連年刈割和隔年刈割后根際土壤過氧化氫酶活性均顯著提高,并且隔年刈割后土壤過氧化氫酶活性更高,說明刈割特別是輕度刈割能夠促進過氧化氫酶對氧化氫的分解,降低氧化氫對生物體的毒害作用[51]。刈割對中性磷酸酶活性的影響則相反,連年刈割和隔年刈割都會顯著降低中性磷酸酶的活性,從而對土壤中磷的轉化過程產生一定的影響,在后續的實驗中要深入研究土壤磷元素的轉化過程及有效性。本實驗還發現根際土壤含水量與土壤中性磷酸酶活性呈現顯著負相關(P<0.05),而并不影響其它幾種酶的活性,這與Waldrop等的研究結論相一致[52],水分對酶活性的影響因酶的種類而異。Steinweg等[53]發現較低的土壤含水量會嚴重抑制土壤中的酶活性,本實驗3個處理的根際土壤含水量的水平均較低,低于10%,可能使土壤中某些微生物活動受到抑制,導致土壤中性磷酸酶活性受到影響而降低[54]。

根際這一區域土壤酶活性主要受到根系分泌物、根系凋落物及土壤微生物等的影響[20,55],本實驗3種刈割處理下駝絨藜根際土壤酶活性的變化是不同的。有研究表明刈割會刺激根系碳水化合物的分泌[18],也有學者認為刈割降低植物地下生物量,從而降低了植物向地下的碳輸入[50]；而且土壤酶活性的變化與刈割后植物生長的時間有關[55]。根系分泌物變化對植物地上部損傷響應的時間是不確定的,不同種類微生物的數量和土壤酶活性在不同時間也有差異,所以刈割處理后,對根系分泌物、土壤微生物及土壤酶活性的連續監測是必要的。

[1] 易津, 王學敏, 烏仁其木格, 張力君. 駝絨藜屬植物生物學特性研究進展. 草地學報, 2003, 11(2): 87- 94.

[2] 中國科學院內蒙古寧夏綜合考察隊. 內蒙古植被. 北京: 科學出版社, 1985: 712- 713.

[3] 楊九艷, 富象乾, 曹自成. 三種駝絨藜屬植物營養器官內部構造的解剖. 中國草地, 1995, (2): 32- 37.

[4] 楊九艷, 富象乾, 閻貴興, 張素貞. 三種駝絨藜屬植物的染色體核型分析. 中國草地, 1996, (1): 67- 71.

[5] 楊九艷. 兩種駝絨藜屬植物的植物學和生物學特性的研究[D]. 呼和浩特: 內蒙古農業大學, 1988: 17- 38.

[6] 何玉惠, 蔣志榮, 王繼和. 兩種駝絨藜屬植物的抗旱生理研究. 甘肅農業大學學報, 2005, 40(2): 212- 215.

[7] 王學敏. 駝絨藜屬植物種子生理特性的研究[D]. 呼和浩特: 內蒙古農業大學, 2002.

[8] Mohajery A, Rasti M. Germination temperature forBromustomentellusBoiss andEurtiaceratoides(L.) C.A.M. Seed Science and Technology, 1995, 23(1): 241- 243.

[9] 易津, 曹自成, 烏仁其木格. 幾種不同貯藏條件對華北駝絨藜種子壽命和活力的影響. 內蒙古農牧學院學報, 1994, 15(1): 18- 22.

[10] 阿拉塔, 趙書元, 于斌, 寶音賀希格. 科爾沁型華北駝絨藜. 內蒙古畜牧科學, 2000, 21(2): 27- 28.

[11] Cole K L, Henderson N, Shafer D S. Holocene vegetation and historic grazing impacts at capitol reef national park reconstructed using packrat middens. Great Basin Naturalist, 1997, 57(4): 315- 326.

[12] McKell C M, Otsyina R M, Malechek J. Diets of sheep grazing forage kochia and winter fat mixed grass pastures in late fall. General Technical Report-Intermountain Research Station, USDA Forest Service, 1990,(276): 310- 316.

[13] Wood M K, Buchanan B A, Skeet W. Shrub preference and utilization by big game on New Mexico reclaimed mine land. Journal of Range Management, 1995, 48(5): 431- 437.

[14] Schaller G B, Liu W L. Distribution, status, and conservation of wild yakBosgrunniens. Biological Conservation, 1996, 76(1): 1- 8.

[15] 章家恩, 劉文高, 陳景青, 施耀才, 蔡燕文. 不同刈割強度對牧草地上部和地下部生長性狀的影響.應用生態學報, 2005, 16(9): 1740- 1744.

[16] 馬銀山, 杜國禎, 張世挺. 施肥和刈割對冷地早熟禾補償生長的影響. 生態學報, 2010, 30(2): 279- 287.

[17] 田冠平, 朱志紅, 李英年. 刈割、施肥和澆水對垂穗披堿草補償生長的影響. 生態學雜志, 2010, 29(5): 869- 875.

[18] Hamilton E W III, Frank D A. Can plants stimulate soil microbes and their own nutrient supply? Evidence from a grazing tolerant grass. Ecology, 2001, 82(9): 2397- 2402.

[19] 張翰文. 平茬對西鄂爾多斯地區荒漠植物霸王補償生長的影響[D]. 呼和浩特: 內蒙古農業大學, 2014.

[20] 常春. 檸條生長季刈割關鍵技術研究[D]. 呼和浩特: 內蒙古農業大學, 2010: 32- 43.

[21] Kuzyakov Y, Xu X L. Competition between roots and microorganisms for nitrogen: mechanisms and ecological relevance. New Phytologist, 2013, 198(3): 656- 669.

[22] Hartmann A, Rothballer M, Schmid M. Lorenz Hiltner, a pioneer in rhizosphere microbial ecology and soil bacteriology research. Plant andSoil, 2008, 312(1/2): 7- 14.

[23] Herman J L, Osmundson E, Ayala C, Schneider S, Timms M. The nature and Impact of Teachers′ Formative Assessment Practices. CSE Technical report 703. National Center for Research on Evaluation, Standards, and Student Testing, 2006.

[24] 吳林坤, 林向民, 林文雄. 根系分泌物介導下植物-土壤-微生物互作關系研究進展與展望.植物生態學報, 2014, 38(3): 298- 310.

[25] 章家恩, 劉文高, 陳景青, 施耀才, 蔡燕飛. 刈割對牧草地下部根區土壤養分及土壤酶活性的影響. 生態環境, 2005, 14(3): 387- 391.

[26] 王樂, 趙利清,陳育,裴志麗. 西鄂爾多斯草原化荒漠植物群落多樣性. 干旱區研究, 2015, 32(2): 258- 265.

[27] 鮑士旦. 土壤農化分析. 北京: 農業出版社, 1988: 29- 82.

[28] 李阜棣, 喻子牛, 何紹江. 農業微生物學實驗技術. 北京: 中國農業出版社, 1996: 305- 307.

[29] 周禮愷. 土壤酶學. 北京:科學出版社, 1987: 97- 99.

[30] Antonsen H, Olsson P.A. Relative importance of burning, mowing and species translocation in the restoration of a former boreal hayfield: responses of plant diversity and the microbial community. Journal of Applied Ecology, 2005, 42(2): 337- 347.

[31] 郭明英, 朝克圖, 尤金成, 徐麗君, 王麗娟,賈淑杰, 辛曉平. 不同利用方式下草地土壤微生物及土壤呼吸特性. 草地學報, 2012, 20(1): 42- 48.

[32] 董雪. 沙冬青平茬技術及刈割后生理生化特性研究[D]. 呼和浩特: 內蒙古農業大學, 2013.

[33] 王平平. 刈割駝絨藜(Krascheninnikoviaceratoides)補償生長特征與光合、水分生理特性[D]. 呼和浩特:內蒙古大學, 2014.

[34] 原燁, 張釗, 趙寧, 張永娟, 梁虹, 戎郁萍. 火燒和刈割耙除對草原土壤理化性質的影響. 草業科學, 2011, 28(10): 1770- 1776.

[35] 王平平, 楊劼, 陳宇琪, 宋炳煜, 淡沐春. 刈割對駝絨藜光合及水分生理狀況的影響. 中國草地學報, 2014, 36(4): 85- 91.

[36] Mikola J, Yeates G W, Barker G M, Wardle D A, Bonner K I. Effects of defoliation intensity on soil food-web properties in an experimental grassland community. Oikos, 2001, 92(2): 333- 343.

[37] Dijkstra F A, Cheng W X. Interactions between soil and tree roots accelerate long-term soil carbon decomposition. Ecology Letters, 2007, 10(11): 1046- 1053.

[38] Kuzyakov Y. Review: factors affecting rhizosphere priming effects. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2002, 165(4): 382- 396.

[39] 傅華, 裴世芳, 張洪榮. 賀蘭山西坡不同海拔梯度草地土壤氮特征. 草業學報, 2005, 14(6): 50- 56.

[40] Kuzyakov Y, Siniakina SV, Ruehlmann J, Domanski G, Stahr K. Effect of nitrogen fertilisation on below-ground carbon allocation in lettuce. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2002, 82(13): 1432- 1441.

[41] Sullivan BW, Hart SC. Evaluation of mechanisms controlling the priming of soil carbon along a substrate age gradient. Soil Biology and Biochemistry, 2013, 58: 293- 301.

[42] Clark F E, Paul E A. The microflora of grassland. Advances in Agronomy, 1970, 22(37): 375- 435.

[43] 羅明, 邱沃. 新疆平原荒漠鹽漬草地土壤微生物生態分布的研究. 中國草地, 1995, (5): 29- 33.

[44] 邵玉琴, 趙吉, 劉鐘齡, 張海軍, 寶音陶格濤. 割草頻率對土壤微生物數量和植物地下生物量的影響. 生態學雜志, 2006, 25(10): 1191- 1195.

[45] 呂桂芬, 吳永勝, 李浩, 馬萬里, 盧萍. 荒漠草原不同退化階段土壤微生物、土壤養分及酶活性的研究. 中國沙漠, 2010, 30(1): 104- 109.

[46] 姚槐應. 土壤微生物生態學及其實驗技術. 北京: 科學出版社, 2006.

[47] Innes L, Hobbs P J, Bardgett R D. The impacts of individual plant species on rhizosphere microbial communities in soils of different fertility. Biology and Fertility of Soils, 2004, 40(1): 7- 13.

[48] 譚紅妍, 陳寶瑞, 閆瑞瑞, 辛曉平, 陶金. 草地土壤微生物特性及其對人為干擾響應的研究進展. 草地學報, 2014, 22(6): 1163- 1170.

[49] 楊萬勤, 王開運. 土壤酶研究動態與展望. 應用與環境生物學報, 2002, 8(5): 564- 570.

[50] Ilmarinen K, Mikola J. Soil feedback does not explain mowing effects on vegetation structure in a semi-natural grassland. Acta Oecologica, 2009, 35(6): 838- 848.

[51] 曹慧, 孫輝, 楊浩, 孫波, 趙其國. 土壤酶活性及其對土壤質量的指示研究進展. 應用與環境生物學報, 2003, 9(1): 105- 109.

[52] Waldrop M P, Firestone M K. Altered utilization patterns of young and old soil C by microorganisms caused by temperature shifts and N additions. Biogeochemistry, 2004, 67(2): 235- 248.

[53] Steinweg J M, Dukes J S., Wallenstein M D. Modeling the effects of temperature and moisture on soil enzyme activity: Linking laboratory assays to continuous field data. Soil Biology and Biochemistry, 2012, 55: 85- 92.

[54] 陳曉麗, 楊燕, 王根緒, 楊陽. 山地森林表層土壤酶活性對短期增溫及凋落物分解的響應. 生態學報, 2015, 35 (21), doi: 10.5846/stxb201312182982.

[55] Toberman H, Chen C R, Xu Z H. Rhizosphere effects on soil nutrient dynamics and microbial activity in an Australian tropical lowland rainforest. Soil Research, 2011, 49(7): 652- 660.

Impacts of moving on the rhizosphere soil properties ofKrascheninnikoviaceratoidesin the steppe desert

ZHANG Weiwei1, YANG Jie1, SONG Bingyu1,*, Qing Hua2

1CollegeoflifeScience,InnerMongoliaUniversity,Hohhot010020,China2CollegeofEnvironmentandResources,InnerMongoliaUniversity,Hohhot010020,China

Krascheninnikoviaceratoidesnot only serves as a good forage grass, but also creates a significant ecological barrier, which can maintain the stability of the desert-steppe ecosystem by effectively inhibiting soil erosion. Moving leads to compensatory plant growth and stimulates the secretion of carbohydrates from plant roots. Once the aboveground biomass of plant is damaged, its underground soil properties may change. Rhizosphere soil is of great importance because it serves as a microenvironment where plant, soil, and microorganisms can carry out nutrient cycling, the exchange of energy and the passing of information. Therefore, rhizosphere soil is strongly affected by plant roots and the activity of microorganisms. There currently is no research regarding moving on the rhizosphere soil properties ofK.ceratoides. Therefore, a study of the impacts of moving on the rhizosphere soil properties ofK.ceratoidescould reveal the influence moving has on its underground biomass. Furthermore, it also can serve as a basic reference for puttingK.ceratoidesresources to rational use. In order to analyze the impacts of different moving frequencies on rhizosphere soil properties ofK.ceratoidesin the steppe desert, the soil physical and chemical properties, as well as the soil microorganisms and soil enzymatic activity, were investigated after different moving treatments (e.g., moving once a year, moving each year at a year interval) during the dormant period. Our results indicated that moving once a year and moving each year at a year interval significantly increased the rhizosphere soil moisture ofK.ceratoides(P<0.05). Moving each year at a year interval resulted in significantly greater total soil C content, but lower soil organic matter content relative to the contrast (P< 0.05). However, neither the soil pH, nor the soil total N content was affected relative to the moving treatment. Moving had no significant influence on a total plate count of soil microorganisms, but significantly altered the composition of soil microorganisms including bacteria, fungi and actinomyces. The number of fungi significantly increased after moving once a year, while moving each year at a year interval significantly increased the number of actinomyces (P<0.05). Actinomyces were greater in number in the rhizosphere soil ofK.ceratoides, representing some degree of soil impoverishment. Moving had a significant impact on soil hydrogen peroxidase and neutral phosphatase activity, but no significant influence was detected for soil polyphenol oxidase, urease, invertase, and alkaline phosphatase. Moving significantly increased the activity of soil hydrogen peroxidase, but reduced the activity of soil neutral phosphatase (P<0.05). In summary, moving each year at a year interval was more beneficial for rhizosphere soil nutrient supply and for the activity of soil decomposers. Furthermore, the soil′s physical and chemical properties had little effect on soil microorganisms and soil enzymatic activity. The effects of mowing on the rhizosphere soil properties ofK.ceratoideswere not strong, perhaps because the time of moving on subshrubs was not long enough to provide a significant correlation of each measurement indicator.

moving;Krascheninnikoviaceratoides; rhizosphere; soil physical and chemical properties; soil microorganisms; soil enzymatic activity

國家自然基金項目(31260126)；農業部“國家牧草現代產業技術體系”項目(CARS- 35)

2015- 04- 28;

日期:2016- 03- 03

10.5846/stxb201504280877

*通訊作者Corresponding author.E-mail: jyang@mail.imu.edu.cn

張微微,楊劼,宋炳煜,清華.刈割對草原化荒漠區駝絨藜(Krascheninnikoviaceratoides)根際土壤特性的影響.生態學報,2016,36(21):6842- 6849.

Zhang W W, Yang J, Song B Y, Qing H.Impacts of moving on the rhizosphere soil properties ofKrascheninnikoviaceratoidesin the steppe desert.Acta Ecologica Sinica,2016,36(21):6842- 6849.