微生物对土壤侵蚀的影响研究

生物入侵对生态系统功能的影响

生态学是研究生物与环境之间相互作用的学科。在自然界中，生物入侵是指一种物种从原产地扩散到新的地理区域，并对当地生态系统产生负面影响的过程。这些入侵物种可以是植物、动物、微生物或其他生物，它们代表着生物多样性的丧失和生态系统的劣化。本文将探讨生物入侵对生态系统功能的影响，并提供一些案例和对策。

生态系统功能是指生物与环境之间的相互关系和相互作用，包括能量流动、物质循环、生物多样性维持等。生物入侵破坏了生态系统的平衡，对生态系统功能产生一系列的影响。

首先，生物入侵会导致生物多样性的丧失。入侵物种往往具有较高的适应性和繁殖能力，它们会竞争性地占据资源和生态位，从而排挤原有的物种。例如，美国红松虫进入中国松林，对中国松树进行攻击，导致了生态系统中多样性较低的红松为主导，原有的松树种群数量急剧下降，进一步影响了食物链和生物多样性的维持。

其次，生物入侵对生态系统能量流动和生物间关系造成破坏。入侵物种的食性选择和捕食关系改变了原有生态系统的平衡。例如，水生植物水葫芦在入侵湖泊后会覆盖水面，阻挡阳光进入水中，导致湖泊底层生物无法进行光合作用，进而影响整个湖泊的能量流动。此外，一些多食性入侵者，如猫头鹰、蛇类等会对当地物种进行捕食，影响食物链的层级结构和物种相互关系。

除了影响能量流动和物种间关系外，生物入侵还会对生态系统的物质循环产生负面影响。入侵植物例如凤眼莲和苦参等常常具有较高的生长速率和生物量积累，它们会通过改变土壤养分的平衡、腐殖质的分解和微生物活性的抑制等途径对生态系统的物质循环产生破坏。这些入侵植物的快速生长和大量死亡会导致土壤侵蚀和土壤贫瘠，进一步加剧生态系统的退化。 面对生物入侵对生态系统功能的负面影响，保护生态系统的完整性和稳定性至关重要。一种常见的对策是物理控制和生物控制。物理控制包括人工清除入侵物种和设置屏障等措施，如清除植物的种子和细胞、安装阻隔结构等手段。生物控制则是利用入侵物种的天敌对其进行控制，例如引入天敌昆虫来控制入侵植物的生长和扩散。这些措施可以减轻入侵物种对生态系统的损害，恢复生态系统的健康。

２０１１年６月　９（３）：４５—５１　中国水土保持科学　

Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　Ｖｏ１．９　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．２Ｏ１１　

侵蚀条件下生物结皮对坡面土壤碳氮的影响　

孟杰　，卜崇峰　升，李莉　，张兴昌　，孙占锋　，张小军　

（１．西北农林科技大学资源环境学院，７１２１００，陕西杨凌；２．中国科学院水利部水土保持研究所，７１２１００，陕西杨凌；　

３．《中国水土保持》杂志社，４５０００３，郑州）　

摘要为了探讨侵蚀条件下生物结皮对坡面土壤碳氮的影响，通过野外小区对比试验与室内分析相结合，研究有、　

无生物结皮坡面土壤有机质、全氮、硝态氮和铵态氮的分布特征。结果表明：生物结皮对坡面土壤碳氮积累具有重　要意义，同一坡位下，土壤有机质、全氮和硝态氮含量在０～２０　ｃｍ剖面上均明显表现为生物结皮大于无结皮。总体　来看，生物结皮对土壤碳氮的影响主要集中在０—１０　ｃｍ土层，与无结皮相比，土壤有机质、全氮、硝态氮和铵态氮平　均储量分别增加了４４．７％、１８．２％、３９．２％和４．３３％。生物结皮能显著增加０～２和２～５　ｃｍ土壤硝态氮含量（Ｐ＜　

０．０５），这除了生物结皮对土壤养分的保蓄效应外，还可能与生物结皮向土壤释放硝态氮有关。由于铵态氮流失特　征不同于硝态氮，加之生物结皮可能会利用或释放铵态氮，使生物结皮对其影响表现出无明显规律性。相关分析　

表明，土壤有机质与全氮、硝态氮和铵态氮均达到了极显著或显著的正相关关系（Ｐ＜０．Ｏ１或Ｐ＜０．０５）。综上所　述，侵蚀环境下生物结皮发挥着重要的固土蓄肥功能，这对研究区退化生态系统的恢复和重建具有积极的意义。　关键词生物结皮；有机质；土壤氮素；土壤侵蚀；坡位；黄土高原　

Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｏｉｌ　ｃｒｕｓｔ　ｏｎ　ｓｌｏｐｅ　ｓｏｉｌ　ｃａｒｂｏｎ　ａｎｄ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　

ｕｎｄｅｒ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　

冻融循环对土壤结皮抗冲击侵蚀能力影响的实验研究

土壤结皮覆盖了35%的陆地地表(部分地区覆盖度甚至超过70%),在干旱半干旱地区的土壤-水-植物系统中扮演者重要的角色,对荒漠化的恢复有着重要的生态功用。在土壤结皮中颗粒之间的粘聚力比在松散土壤要大许多,而且土壤结皮表面自由粉尘的含量少,因此结皮覆盖地表的抗风蚀能力大大增强。

在沙漠化地区,土壤结皮经常会受到风沙流的冲刷作用,了解和分析风沙流对土壤结皮的冲击破坏,对于预测荒漠地区粉尘释放和土壤侵蚀有着重要的参考意义。在过去的20年里,土壤结皮的抗侵蚀能力引起人们越来越大的兴趣,对于土壤结皮的研究力度越来越大。

在我国北方干旱半干旱地区,冻融现象是普遍存在的,特别是在冬末春初和秋末冬初季节交替的时间段。然而针对冻融作用下土壤结皮受冲击破坏造成的粉尘释放和土壤侵蚀的研究却很少,因此本文工作主要集中在冻融作用对土壤结皮抗风蚀性能的影响方面。

实验采用了多种土壤结皮。为了控制结皮的相似性,减小实验测量中存在的误差,土壤结皮的制作过程均在实验室内进行。

实验采用了六种结皮,包括利用在干旱半干旱地区结皮中发现的微生物制作出的五种生物结皮和一种物理结皮。由于土壤水主要是通过降雪或者降雨来补充分的,本文在实验中模拟了降雪融雪事件,并研究其对干旱半干旱地区土壤结皮的影响,定义了冻融增蚀系数来量化降雪融雪事件对不同种类结皮抗风蚀能力的影响程度。

实验还详细地研究了含水率和冻融次数在结皮冻融循环过程中的具体作用。结果表明,生物结皮普遍比物理结皮抗侵蚀能力强,但是生物结皮受冻融作用影响较大。

冻融使得结皮刺破强度大幅度减弱,含水率越高,刺破强度随冻融次数增加减弱的越快。融雪-冻融实验表明,在高风速时,点形念珠藻(NP)形成的生物结皮受冻融作用影响最大,冻融增蚀系数最大为4.68,侵蚀率增加了368%。

侵蚀率随含水率和冻融次数增加而增加,在21%含水率五次冻融时,冻融增蚀系数为4.08,侵蚀率增幅308%。

土壤团聚体的形成和稳定机制

土壤团聚体是由土壤中的颗粒、有机质和胶结物质等组成的团块状结构。它们在土壤中起着重要的作用，对土壤的物理性质、水分保持能力和养分循环等过程有着重要影响。土壤团聚体的形成和稳定机制是一个复杂的过程，涉及多种因素的相互作用。下面将详细介绍土壤团聚体的形成和稳定机制。

1. 颗粒间的物理相互作用：土壤颗粒间的物理相互作用是土壤团聚体形成和稳定的基础。颗粒间的物理相互作用包括颗粒间的吸附力、吸附力和胶结力等。当颗粒间存在一定的吸附力时，颗粒会互相吸附在一起形成团聚体。而吸附力和胶结力则可以增强土壤团聚体的稳定性。

2. 有机质的作用：土壤中的有机质对土壤团聚体的形成和稳定起着重要作用。有机质可以通过胶结作用将颗粒粘结在一起形成团聚体。有机质中的胶体颗粒和黏土颗粒之间的相互作用力会增强团聚体的稳定性。此外，有机质的降解产物也能与颗粒形成胶结物质，进一步增强团聚体的稳定性。

3. 水分的作用：水分对土壤团聚体的形成和稳定也有重要影响。适量的水分可以增强颗粒间的吸附力和胶结力，有助于团聚体的形成。水分的存在还能使胶结物质充分吸湿膨胀，增强团聚体的稳定性。然而，过多或过少的水分都会对土壤团聚体的稳定性产生负面影响。

4. 微生物的作用：土壤微生物在土壤团聚体的形成和稳定中起着重要作用。微生物通过分泌胶体物质和黏着物质，促进颗粒的胶结和团聚。同时，微生物的活动还能使胶结物质得到进一步的转化和增强，增加团聚体的稳定性。

5. 土壤侵蚀的影响：土壤侵蚀会破坏土壤团聚体的形成和稳定。水力侵蚀、风力侵蚀和人类活动等因素都会破坏土壤团聚体的结构，导致土壤质地松散，降低土壤的肥力和水分保持能力。

总结起来，土壤团聚体的形成和稳定机制是一个综合性的过程，受到多种因素的影响。颗粒间的物理相互作用、有机质的作用、水分的作用、微生物的作用以及土壤侵蚀的影响都对土壤团聚体的形成和稳定起着重要作用。深入理解这些机制有助于我们更好地管理土壤，提高土壤质量和保护环境。