两种乔木落叶浸提液对高羊茅幼苗生长和根际土壤酶活性的影响

为探讨林木落叶浸提液对高羊茅(Festucaarundinacea)幼苗生长和根际土壤性质的影响,通过室内模拟试验,设置不同浓度银杏(Ginkgo biloba)、鸡爪槭(Acer palmatum)落叶浸提液[10(T_(1))、40(T2)、80 g·L^(-1)(T_(3)),以清水为对照]分别浇灌盆栽高羊茅幼苗,研究两种乔木落叶浸提液对高羊茅幼苗生长和根际土壤酶活性的影响。结果表明,在两种乔木落叶浸提液处理下,高羊茅过氧化氢酶(CAT)活性较对照变化不大。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性随银杏落叶浸提液浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势,而丙二醛(MDA)含量则呈先升高后降低再升高的趋势,T_(3)处理时,MDA含量较对照上升了60.33%;在鸡爪槭落叶浸提液处理下,高羊茅SOD活性逐渐降低,MDA含量呈先升高后降低趋势,POD活性随浸提液浓度增加呈先升高后降低再升高的趋势,T_(3)处理时,POD活性较对照上升了151.03%(P<0.05)。两种乔木落叶浸提液处理下高羊茅根际土壤木糖苷酶(XYL)、β-葡萄糖苷酶(BG)、α-葡萄糖苷酶(AG)和纤维二糖酶(CBH)、总酶活性较对照显著上升,而亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性则先降低后升高,但各处理下LAP活性均低于对照,尤其在银杏、鸡爪槭落叶浸提液T_(1)处理时,LAP活性较对照分别降低了31.69%和70.40%,导致基质土壤氮素利用率低,显著降低高羊茅生长指标和生理指标。研究结果表明,两种乔木落叶浸提液对高羊茅幼苗株高、根长和叶绿素含量均有明显抑制作用,银杏落叶浸提液的化感抑制作用强于鸡爪槭。

不同轮耕模式与生物炭还田对小麦产量、品质及土壤肥力的影响

通过研究黄淮海地区不同轮耕模式与生物炭还田对小麦产量、品质以及土壤养分含量、酶活性的影响,旨在为该地区耕作方式选择与生物秸秆合理还田提供理论依据。采用田间大区试验,在2021—2023年设置旋耕—旋耕—秸秆还田(CK)、旋耕—旋耕—生物炭还田(RRB)、旋耕—深翻—生物炭还田(RTB)、旋耕—免耕—生物炭还田(RNB)、免耕—深翻—生物炭还田(NTB)5个处理,于2023年小麦成熟期调查小麦产量及构成因素,测定籽粒品质,并采集0~20、20~40 cm土壤样品,分析土壤养分含量与酶活性变化。结果表明,与CK相比,不同轮耕与生物炭还田处理均可提高0~20、20~40 cm土壤养分含量、酶活性与小麦产量构成及品质。其中,RNB处理能够提高0~20 cm土壤有机质、速效磷、速效钾、碱解氮含量以及蛋白酶、碱性磷酸酶、脲酶活性,较CK处理分别显著提高16.19%、6.79%、13.93%、6.68%、11.70%、22.22%、17.36%,NTB处理能够提高0~20 cm土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、转化酶活性,较CK处理分别显著提高5.80%、16.22%、12.04%;NTB处理较其他处理均可提高20~40 cm土壤养分含量及酶活性。NTB处理籽粒产量、穗数、穗粒数以及籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间较CK处理分别显著提高8.72%、10.11%、6.19%、7.70%、7.78%、61.79%,其总体表现均为NTB>RNB>RTB>RRB>CK。RTB、RNB、NTB处理千粒重较CK处理分别显著提高10.13%、7.66%、6.34%,其总体表现为RTB>RNB>NTB>RRB>CK。小麦籽粒产量及品质指标与土壤某酶活性指标呈显著(极显著)正相关关系。由此可知,不同轮耕与生物炭还田均可提高土壤养分含量、酶活性,促进根系养分吸收利用,进而提高小麦产量及品质。其中,免耕—深翻—生物炭还田(NTB)处理表现突出。

不同改良剂施用对滇中植烟土壤酶活性的影响

针对滇中地区植烟土壤退化问题,研究施用土壤改良剂后土壤养分储存和酶活性变化,以期为滇中红壤地区烤烟土壤质量的维护和改良提供参考依据。试验以烤烟农田生态系统为研究对象,设置对照(CK)及4种不同土壤改良剂处理:生物炭(60 g/m^(2)或30 g/m^(2))、秸秆(1000 g/m^(2)或500 g/m^(2))、聚丙烯酰胺(2 g/m^(2)或1 g/m^(2))、木质素(60 g/m^(2)或30 g/m^(2)),探讨0~20 cm土层的养分储存和酶活性变化特征。结果表明,生物炭、秸秆处理均显著提高了土壤有机碳和全磷含量;秸秆和木质素处理显著提高了土壤全氮含量,而木质素处理显著降低了土壤全磷含量。生物炭、秸秆、木质素处理均显著提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化物酶、蔗糖酶活性和纤维素酶活性;聚丙烯酰胺处理显著提高了脲酶活性,抑制了土壤过氧化物酶活性。相较于秸秆和生物炭2种传统改良剂,木质素也能明显改善土壤养分和酶活性,结合其方便、经济的特点,可在田间推广应用。

耕翻深度对阴山北麓地区马铃薯根系生长及土壤酶活性的影响

为探究耕翻深度对阴山北麓地区马铃薯根系生长及土壤酶活性的影响,分析了4个耕翻深度20 cm(D_(20),CK)、30 cm(D_(30))、40 cm(D_(40))、50 cm(D_(50))对马铃薯根干物质积累量、根系活力以及土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性的影响。结果表明:较D_(20)和D_(30)处理,深翻D_(40)和D_(50)处理可显著提高根系活力,促进淀粉积累期马铃薯根系干物质积累,分别提高了75.2%~292.1%和23.4%~30.2%。通过土壤酶活性分析,深翻(D_(30)、D_(40)、D_(50)处理)对马铃薯田中过氧化氢酶、蔗糖酶活性影响不明显,但对碱性磷酸酶与脲酶活性影响较大。深翻可提高马铃薯全生育期0~20 cm土层及苗期20~60 cm土层中碱性磷酸酶活性,其中在块茎膨大期至淀粉积累期0~20 cm土层与苗期40~60 cm土层中D_(40)和D_(50)处理影响显著。深翻D_(30)、D_(40)、D_(50)处理分别显著提高了0~20 cm土层中整个生育期、块茎膨大期和淀粉积累期、淀粉积累期的脲酶活性;同时还提高了20~60 cm土层中脲酶活性,其中D_(40)和D_(50)处理显著提高了33.8%~80.0%。综上所述,深翻30 cm仍旧是马铃薯根系生长的胁迫深度,深翻40 cm对促进马铃薯根系生长、提高马铃薯田土壤碱性磷酸酶与脲酶活性效果最佳。

土壤矿物驱动的反硝化研究进展

氮肥的大量施用虽然极大地推动了粮食的增产,但也引发了一系列生态环境问题。氮素在农田土壤中的转化规律长期受到研究人员的关注。本文介绍了农田土壤中除有机质以外的多种可以为反硝化提供电子的土壤矿物,如亚铁[Fe(Ⅱ)]和亚锰[Mn(Ⅱ)]的反硝化过程研究进展,探讨了可能影响土壤矿物驱动反硝化反应规律的因素。通过梳理发现,传统研究主要是在纯相条件下对Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)驱动反硝化过程进行研究。近年来愈来愈多的证据表明,在农田土壤这种复杂的介质中,Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)也可以为反硝化提供电子。然而,土壤矿物驱动的反硝化在农田土壤反硝化过程中的作用存在不确定性,其内在机理以及对农田土壤氮循环和温室气体排放的作用机制尚不明确。本文指出土壤矿物驱动的反硝化在农田土壤中的影响因素、作用机制以及该过程与有机质驱动的异养反硝化的相互关系是未来的研究方向。

稻虾共作模式下土壤甲烷产生与氧化潜力及其对温度的响应特征

稻田是大气甲烷的重要人为排放源。为探讨不同稻田利用方式下甲烷产生和氧化潜力及其对温度的响应特征,以我国东南部地区常规稻田种植体系、由稻田转变来的稻虾种养结合体系和常规虾塘养殖体系为研究对象,分别采集位于江苏省句容市常规稻田(CR)、共作稻区(R-CR)和共作虾区(R-CC)以及常规虾塘(CC)土壤样品,在5℃、15℃、25℃和35℃条件下进行为期30 d的室内培养实验。结果表明:农业土地利用方式转变对甲烷产生和氧化潜力均有显著影响,甲烷产生潜力由大到小依次为:共作虾区、常规虾塘、共作稻区、常规稻田,分别为1.14、0.33、0.25和0.17μg·g^(-1)·d^(-1),甲烷氧化潜力从大到小依次为:常规稻田、常规虾塘、共作稻区、共作虾区,分别为1.38、1.01、1.00和0.71μg·g^(-1)·d^(-1)。由于水分管理差异以及饲料、氮肥投入导致底物和环境因子差异造成了产甲烷菌、甲烷氧化菌的活性差异,使得不同土地利用类型土壤呈现不同的甲烷产生和氧化潜力特征;甲烷产生潜力随培养温度的升高呈指数增长,在5℃、15℃、25℃和35℃时的平均值分别为0.13、0.26、0.55和0.95μg·g^(-1)·d^(-1)。而甲烷氧化潜力仅在低温时比较敏感,在15℃、25℃、35℃时与5℃下的甲烷氧化潜力存在显著差异,而三种培养温度之间无显著差异(甲烷氧化潜力在5℃、15℃、25℃和35℃时分别为0.71、1.14、1.14和1.11μg·g^(-1)·d^(-1))。总体上,甲烷产生潜力对温度的响应强于甲烷氧化潜力。此外,土壤甲烷产生和氧化潜力均受温度或土地利用类型单因素的显著影响(P<0.01),但两者的交互效应仅对土壤甲烷产生潜力存在显著影响,对甲烷氧化潜力并无显著影响。

黔东南丘陵山地5种林分类型土壤有机碳与理化性质间的关系

[目的]探明贵州省黔东南地区不同林分类型土壤有机碳含量与土壤理化因子间的关系,以期为营造合理的林分类型和树种结构,有效提升森林碳汇潜力提供科学参考。[方法]以天柱国营林场马尾松林、杉木林、针叶混交林、阔叶混交林及针阔混交林为研究对象,在5种林分类型中分别设置3个25.82 m×25.82 m样地,采集各样地0—20 cm,20—40 cm,40—60 cm层土样,测定土壤有机总碳、pH、含水量、容重、石砾含量、氮、磷、钾等理化指标及相关性,并分析不同林分类型土壤有机碳及土壤理化性质间的相关性。[结果](1)马尾松林土壤总有机碳含量22.25~42.08 g/kg,杉木林土壤总有机碳含量30.12~50.33 g/kg,针叶混交林土壤总有机碳含量22.93~48.17 g/kg,阔叶混交林土壤总有机碳含量24.01~67.68 g/kg,针阔混交林土壤总有机碳含量32.99~92.36 g/kg。针阔混交林土壤有机碳含量最高,且各林分类型均出现表层富集特征。(2)马尾松林土壤有机碳含量与水解氮极显著正相关;杉木林与全氮、水解氮显著负相关;针叶混交林与土壤pH显著负相关,与土壤含水量、全氮及全钾显著正相关;阔叶混交林与土壤pH极显著正相关;针阔混交林与土壤含水量、全氮、全磷、全钾含量极显著正相关。(3)各相关因子中,水解氮是马尾松林土壤有机碳含量的主导因子,全氮是杉木林与针叶混交林的主导因子,土壤pH是阔叶混交林的主导因子,土壤含水量是针阔混交林的主导因子。[结论]不同林分类型土壤环境的差异对土壤有机碳积累的影响有所不同。受枯落物、根系、养分迁移等影响,针阔混交林土壤有机碳含量较其他4种林分类型高。

稻田土壤微生物残体积累对外源秸秆输入的响应研究进展

稻田土壤碳循环是我国陆地生态系统碳循环的重要组成部分。促进稻田生态系统碳的固定及稳定对减缓全球气候变化起着不容忽视的作用。微生物主导的有机碳转化过程是土壤碳循环研究的核心,微生物同化代谢介导的细胞残体迭代积累在土壤有机碳长期截获和稳定过程中发挥重要作用。与旱地土壤相比,关于稻田土壤中微生物残体积累动态对外源有机物质如作物秸秆输入的响应及主要影响因子的认识还相对有限,对微生物通过同化作用参与土壤固碳的过程和机制尚缺乏系统认识。基于此,本文介绍了微生物残体对土壤有机碳库形成和积累的重要性及评价指标,重点探讨了秸秆还田对稻田土壤微生物残体积累动态以及外源秸秆碳形成细胞残体转化过程的影响,分析了影响微生物残体积累转化的主要气候因素和土壤因素,最后提出了未来应借助先进的光谱和高分辨率成像技术并结合同位素示踪对微生物残体的稳定性与机理开展更为深入的研究。

磷肥用量对红壤区稻田土壤磷酸酶活性及解磷菌分布的影响

为明确施用磷肥对土壤磷活化的影响及微生物驱动机制,以为红壤区磷肥管理和高效利用提供理论依据,本试验以红壤区稻田土为供试材料,采用室内培养法,施入磷酸二氢钾,设置磷素水平分别为20 (P20)、50 (P50)、80 mg/kg (P80),25℃下培养一周,研究不同磷肥用量对稻田土壤有效磷含量、磷酸酶活性及解磷菌分布的影响。结果表明,土壤磷有效性指数(土壤有效磷增加量占施磷量的百分比)随施磷量的增加而升高。磷素施用量为20、50、80 mg/kg时,土壤有效磷含量分别提升4.53、12.65、25.69 mg/kg,土壤磷有效性指数分别为22.65%、25.30%和32.11%。土壤酸性磷酸酶活性高于中性磷酸酶和碱性磷酸酶,且酸性磷酸酶对磷肥的响应更强烈,P50处理土壤磷酸酶活性最高,其次是P20处理,P80处理最低。phoD高通量测序结果表明,施用磷肥显著降低土壤中含phoD基因解磷菌的α多样性,影响解磷菌的群落组成,P50处理的OTU769(未知类群)相对丰度高达约30%,可能促进了磷酸酶活性及有效磷含量的增加。P80处理的OTU1036和OTU975(假单胞杆菌)总相对丰度约50%,二者可能更多通过分泌有机酸溶解无机磷以增加有效磷含量。较高的磷肥施用量提高了有效磷供给效率,磷酸酶活性的增加可能是中等磷肥用量处理下有效磷增加的重要原因之一,而高磷肥用量处理下假单胞杆菌对无机磷的溶解可能起更重要的作用。

基于回归模型的水肥耦合对枸杞根区土壤酶活性的影响研究

为了揭示宁夏半干旱区水肥耦合对枸杞根区土壤脲酶、碱性磷酸酶活性的影响特征,设置了3个灌水水平(65%ET_(0),85%ET_(0),105%ET_(0))和3个施肥水平(N-P_(2)O_(5)-K_(2)O:165-60-105 kg/hm^(2),210-75-135 kg/hm^(2),255-90-165 kg/hm^(2)),进行了滴灌枸杞大田试验,采用有偏回归分析模型,揭示不同水肥耦合对枸杞根区土壤脲酶、碱性磷酸酶活性的影响程度和作用机制。结果表明:单因素与枸杞根区20~40 cm土层土壤脲酶活性拟合效果较好,与0~20 cm土层土壤碱性磷酸酶活性的拟合效果较好,其影响顺序均为X_(3)(施磷量)>X_(2)(施氮量)>X4(施钾量)>X_(1)(灌溉量)。交互因素与枸杞根区0~40 cm土层土壤脲酶活性拟合效果较好,其各交互因素在0~20 cm土层、20~40 cm土层的影响顺序分别为X_(1)X_(3)>X_(1)X_(2)>X_(1)X4>X_(2)X_(3)>X_(3)X4>X_(2)X4,X_(2)X_(3)>X_(3)X4>X_(2)X4>X_(1)X_(3)>X_(1)X_(2)>X_(1)X4,且均表现为正效应。在试验条件下,保证宁夏半干旱区枸杞根区土壤脲酶、碱性磷酸酶活性的最佳滴灌水肥组合为:灌溉量2864.54~3598.84 m^(3)/hm^(2)、施氮量231.57~250.84 kg/hm^(2)、施磷量80.58~90.79 kg/hm^(2)、施钾量147.16~160.02 kg/hm^(2)。

不同有机腐熟物与荧光假单胞菌配施对复垦土壤氮素形态和酶活性的影响

[目的]本文旨在探究不同有机腐熟物与荧光假单胞菌配施在矿区复垦土壤的有效合理施用。[方法]以玉米作为供试作物,采用盆栽试验研究不同有机腐熟物(羊粪、牛粪、猪粪、鸡粪)与荧光假单胞菌配施对复垦土壤氮素形态和酶活性影响。[结果]有机腐熟物配施荧光假单胞菌可以在单施有机腐熟物的基础上有效提高复垦土壤各氮素、微生物量碳/氮含量和酶活性。以鸡粪配施荧光假单胞菌对各氮素、微生物量碳/氮含量以及4种土壤酶活性的提升效果最为显著,其与单施鸡粪处理相比,铵态氮含量显著提高13.12%,微生物量碳显著提高20.21%,蛋白酶活性显著提高16.11%。[结论]腐熟鸡粪与荧光假单胞菌配施效果最好,可作为复垦土壤中较为合理的施用方式。

壤胞外酶对湿地植物和土壤质量的影响

土壤胞外酶是湿地生态系统中至关重要的组成部分,对湿地植物的生长和土壤质量起着重要的调控作用。探讨了土壤胞外酶的生物合成、分泌及其活性影响因素,系统地解析了土壤胞外酶对湿地植物生长、养分吸收和抗逆性的影响机制,研究了农业活动对土壤胞外酶的影响,并提出了相应的实践策略,包括优化农业管理措施、恢复和保护湿地生态系统、增加有机废弃物的合理利用以及加强土壤质量监测与评估等,有助于维护湿地生态系统的健康与稳定,为农业可持续发展提供有力的支撑。

基于Meta分析的增温对土壤微生物残体积累影响

增温对微生物残体积累的影响对土壤碳库收支平衡具有重要意义。目前关于增温背景下微生物残体的响应规律和主要影响因素尚未明确。为此,以土壤氨基糖为微生物残体标识物,筛选国内外已发表的12篇文献,收集总氨基糖数据29组,氨基葡萄糖35组,胞壁酸39组,氨基半乳糖25组,利用Meta分析方法,探讨了增温对土壤微生物残体积累的影响及主控因素。结果表明:整体上,增温背景下微生物残体积累有所增加,但响应规律具有生态系统特异性,其中,农田生态系统中微生物残体对增温的响应更为敏感。增温对不同来源氨基糖的影响程度不同,表现为增温显著增加了土壤中氨基半乳糖和胞壁酸的含量,增幅分别为10.3%和5.0%。相应地,增温显著降低了氨基葡萄糖与胞壁酸的比值,说明增温有利于细菌残体的积累。增温背景下,细菌残体占土壤有机碳(SOC)比例显著增加,微生物残体和真菌残体对SOC的贡献比例无显著改变,暗示增温后真菌残体对有机碳库的贡献有所削弱。Meta分析发现,增温幅度是影响微生物残体积累的主要因子,增温幅度小于或等于2℃时,微生物残体的积累数量会增加,增加比例为2.7%~14.6%,而增温幅度大于2℃则会降低微生物残体在土壤中的积累,降低比例为8.0%~14.3%。此外,增温的时间尺度不同(短期、中期、长期)也会对微生物残体产生不同的影响效应。综上,增温会显著影响微生物残体在土壤中的积累动态及其对有机碳库的贡献比例,影响强度和方向又与生态系统类型和土壤深度有关,而增温幅度、增温时间和年均降水量是影响微生物残体积累的重要因素。

基于土壤宏基因组的聚磷酸激酶的筛选与鉴定

聚磷酸激酶(polyphosphate kinase,PPK)是一类磷酸基团转移酶,能催化磷酸基团在ATP与多聚磷酸之间的转移反应,可用于生物催化过程中的ATP再生,基于PPK的ATP再生系统已成为生物催化领域的研究热点之一。该研究旨在利用序列驱动的宏基因组技术,从土壤宏基因组中挖掘新型的PPK基因。根据文献报道的PPK氨基酸序列保守区域,设计简并引物,以土壤宏基因组DNA为模板进行PCR扩增,筛选到一条来源于Serratia marcescens的PPK编码基因,该基因包含一个2064 bp的开放阅读框,编码一个由687个氨基酸组成的蛋白(SmPPK)。多重序列比对发现SmPPK与Escherichia coli来源的PPK具有较高的序列一致性(87.9%)。系统发育树分析表明,SmPPK与Serratia nevei、Gibbsiella quercinecans等来源的PPK在同一分支上,同属于PPK1家族。同源建模结果显示,SmPPK由4个结构域组成典型的L型空间结构,其活性中心主要由His433、Asp468、His590和Glu621组成。将SmPPK基因与pET 28a连接后转化至E.coli BL21(DE3)中,经IPTG诱导,SDS-PAGE电泳显示在80 kDa处存在明显的蛋白表达条带,与理论分子质量一致。酶活性检测显示,SmPPK可以在多聚磷酸钠的存在下,实现ATP的合成,其最高产率为46.5%。利用SmPPK构建ATP再生系统与灵菌红素缩合酶PigC耦合,成功实现灵菌红素类似物的合成。该研究的开展为ATP依赖的生物催化过程提供了构建ATP再生系统的新酶源。

春季冻融过程对河滨带湿地土壤酶活性的影响

土壤酶活性是土壤生态系统物质循环和能量流动的重要参与者,其活性大小对土壤养分和生化反应过程有明显指示作用。北方高纬度湿地经常受到冻融作用的影响,由于土壤温度的变化,土壤酶活性会发生变化。然而,春季冻融对土壤酶活性的影响机制仍不清楚。为探讨春季冻融过程对河滨带湿地土壤理化性质和土壤酶活性的影响,以及土壤理化性质与土壤酶活性间的关系,选取锡林河河滨带分布最广泛的芦苇(Phragmites australis)和灰脉苔草(Carex appendiculata)这2种典型湿地植物群落为研究对象,分析春季冻融期间土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性的变化及其影响因素。在冻结期,河滨带湿地土壤酶活性均保持较高活性,土壤脲酶和蔗糖酶活性在冻融期均出现迅速增高而后降低的趋势,并在土壤融化期又升高,然而土壤过氧化氢酶对冻融作用的响应较小。在冻融过程中,芦苇覆盖下土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性显著高于灰脉苔草群落且表现出明显的空间异质性。通径分析结果表明,春季冻融期河滨带湿地土壤脲酶活性与土壤温度、总碳、总氮显著正相关,土壤蔗糖酶与总碳、总氮呈显著正相关;过氧化氢酶活性除与土壤温度没有显著相关性,与其他理化因子均有显著相关性。冻融期不同植物群落下土壤酶活性与河滨带湿地碳、氮含量密切相关,频繁的冻融对土壤酶活性以及河滨带湿地土壤物质循环产生重要影响。该研究探讨了3种土壤酶活性对春季冻融过程的响应及在植物群落间的差异,为河滨带湿地生态系统碳、氮等营养物质的循环提供理论依据。

有机肥等氮量替代化肥对稻麦轮作水稻土有机碳矿化特征的影响

采用大田试验和室内培养试验相结合的方法,研究有机肥等氮量替代化学氮肥对稻麦轮作模式下土壤有机碳赋存转化及功能酶活性的影响。结果表明:连续3年有机肥等氮量替代化学氮肥后土壤有机碳含量提高2.0%~17.5%,全氮含量提高1.4%~30.5%。替代10%最有利于提升>2.00和<0.053 mm团聚体中有机碳和全氮含量,替代40%最有利于提升0.25~2.00和0.053~0.25 mm团聚体中有机碳和全氮含量。有机肥等氮量替代化学氮肥各处理土壤有机碳矿化速率整体上高于仅施化学氮肥处理,其中替代30%、40%最有利于提升土壤有机碳累积矿化量,前者也最有利于提升土壤有机碳矿化率。有机肥等氮量替代化学氮肥处理会导致土壤外切-β-1,4-葡聚糖酶/纤维二糖苷酶(S-C1酶)活性下降,替代20%最有利于提升土壤蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性,替代50%最有利于提升土壤酸性磷酸酶活性。综上,有机肥等氮量替代化学氮肥可显著提高土壤0.025~2.00和>2.00 mm团聚体碳氮含量,土壤有机碳含量与土壤全氮含量以及β-葡萄糖苷酶与土壤蔗糖酶呈显著正相关,替代20%有利于土壤有机碳矿化,替代40%有利于土壤碳固定。

不同花生轮作模式对土壤酶活性的影响

通过探究不同花生轮作模式对耕层土壤酶活性的影响,为改善土壤理化性状、提高作物生产效率提供科学依据。针对水田和旱地两种起始田,在长江中下游地区设小麦—花生和油菜—花生两种轮作模式,以花生连作为对照,开展3年定位试验,探究不同轮作模式对0~20 cm和20~40 cm土层土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性的影响。研究发现,起始田块及种植模式对土壤酶活性均有极显著影响。在旱地起始田下,与花生连作相比,油菜—花生轮作模式提高了0~20 cm土层土壤过氧化氢酶(6.5%)和脲酶(4.7%)活性;在水田起始田,小麦—花生轮作模式土壤碱性磷酸酶敏感性最低(-17.2%~-6.6%),与花生连作和小麦—花生轮作相比,油菜—花生轮作提高了0~20 cm土层土壤过氧化氢酶活性(4.7%~4.8%);相同种植模式相同土层深度下,四种土壤酶活性均表现为水田高于旱地,而同一起始田相同种植模式,土壤酶活性表现为0~20 cm土层高于20~40 cm土层,且以水田起始田,花生连作下碱性磷酸酶活性的表现最为明显(129.6%);除0~20 cm土层过氧化氢酶活性外,土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均表现为花生连作>油菜—花生轮作>小麦—花生轮作。综上,起始田块类型和种植模式均可显著改变土壤酶活性,花生连作更有利于土壤酶活性的提高,这可能与其休闲期较高的杂草生物量和多样性有关。

有机肥配施荧光假单胞菌肥对玉米产量与复垦土壤磷素有效性的影响

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2 a的定位培肥试验,共设置7个处理:不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥配施荧光假单胞菌(CFB)、单施有机肥(M)、有机肥配施荧光假单胞菌(MB)、化肥配施有机肥(MCF)、化肥有机肥配施荧光假单胞菌(MCFB)。采集各处理土壤样品测定相关指标,并通过相关性分析和结构方程模型来探究各形态磷与有效磷以及土壤磷酸酶之间的关系。结果表明:1)在整个试验周期(2021—2022年),与CK相比,不同施肥处理均能显著提高玉米产量以及各形态磷素。其中,以MB处理下的玉米产量、有效磷、磷活化系数、不稳定态磷以及部分不稳定态磷含量最高,与CK处理相比,玉米产量显著提高2.40倍,有效磷含量、磷活化系数值、不稳定态磷含量、部分不稳定态磷含量分别显著提高4.50倍、4.67倍、0.98倍、1.16倍。2)与CK处理相比,化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够显著提高土壤微生物量磷以及酸性和碱性磷酸酶活性,配施荧光假单胞菌后,微生物量磷水平和碱性磷酸酶活性均以MB较M处理提升效果最佳,分别显著提高27.08%和9.56%。3)结合相关性分析以及结构方程模型,随着荧光假单胞菌和化肥有机肥的施入,在提高不稳定态磷素含量的同时也提高有效磷的供应能力,促进磷素在农田生态系统中的循环转化,产生积极的正向影响。化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够一定程度上影响复垦土壤玉米产量及产量性状、各形态磷素及有效性和微生物活性,对复垦土壤脆弱的农田生态系统产生积极影响。

膨润土与秸秆配施对根区土壤有机碳化学结构和酶活性的影响

为揭示膨润土与秸秆配施后土壤有机碳及其化学结构特征,选取黄土高原旱作区3年田间定位试验中的秸秆还田(S)、单施膨润土(B)、膨润土配施秸秆(H)、不施膨润土和秸秆不还田(CK)4个处理,研究膨润土与秸秆配施对根际土壤有机碳含量、有机碳化学结构和酶活性的影响。结果表明:施用膨润土和秸秆均能不同程度提高土壤有机碳含量,其中H处理较CK显著提高了19.65%。与CK相比,仅有H处理显著增加了烷基碳和烷氧碳的相对含量和脂族碳/芳香碳值,分别提高了25.53%、18.00%和50.98%;仅有H处理芳香性显著降低了30.93%;与CK相比,各处理增加了烷基碳/烷氧碳值,增幅为5.26%~17.54%,差异不显著;各处理降低了羧基碳和芳香碳相对含量,降幅分别为24.50%~38.19%和1.29%~21.97%,差异不显著。与CK相比,S、B和H处理蔗糖酶活性显著提高12.63%~33.16%;β-葡萄糖苷酶活性显著提高10.72%~45.56%;锰过氧化物酶活性显著提高25.10%~70.98%。相关性分析表明,土壤蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶和锰过氧化物酶活性均与有机碳含量、烷基碳含量和烷基碳/烷氧碳值呈正相关,与羧基碳和芳香性呈负相关。综上所述,膨润土与秸秆配施能够提高土壤有机碳含量,提高土壤酶活性,增加活性有机碳含量,使土壤有机碳分子活化,有利于改善黄土高原旱作区土壤状况。

不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性及其对前期含水率的响应

前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素,而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究,本文以海南地区3种典型利用方式(林地、荒地、耕地)下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象,测定其理化性质,干、湿筛团聚体组成及不同前期含水率(3%、5%、10%、15%、20%)条件下3~5 mm粒径团聚体破碎后粒径分布状况,采用冗余分析探究了土壤性质及前期含水率对不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性的影响。结果表明:(1)不同土地利用方式下,土壤部分性质存在显著差异,如土壤pH、有机碳、阳离子交换量及部分交换性盐基离子等,其余性质差异较小。(2)土壤水稳性团聚体组成总体呈现“单峰”或“双峰”分布,峰值主要出现在2~1 mm和0.5~0.25 mm处,对于表层土壤而言,林地土壤团聚体稳定性最高,而耕地土壤团聚体稳定性较弱,表下层土壤稳定性显著(P<0.05)低于表层土壤。(3)在风干条件下,表层土壤团聚体水稳性普遍较高(WSA>90%,MWD>1.5,GMD>1.2),随着前期含水率的增加,团聚体破碎后大团聚体(>2 mm)含量有不同程度的变化,整体呈现水稳性大团聚体含量随前期含水率增加而增加。(4)土壤有机碳是影响砖红壤团聚体水稳性的最主要因素,其对团聚体水稳性差异的解释率达80.6%。