苏州生态景观林土壤微生物生物量及其化学计量特征

本研究目的是调查苏州市不同生态景观林土壤微生物生物量及其化学计量特征,分析林分差异对土壤微生物生物量的影响,为城市生态景观林的构建提供微生物方面的基础数据。以苏州市香樟人工林(Cinnamomum camphora plantation)、喜树人工林(Camptotheca acuminata plantation)、水杉人工林(Metasequoia glyptostroboides plantation)、栾树人工林(Koelreuteria paniculata plantation)和池杉人工林(Taxodium distichum var.imbricatum plantation)5种生态景观林为研究对象,测定分析了各林分的0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm和80~100 cm 5个土壤层次全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)以及微生物生物量碳氮磷(MBC、MBN和MBP)。结果表明:(1)试验地各土层微生物生物量碳氮磷分别在447.0~957.1、1.4~56.2和1.2~3.3 mg·kg^(-1)之间,并且在不同景观林之间差异显著。其中,栾树人工林0~100 cm土壤具有较高MBC和MBN的平均含量,香樟人工林土壤则有较高的MBP平均含量。(2)林分类型对微生物生物量化学计量比(MBC∶MBN、MBC∶MBP、MBN∶MBP)、熵值(qMBC、qMBN和qMBP)以及土壤与微生物之间化学计量不平衡性有显著影响。其中,针叶林一般具有较高的MBC∶MBN、MBC∶MBP和qMBC,而阔叶林总体具有较高的MBN∶MBP、qMBN、qMBP和土壤-微生物之间化学计量不平衡性。(3)试验地土壤微生物生物量及其化学计量比主要与土壤容重、全碳、全氮以及全磷有显著或极显著相关关系。生态景观林类型显著影响0~100 cm土壤微生物生物量及其化学计量特征;相较于针叶林,阔叶林一般具有较高的MBN、MBP以及土壤-微生物之间化学计量不平衡性,表明阔叶林微生物生物量更易受土壤氮磷的影响。

黄土高原人工刺槐林土壤碳氮和微生物生物量碳氮特征

为研究人工刺槐林土壤碳氮和微生物生物量碳氮特征,以黄土高原人工刺槐林为研究对象,分析林下0~10 cm和10~20 cm土层土壤的碳(C)、氮(N)和微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)含量,以及土壤碳、氮和MBC、MBN含量间的关系。结果表明:黄土高原人工刺槐林表层(0~10 cm)土壤碳、氮含量平均值分别为6.14、0.67 g/kg,碳氮比为9.16;土壤微生物生物量碳、氮含量平均值分别为287.59、25.17 mg/kg,碳氮含量比值为11.43;土壤微生物碳墒平均值为4.68%,土壤微生物氮墒平均值为3.81%;土壤微生物生物量碳、氮含量与土壤碳、氮含量之间呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关,土壤含水率与土壤碳、氮含量和土壤微生物生物量碳、氮含量呈显著或极显著正相关。

民勤荒漠区不同植物群落土壤微生物生物量碳氮及生态化学计量特征

以甘肃民勤连古城荒漠区5种典型植物群落为对象,测定了土壤微生物生物量碳(MBC)和土壤微生物生物量氮(MBN)及其影响因素,分析土壤MBC、MBN的空间变化特征。结果表明:(1)不同植物群落间,土壤MBC的最大值出现在红砂群落(282.90 mg/kg),土壤MBN最大值出现在膜果麻黄群落(28.27 mg/kg)。(2)不同植物群落间,白刺群落的微生物量熵(qMB)最大,最小值出现在人工梭梭群落,5种植物群落间土壤qMB差异不显著。土壤微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)的最大值出现在白刺群落,显著高于膜果麻黄群落和人工梭梭群落。(3)土壤MBC、MBN与生态化学计量之间存在相关关系。其中,土壤MBC与土壤全氮(TN)和有效磷(EP)呈显著正相关(P<0.05),与土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和含水率(WC)呈极显著正相关(P<0.01)。土壤MBN与土壤WC显著正相关(P<0.05),与土壤EP和速效钾(AK)呈极显著正相关(P<0.01),与土壤TN、NO_(3)^(-)-N呈正相关,且相关性达到极显著水平(P<0.001)。冗余分析进一步显示,NO_(3)^(-)-N和TN是影响土壤MBC、MBN的主要因子。综上所述,不同植物群落间土壤MBC、MBN不同,以红砂群落和膜果麻黄群落最为显著;土壤TN、EP、土壤NO_(3)^(-)-N和WC是影响土壤MBC的主要因子,土壤WC、土壤EP、AK、土壤TN和NO_(3)^(-)-N是影响土壤MBN的主要因子。

南亚热带常绿阔叶林土壤微生物生物量碳氮年际动态特征及其影响因子

土壤微生物是土壤有机质和养分循环的主要驱动者,研究土壤微生物生物量碳氮变化、稳态特征及其对环境因子内在的长期响应机理具有重要意义。以南亚热带常绿阔叶林土壤为对象,对土壤微生物生物量碳和氮(MBC和MBN)、土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、可溶性碳(ROC)、速效氮(AN)、pH、土壤温度(ST)和土壤含水量(SWC)进行连续10年监测;应用方差分析、相关性和回归分析及稳态分析等探究MBC和MBN的年际变化和稳态特征及主要影响因素。研究结果表明:(1)旱季MBC和MBN含量分别在171.32—358.45和25.90—54.08 mg/kg区间波动,雨季分别在394.01—507.97和68.40—88.05 mg/kg区间波动;旱、雨季的MBC含量年际间变化显著(P<0.05),但MBN含量仅在旱季变化显著(P<0.05)。雨季MBC和MBN含量均显著高于旱季(P<0.01),且雨季的MBC和MBN含量是旱季的2倍以上。(2)旱、雨季的MBC与MBN之间均呈显著正相关(P<0.05)。在旱季,MBC和MBN均与ROC和AN含量显著正相关(P<0.05),此外,MBN含量也与TP(P<0.05)和SOC(P<0.01)显著正相关。在雨季,仅SOC与MBN呈显著正相关(P<0.05)。(3)在旱季,MBC含量变化主要受ROC(P<0.05)和AN(P<0.001)影响,MBN则受AN控制(P<0.05)。在雨季,AN(P<0.05)主导了MBC的变化,TP(P<0.05)和SOC(P<0.05)是MBN变异的主导因子。AN(P<0.001)和SOC(P<0.001)是旱、雨季土壤MBC和MBN变化的主导因子。(4)土壤MBC和MBC/MBN稳态指数在年际间均为绝对稳态型(P>0.05);雨季的MBN(P=0.685)为绝对稳态型,但旱季为非稳态(P<0.01,H>1)。雨季微生物熵显著高于旱季(P<0.01),表明土壤有机质质量及养分利用效率更高。综上,MBC和MBN含量受季节更替显著影响,且主要受土壤SOC和AN的影响;受旱季水分限制,MBN的稳态更差。

不同耕作及秸秆还田方式对土壤养分及微生物生物量碳氮的影响

为促进作物稳产增产,采用田间定位试验,研究不同耕作[免耕(NT)、浅耕(ST)、深耕(DT)]及秸秆还田方式[秸秆还田(-T)、秸秆离田]下,黑土区土壤剖面(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm)养分及微生物量碳、微生物量氮的变化。结果表明,不同耕作方式处理的土壤理化性质存在显著差异,在各耕层中土壤有机质含量最高的处理依次为NT-T、DT、ST-T和DT;全氮含量最高的处理依次为ST-T、DT、NT-T和NT-T;速效氮含量最高的处理依次为DT-T、DT-T、DT和NT;土壤各耕层pH均为ST处理最高;土壤含水率在0~10 cm土层中NT-T处理最高,其他土层中均为ST-T处理显著高于其他处理;土壤微生物生物量碳、氮含量均表现为ST-T处理最高。不同的耕作方式下,土壤有机质、速效氮、含水率在秸秆还田方式下表现最高;而土壤微生物生物量碳氮含量无论在秸秆是否还田下,浅耕和深耕的方式均优于免耕。

黄土丘陵区典型土地利用类型土壤-微生物量及其生态化学计量特征

[目的]为探讨黄土丘陵区“上退下推”典型生态治理模式对土壤-微生物量C、N、P及其生态化学计量比的影响。[方法]以宁夏黄土丘陵区典型土地利用类型(人工林地、梯田和川道地)为研究对象,研究土壤-微生物量C、N、P含量对土地利用变化的响应,并分析其生态化学计量比、微生物熵(qMBC、qMBN、qMBP)及化学计量不平衡性(C∶N_(imb)、C∶P_(imb)、N∶P_(imb))之间的关系。[结果](1)3种典型土地利用类型下,人工林地土壤SOC、C∶P、N∶P高于梯田和川道地,而农耕用地(梯田和川道地)土壤TP含量则高于人工林地。(2)土壤微生物量C、N、P的含量分别为51.56~133.19,7.97~21.98,4.63~12.81 mg/kg。其中,土壤微生物量C、N、P均表现为人工林地>梯田>川道地;微生物量C、N、P的比值及C∶N_(imb)、C∶P_(imb)、N∶P_(imb)在各土地利用类型间无显著差异,具有一定的内稳性特征。(3)3种典型土地利用类型对微生物熵具有显著影响,qMBC表现为梯田地>人工林地>川道地,而qMBN和qMBP均表现为人工林地>梯田>川道地。通过RDA和蒙特卡洛置换检验得出,微生物量C∶P(R^(2)=0.75,p<0.01)和C∶P_(imb)(R^(2)=0.74,p<0.01)是影响土壤微生物熵变化的关键因素。[结论]综上所述,“上退下推”典型生态治理模式引起土壤C、P以及微生物量C、N、P含量的显著变化,典型土地利用类型下土壤-微生物量C、N、P及其化学计量比主要受到P元素的影响。

水稻-大球盖菇模式对土壤微生物量碳氮磷的影响

为探讨栽培大球盖菇及其菌种用量与基料配方对土壤养分和土壤微生物量碳、氮、磷的影响,开展了2年田间小区试验,设置了5个处理,即冬闲田对照处理CK,4个栽培大球盖菇处理:T1(3000kg·hm^(-2)菌种量+100%稻草基料)、T2(3000kg·hm^(-2)菌种量+75%稻草配25%玉米芯基料)、T3(4500kg·hm^(-2)菌种量+100%稻草基料)、T4(4500kg·hm^(-2)菌种量+75%稻草配25%玉米芯基料)。结果表明:连续2年栽培大球盖菇的耕层土壤养分和土壤微生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)含量均逐年明显增加,且受菌种用量和基料配方的影响。在第2年,与CK处理相比,各试验处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮和全磷分别显著增加32.92%~42.44%、52.96%~77.35%、53.99%~75.09%、88.00%~184.62%、19.12%~38.24%、9.82%~29.46%(P<0.05),土壤微生物量碳、氮含量分别显著增加84.18%~129.28%、166.60%~260.01%(P<0.05)。2年间各试验处理较CK处理的MBC:MBN显著降低,MBC:MBP和MBN:MBP有所增加。冗余分析(RDA)显示,全氮在2021年(F=5.9,P=0.004)和2022年(F=7.4,P=0.002)分别解释了31.1%和36.3%的土壤微生物量变化,是土壤微生物量碳、氮、磷及其化学计量比的最主要影响因子;相关性分析表明,土壤微生物量碳、氮含量均与有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量呈显著正相关。栽培大球盖菇,不仅显著提高了土壤养分,还增加了土壤微生物量碳、氮、磷含量,其中以菌种量3000kg·hm^(-2)、基料75%稻草+25%玉米芯的栽培方式效果较好。研究结果可为后续推广“水稻一大球盖菇”轮作模式提供理论指导。

两种母岩发育森林土壤微生物生物量碳代谢的差异性

针对不同母岩发育土壤的微生物生物量碳代谢特征及驱动因子不明确的科学问题,以石灰岩和碎屑岩两种母岩发育的森林土壤为研究对象,利用18O-H2O标记测定微生物生长速率、微生物呼吸速率、微生物生物量碳利用效率(CUE)以及微生物周转时间,并结合土壤理化性质、土壤有机质矿物保护特性和土壤酶活性以及微生物生物量和群落组成,明确岩性对森林土壤微生物生物量碳代谢的影响机制。结果表明:石灰岩发育土壤的pH和0.05mm~0.002 mm粒径含量高于碎屑岩发育土壤,而有机碳(SOC)、全氮(TN)、可溶性碳(DOC)、C︰P和N︰P却低于碎屑岩发育土壤(P<0.05);石灰岩发育土壤交换性钙镁(Ca+Mg)和游离态铁铝((Fe+Al)d)含量高于碎屑岩发育土壤,但非晶态铁铝((Fe+Al)o)含量则低于碎屑岩发育土壤;石灰岩发育土壤碳氮磷循环、相关酶活性均显著低于碎屑岩发育土壤(P<0.05);石灰岩发育土壤微生物生物量磷(MBP)高于碎屑岩发育土壤,但微生物生物量碳(MBC)、真菌细菌比(F︰B)和革兰氏阳性菌阴性菌比(G+︰G-)则显著低于碎屑岩发育土壤(P<0.05);石灰岩发育土壤微生物生长速率和周转速率显著高于碎屑岩发育土壤(P<0.05),但微生物呼吸速率和CUE在两种土壤之间差异并不显著。土壤微生物生长速率和微生物周转速率均与土壤pH、(Ca+Mg)︰(Fe+Al)o、(Ca+Mg)︰SOC、(Fe+Al)d︰SOC和革兰氏阴性细菌呈显著正相关(P<0.05),而与DOC、铁铝结合态有机碳、酶活性、MBC︰MBN、F︰B和G+︰G-比呈显著负相关(P<0.05)。此外,土壤CUE与MBC和MBC︰MBN呈显著负相关(P<0.05);微生物呼吸速率仅与酚氧化酶活性呈显著负相关(P<0.05)。两种岩石发育的森林土壤微生物生物量碳代谢受生物和非生物因素的控制,这一研究结果为解释不同母岩发育森林土壤有机碳库的差异提供参考。

青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量及胞外酶活性分布特征

土壤微生物释放的胞外酶是决定碳(C)、氮(N)、磷(P)生物地球化学循环的关键因素,为了阐明青藏高原典型小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性沿海拔和土层的分布特征并揭示影响该分布格局的主要养分限制状况,于2021年8月采集了青藏高原廓琼岗日冰川小流域5个海拔梯度(4900 m;5000 m;5100 m;5200 m;5300 m)中4个土壤发生层(A层:腐殖质层、E层:淋溶层、B层:淀积层和C层:母质层)的土壤样品,定量分析了土壤基本理化性质、微生物生物量、胞外酶活性等指标。结果表明:1)微生物生物量碳氮磷的海拔差异变化规律不同,随着土层加深微生物生物量碳氮磷随海拔变化越小。同时,各海拔之间微生物生物量均有随土层加深而显著降低的趋势(P<0.05);2)四种酶活性的海拔间变化规律各异,但整体呈现随海拔升高而升高的趋势且在表层(A和E层)增长趋势更明显,而且随土层加深显著降低(P<0.05);3)该区域土壤微生物受到碳和磷共同限制,土层越深限制越高,而且海拔越高C限制越强,但P限制降低;4)青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间存在较明显的差异,可能是由于土壤养分含量的差别造成的。整体而言,青藏高原典型冰川小流域土壤养分含量影响土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间的分布特征。为深入理解青藏高原冰川小流域土壤养分循环提供了数据基础和科学依据。

贺兰山土壤微生物生物量C、N、P化学计量特征沿海拔梯度的变化规律及其影响因素

土壤微生物生物量作为土壤中活的有机质部分,是评价土壤有机养分循环通量和周期的重要生态指标。探究干旱半干旱山地生态系统土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的垂直分异规律及其关键影响因素,可为了解干旱半干旱山地生态系统土壤C、N、P循环过程及调控机制提供参考。本研究以宁夏贺兰山不同海拔6个典型地带性植被类型作为研究对象,分别测定土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)含量和土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,并运用单因素方差分析、冗余分析、方差分解分析等分析方法,解析土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的垂直分异特征与气候因子和土壤理化因子之间的关系。结果表明:1)土壤微生物生物量C、N、P含量沿海拔变化差异显著(P<0.05),MBC、MBP含量随海拔升高呈现先上升后下降的变化趋势,MBN随海拔升高呈上升趋势,三者均于亚高山灌丛处含量最高,含量分别为1502.08、35.42和127.55 mg·kg^(-1);2)MBC:MBP、MBN:MBP、MBC:MBN均随海拔升高呈现波动变化趋势,MBC:MBP、MBN:MBP在浅山灌丛处有最大值;3)冗余分析与方差分解分析显示,TN、年均温度(MAT)、pH、TN:TP是显著影响土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的因子(P<0.05),土壤理化因子较海拔、气候因子对土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的影响更大。研究结果表明,土壤理化因子的变化能够引起土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的显著变化。

盐城滨海湿地土壤微生物群落组成的数量特征

土壤微生物是生态系统的重要组成部分,对维持湿地土壤生态系统稳定发挥着重要作用。该文采用16SrRNA高通量测序的OTU数据,对盐城滨海湿地不同季节间淤泥质光滩、互花米草群落、藨草群落、碱蓬群落和芦苇群落5种典型生境的3个不同土壤层次中土壤微生物群落OTU序列相对多度的数量特征和相对多度分布特征进行了比较研究。结果发现:(1)无植被的淤泥质光滩与4个植物群落生境土壤微生物群落OTU序列相对多度的数量特征存在一定差异,表现在淤泥质光滩的季节变化幅度大于植物群落生境;植物群落生境之间也存在一定差异,互花米草群落在不同土层间保持相同的季节变化趋势,与本土植物群落生境存在较大差异;(2)土壤微生物群落OTU序列相对多度分布特征与季节温度变化不一致,其中5月峰值最低,而月均温最高的8月与温度较低的3月和11月差异较小。总体上,在环境变化下,土壤微生物群落OTU序列相对多度的数量特征差异较小,相对组成比较稳定。

大兴安岭火烧迹地天然次生林土壤微生物生物量及酶活性特征研究

探究火烧迹地植被恢复过程中土壤微生物生物量及酶活性的变化规律,为火烧迹地森林恢复途径选择及恢复成效评价提供科学依据。以大兴安岭重度火烧迹地落叶松母树-白桦林(MB)、林下抚育-白桦林(FB)、无干扰白桦林(BB)3种不同类型的白桦林为研究对象,落叶松人工林(LL)为对照,测定0~5、5~10、10~20 cm土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量氮(MBN)和脲酶(URE)、酸性磷酸酶(ACP)、蔗糖酶(SUC)、过氧化氢酶(CAT)活性。结果表明,1)土壤MBC、MBN含量变化为239.16~852.09 mg/kg和37.08~114.99 mg/kg,除10~20 cm土层外MBC、MBN含量由大到小依次为MB、FB、LL、BB。2)MB土壤ACP、CAT和URE活性最高,FB的ACP、SUC、CAT活性均值要高于LL,BB的URE、ACP活性均值低于LL。3)冗余分析表明,0~5 cm土层土壤SOC、SAP、MBN对土壤酶活性的解释率达到了46.8%、24.9%和4.5%,5~10 cm土层土壤NO-3-N、pH、MBC的解释率分别为61.8%、11.4%和4.0%。10~20 cm土层土壤NO-3-N、pH、TN的解释率为53.3%、14.7%和12.4%。研究表明火后保留具有繁殖能力的树木作为母树恢复森林和及时森林抚育管理对土壤微生物生物量和酶活性具有促进作用。

青藏高原土壤微生物生物量对放牧强度响应的Meta分析

家畜放牧是青藏高原高寒草地最主要的利用方式,对草地生态系统具有重要影响。然而青藏高原微生物生物量对放牧强度的综合响应模式仍不清楚。因此,本文采用Meta分析方法,对青藏高原高寒草地不同放牧强度表层土壤(0~10 cm)有机碳、全氮含量及微生物生物量变化进行了定量分析。结果表明,重度放牧显著降低了土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量,降幅分别为24.5%,16.0%,29.3%和24.7%;且重度放牧降低了细菌、真菌和放线菌的生物量。此外,线性混合效应模型分析表明,土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量在重度放牧强度下与土壤有机碳和全氮含量呈正相关关系。综上,重度放牧对青藏高原高寒草地土壤养分和微生物生物量具有显著的负效应,为维持草地植物多样性和生态系统功能,应保持较低的放牧压力。

不同土壤菌配置对赣南山区土壤酶活性及微生物数量的影响

随着我国经济建设的不断发展,工程施工后期的迹地恢复是保护环境、维护生态平衡的重要环节。为解决这一问题,采用土壤菌配置加客土喷播技术进行迹地恢复,将不同的土壤菌配置(DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3、DL1+DL2+DL3)加入喷播基质中并通过喷播的方式铺设到赣南山区边坡。针对赣南山区边坡后期迹地恢复问题,提出最优的土壤菌配置模式。结果表明,土壤菌的施用,促进土壤微生物活动,加速土壤中的生化反应,加入土壤菌能显著提高赣南山区边坡土壤的过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、中性磷酸酶活性和纤维素酶活性,能显著提高土壤中真菌、细菌、放线菌以及微生物的总数量,其中土壤菌DL1+DL2配置模式下对提高赣南山区土壤酶活性以及微生物数量效果最明显。

间作对三七生长及根际土壤养分、微生物数量的影响

为探讨三七的生态种植技术,研究三七/芋头间作模式对一年生三七生长的影响。采用田间小区试验,设置三七/芋头间作、三七单作两种种植模式。测定两种种植模式下三七的农艺性状、发病率、存苗率、叶片酶活性、叶片色素含量及土壤养分、微生物数量等指标。结果表明,三七/芋头间作较单作可有效促进三七生长,三七/芋头间作叶面积与壮苗指数分别显著提高19.67%和28.13%,存苗率提高10.33%,三七单作的发病率是三七芋头/间作的3.09倍;8~9月这段时间内,三七间作/芋头叶绿素a和叶绿素b分别是单作1.78倍和1.83倍,但三七单作叶片丙二醛(MDA)含量显著高于间作,叶片受害程度相对较大。间作模式下根际土壤细菌、真菌和放线菌数量相比于单作分别提高105%、176.3%和182.9%。此外,间作模式下土壤速效钾、有效磷和全钾含量均显著高于单作土壤,分别提高了10.8%、15.77%和2.32%,但碱解氮含量显著降低19.82%。总之,三七/芋头间作可以增加土壤微生物数量并改善土壤养分状况,综合三七的生长状况可选择三七生态种植模式构建和应用。

不同供钙量对皂质芦荟根际土壤微生物量的影响

以皂质芦荟(Aloe saponaria Haw)为研究对象,浇灌不同Ca^(2+)浓度的改良版霍格兰营养液,测定土壤微生物量碳和氮含量,调查和分析不同供钙量对皂质芦荟根际土壤微生物量的影响.研究结果显示,Ca^(2+)浓度为11mmol/L的实验处理中皂质芦荟的叶片、花梗和种子等繁殖器官、根系等生物量均达到最大值.土壤微生物量碳和氮在Ca^(2+)浓度为13mmol/L的实验处理中含量最高.土壤微生物量碳和氮含量分别与皂质芦荟的叶片、繁殖器官、根和总生物量呈弱多项式关系;Ca^(2+)、皂质芦荟、以及两者的交互作用对土壤微生物量碳和氮含量的变化有显著影响;皂质芦荟的叶片、繁殖器官、根和总生物量,土壤活性有机碳含量及其转化率,分别与土壤微生物量碳和氮含量有显著线性相关性.

长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物生态化学计量特征和群落结构的影响

【目的】研究长期化肥与不同有机物料配施对黄泥田土壤养分含量、土壤微生物生物量化学计量特征以及土壤微生物群落结构的影响,探讨微生物群落结构对养分变化的响应特征及其与微生物生物量化学计量变化的关系。【方法】田间试验开始于2011年,种植制度为单季稻。选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施紫云英(NPKGM)、化肥配施牛粪(NPKCM)和化肥配施水稻秸秆(NPKRS)5个处理。2022年水稻收获后采样,测定土壤有机质(SOM)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)及全氮(TN)、全磷(TP)和有效磷(AP)、无机氮(IN)含量以及微生物生物量碳、氮、磷含量,并计算化学计量比;利用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,分析微生物群落结构并计算相应指标。【结果】与NPK处理相比,化肥与紫云英、牛粪、水稻秸秆配施均能提高土壤有机质和养分含量,其中与牛粪配施的提升效果最好,SOM、TN、AP含量分别提高了40.7%、41.6%、108.6%。与CK相比,化肥与不同有机物料配施均显著提高了土壤MBC/MBN,降低了MBC/MBP和MBN/MBP,以配施牛粪处理的MBC/MBP最低。与NPK处理相比,化肥与不同有机物料配施均增加了土壤细菌、真菌、放线菌和总微生物生物量,降低了真菌/细菌(F/B)和革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G^(+)/G^(−))。冗余分析表明,土壤TN(P<0.05)是影响土壤微生物群落的最为关键环境因子,其次是土壤TP(P<0.05)。线性回归分析表明,MBC/MBN与DOC/(DON+IN)呈显著负相关,MBC/MBP与DOC/AP、MBN/MBP与(DON+IN)/AP均呈显著正相关。相关性分析表明,微生物生物量化学计量比的变化可能与F/B、G^(+)/G^(−)的值的变化密切相关,说明真菌与细菌、革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌等优势种群发生变化,可以在一定程度上引起微生物生物量化学计量比的变化。【结论】化肥与紫云英、牛粪、秸秆等有机物料配施,不仅可有效提高黄泥田土壤有机质和养分含量,还可改变土壤微生物生物量化学计量特征和微生物群落,其中与低化学计量比的牛粪配施效果最好。F/B、G^(+)/G^(−)的值与土壤微生物生物量化学计量比有相关关系,这种群落结构的重塑可能是黄泥田中土壤微生物响应底物化学计量比变化的有效策略。

典型黑土带玉米农田土壤微生物群落地理分布及驱动因素

探究东北黑土带土壤微生物群落的地理分布格局及其驱动因子,对于有效和可持续地管理这一宝贵的土地资源具有重要的学术价值。本文以东北典型黑土带玉米农田的耕层土壤为研究对象,采集了来自黑龙江省、吉林省和辽宁省24个样点72个土壤样本。利用磷脂脂肪酸(Phospholipidfattyacid,PLFA)技术定量描述土壤微生物群落结构,运用随机森林和层次分割分析等机械学习算法深入解析环境因子对微生物地理分布的相对贡献。研究发现,典型黑土带玉米农田土壤总微生物和各微生物类群的生物量呈现随纬度自南向北增加的空间分布格局;土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(TN)不仅是驱动微生物生物量纬度分布格局的主要因素,也是影响微生物群落组成最重要的因素。SOC和TN还与其他环境因子,特别是与土壤粘粒含量(CC)之间存在耦合关系,共同影响东北黑土带土壤微生物群落组成。

不同筛分方式对土壤团聚体及土壤微生物群落的影响

探究土壤团聚体组成、稳定性、有机碳含量及微生物数量在不同土壤筛分方式下的变化,对团聚体筛分方式进行优化。以黑土为研究对象,设置不同筛分方式处理,比较干土干筛、干土湿筛、润土干筛、润土湿筛4种筛分方式的优缺点。结果表明,润土干筛比干土湿筛处理≥2 mm粒径的土壤团聚体高出约85.97%,而在2~0.25、≤0.25 mm粒级中团聚体所占比例最高的干土湿筛比最低的润土干筛分别高出约80.90%、91.82%。>0.25 mm水稳性团聚体含量(R0.25)在润土干筛下达到最高,为99.35%,该指标与土壤团聚体稳定性成正相关,其值越高则表示土壤抗蚀能力越强。干土湿筛处理下各粒级团聚体土壤有机碳分布平均。干土湿筛处理下,土壤细菌和放线菌的数量最高。而润土干筛处理下土壤真菌数量较高,与润土湿筛、干土干筛、干土湿筛3个处理方式相比有显著性差异。综上发现,干土湿筛处理下土壤团聚体稳定性更好,土壤微生物数量较高,在一定程度上对土壤结构、土壤质量起到优化的作用。

外源有机物料性质对黑土农田土壤微生物碳组分的影响

【目的】探索在不同性质和用量的有机物料输入后黑土农田微生物碳组分的变化规律及其对土壤有机碳的贡献,明确东北黑土农田固碳的微生物过程,为黑土培肥和可持续发展提供理论支持。【方法】采用室内培养方法,供试黑土采自黑龙江省克山试验站的典型黑土农田,供试有机物料包括玉米秸秆(S)、生物炭(B)、水溶性有机肥(D),各有机物料均设3个施用量水平(低量、中量和高量),并以施化肥(F)和不施肥(CK)为对照,共计11个处理。在培养开始后的第5、15、30、60、105天分别采样,测定土壤有机碳(SOC)含量、微生物生物量碳(MBC)含量、细菌生物量(Ba)、真菌生物量(Fu)和微生物残体碳(MRC)含量。细菌与真菌生物量以其特征磷脂脂肪酸含量表征,微生物残体碳由不同土壤氨基糖含量表征的细菌与真菌残体量转换计算。【结果】与CK和F处理相比,3类有机物料输入均增加了土壤SOC、MBC和MRC含量,提升了MRC对SOC的贡献(MRC/SOC)。土壤MBC和MRC含量随秸秆和生物炭施用量的增加而提升,随水溶性有机肥施用量的增加而下降。在105天培养期内,所有处理MBC、MRC峰值均出现在培养第30、60天,3个有机物料分别以S3、B3和D1的提升效果最大。与CK相比,培养105天时S3、B3和D1处理的MBC分别提高了39.1%、8.2%和28.9%,真菌残体碳(FRC)含量分别提高了47.9%、43.5%和58.1%,S3和D1处理的细菌残体碳(BRC)含量分别提高了18.5%和16.5%。9个有机物料C/N和全氮(TN)含量与微生物碳组分的回归分析发现,有机物料C/N低于29.89、28.57时,分别与培养105天的MBC和BRC呈正相关关系,高于该阈值时呈负相关关系(P<0.05);有机物料TN含量低于0.18、0.11 g/kg时,分别与MBC和FRC呈正相关关系(P<0.05),超过该阈值时呈负相关关系(P<0.05),而BRC始终与有机物料TN含量呈正相关关系(P<0.05)。在9个有机物料处理中,MBC占SOC的比例为3.8%~9.4%,MRC占SOC的比例则高达24.1%~35.3%。与CK和F处理相比,生物炭输入显著增加了SOC含量,但未显著提升MBC的占比;秸秆和水溶性有机肥输入显著提升了MBC和MRC占SOC的比例。【结论】含氮量较高、碳氮比值较低的秸秆增加了土壤微生物生物量碳和残体碳含量及其对有机碳的贡献,且高施用量时效果更显著;氮含量和碳氮比值低的生物炭增加了土壤有机碳含量,促进了真菌生物量和残体碳增加,但未提升微生物生物量碳对有机碳的贡献;含氮量高的水溶性有机肥低施用量时有利于提升微生物生物量碳和残体碳含量及其对土壤有机碳的贡献,但高施用量作用相反。因此,增加秸秆和生物炭投入量,控制水溶性有机肥投入量有利于微生物碳组分的积累,促进土壤有机碳的固定。