内蒙古短花针茅荒漠草原土壤碳氮磷获取酶活性及微生物熵

荒漠草原是内蒙古草地生态系统的重要组成部分,由于气候条件恶劣和长期不合理人为干扰,导致荒漠草原退化严重。微生物熵是反映微生物利用碳氮磷养分的关键因子,土壤酶是生态系统物质循环的重要动力,在土壤养分转化中扮演着重要的角色。目前,各生态系统关于在不同放牧梯度下微生物熵和土壤酶耦合关系的研究较少。为探究不同放牧梯度下,土壤碳氮磷获取酶、土壤微生物熵特征及影响因子,本研究以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,对土壤理化性质和土壤微生物熵进行分析。结果表明:1)随放牧强度增加,土壤微生物熵碳氮磷含量及β-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶、β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽、碱性磷酸酶活性均呈降低趋势。2)土壤碳氮磷获取酶与土壤微生物熵碳氮磷均呈极显著正相关关系(P<0.05)。3)冗余分析结果表明,土壤微生物熵磷、土壤最大持水量和微生物熵碳是土壤酶活性的关键驱动因子。本研究为探索内蒙古短花针茅荒漠草原长期放牧养分循环机理以及草地生态系统修复提供了理论依据。

有机无机肥配施对麦-稻轮作系统土壤微生物学特性的影响

采用盆栽试验研究了不同比例有机无机肥配施对连续4茬麦-稻轮作后土壤微生物学特性的影响。结果表明,与对照相比,单施化肥处理促进了土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的增加,提高了土壤蔗糖酶、蛋白酶、脲酶活性,降低了过氧化氢酶活性,提高了放线菌的数量,但对土壤细菌、真菌数量的影响不明显;有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物熵、土壤酶活性及3大类土壤微生物数量显著高于单施化肥及对照处理;土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物熵和3大类微生物数量随着有机肥配施比例的提高而增加,以配施30%有机肥处理的最高;土壤酶活性综合指数以配施20%有机肥处理的最高。可见,化肥配施有机肥特别是配施中高量有机肥更有利于改善土壤微生物学特性,提高土壤生产能力。

不同气候与施肥条件下农田土壤微生物生物量特征与容量分析

【目的】土壤微生物生物量是土壤生物肥力的重要指标,是土壤养分重要的周转库。探讨不同气候和施肥条件下土壤微生物生物量(生物量碳、氮)的特征及容量,对于深刻认识土壤微生物生物量的影响因素及提高土壤生物肥力具有重要意义。【方法】本研究从中国知网、万方和web of Science 3个文献数据库,以"土壤微生物生物量"、"中国农田"和"长期施肥"为关键词,共收集目标文献42篇,包括458组含土壤有机碳(SOC)与土壤微生物生物量碳(SMBC)和414组含土壤全氮(TN)与土壤微生物生物量氮(SMBN)的数据集,涵盖了4种气候下的2类施肥条件(施有机肥:单施或配施,+OM;不施有机肥:无肥和化肥,-OM)。土壤微生物熵(SMBC/SOC)和SMBN/TN的中值差异性均采用Kruskal-Wallis H单向显著性检验(P<0.05),容量分析采用界限分析方法。【结果】统计分析结果表明,不同施肥处理下,SMBC与SOC和SMBN与TN之间均存在显著线性正相关关系(P<0.01),长期施用有机肥条件下,土壤微生物生物量碳、氮对土壤有机碳和全氮增加的响应系数分别为24.77和30.27,显著高于化肥或不施肥条件(分别为19.88和19.86)(P<0.05)。界限分析结果显示,不同施肥措施下SMBC对SOC增加响应的最大值为33.45—36.00,SMBN对TN的最大响应系数为45.45—49.79,当前条件下SMBC和SMBN还有37.99%和49.66%的提升空间。不同气候条件下SMBC/SOC和SMBN/TN均存在显著差异(P<0.05),其中,中温带半干旱半湿润区SMBC/SOC的中值最高为2.73%,其次为亚热带湿润区(2.45%)和暖温带湿润区(2.31%),中温带湿润区最低为1.48%;SMBN/TN的中值大小顺序为:暖温带湿润区(4.72%)>中温带半干旱半湿润区(3.50%)>亚热带湿润区(2.99%)>中温带湿润区(1.80%)。不同施肥条件下SMBC/SOC和SMBN/TN的变化范围分别为0.35%—6.50%和0.50%—9.72%,但其中值并无显著差异(P>0.05)。对于同一气候条件不同施肥措施而言,仅在中温带湿润区,施有机肥处理对微生物量碳(氮)占总有机碳(氮)的比例有显著影响(P<0.05)。【结论】气候对土壤微生物生物量碳、氮所占比例具有显著影响,不同施肥模式虽然不能显著改变微生物生物量碳、氮的比例,但有机肥的施用对微生物生物量碳、氮的提升效果显著高于化肥或不施肥,该结果对于土壤生物肥力的调控有重要指导意义。

中国东部农耕区土壤微生物碳的分布及影响因素

对中国东部不同纬度带的6个地区的土壤微生物碳进行了研究。结果表明土壤微生物碳的分布受地理位置的影响较为明显:由北向南,东北地区的土壤微生物碳要高于其他地区。作为土壤有机质变化的灵敏度指标———微生物熵(微生物碳/总有机碳),在同一耕作方式下,其在不同地区的变化受土壤利用方式的影响较为明显:在连作系统下,菜地>粮地;而在轮作系统下,粮食-蔬菜轮作>蔬菜-蔬菜轮作。利用相关性分析寻求影响微生物碳分布的环境因素,结果表明,微生物碳(Micro-C)与土壤有机碳(TOC)、全氮(TN)、土壤含水率呈极显著正相关,而有机碳和全氮的分布主要受地理位置的影响。对不同土壤类型的微生物碳和微生物熵进行相关性分析,结果显示pH、年均温、含水率、TOC和TN是主要影响因素,关键影响因素因土壤类型不同而各异。

冀北辽河源油松天然林土壤微生物碳代谢特征研究

本文以冀北辽河源地区不同林龄油松天然林为研究对象,研究其土壤微生物生物量碳、微生物呼吸及微生物代谢熵随油松林龄的变化趋势。结果表明:随着油松天然林林龄的增加,土壤微生物生物量碳逐渐增加;而土壤微生物呼吸则呈现出先减小后增加的趋势;微生物代谢熵表现为随油松林林龄的增加而降低。相关性分析表明,土壤微生物生物量碳、微生物呼吸分别与微生物代谢熵之间呈现高度的极显著线性负相关。微生物生物量碳与微生物呼吸呈极显著正相关,但线性相关程度较弱。土壤微生物生物量碳和微生物呼吸与土壤温度和含水量均呈极显著正相关,而土壤微生物代谢熵则与土壤温度、土壤含水量呈极显著负相关。上述结果表明,在冀北辽河源地区,土壤微生物生物量碳、微生物呼吸、微生物代谢熵与油松天然林林龄密切相关。随着油松天然林林龄的增加,其土壤微生物活性增强,碳代谢效率增加,土壤质量及可持续利用潜力更高,土壤生态体系更加成熟。

长期平衡施肥对潮土微生物活性和玉米养分吸收的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究氮磷钾平衡施肥(NPK)与缺素施肥(NK、PK、NP)对土壤微生物生物量、酶活性、呼吸强度以及玉米养分吸收的影响。结果发现,与不施肥对照(CK)相比,NPK处理玉米根系与茎叶生物量、籽粒产量以及植株氮磷钾吸收量均大幅提高,NP处理次之,PK与NK处理则无显著影响;同一处理玉米茎叶与根系养分含量接近,而籽粒的全氮和全磷含量较高、全钾含量偏低;与NPK处理相比,缺施氮、磷或钾肥均直接导致玉米植株相应养分的明显亏缺或其他养分的过量富集,但在根系、茎叶和籽粒部位的累积情况存在一定差异。与CK相比,所有施加磷肥的处理(NPK、NP、PK)土壤微生物生物量(碳、氮、磷)、脱氢酶、转化酶、脲酶与碱性磷酸酶活性以及土壤微生物代谢活性和土壤基础呼吸强度均显著升高(p<0.05),土壤微生物代谢熵则显著下降(p<0.05),而缺施磷肥的NK处理除显著提高脲酶活性外(p<0.05),对其他指标均无显著影响。结果表明,氮磷钾平衡施肥在促进土壤微生物繁育和保育微生物代谢活性以及促进作物生长和保证养分吸收等方面显得非常重要,而缺素施肥中以缺施磷肥的不利影响最为突出。

有机肥氮投入比例对双季稻田根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的影响

为探明不同有机肥氮素占总氮投入的百分比对双季稻区早、晚稻各生育时期稻田根际土壤微生物的影响,本研究以大田定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K_2SO_4提取法和化学分析法系统分析了施用化肥N(M_1)、30%有机肥N(M_2)、50%有机肥N(M_3)、100%有机肥N(M_4)和无N对照(M_0)5个不同施肥处理双季稻田根际土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物熵的差异.结果表明:在早稻和晚稻各主要生育时期,施肥措施均能提高稻田根际土壤MBC、MBN和微生物熵,各施肥处理根际土壤MBC、MBN和微生物熵均随水稻生育期推进呈先增加后降低的变化趋势,均于齐穗期达到最大值,成熟期为最低值;其中,各处理双季稻田根际土壤MBC、MBN、MBC/MBN值和微生物熵一般均表现为M_4>M_3>M_2>M_1>M_0,M_2、M_3和M_4处理间均无显著差异,但均显著高于M_0处理.可见,单独施用化肥措施对提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵效果有限,施用有机肥或有机无机肥配施提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的效果较好.

水分亏缺对设施延后栽培葡萄土壤生物学特性的影响

为了分析不同生育期水分亏缺下,设施延后栽培葡萄土壤生物学特性(包括土壤蔗糖酶、脲酶、土壤微生物量碳和有机碳)的变化趋势以及不同处理对果实产量与品质影响,于2013-2015年在甘肃省张掖市灌溉试验站进行了设施延后栽培葡萄灌溉试验的研究。结果表明,萌芽期-新梢生长期水分亏缺处理能够提高土壤蔗糖酶活性,开花期水分亏缺处理与CK处理相比无显著性差异,果实膨大期-着色成熟期水分亏缺处理对本阶段土壤蔗糖酶活性具有抑制作用。萌芽期是最适宜通过水分亏缺方式提高土壤蔗糖酶活性的时期。萌芽期水分亏缺处理和着色成熟期水分亏缺处理对土壤脲酶活性都具有抑制作用,新梢生长期-果实膨大期水分亏缺能提高相应生育阶段的土壤脲酶活性。而对土壤微生物熵值来说,新梢生长期水分亏缺处理对其具有显著提高的作用。根据相关分析和典型相关分析结果,果实产量增加时,土壤蔗糖酶活性增大,而土壤微生物量碳含量却显著减少;随着土壤脲酶活性增大,果实中可滴定酸含量明显增大。

种植竹荪后毛竹林土壤微生物生物量和微生物熵的动态变化

【目的】竹林下种植竹荪会对林地微生物活动产生影响,明确种植竹荪对毛竹林地土壤微生物生物量、微生物熵及其化学计量不平衡性的影响,揭示竹荪种植后毛竹林地土壤质量的变化,为竹-菌复合生态系统的经营提供参考。【方法】以未种植竹荪(CK)和竹荪收获完成时立即取样(T0),以及收获后1 a(T1)、2 a(T2)的林地土壤为研究对象,测定并分析不同处理林地土壤微生物生物量、微生物熵变化规律及其与土壤-微生物化学计量不平衡性间的耦合关系。【结果】与未种植竹荪林地相比,竹荪种植后林地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN),土壤微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)含量和土壤微生物熵碳、氮、磷(q_(MBC)、q_(MBN)N、q_(MBNP))总体上均明显升高,而土壤全磷(TP)含量显著降低。随竹荪收获后间隔时间的延长,土壤MBC含量和q_(MBC)呈降低趋势;土壤MBN含量和q_(MBN)N均呈先明显降低后略升高趋势,而土壤SOC含量呈先显著降低后显著升高趋势;土壤TN、TP、MBP含量及q_(MBNP)均呈先升高后降低趋势,T1土壤TN、TP、MBP含量及q_(MBNP)显著高于T0和T2。土壤-微生物碳氮化学计量不平衡性(记为C_(imb)/N_(imb))、碳磷化学计量不平衡性(记为C_(imb)/P_(imb))和氮磷化学计量不平衡性(记为N_(imb)/P_(imb))均以竹荪收获当年(T0)处理较低。MBC与MBN呈显著正相关,MBC、MBN与C_(imb)/N_(imb)、C_(imb)/P_(imb)均呈负相关,MBP与C_(imb)/P_(imb)、N_(imb)/P_(imb)呈正相关。【结论】种植竹荪后林地土壤质量短期内较未种植林地土壤有明显提升,种植竹荪可以改善毛竹林地土壤质量;竹荪刚收获后毛竹林地土壤质量最优,随着竹荪收获后间隔年份的增加,林地土壤质量呈现劣变趋势,且较未种植竹荪林地土壤质量差。

山西太岳山不同林龄华北落叶松林土壤微生物特性

本文以山西太岳山3个林龄(18、35和51年生)华北落叶松林为对象,研究其土壤微生物生物量、土壤真菌群落结构多样性特征,并利用通径分析,探讨土壤和凋落物养分含量对土壤微生物的影响。结果表明:随着华北落叶松林年龄的增加,土壤微生物生物量碳逐渐增加,微生物生物量碳占其与可溶性有机碳之和的比例也逐渐增加;土壤微生物生物量碳/氮比在51年生华北落叶松林中最大(13),约为其他两个林龄华北落叶松林的1.6倍;土壤微生物碳熵在35年生华北落叶松林中最低(1.5%),在18年生华北落叶松林中最高(2.8%)。土壤微生物生物量氮、真菌Shannon指数、土壤和凋落物碳/氮比在不同林龄华北落叶松林中的变化趋势均为35年生>18年生>51年生。通径分析结果表明,真菌群落结构多样性对土壤微生物生物量碳有较大的直接作用,凋落物自身化学组成对土壤微生物生物量氮有显著影响,土壤碳/氮比和微生物生物量碳/氮比是调控真菌群落结构多样性的直接因素。总的来说,35年生华北落叶松林的土壤有机碳活性最小,土壤碳库稳定性较好,养分状况优于另外两个林龄华北落叶松林。

山西太岳山典型植被类型土壤微生物量特征

以山西太岳山4种不同植被类型为对象,研究其土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)含量以及土壤和凋落物养分含量的变化特征,并利用通径分析模型,探讨土壤和凋落物养分含量对土壤微生物量的效应.结果显示:MBC、MBN和土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量随土层深度加深逐渐减小.各层土壤SOC、TN含量均表现为草甸>华北落叶松人工纯林>华北落叶松白桦混交林>灌木林;MBC和MBN含量分别为143-900 mg/kg和22-155 mg/kg,两者均在草甸和华北落叶松白桦混交林中显著高于华北落叶松人工纯林和灌木林;土壤微生物量碳氮比在A(0-10 cm)、B(10-20 cm)两层的变化范围为6-8,在C(20-30 cm)、D(30-40 cm)两层的变化范围为4-10.土壤微生物熵在华北落叶松白桦混交林和灌木林下达到较高水平,碳熵和氮熵的变化范围分别为0.6%-2.8%和1.4%-5.4%.通径分析结果表明,土壤理化性质、凋落物养分含量和土壤微生物量之间存在不同程度的相关性,凋落物N含量是影响土壤微生物量的直接因素之一.总体来说,不同植被类型对土壤微生物量有重要的影响,落叶松人工纯林和草甸对碳库的作用更大,有利于养分的积累.(图5表8参43)

川西亚高山不同土地利用类型对土壤微生物量碳动态特征的影响

20世纪50到60年代,川西亚高山林区林分由于大量砍伐后更新,以及近年国家实施重大生态工程项目,土地利用类型发生显著变化。文章选取米亚罗林区典型的原始冷杉暗针叶林、灌木林、草地、云杉林、云杉+红桦混交林、退耕云杉林等6种不同土地利用类型,以坡耕地为对照,揭示了不同土地利用类型对表层(0~15 cm)和亚表层(15~30 cm)土壤有机碳、微生物量碳含量及土壤微生物熵的动态特征的影响。结果表明:不同土地利用类型的土壤有机碳微生物量碳含量在土壤表层显著大于亚表层(P【0.05);季节动态上土壤有机碳含量冬季最高,其次为夏季,秋季最低,而土壤微生物量碳则表现出相反的动态特征。不同土地利用类型显著影响着土壤有机碳和微生物量碳含量的动态,土壤有机碳、微生物量碳含量坡耕地在4个季节均为最低,其中,土壤有机碳含量年均值在表层土壤中分别为原始冷杉林、灌木林、草地、云杉+红桦混交林、退耕云杉林、云杉林的23.55%、29.44%、33.12%、43.94%、58.13%和67.63%,亚表层土壤中分别为18.02%、27.30%、32.93%、40.74%、55.26%和58.10%;土壤微生物量碳年均值分别为原始冷杉林、灌木林、草地、云杉林、云杉+红桦混交林、退耕云杉林的20.50%、23.23%、30.63%、36.48%、46.22%和59.07%,在亚表层土壤中则为25.66%、35.65%、40.23%、43.63%、55.34%和66.71%;受不同土地利用类型的影响,土壤微生物熵的动态特征表现出与土壤有机碳含量相反、与土壤微生物量碳含量相一致的规律。

环境因子对山西太岳山土壤微生物量的影响

本文以山西太岳山两个林型（华北落叶松人工林、灌木林）下阴坡和阳坡的土壤样品为研究对象,研究了不同坡向下土壤微生物量碳、氮、土壤理化性质、土壤微生物碳氮比值的变化特征。研究结果表明：土壤有机碳、全氮、微生物量碳、氮含量在0~10 cm土层均显著高于10~20 cm土层。在华北落叶松人工林和灌木林下,土壤微生物量碳、可溶性有机碳及两者之和在阳坡均显著高于阴坡;土壤微生物量碳占两者之和的比例约为81%~87%,在不同坡向下没有显著性差异。土壤微生物量碳氮比在灌木林阳坡下为6.5~7.2,阴坡为7.3~9.9;在华北落叶松人工林阳坡下为7.3~8.6,阴坡为8.2~8.6。两种林型下土壤微生物熵在阳坡均高于阴坡。相关性分析结果表明,土壤微生物量碳、氮与土壤pH值、可溶性有机碳呈显著正相关,土壤有机碳与土壤全氮、微生物量碳、pH值和含水率均有显著正相关性。总的来说,不同坡向对土壤微生物量产生重要影响,进而使土壤微生物熵不同,阴坡土壤有机碳活性较小,碳库的稳定性较好。本文从土壤微生物量及其与环境因子相互关系的角度探讨了土壤环境对土壤微生物的影响,以期为更好的理解该地区土壤碳周转和植被恢复生态效应提供参考。

邹城东滩矿区复垦土壤微生物量碳与基础呼吸的特征

探究复垦土壤微生物量碳与基础呼吸的特征及其演变归因,有助于监测复垦土壤质量演变,并为提高复垦土壤质量提供科学依据。利用"空间代替时间"的方法研究了邹城东滩矿区复垦土壤微生物量碳(MBC)与基础呼吸(SBR)随复垦年垦的变化及其与土壤环境因子的关系。结果表明:复垦土壤MBC和微生物熵(q SMBC)随复垦年限呈增加趋势;复垦土壤SBR均显著高于对照,土壤代谢熵(q CO2)随复垦年限趋于降低,复垦后土壤微生物量逐渐恢复,同时土壤微生物对碳源利用效率逐渐提高,说明土壤环境逐渐有利于土壤微生物的生长。土壤MBC与碱解氮、总氮和有机碳呈极显著正相关(p<0.01),反映土壤养分缺乏是复垦后土壤微生物生长的主要限制因素。土壤代谢熵(q CO2)与土壤碱解氮、速效磷和MBC均呈极显著负相关(p<0.01)与p H呈显著正相关(p<0.05),说明氮磷等元素的缺乏以及较高的土壤p H环境是限制微生物生长的重要因素。这些对全面监测复垦后土壤质量的演变,并指导今后的复垦工作具有重要理论与实践意义。

黄壤稻田土壤微生物量碳氮及水稻品质对生物炭配施氮肥的响应

探讨生物炭与氮肥减量配施对黄壤稻田土壤微生物碳、氮(SMBC、SMBN)和稻谷产量及品质的影响,旨在为该区域土壤培肥及氮肥减施增效提供科学依据.采用大田试验,设置5个氮肥减施梯度(T0~T4):0、10%、20%、30%和40%,用等氮量生物炭氮替代,以不施氮肥为对照(CK),在水稻成熟期进行测产采样,并对样品进行室内分析.结果表明,生物炭与氮肥减量配施处理的SMBC和SMBN变化范围分别在208.42~303.16 mg·kg^(-1)和32.28~54.73 mg·kg^(-1)之间.SMBC、SMBN、土壤微生物熵(qMB)、土壤微生物量氮与全氮比值(SMBN/TN)及稻谷产量随生物炭与氮肥配施比例的增加均呈先增加后降低趋势,T2处理的SMBC、SMBN及稻谷产量均最高,较T0处理依次增加了28.0%、30.0%和13.4%(P<0.05),而T4处理略有降低(P>0.05).各处理的SMBC、qMB、SMBN及SMBN/TN两两之间均呈极显著正相关关系(P<0.01).与T0处理相比,T2处理可显著增加稻米精米率、胶稠度和直链淀粉含量.本试验条件下生物炭(5.0 t·hm-2)与氮肥减量(20%)配施可有效提高土壤微生物量碳氮,稻谷增产提质,可作为贵州黄壤稻田水稻氮肥减施增效的较好选择.