我国南方红壤矿山复垦土壤的微生物特征研究

通过对浙江哩铺铜矿废弃地复垦土壤的微生物特征研究表明 :与对照土壤相比 ,矿区复垦土壤微生物区系发生明显改变 ,微生物总数下降了 6 8.4 %～ 80 .3 2 %。微生物特征发生了显著的改变 ,微生物基础呼吸作用增强 ,但微生物生物量却显著降低 ,微生物生理生态参数 Cmic/Corg、q CO2 值明显升高。矿区土壤在重金属胁迫下 ,削弱了土壤中 C,N营养元素循环速率和能量流动     

铅锌矿区污染土壤微生物活性研究

通过野外调查和采样分析，研究了浙江衢州铅锌矿区土壤的微生物、土壤酶活性及植物重金属积累特性。结果表明：矿区污染区土壤Ph、Zn、Cd、Cu全量的平均值分别是对照土壤的267．8倍、132．6倍、41．8倍、17．0倍。矿区植物体内重金属含量与土壤重金属全量和有效态含量呈显著正相关。矿区土壤随着重金属含量的增加，土壤微生物生物量碳逐渐降低，而土壤基础呼吸、微生物代谢商则升高，矿区中心污染土壤微生物生物量碳只有对照土壤的72％，而基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1．6倍和2．3倍。铅锌矿口附近污染区土壤酶活性较低，对照土壤的各种酶活性最高。其中土壤脱氧酶的活性变化最大，作为矿区重金属污染的指标更灵敏。     

矿区复垦对土壤养分和酶活性以及微生物数量的影响

[目的]研究矿区复垦对土壤养分和酶活性以及微生物的影响,并揭示其时空演变规律。[方法]以安徽省庐江钒矿区碳质页岩风化物区域的复垦土壤为对象,采用野外调查和室内分析的方法,对矿区复垦下的土壤养分、酶活性及微生物数量展开调查。[结果]随着复垦年限的增加,土壤电导率、含水量和全盐含量均明显增加,土壤容重、pH值和总孔隙度则明显降低;随着复垦年限的增加,土壤全钾和有效钾含量均降低,有机质、全氮、碱解氮、微生物量碳和微生物量氮增加,而全磷和有效磷并没有明显的变化趋势,其中土壤微生物量的变化幅度最大,对复垦的响应最为敏感;随着复垦年限的增加,矿区土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物数量均有所增加,但其增加幅度逐渐减小,细菌数量处于绝对优势地位,占到微生物总数的99.3%以上;随着土层深度的增加,土壤酶活性、微生物数量和土壤养分均呈降低趋势,表现出明显的"表聚性",同层相比,基本呈现出:60a40a20a5a规律,局部有所波动。[结论]矿区复垦能够改善土壤质量和土壤肥力;矿区复垦过程中通过影响土壤微生物活动和代谢进而影响土壤养分及酶活性,同时土壤微生物与养分和酶活性等地下生态指标之间在复垦过程中具有统一性。     

藏中矿区重金属污染对土壤微生物学特性的影响

土壤微生物对土壤重金属污染反应敏感,是探讨矿区土壤重金属污染生态效应的有效指标之一。通过野外调查与采样和室内分析,研究了藏中矿区重金属污染对土壤蔗糖酶、脲酶、脱氢酶和酸性磷酸酶活性、微生物生物量C（MBC）、N（MBN）和P（MBP）、土壤基础呼吸、代谢商（qCO2）及可矿化N的影响。研究表明,矿区土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd全量和有效含量均高于对照土壤;随着矿区土壤重金属含量增加,土壤酶活性、微生物量C、N和P、可矿化N均逐渐降低,土壤基础呼吸和qCO2则逐渐升高;土壤重金属与土壤蔗糖酶活性、脲酶活性、脱氢酶活性、酸性磷酸酶活性、MBC、MBN、土壤基础呼吸、qCO2及可矿化N具有显著的线性相关;脱氢酶活性对土壤重金属污染最为敏感,表明脱氢酶活性可作为藏中矿区土壤环境质量变化的有效指标。     

重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响

通过野外土样采集及室内测定,研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,并采用盆栽试验研究了重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,距离矿口越近,土壤有机质、有效N、P、K的含量、土壤pH值亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量C和N受到的抑制程度也增强,其中土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。盆栽试验中,Cd、Zn、Cu、Pb复合污染使白菜(Brassica rapapekinensis)生物量明显下降,且随复合污染程度的增加,白菜生物量下降幅度增加。Cd与Zn、Cu、Pb,Zn与Cd、Cu、Pb,Cu与Cd、Zn、Pb的复合效应机制为协同效应,而Pb与Cd、Zn、Cu的复合效应机制为拮抗效应。重金属Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性显著降低,但低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了细菌、真菌、放线菌、微生物生物量C和N。重金属Cd、Zn、Cu、Pb对土壤酶活性和土壤微生物数量及微生物生物量C和N的复合效应机制表现出协同和拮抗效应。     

沙柳沙障腐烂过程对土壤微生物生物量及酶活性的影响

为探究沙柳沙障腐烂过程土壤微生物生物量及酶活性的变化规律,以铺设10年的沙柳沙障为研究对象,采用野外原位取样和室内指标测定法,结合RDA多元数据排序分析,揭示影响土壤微生物生物量及酶活性的主要环境因子.结果表明:(1)随铺设年限的增加,土壤中的C∶ N与C∶ P呈上升趋势,10年后的C∶ N是1年的16.14倍,而N ...     

不同施肥处理对黄泥土微生物生物量碳氮和酶活性的影响

通过室内培育实验,研究了不同施肥处理对黄泥土微生物生物量C、N和脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶活性的影响。培养过程中,单施化肥处理土壤微生物生物量C、N均呈下降趋势,施用有机肥处理的土壤微生物量C前期升高至一定水平后或保持稳定、或呈下降趋势,而微生物生物量N总体均呈下降趋势;不同施肥处理的脲酶活性呈前期上升后期下降趋势,而酸性磷酸酶和蔗糖酶则单施化肥处理呈上升趋势、配施有机肥处理呈下降趋势。与对照处理相比,单施化肥处理显著降低土壤微生物生物量C、N,高量施用化肥处理还显著降低土壤脲酶活性,但对酸性磷酸酶和蔗糖酶活性的影响并不明显。秸秆施用可显著提高土壤微生物生物量C、N和酶活性,特别是高量施用秸秆的效果更明显。施用猪粪由于同时带入了大量的活性养分,对土壤微生物生物量C、 N和酶活性的影响尚难评价。在高度集约农业利用下,继续保持较高的化肥施用量并不利于土壤生物质量的维护和提高,而秸秆直接还田才是保持土壤健康状态的有效措施。     

长期有机无机肥配施对褐土微生物生物量碳、氮量及酶活性的影响

通过对山西省寿阳长期定位试验田0―20 cm和20―40 cm的土壤测定和分析,探讨了长期有机无机肥配施下褐土微生物生物量碳、氮和酶活性的变化以及相关性。结果表明,褐土微生物生物量C、N变化基本一致。褐土微生物生物量碳、氮从0―20 cm到20―40 cm土层均呈减少趋势;长期单施高量有机肥、有机无机肥合理配施都能提高褐土微生物生物量碳、氮;不同用量的长期单施化肥处理不能使微生物生物量C、N显著增加。脲酶和碱性磷酸酶活性从0―20 cm到20―40 cm土层呈减少趋势;长期单施高量有机肥和有机无机肥合理配施可使褐土脲酶及碱性磷酸酶活性增加。脲酶活性随单施化肥量的增加有变大趋势,而碱性磷酸酶活性则呈变小趋势。土壤微生物量碳氮、土壤酶活性及土壤养分之间的显著相关性表明,微生物生物量C、N和土壤酶活性可以判断褐土土壤有机质和N素状况,可作为评价褐土土壤肥力水平和土壤培肥效果的生物学指标,同时也可为提高褐土土壤肥力水平和土壤培肥效果提供依据。     

不同种植时间菜园土壤微生物生物量和酶活性变化特征

土壤生物学指标能够反映土壤质量在各种自然和人为作用下的微小变化,是敏感的土壤质量指标。本文以太湖地区高强度开发为背景,研究了不同利用年限的菜园土壤微生物生物量C和酶活性的变化特征。研究结果表明,菜园土壤随着利用年限的不断增加,土壤养分逐渐升高,土壤脲酶活性、土壤微生物生物量C与土壤有机质、全N、全P之间具有良好的线性关系,土壤纤维素酶活性随菜地利用时间增加有上升的趋势,它们能较好地区别不同利用年限的菜地土壤,可以作为敏感的土壤生物学指标。但土壤转化酶活性与土壤养分的变化没有明显的相关性。     

植被复垦对露天煤矿排土场土壤化学及生物学特性的影响

为探讨农牧交错带煤矿排土场不同植被复垦模式对土壤肥力的影响,以黑岱沟露天煤矿排土场不同植被类型(山杏+苜蓿(A1)、杨树+苜蓿(A2)、杨树+沙棘(A3)、杨树+披肩草+苜蓿(A4)、未复垦(CK))土壤为研究对象,通过简单相关分析和通径分析研究浅层(0—20cm)土壤化学性质和酶活性与土壤微生物量间的相关关系,揭示不同植被复垦下土壤微生物量差异的驱动因子,并采用土壤恢复指数(RI)评价不同植被复垦对露天煤矿排土场土壤质量的影响。结果表明:(1)与未复垦(CK)相比,不同植被复垦样地土壤有机质含量、碱解氮含量、土壤酶活性和微生物量均显著增加(p<0.05),但pH无明显变化规律且差异不显著(p>0.05),并且0—10cm明显高于10—20cm土层。(2)土壤微生物量碳、氮与土壤酶活性和有机质含量呈显著或极显著正相关关系,与pH和有效磷含量则均未表现出相关性。由于土壤微生物量碳和氮对有机质含量和蔗糖酶活性变化比较敏感,因此对土壤性质变化具有指示作用。(3)不同植被复垦土壤恢复指数在0—10,10—20cm土层分别表现为A3>A2>A4>A1和A3>A2>A1>A4。因此,杨树+沙棘(A3)和杨树+苜蓿(A2)复垦方式对矿区排土场土壤质量的改善较好。     

重金属Cd、Zn、Cu和Pb复合污染对土壤生物活性的影响

通过野外土样采集及室内培养试验(25℃),研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,以及模拟重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,矿区土壤(距矿口0~800 m)重金属污染严重,Pb、Cd、Zn、Cu全量和有效含量是对照土壤(距矿口10 000 m)的3.7~141.0倍和2.2~773.2倍;距矿口越近,土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾含量及土壤pH亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮受到的抑制程度也显著增强。与对照土壤相比,距矿口0~800 m的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性分别降低25.5%~47.3%、22.6%~74.2%、30.9%~83.1%、16.7%~69.1%和34.6%~92.3%;细菌、放线菌和真菌数量分别较对照下降30.5%~80.1%、8.1%~49.9%和3.3%~8.3%。土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。恒温(25℃)培养试验中,低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了土壤酶活性和细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮的数量,但高量的Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性、细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮均显著下降。重金属Cd、Zn、Cu、Pb之间存在着一定的协同或拮抗作用,Cd、Zn、Cu和Pb之间在微生物生物量碳和氮上表现出明显的协同效应,Pb与Cd、Zn、Cu对细菌数量的复合效应机制为拮抗效应,Cd、Zn、Cu和Pb对真菌数量和放线菌数量的复合效应机制表现为协同效应和拮抗效应并存。     

松嫩平原盐碱草地主要植物群落土壤酶活性研究

采用现场采样及室内测试方法,研究了松嫩平原盐碱草地主要植物群落羊草(Leymus chinensis)、芦苇(Phragmites australis)、虎尾草(Chloris virgata)、碱茅(Puccinellia tenuiflora)、碱蓬(Suaeda glauca)以及盐碱荒地上土壤磷酸酶、脲酶和蔗糖酶的酶活性值以及垂直分布规律,并对3种酶活性与各理化因子之间进行了相关分析。结果表明:羊草群落的磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性值均为最高,芦苇、虎尾草群落土壤的酶活性值也较高,碱茅群落的土壤酶活性较低,而碱蓬群落土壤酶活性值最低,接近于盐碱荒地上土壤酶活性值。各植物群落的土壤酶活性垂直分布多表现为随着土壤深度的加深而呈现依次递减的规律,且表层(0～10 cm)土壤酶活性在所有根层总酶活性中所占的比例最大,占根层(0～40 cm)土壤酶活性的50%以上。土壤酶与土壤理化因子相关分析表明,土壤的土壤酶活性大多与EC、pH值显著负相关,对土壤酶活性影响较大;土壤酶活性与土壤养分正相关,脲酶与其相关性较大,蔗糖酶与养分的相关关系不是很明显。     

不同种植方式对北疆绿洲土壤养分和生物学性状的影响

长期种植不同作物对土壤的理化性质与生物学性状有很大影响。本研究针对北疆绿洲灰漠土几种典型作物种植方式,研究了不同作物长期种植对土壤养分、酶活性、微生物量碳氮以及土壤呼吸的影响。结果表明:长期种植不同作物使土壤表层(0～20cm)与亚表层(20～40cm)的土壤肥力性质产生明显分异,表层土壤的肥力水平明显高于亚表层;土壤pH则表层低于亚表层,而不同种植方式对灰漠土pH无显著影响。长期种植不同作物对土壤主要生物过程关键酶活性、土壤呼吸等土壤生物性状有明显影响,磷酸酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、纤维素酶在不同种植方式下差异显著,小麦/油葵轮作10年(WSR)方式下上述5种酶活性均较高。土壤微生物量碳氮随棉花连作年限的延长而显著下降,且玉米连作10年(CrM)、小麦连作10年后棉花连作10年(WCtR)、棉花连作15年(CtM)和小麦/油葵轮作10年的土壤微生物量碳氮比分别为6.31、6.02、5.83和3.53。不同种植方式下土壤呼吸在120h内的变化均为先下降后趋于平稳,不同种植方式下的土壤呼吸商之间呈显著性差异,WSR呼吸商最高,平均20.54μg(CO2-C)·mg-1(Bc)·h-1,WCtR最低,平均14.01μg(CO2-C)·mg-1(Bc)·h-1。作物长期连作后与绿肥作物轮作,有利于提高土壤生物活性,是一种较好的种植方式。     

Exotic earthworms alter soil microbial community composition and function

Exotic earthworms can profoundly alter soil carbon (C) and nitrogen (N) dynamics in northern temperate forests, but the mechanisms explaining these responses are not well understood. We compared the soil microbial community (SMC) composition (measured as PLFAs) and enzyme activity between paired earthworm-invaded and earthworm-free plots in northern hardwood forests of New York, USA. We hypothesized that differences in SMCs and enzyme activity between plots would correspond with differences in soil C content and C:N ratios. Relative abundance of several bacterial (mostly gram-positive) PLFAs was higher and that of two fungal PLFAs was lower in earthworm compared to reference plots, largely because of earthworm incorporation of the organic horizon into mineral soil. In surface mineral soil earthworms increased arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and gram-positive bacterial PLFAs, and decreased fungal (mostly saprotrophic) and several bacterial (gram-negative and non-specific) PLFAs. Earthworms also increased the activities of cellulolytic relative to lignolytic enzymes in surface mineral soil, and the relationships between enzyme activities and components of the SMC suggest a substrate-mediated effect on the SMC and its metabolism of C. A highly significant relationship between components of the SMC and soil C:N also suggests that earthworms reduce soil C:N through functional and compositional shifts in the SMC. Finally, changes in AMF abundances were linked to phosphatase activity, suggesting that earthworms do not necessarily inhibit P-acquisition by AMF-associated plants in our study system. We conclude that the combined influence of earthworm-related changes in physical structure, accessibility and chemistry of organic matter, and relative abundance of certain groups of fungi and bacteria promote C metabolism, in particular by increasing the activities of cellulolytic vs. lignolytic enzymes.     

Microbial Biomass,Community Diversity,and Enzyme Activities in Response to Urea Application in Tea Orchard Soils

To improve yield and quality in tea orchards, a large amount of nitrogen (N) fertilizer is usually applied. Our objective was to evaluate the effect of N application on microbial community and activity in tea orchard soils and assess the relative importance of fertilizer application versus land use in structuring the soil microbial community. Urea application caused significant decreases in soil microbial biomass and enzyme activities in the three tea orchards. For the wasteland and forest, soil microbial biomass and enzyme activities significantly increased as a result of N fertilizer application. Urea application caused significant decreases in microbial functional and genetic diversity indices of the three tea orchards. Moreover, the bacterial and fungal phospholipid fatty acids were found to be changed with urea application. Multivariate analyses consistently showed that land use had a greater effect on soil microbial community diversity than urea application.     

Effects of past and current crop management on soil microbial biomass and activity

Because soil biota is influenced by a number of factors, including land use and management techniques, changing management practices could have significant effects on the soil microbial properties and processes. An experiment was conducted to investigate differences in soil microbiological properties caused by long- and short-term management practices. Intact monolith lysimeters (0.2 m² surface area) were taken from two sites of the same soil type that had been under long-term organic or conventional crop management and were then subjected to the same 2.5-year crop rotation [winter barley (Hordeum vulgare L.), maize (Zea mais L.), lupin (Lupinus angustifolius L.), and rape (Brassica napus L. ssp. oleifera)] and two fertilizer regimes (following common organic and conventional practices). Soil samples were taken after crop harvest and analyzed for microbial biomass C and N, microbial activity (fluorescein diacetate hydrolysis, arginine deaminase activity, and dehydrogenase activity), and total C and N. The incorporation of the green manure stimulated growth and activity of the microbial communities in soils of both management histories. Soil microbial properties did not show any differences between organically and conventionally fertilized soils, indicating that crop rotation and plant type had a larger influence on the microbial biomass and enzyme activities than fertilization. Initial differences in microbial biomass declined, while the effects of farm management history were still evident in enzyme activities and total C and N. Links between enzyme activities and microbial biomass C varied depending on treatment, indicating differences in microbial community composition.     

刺萼龙葵入侵对不同类型土壤特性的影响

外来入侵植物对土壤生态系统的影响已成为入侵生态学研究的热点。本文选取河北宣化和吉林白城2个刺萼龙葵(Solanum rostratum Dunal.)入侵典型地区,研究刺萼龙葵入侵对不同类型土壤养分及酶活性的影响。每个地区分别选择4个生境作为样地,宣化地区生境包括荒地、路边、农田和林地,白城地区生境包括荒地、路边、农田和草原,其中宣化的林地和白城的草原为每个地区特有的生境。采用滴定法和比色法测定土壤养分和酶活性。结果表明,与未入侵样地(CK)相比,刺萼龙葵入侵显著提高了农田、林地和草原的土壤全氮含量(P0.05),其中宣化(灌淤土)农田和林地全氮含量比CK增加102.49%、79.02%,白城(淡黑钙土)农田和草原比CK增加44.04%、21.81%;刺萼龙葵入侵显著提高了农田和林地的土壤铵态氮含量(P0.05),其中宣化农田、林地中土壤铵态氮含量比CK增加137.59%、50.32%,白城农田中增加140.18%;刺萼龙葵入侵也提高了路边、林地、农田(白城)和荒地(宣化)的土壤硝态氮含量(P0.05),其中,宣化荒地、路边和林地土壤硝态氮含量较CK增加65.52%、32.96%和22.68%,白城路边和农田分别增加132.59%、153.96%。刺萼龙葵入侵显著提高了宣化地区及白城荒地和农田的土壤有机质含量(P0.05);降低了宣化荒地、农田和林地的土壤全磷含量(P0.05),土壤全磷分别比CK降低54.63%、70.81%和29.68%,白城路边和草原的土壤全磷含量分别较CK下降17.40%、14.69%(P0.05);刺萼龙葵入侵对2个地区土壤全钾和速效钾则无显著影响。刺萼龙葵入侵显著提高了荒地、农田、林地、草原和路边(宣化)的土壤脲酶活性(P0.05);宣化路边和白城荒地、草原的中性磷酸酶的活性,宣化荒地和林地土壤过氧化氢酶活性均显著提高(P0.05),对白城过氧化氢酶则无显著影响。刺萼龙葵入侵对某些生境的土壤养分和酶活性无显著影响可能与入侵生境的小气候、入侵时间长短等因素相关,需进一步深入研究。总之,刺萼龙葵入侵改变了2个地区土壤理化性质和酶活性,其可能通过改变土壤养分及土壤酶活性,以创造对自身有利的土壤环境,从而进一步扩散蔓延。     

有机和常规生产模式下菜田土壤酶活性差异研究

通过对露地及温室环境下有机和常规蔬菜栽培土壤采样,测定分析了5种参与土壤碳氮循环的酶活性,及其与土壤相关理化性质之间的关系。结果显示:温室及露地土壤EC值在有机生产中相应低于常规生产12%和16%;有机生产土壤微生物碳氮含量显著高于常规生产;不同生产模式下土壤酶活性差异显著,有机生产土壤中的蛋白酶、脲酶、脱氢酶、β-葡糖苷酶活性高于常规生产,而硝酸还原酶活性较常规生产低;有机与常规栽培对蛋白酶活性影响极显著(P=0.006 8),对脲酶活性影响程度达显著水平(P=0.012 4)。除脱氢酶以外,不同栽培模式环境对土壤中另外4种酶活性均有显著影响,温室栽培环境中的蛋白酶、脲酶和硝酸还原酶活性高于露地。除硝酸还原酶外,其他4种酶活性与可溶性全氮、微生物碳、微生物氮相关系数达到显著水平。分析表明,土壤酶活性受到栽培方式以及环境的影响,并且有机生产能够提高参与土壤碳氮循环的酶活性。土壤蛋白酶、脲酶、脱氢酶和β-葡糖苷酶活性能够作为表征土壤碳氮循环以及微生物活性的指标。