气候变化背景下湿地土壤酶活性研究进展

为了深入了解和合理评价气候变化背景下湿地土壤碳、氮等物质循环过程的动态变化。本研究通过对土壤酶在湿地生态系统中的作用及其时空分布特征归纳总结，探讨温度升高、降水变化、温室气体排放增加以及湿地氮营养环境变化等对土壤酶活性的影响。通过总结，认为土壤酶在湿地生态系统中发挥着重要而复杂的作用，气候变化显著影响了其活性，进一步影响湿地土壤碳、氮等循环过程。     

凋落物分解对森林土壤碳库影响的研究进展

凋落物分解是陆地生态系统物质循环和能量转换的主要途径,是森林生态系统重要功能之一。凋落物作为外源有机物质,进入土壤后其分解不但会增加土壤中碳源,改变土壤理化性质,而且还会增加土壤中各种微生物的数量,改变土壤微生物群落结构,加速土壤有机碳矿化速率,从而对土壤有机碳库动态变化产生重要影响。土壤是陆地生态系统的核心,研究土壤碳库动态对正确评价土壤在陆地生态系统碳循环以及全球变化中的作用有重要意义。本文就凋落物分解过程及对土壤碳库中土壤呼吸、土壤有机碳、土壤微生物量碳、土壤碳矿化及理化性质等影响进行综述,为土壤碳库周转动态研究提供参考。     

绿肥翻压还土的生态效应及其对土壤主要物理性状的影响

针对湘西旱地干旱贫瘠的特点,采用田间小区试验,以不同绿肥为试验作物,对湘西旱地植烟土壤种植绿肥翻压还土的生态效应及土壤主要物理性状的影响进行研究。结果表明,旱地土壤填闲种植绿肥翻压还土,可以促进大气—作物—土壤生态系统的物质和能量循环,固定大气中的碳和氮,活化和富集土壤养分,增加土壤有机碳和养分物质的投入,提高土壤养分有效性。增加土壤有机质,提高幅度为3.2%~9.5%。降低土壤容重;pH最高降低0.23个单位。而土壤的孔隙度、阳离子交换量和持水能力等都有较大幅度提高,最大提高幅度分别为6.4%、21.6%和3.4%。绿肥翻压还土具有良好的培肥改土和生态效应,改善土壤的物理性状。     

化感作用对土壤酶影响的研究进展

土壤酶是土壤生态系统中的重要组成部分,土壤酶的研究有助于加深理解土壤生态系统的退化机理及其物质循环和能量流动。化感作用对土壤微生态环境有着重要影响。因此总结了近几年化感物质对土壤酶活性影响的主要研究成果,对土壤酶学在化感作用中的应用进行展望,提出从化感作用的角度研究土壤酶活性,从而找出更有效的土壤改良方案。     

土壤生态酶化学计量特征的自然影响因素及其对氮沉降的响应

土壤酶是土壤生态系统物质和能量循环的重要影响因素,主要来自于微生物,微生物胞外酶活性通常可以用来表征土壤的肥力状况,土壤C-、N-、P-获取酶的活性比值（土壤生态酶化学计量比）是土壤微生物的养分获取和能量分配的指标。但有关生态酶化学计量学的相关论述还较少。本研究从氮沉降角度出发,综述了土壤生态酶对氮沉降的响应,充分探究了氮沉降背景下土壤生态酶(GLU、NAG、LAP、AP)以及氧化酶(PHO)的活性变化。同时,还讨论了温度、水分、pH、生态系统类型对C-、N-、P-获取酶活性的影响,以期为土壤生态酶的深入研究提供数据支持。     

土壤团聚体有机碳研究进展

土壤有机碳是衡量土壤肥力的重要指标,对于促进土壤养分循环、增加养分有效性有重要作用。土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是组成土壤结构的最小单元,受到自然因素和人为因素的影响,其形成转化过程与土壤固碳过程息息相关,因而研究团聚体和有机碳的关系及团聚体有机碳影响因素对于土壤结构的改善和土壤质量的提升具有重要意义。本文通过对文献的总结,明晰了土壤团聚体和有机碳的关系,阐述了土壤类型、施肥方式、土地利用和矿区复垦对土壤团聚体有机碳的影响,并从生物质炭的长期定位研究和复垦矿区的土壤修复两方面对土壤团聚体有机碳的研究进行展望,研究结果可为合理的农业生产提供科学依据。     

土壤酶的研究进展

通过分析、总结国内外土壤酶研究进展,研究土壤酶的来源、作用及其影响因素,展望土壤酶学的发展前景,有助于该学科研究的纵深发展与广泛利用。土壤酶主要来源于土壤微生物、土壤植物和动物。土壤酶是土壤有机体的代谢动力,在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演重要的角色。土壤酶是土壤质量的生物活性指标,可以用来评价土壤肥力。土壤酶活性与土壤养分、土壤微生物、植物、施肥和耕作等农业管理措施密切相关,另外农药和重金属污染也会对土壤酶产生影响。     

节水灌溉对冬小麦田土壤微生物特性、土壤酶活性和养分的调控研究

为了探讨节水灌溉下土壤微生物特性和土壤酶活性的变化特征及其与土壤养分之间的关系,在华北平原旋耕条件下,研究了不同灌溉处理(常规灌溉W1、节水灌溉W2和无灌溉W3,冬小麦全生育期总灌溉量分别为150,75,0 mm)对冬小麦田土壤微生物量氮、基础呼吸、土壤酶活性和土壤养分的影响。结果表明:减少灌溉量可显著降低土壤微生物量氮和土壤基础呼吸。随着灌溉量的减少,β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性随之降低;而W3可显著提高脲酶活性。土壤含水量随灌溉量的减少而降低。水分胁迫可显著提高土壤有机碳和硝态氮含量,但有降低铵态氮含量的趋势。相关性分析可知,土壤微生物量氮与土壤铵态氮含量显著正相关。β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性均与土壤含水量和铵态氮含量显著正相关,β-葡萄糖苷酶活性与有机碳含量显著负相关;脲酶活性与有机碳和硝态氮含量显著正相关,而与土壤含水量显著负相关。可见土壤微生物特性和土壤酶活性受灌溉处理调控,并且与土壤C、N养分的循环转化关系密切。     

褐煤腐殖酸对旱作燕麦上壤微生物量碳、氮、磷含量及土壤酶活性的影响

以燕麦坝筱一号为试验材料,设置不施揭煤腐殖酸常规处理(CK),仅2011年施用腐殖酸,连续2年、连续3年、连续4年施用腐殖酸,以研究腐殖酸对土壤微生物量及酶活性的影响,从而明确腐殖酸对土壤生物学性状的改善效果。试验结果表明,连续多年施用腐殖酸可增加燕麦苗期土壤微生物生物量碳、氮、磷含量,增强土壤蔗糖酶、服酶、过氧化氢酶活性,有利于培肥土壤,促进土壤中有机物质的分解和转化以及土壤碳、氮等养分的循环,达到提高土壤质量的目的。不同施用年限腐殖酸对土壤酶活性及微生物量的影响不同,连续施用腐殖酸4年的作用优于连续施用3年、2年、1年,4种处理均优于CK处理,说明土壤腐殖酸的累积效应对土壤微生态环境的改善起到积极的作用,其中多年施用腐殖酸对改善10~20cm土壤脉酶活性、微生物生物量氮含量作用显著,能为作物根系生长提供充足的氮素。试验发现土壤酶活性与土壤微生物量之间具有很好的相关性,土壤酶活性可以作为评价土壤微生物量高低的指标。     

中国科学院在植物养分回收对氮磷添加的响应研究中获进展

正养分回收是植物重要的养分保持策略,对环境变化较为敏感。陆地生态系统中的植物生长和生产力形成普遍受到氮、磷元素可利用性的限制。随着工业化进程和农业施肥的增加,陆地生态系统接收的大气氮沉降急剧增加。此外,随着沙尘天气的增加,我国一些地区的生态系统接收了来自沙尘中的磷沉降。关于氮磷可利用性增加对草地植物养分影响的交互作用尚不清楚。     

生物腐植酸对土壤碳组分的影响

土壤碳含量是评价土壤质量的重要指标,对土壤物理、化学以及生物学性质都有重要的影响。增加土壤碳的含量不但有助于农业生产的可持续发展,而且对整个地球生态系统的物质循环也有着至关重要的作用。笔者研究了从有机废弃物发酵产物中提取的生物腐植酸对土壤碳组分的影响。结果表明：腐植酸、有机肥均能在一定程度上显著增加土壤总有机碳的含量,其中腐植酸+化肥处理能在较长的时间内（10~40天）保持土壤有机碳含量,其土壤有机碳碳含量增加了1.6%~10.5%。不同施肥处理土壤水溶性有机碳含量存在差异,与对照相比,腐植酸+化肥处理土壤水溶性碳含量增加了2.7%~20.1%。施肥处理能保持土壤微生物生物量碳含量,腐植酸添加量为400 mg/kg时施肥处理土壤微生物生物量碳含量显著高于对照处理。     

蚯蚓对土壤碳氮循环的影响及其作用机理研究进展

蚯蚓是一种大型的土壤动物,在土壤碳氮循环中起着重要作用。从植被生产力、有机质的矿化分解、生物利用等方面总结了蚯蚓在土壤碳循环和氮循环中的影响及其作用的内在机理,蚯蚓通过对土壤的取食、钻孔,以及自身代谢产生的粪便和分泌物提高了植被生产力、增加了土壤碳库存量和土壤—大气碳通量、增加了生物固氮作用、加速了凋落物的碎屑和分解、加速了土壤氮素的矿化和反硝化作用的进行、减少了土壤氮的淋失,提出了蚯蚓在稻田生态系统的应用前景,为培肥土壤和土壤的可持续性利用提供理论依据和指导意义。

     

不同耕作对黑土酶活性变化特征的影响研究

通过对比分析,研究不同耕作条件下黑土酶活性变化特征,为退化黑土的定向培育提供理论依据和技术支持,丰富培肥理论。采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性,采用靛酚蓝比色法测定脲酶活性,采用3,5-二硝基水杨酸法测定蔗糖酶,采用赵兰坡等改进法测定磷酸酶活性。结果表明,碱性磷酸酶活性与4个常量（有机质、全氮、全磷和碱解氮）土壤理化指标之间呈极显著相关性,碱性磷酸酶和酸性磷酸酶同时参与土壤磷素循环过程中起到很大的作用,并且影响着土壤中有效磷和全磷的含量,磷酸酶在土壤碳、氮、磷转化过程发挥着很大的作用,碱性磷酸酶活性的高低可以作为评价黑土肥力的最敏感的指标。蔗糖酶与脲酶、磷酸酶均呈极显著相关。通过土壤酶活性之间的相互关系,说明土壤酶不仅存在专性特性,同时也存在共性关系。酶的专性性质不但能反映土壤有机化合物转化的进程,并且共性关系酶的总体活性在一定程度上对土壤总体肥力水平方面起着很大的影响。     

农田土壤有机碳库研究述评

农田土壤作为陆地生态系统的重要组成部分,是受人为活动干扰严重但又可在较短时间内调节的碳库,在全球碳循环中占据着非常重要的地位。深入探讨分析农田土壤有机碳库及其影响因素对全球生态系统碳平衡以及农田土壤利用的可持续性都具有十分重要的意义。笔者以农田土壤有机碳库基本问题为核心,对国内外有关农田土壤有机碳库的分类与组成、有机碳固定潜力以及有机碳固定影响因素的研究进展进行了总结。最后指出今后的重点研究方向包括全球不同地区农田土壤有机碳的固定周转机制、有机碳固定潜力,农田土壤有机碳库受各种因素的影响程度,农田土壤碳循环过程与地球表层过程的耦合机制以及如何设计合理有效的农田管理措施以达到最大的固碳潜力等几个方面。     

有机肥对土壤微生物群落特征影响的研究进展

土壤微生物是评价土壤健康的关键指标，农业生产中，施肥提高土壤肥力和粮食产量的同时也深刻地改变着土壤微生物的生存环境。在农业生产发展和推广有机肥的基本政策下，研究有机肥料对土壤微生物的影响有利于全面、客观评价有机肥对土壤健康的意义。中国自20世纪70、80年代，布局了一批长期定位施肥试验，基于这些研究结果，对土壤微生物研究发展变化趋势及环境影响因素进行研究，阐述了有机肥在提高土壤微生物生物量和构建群落结构方面的积极效应，探讨了有机培肥对土壤微生物群落功能多样性的影响。总的来说，有机肥改变土壤微生物群落多样性和碳源利用特征，提高土壤细菌真菌比，增加古菌、固氮微生物和氨氧化微生物等功能微生物菌群丰度，抑制土壤病原菌的活性，从而起到提高土壤碳氮代谢活性和维护土壤健康的作用。有机肥构建土壤微生物群落结构的途径主要是引起土壤pH、养分含量、团聚结构、酶的活性等理化性质的改变，以及自身携带的外源微生物、抗生素、重金属等对土壤微生物群落特征的影响。施用有机肥时应综合考虑土壤条件、作物类型和肥料种类等因素。今后，可以通过新的生物技术深入挖掘微生物功能特性及作用机制，同时开发安全高效的新型微生物肥料，充分发挥微生物在农业绿色发展中的作用。此外，还要重视土壤健康微生物指标的开发和验证，深入开展土壤健康评价体系研究。     

保护性耕作对潮土碳、氮含量的影响

为了探明保护性耕作条件下有机碳循环与农田地力提升机制,为保护性耕作技术的推广应用提供科学理论支撑,笔者以保护性耕作长期试验地为平台,研究不同耕作处理对总有机碳、全氮及其不同组分在潮土中含量的影响。笔者通过研究不同耕作处理下土壤总有机碳、全氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生物量碳、易氧化有机碳在不同土层深度中的分布情况,揭示保护性耕作措施对潮土碳、氮含量的影响。结果表明：相比于常规翻耕,2年或4年翻耕1次的间歇性翻耕和全免耕处理0~5cm土层土壤总有机碳含量分别提高了2.40%、2.80%、16.00%,全氮含量分别提高了-1.23%、1.32%、11.11%,免耕处理下10~20cm土层中总有机碳、全氮含量显著低于其它处理;秸秆还田条件下,实施间歇性翻耕和免耕能显著提升0~5cm、5~10cm土层中土壤溶解性有机碳、氮含量;相比于常规翻耕,间歇性翻耕、免耕处理下0~5cm土层土壤微生物量碳与易氧化有机碳含量均有不同程度地升高,免耕处理下10~20cm土层中微生物量碳含量显著低于其它处理;秸秆还田对0~10cm土层土壤总有机碳、全氮、溶解性有机氮及其它活性有机碳组分含量均有不同程度的提升作用。总体来看,保护性耕作措施有利于表层0~5cm土层中碳、氮储量的增加,免耕条件下“养分表聚”的负面效应可通过间歇性翻耕得到改善。     

施氮对西藏农田土壤有机碳及酶活性的影响

【目的】探明不同施氮量对拉萨农田土壤有机碳和酶活性的影响。【方法】设计5个试验处理：T1不施氮肥：0 kg.N.hm-2 (N1)、T2：75kg.N.hm-2 (N2)、T3：150kg.N.hm-2 (N3)、T4：225kg.N.hm-2 (N4)、T5为当地适宜施肥量：150kg.N.hm-2 (N3),135 kg.P2O5.hm-2,分别于播种前和青稞收获后采集各处理0-20cm土壤样品测定其总有机碳、活性有机碳、腐殖质碳、胡敏酸和富里酸含量;蔗糖酶活性、多酚氧化酶活性和脲酶活性。【结果】拉萨农田土壤有机碳总量偏低,活性有机碳比例较大,土壤腐殖化率较低。短期内施用氮肥能通过增加土壤活性有机碳而使土壤总有机碳含量增加,但降低土壤腐殖质碳含量,提高土壤HA/FA。【结论】施用氮肥短期内可以使当地农田土壤有机碳含量增加,T4施氮量可以优化土壤微环境,利于土壤酶活性升高和土壤有机碳的积累。