连续淹水培养条件下沉积物和土壤的氮素矿化过程

在淹水条件下,采用连续培养法研究了后海沉积物(HH)、环科院沉积物(HK)和土壤(TR)的氮素矿化过程。结果表明:三个处理矿化趋势基本相同,都是培养前期矿化量迅速升高并达到峰值,之后逐渐降低,最后回到培养前的氨氮含量水平。两种沉积物的矿化高峰出现时间在培养的第4天,要早于TR的第7天;污染严重HH的矿化最大累积量远大于污染较轻的HK和TR。培养过程中各处理各层次有机质、总氮和固定态铵含量都表现为降低趋势。说明培养过程中,开始占主导地位的氨化微生物被其它土壤微生物所代替,这些微生物大量繁殖,生物固持作用逐渐强于矿化作用,造成矿化氮和固定态铵含量迅速下降。     

类芦植被对AMD污染土壤的生态修复效应及潜力

以贵阳市花溪区麦坪废弃煤矿区为研究区域,选择在受酸性矿山废水(AMD)污染的土壤上经类芦植被恢复的土壤为研究对象,研究自然恢复类芦植被后对AMD污染土壤的养分、酶活性及微生物数量的改善作用,探讨类芦植被对AMD污染土壤的生态修复效应及潜力。结果表明:AMD污染土壤呈养分极贫瘠、土壤酶活性和微生物活性极低的特征,污染土壤经自然恢复类芦植被后,污染土壤的理化性质及生物化学特性有显著改善,具体表现为:经类芦植被恢复的土壤的有机质、全氮、有效氮、有效磷、速效钾含量较对照(无类芦植被恢复)的污染土壤分别平均增加了48.95%,133.71%,46.23%,23.10%,29.83%,土壤过氧化氢酶、酸性磷酸酶、纤维素酶和脲酶活性得到极显著(p0.01)提高,土壤主要微生物类群(细菌、真菌、放线菌)数量和生物量极显著(p0.01)增加。相关性分析表明,土壤养分、酶活性和微生物数量之间呈正相关关系,表明土壤酶活性和微生物数量可作为评价AMD污染土壤修复前后质量改善状况的重要生物学指标。另外,主成分分析表明,在类芦植被对AMD污染土壤修复过程中土壤酶(脲酶)、土壤养分(全磷、全氮、有效磷、有效氮、有机质、速效钾)、土壤微生物(细菌)是主要控制因素。基于类芦植被能显著地提高AMD污染土壤有效养分含量、土壤酶活性和微生物数量,使AMD污染土壤朝着良性方向发展,并表现出对AMD污染土壤修复具有较大的潜力,因此类芦植被可作为AMD污染土壤植物修复和生态恢复的先锋物种或优势植物。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤微生物量碳氮磷的影响

为探讨植被区与土地利用方式对土壤微生物量的影响,在陕西省延河流域森林区、森林草原区和草原区采集5种土地利用方式下的土壤剖面样品(0-10cm,10-30cm),并对其微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物量磷(SMBP)及土壤理化性质进行了分析。结果表明,微生物量磷的含量在3个植被区中均是在农地、撂荒地中相对较高,微生物量碳、氮在森林区表现为:乔木林地>农地在森林草原区表现为:灌木林地>天然草地>乔木林地>农地>撂荒地在草原区表现为:天然草地>乔木林地>灌木林地>农地>撂荒地。相同土地利用方式下,土壤养分和微生物量在森林区最高,森林草原区次之,草原区最低。相关分析表明,微生物量碳、氮、磷、代谢熵、微生物量碳氮比与土壤养分相关性极为密切。因此,土壤微生物量能够作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被区不同土地利用方式对土壤质量的改善作用不同,林地和天然草地作用效果好,对土壤微生物量的提高有明显的促进作用。     

DEHP对土壤脱氢酶活性及微生物功能多样性的影响

选用肥熟旱耕人为土(黄棕壤),设置了在土壤中施加100 mg kg-1 DEHP与不施加DEHP两个水平,盆栽试验研究了DEHP对土壤脱氢酶活性以及土壤微生物群落功能多样性的影响,以及植物在污染土壤中的修复作用。结果表明,施加DEHP显著抑制了土壤脱氢酶活性,30 d时与对照相比降低了约30%, 第60 d时尽管有缓慢的回升,但仍明显低于对照(p<0.05)。从BIOLOG反应的结果可以看出,DEHP也显著影响土壤微生物的功能多样性,土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数、McIntosh指数和均度均显著低于无污染的对照,说明DEHP的污染导致了土壤微生物群落功能多样性的下降。种植植物对土壤脱氢酶和微生物活性有很明显的促进作用,并且在一定程度上缓解了DEHP的毒害作用,但并未消除DEHP对土壤微生物的影响。     

双硫钙合剂对土壤微生物学特性和酶活性的影响

双硫钙合剂(TSCa)是由福美双、硫磺、碳酸钙按一定比例充分混合配置而成的一种土壤消毒剂.本文通过室内培养试验研究了双硫钙合剂对土壤微生物生物量、酶活性的影响及其变化特征.研究结果表明,TSCa能在短期内降低土壤中微生物生物量氮、生物量磷,抑制土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶的活性,其抑制和影响程度随施用量的增加而加大.TSCa对土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响主要表现在前30 d,30 d以后影响程度逐渐缩小,到第40 d时影响几乎消失.     

石油烃污染对陇东黄土高原土壤生物学及非生物学特性的影响

[目的]探索石油污染与土壤生物学及非生物学特性间相互关系,为陇东黄土高原地区石油污染土壤的综合治理提供基础数据和背景资料。[方法]采用常规方法测定甘肃省庆阳市5县,1区,8个采油区油污土壤化性质、酶活性和土壤微生物遗传多样性。[结果]土壤总石油烃含量(TPHs)与碱解氮、速效磷、pH值和脲酶呈负相关(p0.01),与土壤多酚氧化酶、脱氢酶和过氧化氢酶呈正相关(p0.01);样地土壤TPHs含量低的土壤微生物Shannon-Wiener指数明显高于TPHs含量高的样地;NMDS排序结果显示,石油污染对该地区土壤影响最大的因子为土壤碱解氮和速效磷,其次为TPHs,pH值、脲酶、ShannonWiener指数及过氧化氢酶。[结论]陇东地区石油烃污染对土壤环境因子的影响主要表现在包括氮、磷等营养元素的有效循环、土壤脲酶活性和微生物群落多样性,而对土壤微生物群落丰富度、均匀度和速效钾的影响未达到显著水平。     

土壤生物在土壤磷有效化中的作用

本文概述了磷被土壤组分固定的机制,详述了土壤微生物,根,菌根和蚯蚓在提高土壤磷植物有效性中起的作用。土壤生物对磷的活化作用主要机制为;通过产生质子和有机酸溶解不溶态无机磷,通过分泌磷酸酶水解有机磷,这种作用受土壤供磷与植物对磷需求间平衡的调控。     

不同耕作方式对土壤有机碳、微生物量及酶活性的影响

【目的】依托8年长期(2005~2012)固定道定位试验,研究不同耕作方式对土壤有机碳、土壤微生物量、土壤酶活性在0—90 cm土层的分布特征,为优化中国西北干旱区的耕作方式提供理论依据。【方法】试验包括固定道垄作(PRB)、固定道平作(PFT)与传统耕作(CT)三种耕作模式下的土壤有机碳土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤微生物量磷(MBP)、蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶及小麦产量进行了测定和分析。【结果】在0—90 cm土层,不同耕作方式下的TOC、POC、MBC、MBN、MBP、蔗糖酶活性、脲酶活性均随着土层的增加呈下降趋势,过氧化氢酶活性呈先下降后增大的分布特征;在0—60 cm,固定道保护性耕作能够显著增加心土层作物生长带土壤有机碳储量,有机碳储量大小为PRBPFTCT;PRB、PFT较CT可以显著增加0—10 cm作物生长带TOC、POC、MBC、MBN、MBP含量、蔗糖酶、脲酶活性,其大小为PRBPFTCT;耕作方式对过氧化氢酶活性影响不显著;TOC、POC、MBC、MBN、MBP、蔗糖酶活性、脲酶活性、过氧化氢酶活性之间均达到了显著或极显著相关。【结论】PRB较PFT、CT能够提高耕作层(0—10 cm)土壤有机碳含量、土壤微生物量、土壤酶活性, 增加作物产量, 增大0—60 cm土层有机碳储量,耕作方式(PRB、PFT及CT)对10 cm以下土层土壤环境改善作用不明显。     

有机物料对水旱轮作红壤磷素微生物转化的影响

室内培养研究了添加有机物料后水旱轮作红壤的微生物生物量变化和磷素转化状况。结果显示 ,加 5gkg-1葡萄糖 (G5 )、5和 10gkg-1稻草 (S5、S10 )处理的土壤微生物生物量碳 (MB C)在前 3d大幅度增加 (2 15 %、74 %、16 3% ) ;此后G5和S10处理的MB C经过一个下降阶段 (3～ 14d和 3～ 7d)后转为稳定 ;而S5处理的MB C基本保持稳定。G5和S10处理的土壤微生物生物量磷 (MB P)分别在前 3d或 7d大幅度提高 ,此后基本稳定 ;S5处理的MB P一直保持稳定 ,但到培养结束时 (4 3d)比对照约高 1倍。G5处理的土壤提取磷 (鲜土 ;Olsen法 )在前 3d内显著下降 ,此后基本稳定 ;S5和S10处理的提取磷基本稳定 (略低于对照 )。在第 4 3天 ,G5处理土壤的Al、Fe结合态磷含量和固定态无机磷总量显著减少 ,说明添加有机物料在提高土壤微生物生物量和磷素吸收的同时 ,促进了固定态无机磷特别是Al、Fe结合态磷的活化。进一步分析发现经过微生物利用的磷约有 30 %以上被转化到有机磷库中     

龙须草生长对重金属污染土壤的影响

为了探明龙须草种植对重金属污染土壤的影响,利用盆栽培养试验研究某矿业废弃地污染土壤对龙须草生长的影响,分析了龙须草生长90d,180d,270d和360d时土壤营养成分、重金属镉铅含量、微生物生物量和酶活性等的变化,以不种植龙须草为对照。结果表明,随着龙须草的生长,土壤镉铅总量和有效态含量均呈下降趋势,生长1a后土壤镉铅的有效态含量分别下降了28%和15%,但与对照相比无显著差异。土壤营养成分、微生物生物量和酶活性呈上升趋势,且与对照差异显著。与试验前相比,龙须草生长组有机质含量提高了1.5倍,全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量分别上升了7.6%,3.1%,10.2%,11.4%和11.2%。土壤微生物生物量碳、氮、磷、土壤转化酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别增加了0.9倍,1.1倍,3.0倍,1.1倍,0.4倍,0.3倍和0.5倍。各指标相关性分析表明,土壤营养成分、微生物生物量和酶活性之间呈正相关,而与重金属含量呈负相关。说明龙须草对重金属污染土壤有一定的修复作用,具有较大的应用潜力。     

Microbial biomass turnover and enzyme activities following the application of farmyard manure to field soils with and without previous long-term applications

Summary We studied the build-up and turnover of microbial biomass following the addition of farmyard manure to an unmanured soil and to soils from a long-term experiment in which different levels of farmyard manure had been applied for the last 23 years. The application of farmyard manure at 15–90 t ha^-1 to previously unmanured soil increased the microbial biomass during the first 3 months of incubation but a gradual decline occurred with further incubation for up to 12 months. Microbial biomass C was positively correlated with soil organic C and ranged from 1.8% to 2.2% of organic C after 12 months of farmyard manure applications. Biomass turnover increased with the application of farmyard manure, ranging from 0.81 to 0.87 year^-1 with various levels of manure. Amendment of soils from the long-term manure experiment with various levels of farmyard manure led to a build-up and decline in biomass C as seen in the unmanured soils, but biomass C was higher in all treatments compared to the corresponding unmanured soil treatments. Biomass turnover was greater compared to the unmanured soil treatments and it decreased with increasing levels of farmyard manure. The average soil respiratory activity increased with increasing levels of farmyard manure, but respiratory activity per unit of biomass C decreased with increasing levels of manure. Enzyme activities were greater in long-term manured soils compared to unmanured soils amended with various levels of manure. There was a significant correlation between biomass C and enzyme activities.     

长期施用有机肥对瘠薄红壤有效碳库及碳库管理指数的影响

主要分析了长期施用有机肥对瘠薄红壤有效碳库(微生物量碳,易氧化碳,矿化碳)及碳库管理指数(CPMI)的影响.结果表明:长期施用有机肥对土壤有效碳库和碳素有效率有很大影响,绿肥,稻草秸秆肥和厩肥处理的土壤有机碳,微生物量碳、易氧化碳、矿化碳的数量、碳素有效率明显高于对照处理的土壤。施肥对全碳、矿化碳的影响为:厩肥>绿肥>秸秆稻草肥>本田还田>对照,对微生物量碳的影响为:绿肥>厩肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,对活性碳(CA)、CPMI,碳素有效率A、B、C的影响为:绿肥>稻草秸秆肥>厩肥>本田还田>对照。在提高CA、CPMI方面,绿肥和稻草秸秆肥优于厩肥。相关分析表明:土壤有效碳库和碳素有效率与土壤化学性质相关或极相关,CPMI与土壤养分因子相关或极相关,反映了农业生产措施对土壤碳库的影响,可以运用CPMI来评估土壤碳库的变化。     

添加莠去津的土壤中微生物生物量碳、氮、磷对外源有机无机物质的动态响应

研究了添加有机、无机营养物质对外加除草剂莠去津土壤(每1g土中含莠去津10mg/)中微生物生物量碳、氮和磷的动态变化过程。研究结果表明,在整个培养过程中,仅加莠去津的土壤中微生物生物量碳、氮、磷的含量均显著降低,与对照相比,分别平均降低了13.5%,10.1%,20.0%。但是,施用有机、无机营养物质的处理,土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量均显著增加。不同处理对微生物生物量碳、氮的含量影响程度依次为:腐熟猪粪>紫云英>水稻秸秆腐熟猪粪>N、P肥配施>单施N肥>单施P肥。而对微生物生物量磷含量的影响则为:腐熟猪粪>N、P肥配施>紫云英>单施N肥>单施P肥>水稻秸秆。     

猪粪和稻草对铬污染黄泥土生物活性的影响

通过培养试验研究了猪粪和稻草对Cr污染黄泥土生物活性的影响。结果表明,Cr污染土壤的生物活性下降。施用有机肥料后,土壤有效态Cr含量降低,降幅约为30%,而微生物量C、N、P含量和脲酶、过氧化氢酶的活性增高,增幅为15%～273%。微生物量C、N与土壤有效态Cr之间有显著的负相关关系,可作为污染土壤的生物指标。     

Detectability of degradable organic matter in agricultural soils by thermogravimetry

Sustainable agricultural land use requires an assessment of degradable soil organic matter (SOM) because of its key function for soil fertility and plant nutrition. Such an assessment for practical land use should consider transformation processes of SOM and its sources of different origin. In this study, we combined a 120‐day incubation experiment with thermal decay dynamics of agricultural soils altered by added organic amendments. The aim was to determine the abilities and limits of thermal analysis as a rapid approach revealing differences in the degradability of SOM. The carried out experiments based on two independent sampling sets. The first sample set consisted of soil samples taken from non‐fertilized plots of three German long‐term agricultural field experiments (LTAEs), then artificially mixed with straw, farmyard manure, sheep faeces, and charcoal equal to 60 Mg ha^?1 under laboratory conditions. The second sample set based on soil samples of different treatments (e.g., crop type, fertilization, cultivation) in LTAEs at Bad Lauchstädt and Müncheberg, Germany. Before and after the incubation experiment, thermal mass losses (TML) at selected temperatures were determined by thermogravimetry indicating the degradability of organic amendments mixed in soils. The results confirmed different microbial degradability of organic amendments and SOM under laboratory conditions. Thermal decay dynamics revealed incubation‐induced changes in the artificial soil mixtures primarily at TML around 300°C in the case of applied straw and sheep faeces, whereas farmyard manure showed mainly changes in TML around 450°C. Charcoal did not show significant degradation during incubation, which was confirmed by TML. Detailed analyses of the artificial soil mixtures revealed close correlations between CO₂‐C evolution during incubation and changes in TML at 300°C with R² > 0.96. Results of the soils from LTAEs showed similar incubation‐induced changes in thermal decay dynamics for fresh plant residues and farmyard manure. We conclude that the practical assessment of SOM could be facilitated by thermal decay dynamics if modified sample preparation and evaluation algorithms are used beyond traditional peak analysis.     

施肥对土壤不同碳形态及碳库管理指数的影响

分析了施肥对土壤活性碳（ＣＡ）、微生物生物量碳（ＣＭＢ）、矿化碳（ＣＭ）及碳库管理指数（ＣＰＭＩ）的影响。结果表明,不同土壤ＣＡ、ＣＭＢ、ＣＭ及ＣＰＭＩ的大小为：水稻土〉黄棕壤〉红壤〉潮土。施肥对ＣＡ和ＣＰＭＩ,ＣＭＢ和ＣＭ的影响分别为：处理３〉处理〉处理１〉处理４〉ＣＫ,处理３〉处理５〉处理４〉处理１〉ＣＫ。在提高ＣＡ、ＣＭＢ、ＣＭ及ＣＰＭＩ方面,稻草肥、绿肥优于厩肥,厩肥高量施用优于常量施用。     

三种有机物料对稻田土壤汞甲基化及水稻汞积累的影响

施用有机物料是水稻生产过程中提高产量的一条重要途径，明确有机物料的施用对糙米Hg积累的影响，对于Hg污染稻田的安全利用具有重要的指导意义。本研究采用盆栽实验，设置等量（3%，w/w）的油菜秸秆、猪粪和水稻秸秆生物炭，对比分析3种有机物料的施用对水稻产量及其对Hg在稻田系统的迁移转化的影响。结果表明，3种有机物料的施用均显著提高了水稻产量，但对土壤Hg甲基化和糙米Hg的积累影响则并不一致。油菜秸秆、猪粪和水稻秸秆生物炭处理下水稻产量分别提高17.6%、33.0%和39.9%。与相同水平土壤Hg处理相比，施用猪粪提高了土壤Hg的生物有效性，促进了土壤MeHg的生成，提高了糙米THg的富集系数，使糙米THg和MeHg的含量分别提高了34.5%和30.3%；施用油菜秸秆降低了土壤Hg的生物有效性，抑制了土壤Hg甲基化过程和水稻对Hg的富集，糙米THg和MeHg的含量分别降低了34.6%和36.2%；施用水稻秸秆生物炭降低了土壤Hg生物有效性和糙米THg的富集系数，糙米THg和MeHg的含量分别降低了46.9%和48.4%。因此，在Hg污染稻田中应慎重施用猪粪，可选择施用水稻秸秆生物炭和油菜秸秆，达到提高产量和阻控糙米Hg积累的双重效果。     

不同类型有机物料的有机磷组成及生物有效性

  【目的】  研究不同有机物料的有机磷组成及其作为磷源施用后的供磷能力,为化肥磷的有机替代奠定理论基础。  【方法】  供试有机物料包括粪肥类 (猪粪、羊粪)、绿肥类 (豌豆、苜蓿和绿豆)、秸秆类 (小麦秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆)。分析了8种有机物料的全磷、有机磷含量和C/P值,采用Bowman-Cole方法测定了有机磷中的活性 (LOP)、中活性 (MLOP)、中稳性 (MROP) 和高稳性有机磷 (HROP) 4个组分的含量。用供试的8种有机物料进行了小麦盆栽试验,分析了土壤速效磷含量、小麦吸磷量与不同有机物料的有机磷组成、碳/磷 (C/P) 值之间的关系。  【结果】  粪肥、绿肥和秸秆中的全磷含量分别为5.49～5.52、1.19～2.59、0.57～1.07 g/kg,有机物料中有机磷含量占全磷的比例在31.3%～55.2%,除绿豆秸秆外,有机磷含量小于无机磷。有机磷中LOP、MLOP、MROP和HROP的平均比例分别为8.5%、45.2%、41.5%和4.9%。LOP平均含量以粪肥类 (175.5 mg/kg) > 绿肥类 (67.03 mg/kg) > 秸秆类 (25.8 mg/kg);以猪粪、绿豆秸秆的MLOP含量相对较高;MROP含量羊粪 > 猪粪 > 苜蓿秸秆 > 绿豆秸秆 > 豌豆秸秆 > 玉米秸秆 > 油菜秸秆 > 小麦秸秆;HROP在粪肥中的含量显著高于其他类型物料。施用绿肥和粪肥显著增加了小麦的吸磷量和生物学产量,而施用秸秆则不同程度降低了小麦的吸磷量和生物学产量。小麦吸磷量与土壤速效磷含量呈线性正相关关系,与有机物料C/P值呈极显著负相关关系,与LOP、MLOP、MROP呈极显著正相关关系,与HROP相关性不显著;土壤速效磷与有机物料C/P值呈负相关关系。  【结论】  供试有机物料中的全磷含量以粪肥类 > 绿肥类 > 秸秆类,无机磷含量均大于有机磷含量 (绿豆秸秆除外),有机磷以中活性和中稳性有机磷为主。绿肥类和粪肥类物料中含磷量高、且C/P值较低,作为肥料使用能显著增加土壤速效磷含量、小麦生物学产量和吸磷量,可以有效替代一定比例的磷肥。而秸秆类有机物料含磷量较低,且C/P值较高,不适宜作为化肥磷的有机替代物料。     

Mineralization of carbon and nitrogen from cowpea leaves decomposing in soils with different levels of microbial biomass

Soils with greater levels of microbial biomass may be able to release nutrients more rapidly from applied plant material. We tested the hypothesis that the indigenous soil microbial biomass affects the rate of decomposition of added green manure. Cowpea (Vigna unguiculata L.) Walp.] leaves were added to four soils with widely differing microbial biomass C levels. C and N mineralization of the added plant material was followed during incubation at 30°C for 60 days. Low levels of soil microbial biomass resulted in an initially slower rate of decomposition of soil-incorporated green manure. The microbial biomass appeared to adjust rapidly to the new substrate, so that at 60 days of incubation the cumulative C loss and net N mineralization from decomposing cowpea leaves were not significantly affected by the level of the indigenous soil microbial biomass.     

有机物料对植烟土壤氮素矿化及微生物性质的影响

采用稻草、油菜、黑麦草和菜籽饼等4种有机物料,采集高有机质含量(68.2 g·kg^–1)烟-稻轮作土壤和低有机质含量(17.2 g·kg^-1)旱地植烟土壤,在等氮(100 mg·kg^-1)投入条件下通过室内培育实验,分析了不同培育时段土壤无机氮(NO3-、NH4+)矿化动态、土壤酶活性以及微生物功能多样性的变化。结果表明:植烟土壤矿化氮动态特征与施用有机物料碳氮比(C/N)密切相关,高有机质植烟土壤中添加稻草、油菜和黑麦草显著降低土壤净矿化氮水平,而低C/N的菜籽饼添加显著促进了土壤净矿化速率,引起土壤无机氮积累。在低有机质植烟土壤添加各有机物料明显提升了土壤硝化速率,但稻草和油菜添加显著降低了培养前期土壤无机氮浓度;而菜籽饼添加显著促进了土壤的净矿化速率,在短期培养内(7 d)土壤铵态氮浓度较对照土壤增加了3.3倍~3.7倍。施入高C/N的有机物料显著提升了土壤微生物功能多样性,引起土壤酶活性增高;但不同物料添加下土壤微生物群落变异不同,诱导了对碳源利用类型不同的微生物种群变化。因此,烟-稻轮作区的高有机质植烟土壤上合理施用稻草是改善烤烟品质重要措施,而对旱地植烟土壤应更加重视高氮源有机肥料的施用,以实现不同植烟区提质增效的目标。