蚯蚓菌根互作对土壤酶活、 甘薯根系生长及养分吸收的影响

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。单独对土壤微生物或土壤动物的研究较多,但对土壤微生物与土壤动物之间相互作用的研究很少。因此研究它们对土壤和植物生长的作用可为挖掘土壤生物的潜力和提高土壤生物肥力提供依据。【方法】采用盆栽试验,研究了蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)互作对甘薯生长和养分吸收的影响。试验采用两因素完全随机试验设计,分为接种和不接种菌根真菌及添加和不添加蚯蚓。试验共4个处理: 不加菌根和蚯蚓(CK); 接种菌根真菌(AM); 添加蚯蚓(E); 添加蚯蚓和菌根真菌(E+AM),每个处理4次重复。调查了甘薯养分吸收、 根系形态及土壤养分变化,采用Canoco4.5软件对土壤生物与植物对应关系进行RDA (redundancy analysis)分析。【结果】接种菌根真菌显著提高了甘薯地上和地下部生物量(P0.05),而添加蚯蚓的处理仅提高了甘薯地上部生物量。同时添加蚯蚓和菌根的处理显著提高了甘薯地上地下部生物量,并且高于其他三个处理(P0.05)。与对照相比,接种菌根真菌显著提高了土壤磷酸酶活性(P0.01),增幅近一倍; 同时提高了土壤磷的植物有效性,土壤有效磷含量下降了30%左右。添加蚯蚓后土壤脲酶活性从5.45 mg NH+4-N/g显著增加到8.71 mg NH+4-N/g,土壤碱解氮的含量从5.82 mg/kg显著增加到6.89 mg/kg (P0.05)。RDA分析表明蚯蚓菌根互作对甘薯地上和地下部氮磷含量、 根表面积、 根体积、 根平均直径和根尖数均存在显著的正交互效应。蚯蚓菌根互作通过调控土壤酶和改变土壤养分有效性促进甘薯对土壤氮磷养分的吸收。【结论】蚯蚓(Eisenia fetida)通过调控土壤脲酶和碱性磷酸酶增加了土壤中氮磷的有效性从而促进甘薯地上部生长。丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)通过调控土壤磷酸酶和增加植株地上地下部吸磷量从而促进甘薯生长。添加蚯蚓或接种菌根真菌均能增加根系吸收面积和根体积从而促进甘薯对养分的吸收。蚯蚓和菌根真菌相互作用通过调控土壤酶和改变土壤养分有效性以及促进根系发育从而互补的促进甘薯养分吸收和生长。     

土地利用变化对闽江口湿地土壤生态酶化学计量特征的影响

为探究闽江口湿地土地利用和恢复对土壤酶活性的影响,采集闽江口芦苇湿地、滩涂地、草地、农田和撂荒地5种不同土地利用方式,分析土壤β—葡萄糖苷酶、N—乙酰—氨基葡萄糖苷酶、L—亮氨酸—氨基肽酶和酸性磷酸酶活性及与环境因子之间的关系。结果表明:土壤pH、铵态氮和硝态氮在农田土壤显著高于其他土地利用方式;而土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)全量含量在撂荒地和芦苇湿地显著高于其他土地利用方式。撂荒地、农田和芦苇湿地可溶性碳氮含量显著高于滩涂和草地土壤;土壤微生物量碳氮含量在不同土地利用方式间变化趋势比较一致,撂荒地均显著高于其他土地利用方式,分别为1 272,124 mg/kg。土壤酶活性变化趋势在不同土地利用方式间基本一致,即撂荒地最高,其次是芦苇湿地和农田,草地和滩涂最低。土壤酶活性矢量长度介于1.12~1.34,矢量角度均大于45°,且土壤胞外酶生态化学计量C∶N∶P总体上为1.00∶1.03∶1.33,表现出主要受磷限制的影响。土壤酶活性与可溶性碳氮、总碳氮和微生物量碳氮均呈显著正相关。研究结果表明,芦苇湿地转化为滩涂等利用方式后土壤碳氮等养分显著降低,而撂荒等方式可提高土壤养分含量,促进土壤微生物活性,进而有利于湿地生态系统的恢复和改善。     

N,Mn元素添加及其二者交互作用对金沙江干热河谷典型植物凋落物土壤酶活性影响

通过野外模拟试验,研究N,Mn元素添加及二者交互作用对干热河谷典型植物(小花扁担木Grewia biloba、攀枝花Bombax malabaricum、橡皮树Ficus elastica、车桑子Dodonaea viscosa、象草Ennisetum purpureum)五种植物叶片凋落物土壤酶活性的试验。结果发现:象草在四种处理方式下植物凋落物土壤磷酸酶、土壤过氧化物酶、土壤脲酶活性整体均高于其他植物。小花扁担木在N处理下高于其他植物同处理下凋落物土壤葡萄糖苷酶活性,其酶活性为124.89mmol/g,是CK的5.17倍。车桑子在N,Mn同时添加下凋落物土壤多酚氧化酶活性高于其他处理,且攀枝花、象草的土壤多酚氧化酶活性变化较为一致,均表现为NMNMn。同时,N,Mn元素添加及其二者同时添加对植物凋落物酶活性产生很大的影响,尤其是氮添加影响较大;物种与过氧化物酶之间呈极显著性差异(p0.001),元素添加只对土壤葡萄糖苷酶影响很大。土壤酸性磷酸酶与土壤葡萄糖苷酶、多酚氧化酶之间存在极显著相关性,相关系数达到了0.75,0.39;土壤葡萄萄糖苷酶与土壤多酚氧化酶之间存在极显著相关性。本研究结果可为金沙江干热河谷地区的开展小流域治理水土流失提供理论指导和技术支撑。     

蚯蚓与菌根提高玉米生长和氮磷吸收的互补效应

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。研究蚯蚓菌根互作及其对玉米吸收土壤中的氮、磷养分的影响,可为提升土壤生物肥力及促进农业的可持续发展提供理论依据。【方法】本研究采用田间盆栽方式,以玉米为供试作物,研究蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)互作及其对玉米养分吸收的影响。试验设置P 25和175 mg/kg两个水平。每个磷水平进行接种与不接种菌根真菌以及添加与不添加蚯蚓,共8个处理。调查了玉米生长、养分吸收以及真菌浸染和土壤养分的有效性。【结果】两个磷水平下,蚯蚓和菌根在增加玉米地上部和根系生物量方面有显著正交互作用(P0.05)。接种菌根真菌的各处理显著增加了玉米的侵染率及泡囊丰度、根内菌丝丰度等菌根指标。同时添加蚯蚓和接种菌根真菌的处理(AM+E)显著提高了菌根的侵染率、菌丝密度、丛枝丰度和根内菌丝丰度但是泡囊丰度有所下降。两种磷水平下,AM+E处理玉米地上部和地下部含氮量和含磷量均显著高于其他三个处理。在低磷条件下,地上部氮磷总量的增加分别是添加蚯蚓和接菌的作用;而地下部磷总量的增加主要是菌根真菌的作用。在高磷条件下,单加蚯蚓显著增加玉米氮磷的总量,而接种菌根真菌对玉米氮磷吸收的影响未达显著性水平。在高磷条件下,单加蚯蚓的处理显著提高玉米地上地下部生物量(P0.05),而单接菌的处理效应不显著,蚯蚓菌根互作通过提高土壤微生物量碳、氮实现对玉米生长和养分吸收的调控。在低磷条件下,单接菌显著提高了玉米的生物量(P0.05),单加蚯蚓的处理具有增加玉米生物量的趋势。菌根真菌主要促进玉米对磷的吸收,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮磷养分增加土壤养分的有效性,蚯蚓菌根互作促进了玉米根系对土壤养分的吸收并形成氮磷互补效应。【结论】无论在高磷还是低磷水平下,蚯蚓菌根相互作用都提高了玉米地上地下部生物量、氮磷吸收量同时提高了土壤微生物量碳、氮。蚯蚓菌根相互作用对植物生长的影响取决于土壤养分条件。在高磷条件下(氮相对不足),蚯蚓菌根互作通过调控土壤微生物量碳、氮调控玉米生长和养分吸收。低磷条件下,菌根主要发挥解磷作用,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮素,蚯蚓和菌根互补调控土壤中氮、磷,从而促进植物的生长和养分吸收。     

次降雨过程中北京市不同土地利用方式下土壤养分流失特征

研究了次降雨过程中北京市不同土地利用方式下(草地、农田、林地和果园)土壤养分流失特征。结果表明:(1)在不同土地利用方式下,地表径流量的变化均随着降雨时间的增加呈对数变化趋势,在同一降雨时间内,地表径流量均表现为草地农田林地果园。(2)草地泥沙流失量随降雨历时变化幅度较大,在降雨后期出现陡增陡降的变化趋势,其他3种土地利用方式下泥沙流失量的增加变化幅度较小;不同土地利用方式下泥沙流失量大小顺序为:草地农田林地果园。(3)草地和农田地表径流量显著高于林地和果园(P0.05),地表径流量和壤中流均表现为:草地农田果园林地;从壤中流总量变化特征来看,草地和农田产生的壤中流显著高于林地和果园(P0.05)。(4)不同土地利用方式下的泥沙积累量均随降雨历时而呈指数的变化趋势。(5)不同土地利用方式下水相氮磷流失量、泥沙氮磷流失量和氮磷流失总量均表现为:草地农田果园林地。(6)降雨径流过程中,不同土地利用方式下磷的流失是以侵蚀泥沙相为主,氮素的流失以径流水相为主。(7)不同土地利用方式降雨前期土壤全氮和全磷含量大小基本表现为:草地农田林地果园,泥沙N和P含量比雨前土壤表层N和P含量有所增加,说明侵蚀泥沙对N和P具有一定的富集作用,并且不同土地利用方式下侵蚀泥沙对P的富集高于对N的富集,综合比较可知,草地侵蚀泥沙富集养分的能力最高。(8)不同土地利用方式下泥沙量与侵蚀泥沙中全氮和全磷含量均存在显著或者极显著的正相关关系(P0.05),与土壤全氮和全磷含量存在不同的正相关关系(相关系数较低),说明侵蚀泥沙量的增加会引起泥沙中养分含量不同程度的增加效应,并且草地和农田侵蚀量与养分含量的相关系数高于林地和果园。     

碳和养分添加对亚热带稻田土壤酶活性化学计量学特征的影响

秸秆还田和化肥施用等管理措施将改变农田土壤碳和养分浓度及其化学计量比,进而影响土壤酶活性乃至土壤肥力。为了明确土壤中可利用态碳与氮、磷、硫等营养元素含量变化及其化学计量关系对土壤酶活性的影响,本研究选取亚热带地区典型稻田土壤,通过外源添加葡萄糖和氮磷硫养分试验,测定培养3 d和60 d时参与土壤碳氮磷循环过程的β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶(AP) 4种土壤胞外酶活性。结果表明,在添加初期(3 d),葡萄糖添加提高了稻田土壤4种酶的活性;然而,不管是否有葡萄糖加入,稻田土壤酶活性均不受养分添加水平的影响。在培养后期(60 d),葡萄糖添加显著降低高养分添加处理中稻田土壤酶活性;而且添加葡萄糖处理中,土壤4种酶活性均与养分元素添加水平呈显著的负相关关系。在培养60 d时,碳水解酶与氮水解酶的比值([BG+CBH)/NAG]与养分添加水平呈显著正相关关系,表明随着养分添加水平的增加,微生物的氮限制程度减弱。然而,碳水解酶与磷水解酶的比值([BG+CBH)/AP]与养分添加水平之间呈显著负相关关系,这意味着养分添加量的增加加剧了微生物的磷限制作用,导致土壤磷酸酶活性升高。研究结果揭示了土壤酶活性与土壤碳和养分有效性之间的化学计量学耦合关系,对于加强农田土壤养分管理和提升土壤肥力具有重要意义。     

潮棕壤稻田不同氮磷肥配施对55壤酶活性及生产力的影响

为了探讨氮磷肥料配施条件下土壤酶活性及其与土壤肥力的关系,对潮棕壤肥料试验三年后的土壤酶及其养分因子进行了测定和分析.结果表明,低氮常磷(N180P70K70)处理、低氮高磷处理(N180P100K70)和常量氮磷钾处理(N240P70K70)脲酶活性与对照没有差异,其它三个处理土壤脲酶活性受到抑制;大多施肥处理的硝酸还原酶活性较对照有很大的增强.不施肥稻田生态系统生产力低,土壤肥力呈现降低趋势;施肥处理土壤全N含量都比试验前降低,除常量NPK处理和低氮低磷处理,其他处理土壤全P含量增高.单施化肥能显著增加土壤中氮、磷、钾养分的含量,同时也增加了作物对这些养分的吸收利用;适量的氮磷配施有增产作用,一定程度上可增强土壤酶活性,但本试验中土壤酶活性与土壤肥力之间没有很好的相关性.氮肥和磷肥都是潮棕壤水稻生物产量高低的限制性因素,水稻经济(稻谷)产量由氮肥、磷肥水平共同决定,适量的氮肥和磷肥配施才得到较好的生物量,才能更好的发挥地力、获得较高产量.低氮高磷处理的平均水稻生物量和经济产量最高;低氮高磷处理中籽粒磷含量位居第二,说明该处理中,作物磷吸收较好;所设试验中低氮高磷处理最优.     

黄土丘陵区微地形梯度下草地群落及土壤对氮、磷添加的响应

为研究N,P添加对草地群落及土壤的影响,试验以黄土丘陵区安塞综合试验站草地群落为研究对象,通过在不同坡向、坡位定量添加N,P营养元素的方法,研究群落地上和地下生物量、叶片和根系及土壤养分的变化特征。结果表明:(1)N处理和N+P处理地上生物量分别比对照(CK)处理增加24.21%和43.92%,而地下生物量分别减小12.19%和8.53%;(2)平均叶片N含量变化趋势为N+P处理N处理CK处理,与CK处理相比分别增加26%和17%;叶片P和K含量增加不显著;CK处理组、N处理组和N+P处理组的平均叶片N/P值分布范围分别为12.58~24.28,16.67~4.82,12.56~23.07,总体趋势为NCKN+P,无显著差异(p0.05);(3)CK处理、N处理和N+P处理根系N含量的取值范围分别为5.20~12.78g/kg,5.42~14.30g/kg,10.16~17.70g/kg,N处理和N+P处理分别增加34.38%和63.45%;根系P含量的取值范围分别为0.22~0.38g/kg,0.38~0.87g/kg,0.63~0.94g/kg,方差分析表明施肥处理组根系P含量显著增加(p0.05);根系K含量没有显著变化;根系N/P比的取值范围分别为26.02~49.94,14.23~20.67,12.46~21.28,施肥处理后根系N/P呈下降趋势;(4)施肥对土壤有机C的影响不显著;土壤全N含量均显著增加(p0.05);土壤全P含量、速效K和N/P比值含量增加,但无显著差异。表明N,P添加能够改善黄土丘陵区土壤养分状况,缓解植物生长的养分限制情况,促进植物其他营养元素的吸收,并使得植物体养分更多分配于地上部分。     

氮磷配施对苹果幼苗生长、土壤无机磷形态和磷素利用的影响

以矮化苹果砧木M9T337幼苗为试材,设置4个氮水平(N 0,150,300,450 mg/kg,分别以N0、N1、N2、N3表示)和2个磷水平(P_2O_5 100,200 mg/kg,分别以P1、P2表示),研究了氮磷配施对苹果砧木幼苗生长、土壤无机磷形态转化和磷素吸收利用的影响,以期为果园磷肥高效利用提供参考依据。结果表明,不同氮磷配施显著影响M9T337幼苗生物量及根系形态,以N2P2处理效果最佳,其次为N1P2处理。植株磷素积累量及磷肥利用率分别在N2P2、N2P1处理下达到最大值,同一磷水平下适量增氮可促进幼苗对磷素的吸收,有效提高植株磷肥利用率。高氮处理(N3P1、N3P2)显著抑制幼苗对土壤磷素的吸收,不利于砧木幼苗的生长。土壤有效磷(Olsen—P)含量主要受施磷量的影响,在N2P2处理下达到最大,为27.86 mg/kg;土壤碱性磷酸酶活性则在N2P1处理下最大,为2.12 mg/(g·d)。与单施磷肥相比,氮磷配施增加土壤中可供植物吸收利用的Ca_8—P、Al—P所占土壤磷库的比例,降低植物难以吸收利用的Ca_(10)—P比例,Ca_2—P的比例也有所降低;随施氮量的增加,Ca_8—P、Al—P呈现先增加后减小的趋势,均在N2P2处理下达到最大值,Ca_(10)—P随施氮量的增加呈现逐渐降低的趋势,而Fe—P、O—P含量在不同施氮量下则无明显变化趋势。合理的氮磷配施可通过改变土壤无机磷库组成,提高土壤磷素有效性,促进砧木幼苗的生长和对土壤磷素的吸收。     

固氮芽孢杆菌N3的筛选鉴定及其对二月兰的促生效果

从山东泰安农田土壤中筛选获得1株固氮能力强的菌株N3,通过形态观察、生理生化特征以及16S rDNA基因序列分析,确定为巨大芽孢杆菌属(Bacillus megaterium),该菌株固氮酶活性达C2H428.33 nmol/(h·ml)。温室条件下进行二月兰盆栽试验,设置不接菌对照(CK)、接种巨大芽孢杆菌N3、接种产吲哚乙酸(IAA)菌CDL29和复合接种菌株N3+CDL29四个处理,探讨了接种不同植物促生菌对二月兰的促生效果。结果表明:接种植物促生菌均促进二月兰的生长,且单一接种固氮菌株N3的促生效果最好,其显著提高二月兰地上部氮、磷和地下部氮、钾的含量,相比对照,增幅分别为33.03%、55.56%和29.87%、51.11%,其他处理也有提高二月兰养分含量的趋势,但并不显著;单一接种菌株N3,土壤有机质、全氮和速效养分含量显著提高;接种植物促生菌均提高土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)的含量,单一接种固氮菌株N3提升效果最佳,接种产IAA菌株CDL29和复合接种次之。此外,接种固氮菌株N3能够显著提升土壤固氮酶活性,接种菌株CDL29对土壤固氮酶活性没有显著影响。因此,单一接种固氮菌株N3在促进二月兰生长、养分含量提高及土壤理化和生物学性质改良上都具有显著的效果。     

Soil carbon sequestration,plant nutrients and biological activities affected by organic farming system in tea (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) fields

There is growing interest in investigations into soil carbon (C) sequestration, plant nutrients and biological activities in organic farming since it is regarded as a farming system that could contribute to climate mitigation and sustainable agriculture. However, most comparative studies have focused on annual crops or farming systems with crop rotations, and only a few on perennial crops without rotations, e.g. tea (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze). In this study, we selected five pairs of tea fields under organic and conventional farming systems in eastern China to study the effect of organic farming on soil C sequestration, plant nutrients and biological activities in tea fields. Soil organic C, total nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K) and magnesium (Mg), available nutrients, microbial biomass, N mineralization and nitrification were compared. Soil pH, organic C and total N contents were higher in organic tea fields. Soil microbial biomass C, N and P, and their ratios in organic C, total N and P, respectively, net N mineralization and nitrification rates were significantly higher in organic fields in most of the comparative pairs of fields. Concentrations of soil organic C and microbial biomass C were higher in the soils with longer periods under organic management. However, inorganic N, available P and K concentrations were generally lower in the organic fields. No significant differences were found in available calcium (Ca), Mg, sodium (Na), iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu) and zinc (Zn) concentrations between the two farming systems. These findings suggest that organic farming could promote soil C sequestration and microbial biomass size and activities in tea fields, but more N-rich organic fertilizers, and natural P and K fertilizers, will be required for sustainable organic tea production in the long term.     

土地利用方式对西南喀斯特土壤碳、氮、磷化学计量特征及酶活性的影响

  目的  探究西南喀斯特土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量特征和酶活性对不同土地利用方式的响应,有利于为西南喀斯特的土地利用调控与生态修复提供决策支持。  方法  本研究以喀斯特高原峡谷（贵州省关岭县花江研究区）亚热带森林（SUF）、疏林（SPF）、灌木林（SHF）、草地（GL）、玉米地（CL）、裸地（BL）及弃荒地（AL）的土壤为研究对象,通过采集其0 ~ 15 cm土层样品,分析土壤C、N、P化学计量特征及酶活性的差异。  结果  ①土壤有机碳含量（SOC）和全氮（TN）含量表现为SPF > AL > BL > SHF > CL > SUF > GL,土壤全磷（TP）含量表现为AL > BL > CL > SPF > GL > SHF > SUF。C∶N表现为SUF > AL > SPF > SHF > CL > BL > GL,C∶P表现为SPF > SUF > SHF > CL > AL > GL > BL,N∶P表现为SPF > SHF > SUF > CL > GL > AL > BL。土壤微生物量碳（MBC）含量则是SPF > SHF > CL > AL > SUF > BL > GL。②脲酶（URE）活性表现为SUF > CL > SPF > SHF > AL > GL > BL,蔗糖酶（SUC）活性表现为BL > AL > SPF > CL > SHF > GL > SUF,碱性磷酸酶（ALP）活性表现为SUF > BL > SHF > SPF > AL > CL > GL,过氧化氢酶（CAT）活性则是CL > AL > BL > SHF > SPF > GL > SUF。③URE与C∶P、N∶P、MBC极显著正相关,与C∶N显著正相关,与TP显著负相关;SUC与TP极显著正相关,与SOC、TN显著正相关;ALP与C∶N、C∶P显著正相关;CAT与TP极显著正相关,与TN显著正相关,与C∶P显著负相关。④在前两个排序轴中土壤理化因子累计解释了土壤酶活性变化的84.83%,按重要性排序依次为pH > 土壤温度 > TP > C∶P > TN > 容重 > SOC > C∶N > N∶P > MBC。  结论  不同土地利用方式土壤C、N、P化学计量特征及酶活性存在显著差异,土壤N∶P < 14表明土壤养分主要受氮限制。影响酶活性的主要土壤理化因子为土壤pH、土壤温度和土壤全磷。     

放牧干扰对高寒杜鹃灌丛草地地下养分库化学计量特征的影响

采用室外取样与室内分析结合的方法对祁连山高寒杜鹃灌丛草地不同放牧干扰条件下土壤、根系养分化学计量比进行研究。结果表明:1)植物群落地下生物量随土层深度增加而迅速减少,60%～70%根系聚集于0～10 cm土层,随放牧压力增加活根向土壤深层转移。2)总根系生物量及其C、N、P储量随牧压增加均下降,重牧与轻牧相比C、N、P养分储量分别下降26%、17%、27%;表层单位质量活根C含量轻牧最高、N含量中度放牧最高、P含量重牧最高;死根N、P变化与活根相反。3)随牧压增加土壤有机碳、全氮密度以及N、P速效养分均上升,全磷含量相对稳定,但表层全磷含量下降。数据分析得出,休牧增加了根系生物量的同时,表层土壤根系的C/N、C/P比值升高,N/P比值降低。说明根系对土壤C积累及养分循环起重要作用,而生长季休牧有利于高寒灌丛草地土壤养分保持,这与高寒地区植物生长缓慢特性相适应。     

Carbon,nitrogen, phosphorus and enzymatic activity under different land uses in a tropical,dry ecosystem

We compared total C, N and P, available forms of N and P and dehydrogenase, urease and acid phosphatase activities in soils from primary forests, 26‐year‐old pastures and 26‐year‐old secondary forests in the tropical dry forest region of Chamela, Jalisco, Mexico. We hypothesized that, because of their natural regeneration and greater plant diversity, secondary forest soils would have higher fertility and enzyme activities than pasture soils and would be more similar to primary forest soils. We predicted also that enzymes would be better indicators of land‐use effects on soil fertility than nutrients. Only one nutrient, available phosphorus, and one enzyme, acid phosphatase, were significantly and consistently affected by land use. As expected, these parameters were greater in primary and secondary forests than in pastures. Principal components analysis using all variables placed secondary forests intermediate between primary forests and pastures, as predicted, and total C, N and P, available P, ammonium, phosphatase, urease and the C:P ratio were the variables associated with this spatial arrangement of land uses. We conclude that secondary forest soils showed improved fertility and were overall closer to primary forests than to pastures in most variables measured.     

The influence of different types of urban land use on soil microbial biomass and functional diversity in Beijing,China

Soil microbes in urban ecosystems are affected by a variety of abiotic and biotic factors resulting from changes in land use. However, the influence of different types of land use on soil microbial properties and soil quality in urban areas remains largely unknown. Here, by comparing five types of land use: natural forest, park, agriculture, street green and roadside trees, we examined the effects of different land uses on soil microbial biomass and microbial functional diversity in Beijing, China. We found that soil properties varied with land uses in urban environments. Compared to natural forest, soil nutrients under the other four types of urban land use were markedly depleted, and accumulation of Cu, Zn, Pb and Cd was apparent. Importantly, under these four types of land use, there was less microbial biomass, but it had greater functional diversity, particularly in the roadside‐tree soils. Furthermore, there were significant correlations between the microbial characteristics and physicochemical properties, such as organic matter, total nitrogen and total phosphorus (P < 0.05), suggesting that lack of nutrients was the major reason for the decrease in microbial biomass. In addition, the larger C/N ratio, Ni concentration and pool of organic matter together with a higher pH contributed to the increase in microbial functional diversity in urban soils. We concluded that different land uses have indirect effects on soil microbial biomass and microbial community functional diversity through their influence on soil physicochemical properties, especially nutrient availability and heavy metal content.     

新疆艾比湖地区不同土地利用方式土壤养分、酶活性及微生物特性研究

新疆艾比湖地区在我国内陆荒漠自然生态系统中具有典型性和较高研究价值,通过对不同土地利用方式土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用方式土壤酶活性及微生物特性(土壤微生物量和微生物数量)。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用方式土壤机械组成不尽一致,黏粒含量占主导地位,粗砂粒含量相对较低,土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用方式对土壤养分具有较大影响,不同土地利用方式下土壤养分(有机碳、全氮、全磷)和有效养分(有效磷、有效氮、有效钾、有效锌、有效铁含量)均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,土壤全磷在不同土地利用方式下差异均不显著(p0.05);与耕地相比,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物数量(细菌、真菌和放线菌),土壤酶活性(土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性)均有明显的增加,大致表现为:林地草地耕地未利用地;相关性分析表明,土壤微生物量碳和氮、细菌、放线菌和真菌数量、蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和磷酸酶活性均呈显著或者极显著的负相关(p0.05,p0.01);土壤有机质和全氮与蔗糖酶、脱氢酶、磷酸酶和细菌数量呈极显著正相关(p0.01),土壤有效养分与土壤微生物量碳、细菌数量和蔗糖酶活性呈显著或极显著正相关(p0.05,p0.01),说明土壤微生物量碳仍是有效养分的主要来源,其中土壤容重对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为负,土壤养分对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为正,这是造成不同土地利用方式土壤微生物量、微生物数量和酶活性差异的重要原因,其中有机质和全氮是土壤微生物量、微生物数量和酶活性的主要养分来源。     

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。     

氮素有机替代对东北黑土区土壤微生物碳磷资源限制的影响

  【目的】  土壤微生物数量和结构普遍受到碳 (C)，氮 (N)、磷 (P)等养分有效性的影响，研究不同施肥措施对东北黑土区土壤理化性质、微生物量和酶活性的影响，深入了解土壤微生物养分资源限制状况及其变化规律，为提高土壤生物肥力提供理论依据。  【方法】  试验设在黑龙江省哈尔滨市，土壤类型为黑土，种植制度为玉米单作。试验开始于2019年，共设9个处理:不施肥 (CK)、习惯施肥 (FP)、推荐施肥 (OPT)、推荐施肥不施氮 (–N)；有机氮替代推荐施氮量的10% (M1)、20% (M2)、30% (M3)、40% (M4) 和50% (M5)。玉米收获后，采集0—20 cm土壤样品，测定土壤含水量、pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾、可溶性有机碳、可溶性有机氮、微生物量碳、微生物量氮和4种土壤酶 (酸性磷酸酶、β-D-葡萄糖苷酶、L-亮氨酸氨基肽酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶) 活性。  【结果】  与OPT处理相比，有机氮替代化肥氮处理提高了土壤速效养分含量 (可溶性有机碳、有效磷、速效钾) 和微生物量 (微生物量碳、微生物量氮)，其中可溶性有机碳、有效磷和速效钾的含量随替代比例的增加分别增加了15.5%～46.6%、1.4%～18.5%和2.4%～18.8%；MBC和MBN的含量随有机替代比例的增加分别增加了1.4%～19.9%和0.04%～22.7%。PCA分析显示出CK、化肥处理 (FP、OPT、–N) 和有机氮替代化肥氮处理 (M1、M2、M3、M4、M5) 下的土壤酶活性具有显著差异；RDA分析进一步表明有效磷 (F = 14.1，P = 0.002) 是影响酶活性变化的主要理化因子，解释了不同处理间酶活性差异的36.1%。酶化学计量散点图显示出试验点的土壤微生物均受到磷的限制，FP处理下的土壤微生物还受到碳的限制。此外，与CK相比，有机氮替代化肥氮显著提高了β-D-葡萄糖苷酶与酸性磷酸酶的比值，但是矢量角度在不同有机替代处理间并无显著差异。  【结论】  在本试验区中，未施肥处理下土壤微生物受到碳和磷的共同限制，习惯施肥和优化施肥均会加剧微生物的碳限制。有机氮替代化肥氮可以显著提高土壤的养分含量与生物肥力，解除土壤微生物的碳限制，并显著减轻土壤微生物的磷限制。但是磷限制的减轻效果并未随有机氮替代化肥氮比例的增加而显著增加，考虑到有机肥养分释放较为缓慢，具体的有机替代比例还需开展长期试验。     

The effects of N and P additions on soil microbial properties in paired stands of temperate secondary forests and adjacent larch plantations in Northeast China

The conversion of secondary forests to larch plantations in Northeast China has resulted in a significant decline in soil available nitrogen (N) and phosphorus (P), and thus affects plant productivity and ecosystem functioning. Microbes play a key role in the recycling of soil nutrients; in turn, the availability of soil N and P can constrain microbial activity. However, there is little information on the relationships between available soil N and P and the microbial biomass and activity in larch plantation soil. We studied the responses of soil microbial respiration, microbial biomass and activity to N and P additions in a 120-day laboratory incubation experiment and assessed soil microbial properties in larch plantation soil by comparing them with the soil of an adjacent secondary forest. We found that the N-containing treatments (N and N + P) increased the concentrations of soil microbial biomass N and soluble organic N, whereas the same treatments did not affect microbial respiration and the activities of β-glucosidase, N-acetyl-β-glucosaminidase and acid phosphatase in the larch plantation. In addition, the concentration of microbial biomass P decreased with N addition in larch plantation soil. In contrast, N and N + P additions decreased microbial respiration, and N addition also decreased the activity of N-acetyl-β-glucosaminidase in the secondary forest soil. The P treatment did not affect microbial respiration in either larch plantation or secondary forest soils, while this treatment increased the activities of β-glucosidase and acid phosphatase in the secondary forest soil. These results suggested that microbial respiration was not limited by available P in either secondary forest or larch plantation soils, but microbial activity may have a greater P demand in secondary forest soil than in larch plantation soil. Overall, there was no evidence, at least in the present experiment, supporting the possibility that microbes suffered from N or P deficiency in larch plantation soil.     

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.