转Bt基因棉叶对土壤微生物多样性的影响

应用Biolog方法研究了转Bt基因棉粉碎叶腐解对土壤微生物群落结构功能多样性的影响。取腐解10d、25d、40d、55d、70d土样分析土壤微生物群落多样性指数及土壤微生物对聚合物、胺类、氨基酸、糖、羧酸和其他类碳源利用情况。结果表明:在腐解过程中,转Bt基因棉粉碎叶土壤微生物群落丰富度下降,群落多样性显著降低,而群落优势集中性明显提高;转Bt基因棉粉碎叶影响了土壤微生物群落对碳源的利用程度,表现为可显著增加对糖类、胺类和氨基酸类碳源的利用,初期显著降低对羧酸类碳源的利用,对聚合物类和其他类碳源的利用率无显著影响;主成分分析表明转Bt基因棉粉碎叶对土壤微生物群落原有结构功能影响具有持续性。     

典型设施菜地中土壤微生物代谢功能多样性

土壤微生物代谢功能多样性是维持土壤生态系统健康的关键。为评价设施蔬菜种植对土壤微生物代谢功能多样性的影响,采用Biolog-Eco微平板法,研究了2个典型设施蔬菜种植市、不同种植年限设施菜地中土壤微生物代谢功能多样性,分析了与碳源利用相关的细菌群落及影响因子。结果表明：两地设施菜地土壤中平均颜色变化率（Average well color development,AWCD）、Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数随着种植年限的增加而降低,但安丘种植14 a和寿光种植10 a菜地土壤不符合此规律。主成分分析发现,两地之间土壤微生物对碳源利用的差异大于不同种植年限之间的差异。相关分析发现,在安丘土壤中,11种碳源（分属糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物类）与不同门细菌显著相关（P<0.05）;Firmicutes是与碳源相关种类最多的细菌,与9种碳源显著相关（P<0.05）。在寿光土壤中,16种碳源（分属糖类、氨基酸类、羧酸类、聚合物类、酚类和胺类）与不同门细菌显著相关（P<0.05）;Latescibacteria是与碳源相关种类最多的细菌,与4种碳源显著相关（P<0.05）。冗余分析发现,Cd是影响安丘土壤微生物碳源利用的最强环境因子,其负作用显著（P<0.01）,有机质（OM）的正作用为显著（P<0.01）。Zn、OM、Cd对寿光土壤微生物碳源利用的负作用显著（P<0.05）,As、pH值的正作用显著（P<0.05）。设施蔬菜长期种植导致土壤微生物代谢功能多样性持续降低,土壤生物质量退化,亟需采取有效耕作措施改善土壤微生态环境,保障设施菜地土壤健康。     

三七种植土壤中主要污染物累积及微生物特性变化

通过野外采样及室内分析研究了三七不同种植年限土壤中主要污染物积累以及土壤酶活性和微生物功能多样性的变化特征。结果表明:Zn、Cr、Cd、As、Ni、Hg、Cu含量均超过国家土壤环境质量二级标准,其中As、Cd污染程度最严重;随着三七种植年限增加,土壤中重金属Cu、Cr累积量增加。有机氯农药五氯硝基苯及毒死蜱在土壤中也存在一定程度的残留,其平均含量分别为42.6和79.4μg/kg。随着三七种植年限的增加,土壤微生物碳源利用能力逐渐增强,群落物种均一度发生变化,而土壤脲酶、脱氢酶活性呈明显的先提高后下降的趋势。冗余分析表明As、Ni对土壤微生物活性及多样性起主要抑制作用。     

滨海湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素

连续3年(2015-2018年)研究了珠江三角洲滨海红树林湿地、芦苇湿地、碱蓬湿地和互花米草湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素。结果表明:土壤pH基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中不同湿地植物群落土壤pH值差异均不显著(p0.05);土壤有机碳、全氮、全钾基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地。滨海湿地不同植物群落土壤微生物碳源利用(AWCD)总体上呈逐渐增加的趋势,在培养24～72 h内AWCD快速增长,72 h后增长缓慢,192 h后急剧增长;相同时间土壤微生物碳源利用大致表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,局部有所波动。碳水化合物和羧酸类碳源是滨海湿地不同植物群落土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(Ds)和碳源利用丰富度指数(S)基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中优势度指数(Ds)差异均不显著(p0.05)。主成分分析结果表明,具有较高相关性的碳源有18种,其中羧酸类化合物有5种,多聚化合物有3种,碳水化合物有6种,芳香化合物1种,氨基酸2种,胺类化合物1种,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源。相关性分析显示,土壤养分和pH与微生物群落功能多样性密切相关,其中pH对土壤微生物群落功能多样性贡献为负,土壤养分对土壤微生物群落功能多样性贡献为正,是滨海湿地不同植物群落土壤微生物群落多样性差异的重要影响因素。     

转Bt基因棉粉碎叶对土壤微生物群落功能多样性的影响

采用Biolog GN2微平板法,研究转Bt基因棉粉碎叶添加到土壤后,对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,在转Bt基因棉粉碎叶添加到土壤后,第10天和第40天的平均颜色变化率(AWCD)显著提高,表明微生物群落的代谢加快,活动强度加大;土壤微生物群落对糖类、胺类、氨基酸类和羧酸类4类碳源的优势利用顺序发生明显变化,表明土壤微生物群落结构及其功能多样性发生了一定改变;土壤微生物群落对聚合物类和其他类碳源的利用率无显著影响,但显著提高对糖类、胺类和氨基酸类碳源的利用率,并仅在第10天显著降低对羧酸类碳源的利用率,表明降解糖类、胺类和氨基酸类碳源的微生物可能是转Bt基因棉粉碎叶影响的主要土壤微生物类群。     

嘉陵江流域不同土地利用类型土壤微生物功能多样性特征

基于2013—2015年对嘉陵江流域中游（四川段）不同土地利用类型（混交林、草甸、针叶林、阔叶林、灌丛和裸地）土壤生境的调查分析数据,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法（FAMEs）系统研究了土壤微生物多样性群落特征。不同土地利用类型土壤养分和有效养分基本表现为混交林 > 阔叶林 > 针叶林 > 灌丛 > 草甸 > 裸地。不同土地利用类型土壤微生物群落代谢平均颜色变化率（AWCD）随培养时间延长而逐渐增加,土壤微生物群落代谢活性依次是混交林 > 阔叶林 > 针叶林 > 灌丛 > 草甸 > 裸地。土壤微生物对不同种类碳源的利用强度存在较大差异,碳水化合物和羧酸类碳源是不同土地利用类型土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落的物种丰富度指数（H）、均匀度指数（E）、优势度指数（D_s）和碳源利用丰富度指数（S）总体趋势为混交林最高,针叶林和阔叶林次之,裸地最低,优势度指数在不同土地利用类型差异并不显著（p > 0.05）。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1,主成分2分别能解释变量方差的65.154%和81.047%,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源;土壤微生物多样性指数与土壤养分之间呈正相关,与pH值呈负相关,而土壤全碳和全氮含量对土壤微生物多样性贡献较大,这是造成土壤微生物群落功能多样性差异的主要原因。H,E和S与土壤养分各指标的相关系数绝对值均高于D_s,说明了土壤养分对土壤微生物群落优势度指数的影响作用较小。     

模拟氮沉降对滨海湿地土壤微生物功能多样性的影响

为全面了解大气氮沉降条件下滨海湿地土壤微生物碳源利用特点,本研究在江苏盐城滨海湿地建立模拟氮沉降实验平台,设置N1(N,0 g/(hm~2·a),对照)、N2(N,3 g/(hm~2·a),低氮)和N3(N,6 g/(hm~2·a),高氮)3个处理,采用Biolog微平板法,分析了土壤微生物功能多样性在不同氮处理下的变化规律和特点。结果表明:不同氮沉降处理间土壤微生物功能多样性差异显著,AWCD值随培养时间延长而增加;Shannon和Mc Intosh多样性指数也随施氮增加呈现升高的趋势,且不同处理间多样性指数差异显著;物种多样性和功能多样性表现出相同的变化规律。土壤微生物对6大类碳源利用强度存在差异,各处理间土壤微生物对碳水化合物类碳源利用率最高,为优势碳源;主成分分析结果显示,不同处理间土壤微生物在碳源利用上有明显的空间分异,土壤微生物功能多样性的差异主要体现在对羧酸类、酚酸类和胺类碳源的利用上,其中胺类尤为突出;此外,对不同施氮处理土壤微生物群落功能多样性与土壤理化因子进行相关分析,结果显示全氮、铵态氮、全磷会对滨海湿地土壤微生物组成和功能活性产生重要影响。     

巯基坡缕石对镉砷复合污染土壤钝化修复及微生物群落的影响

为探究巯基坡缕石对镉(Cd)–砷(As)复合污染土壤的修复效果及其对土壤生态功能的影响,以Cd-As复合污染水稻土为研究对象,探究了1%、2%巯基坡缕石添加对土壤理化性质、Cd和As有效态的影响,并采用高通量测序技术分析了不同处理对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:巯基坡缕石添加显著降低了土壤pH,其中2%处理下pH降低更明显。与对照相比,1%和2%巯基坡缕石处理下,土壤有机质含量分别增加了30.2%、60.9%,Cd的有效态含量与毒性特性浸出量分别降低了97.7%～98.3%、77.1%～92.7%,而As的有效性未发生显著变化。巯基坡缕石添加对土壤微生物多样性及丰度无显著影响,但属水平下Pseudanabaena＿NgrPSln22和Pseudomonas的相对丰度显著降低了85.4%～98.1%、75.3%～78.9%。巯基坡缕石处理下土壤微生物群落结构显著改变,其中pH和Cd的有效性是显著影响因素。总之,巯基坡缕石不仅能显著降低Cd有效性,提高土壤有机质含量,还会影响细菌群落结构,增加土壤抗病菌丰度和减少固氮菌丰度。     

温度、水分及有机物料对苹果园土壤有机碳转化和微生物群落多样性的影响

通过室内培养的方法,研究了不同温度(15℃、25℃、变温)、水分(40%、60%、80%田间持水量)及有机物料(未添加、秸秆、秸秆+尿素)处理对苹果园土壤有机质含量及微生物活性、多样性指数、对碳源利用能力变化规律的影响。结果表明:正交试验中(2012年)果园土壤培养150 d时水分对有机质(SOM)含量影响效应达显著水平,且大于温度。培养90 d温度对土壤微生物香浓指数影响效应大于水分,对优势度指数影响效应小于水分。温度对土壤微生物利用碳水化合物类(90 d,150 d)、氨基酸类(90 d,150 d)、胺类(15 d,90 d,150 d)碳源能力影响效应大于水分。秸秆对土壤有机质(45 d,90 d,150 d)、胡敏酸及富里酸含量有显著影响(P0.05)。优势组合验证处理(2013年)表明,在25℃+60%田间持水量(WHC)条件下果园土壤培养15~60 d更利于土壤有机质的积累。在15℃+60%WHC条件下果园土壤培养45 d时土壤微生物活性较强,且微生物群落结构相对丰富,在该时期果园土壤中微生物在60%WHC条件下对碳水化合类、氨基酸类、羧酸类及胺类碳源利用能力较强。     

高通量测序技术下连作植烟土壤细菌群落与土壤环境因子的耦合分析

为了揭示连作条件下植烟土壤细菌群落结构及其与土壤环境间的响应关系,本研究采用了Illumina平台Hiseq2500高通量测序技术,对不同施肥处理(常规施肥,蚯蚓粪肥,微生物菌肥以及蚯蚓粪和微生物菌肥混合)的漯河烟区连作植烟土壤细菌进行16S rRNA V4区测序,结合冗余分析(redundancyanalysis,RDA)研究土壤细菌微生物的群落结构组成、多样性以及与土壤环境间的相关关系.结果表明,测序质控后共获得25 203个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs),计1 600 239条读数.分层聚类图显示,不同施肥处理的连作植烟土壤细菌群落有较大差异,但这种差异不体现在结构多样性上.多样性指数分析表明,连作植烟土壤细菌群落易受环境变化的影响,体现出一定的时间差异性;烤烟成熟期土壤丰度指数明显升高,微生物菌肥和蚯蚓粪肥处理下土壤细菌群落丰度变化较大.主成分分析表明,不同土壤环境因子间有很强的相关关系,可以将原有的11个土壤环境因子按照强正相关关系划分为4类;RDA结果表明,土壤pH既影响土壤细菌群落的多样性,又影响土壤细菌群落的丰度;而有机质主要对土壤细菌群落丰度有积极影响.研究结果为在微生物水平上研究连作植烟障碍的形成机理提供了依据.     

慈溪市土壤系统分类研究

本文对浙江省慈溪市第二次土壤普查土壤分类系统进行了修订,并建立了慈溪市土壤系统分类,依据浙江省土系建立的原则和要求,初步建立了慈溪市土壤的土族和土系。     

土壤动物在农业生态系统中的研究进展

近些年来随着对生态学的深入研究,人们认识到土壤动物的群落结构、功能以及在生态过程中积极的不可替代的作用,土壤动物逐渐成为生态学研究的热点之一。本文分析评价了国内关于土壤动物的研究进展。同时对国外土壤动物在土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系、二氧化碳浓度对其的影响、在农业生态系统中的作用、在城市生态系统研究中的作用、在废弃物处理及土壤改良中的应用、在N循环中的作用、湿地土壤动物研究等10个方面的研究动态进行了综述。并提出了对土壤动物研究工作的几点建议。     

土壤时空变化研究的进展与未来

理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展,本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括:地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。     

城市化过程对土壤资源影响研究进展

世界范围内的快速城市化过程对土壤资源的质与量都产生了深刻影响.作为一种不可再生性自然资源,土壤在我国快速城市化过程中的强烈人为活动影响下发生功能上的转化、弱化甚至消失.城市及其周边地区的土壤景观、各种土壤过程都明显异于传统的土壤质量演变规律.与农业生态系统相比,城市生态系统更加复杂,城市化过程中土壤演变研究的挑战性也更大.深入开展城市化过程中土壤质、量响应及其生态环境效应的系统研究意义重大.     

四种土壤管理方式对李园土壤微生物和土壤酶的影响

通过2003~2004两年的试验发现,刈割覆盖、刈割压埋、畜粪还园三处理纤维分解菌和硅酸盐细菌的数量均明显高于清耕处理(对照),且两种微生物数量均以夏季最多,秋季次之,春季再次,冬季最少。前三处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维分解酶、多酚氧化酶的酶活性都较清耕有显著或极显著提高;各处理酶活性也以夏季最高、秋季次之,春季再次,冬季最低。2004年刈割覆盖、刈割压埋两处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性较2003年有显著或极显著增加,畜粪还园、清耕两处理三种酶活性两年间差异很小。经相关性分析还发现,纤维分解菌除与脲酶相关性不显著外,它与其余的酶均显著或极显著正相关;硅酸盐细菌与所有的酶均极显著正相关。     

分形理论在土壤肥力研究中的应用与前景

分形理论的提出对于定量描述复杂的、高度不规则的系统特征与机理提供了方法.本文从土壤腐殖质、土壤微生物、土壤团聚体等方面回顾了分形理论在土壤肥力研究中的主要结果:土壤腐殖质胶体在不同条件下形成不同分形特征的聚合物;同一种微生物可能形成具有不同分形特征的结构;土壤中的有机无机胶体在不同条件下凝聚成不同的团聚体,从而形成不同的土壤结构并对其肥力功能产生影响.我们认为分形理论在探索土壤的形成过程和肥力功能上将具有重要的应用前景:如团粒结构体的形成可能是由土壤胶体分形凝聚而成;土壤中的活性有机质有逐渐老化的现象,可能和腐殖质胶体由结构疏松的分形结构向普通团聚体过渡的过程有关;土壤微生物在不同微环境下具有不同的分形特征,可以推测在各种土壤过程(包括物理、化学以及生物化学过程)中它们的功能也可能是不一样的.此外,土壤结构的开放程度决定孔隙、水分以及空气的分布,从而决定了微生物的生存空间.所以土壤结构体对微生物空间分布的影响也是将来该领域值得研究的内容之一.     

湖南省典型农田土壤养分现状及近30年变化趋势

通过文献资料分析及实地调查和采样,对比研究了湖南省典型农田土壤的肥力状况及近30年变化趋势.结果表明:湖南省典型农田当前0 ～ 20 cm 和20 ～ 100 cm土壤有机质平均含量为30.43 g/kg和11.91g/kg,全氮平均含量为1.79 g/kg和0.82 g/kg,全磷平均含量为0.56 g/kg和0.44 g/kg,全钾平均含量为17.13 g/kg和17.17 g/kg.与第二次土壤普查结果比较:除20 ～ 100 cm土壤层次有机质和碱解氮含量呈下降趋势外,其他层次有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾等土壤养分指标呈显著增加趋势.0～20 cm土壤有酸化趋势.     

土壤退化时间序列的构建及其在我国土壤退化研究中的意义

我国土壤退化发生广、发展快,后果严重,很多问题亟待解决,加大其研究力度势在必行。显而易见,人们对土壤特性与土壤退化过程了解得越详细,对土壤退化的评估与防治也会越好。因此迫切需要建立大量土壤退化时间序列来明确土壤退化过程中时间因素的作用并帮助人们正确理解和认识土壤退化与人为作用之间的关系。为了得到可靠的结果,土壤退化时间序列的建立需包括起始土壤相似性判定与退化土壤绝对或相对年龄的验证两个重要过程。本文详细论述了土壤退化时间序列的构建过程及应注意的问题,并探讨了土壤时间序列在我国土壤退化研究中的意义,旨在为土壤退化时间序列的正确建立与应用提供较为详尽的参考。     

矿区复垦土壤养分变化趋势研究

系统研究了孝义露天铝矿不同复垦年限的土壤养分变化 ,结果表明 :随着复垦年限的增加 ,复垦土壤有机质、全氮、有效磷均呈逐年增加趋势 ,土壤容重逐年下降 ,土壤全磷、全钾、速效钾、土壤 pH、交换量和Cu、Zn、B、Mn、Fe等微量元素的有效态含量变化不明显。研究证明通过种植牧草和大量施用有机肥和化肥 ,可加速复垦土壤的熟化、土壤理化性状逐年改善 ,土壤生产力逐年提高。     

Carbon dioxide emissions after application of tillage systems for a dark red latosol in southern Brazil

Soil tillage may influence CO₂ emissions in agricultural systems. Agricultural soils are managed in several ways in Brazil, ranging from no tillage to intensive land preparation. The objective of this study was to determine the effect of common soil tillage treatments (disk harrow, reversible disk plow, rotary tiller and chisel plow tillage systems) on the intermediate CO₂ emissions of a dark red latosol, located in southern Brazil. Different tillage systems produced significant differences in the CO₂ emissions, and the results indicate that the chisel plow produced the highest soil carbon loss during the 15 days period after tillage treatments were performed. Emissions to the atmosphere increased as much as 74 g CO₂ m⁻², at the end of a 2-week period, in the plot where the chisel plow treatment was applied, in comparison to the non-disturbed plot. The results indicate that the total increase on the intermediate term soil CO₂ emissions due to tillage treatments in southern Brazil is comparable to that reported for the more humid and cooler regions.