STUDY ON THE SOIL MICROBIAL BIOMASS AS A BIO

本文测定了中国科学院红壤生态实验站内林地、不同施肥制度的红壤旱地和受有机农药污染地的土壤微生物生物量,探讨了土壤微生物生物量作为红壤生态系统土壤质量生物指标的可行性。结果表明,土壤微生物生物量能够灵敏地反映出不同植被对红壤生态系统的修复或重建作用,反映了不同施肥制度对红壤可耕地培肥作用的差异,以及检测出多效唑和杀虫脒对土壤的污染。因此,土壤微生物生物量可以作为红壤生态系统土壤质量的生物指标。     

旱地红壤与红壤性水稻土水分特性分析

对低丘红壤地区红壤性水稻土(黄筋泥田)和旱地红壤(黄筋泥)及不同利用方式下土壤的持水和供水特征进行了研究.结果表明,与红壤性水稻土相比,旱地红壤持水供水能力弱;红壤性水稻土各样品之间持水和释水能力的差异与有机质的变化相似,在红壤地区,培肥土壤有利于提高土壤抗旱能力,土壤利用方式不同改变了土壤孔隙的分布状况,使旱地红壤在低吸力段土壤的水分特征存在明显差异.     

不同施肥制度对南方旱地红壤微生物组结构和功能影响研究进展

土壤微生物组在促进土壤养分循环、提高土壤固碳能力和维持土壤肥力等方面具有重要的作用。红壤是我国南方重要的耕地资源,但其有机质含量低、水土流失严重,且面临着土壤酸化导致的活性铁铝增加、作物生长受限和微生物活性下降等严峻问题。我国近年来基于红壤旱地长期定位试验和短期培育试验开展了很多工作,在通过调控红壤微生物组以缓解土壤酸化、增加有机质含量和提高氮磷养分有效性方面取得了突破性进展。本文综述了红壤区农田土壤微生物组结构的主要驱动因素,回顾和比较了长期施用化肥、有机肥和有机无机配施等不同施肥制度对我国南方旱地红壤微生物组结构和功能影响的研究工作,阐述了有机培肥制度对红壤微生物群落多样性的积极效应;总结了配施有机肥在提高红壤有机碳周转功能类群和氮磷代谢功能类群丰度,促进红壤有机碳分解、维持有机质稳定和提高土壤氮磷养分有效性等方面的重要作用;探讨了高多样性微生物群落中关键特殊性代谢功能对驱动微生物群落装配和维持土壤生态功能稳定的作用。最后,对我国旱地红壤微生物组未来的研究方向进行了展望,强调了可以通过改进微生物培养策略、明确微生物组不同类群的功能特征和驱动因素、充分挖掘农业微生物组资源、开发调控红壤微生物组的微生物肥料产品和高效农业管理措施来提高红壤养分循环效率、促进有机质稳定和降低铁铝活性,充分发挥微生物组在红壤耕地资源可持续利用与农业绿色发展中的作用。     

红壤的物理性质及其生产意义

热带和亚热带地区广泛分布着红壤性土壤。由于该地带水热条件十分优越,促进了土壤矿物组成的强烈风化和生物物质的迅速循环,从而构成了红壤性土壤所具有的独特的化学性质和物理行为。晚近的研究表明,红壤性土壤中大量存在的高岭类粘土矿物和三二氧化物不仅决定了土壤中一系列的化学环境,而且也影响着土壤中的物理过程和力学性质的变化^[13,18],而后者的控制和改善又往往是红壤开发利用成败的关键之一^[17]。     

广东红壤类土壤结构特征及其影响因素

探讨了广东红壤的结构特征及其影响因素。研究结果表明，红壤类土壤具有较好的团聚性，较高的水稳性，但孔隙性较差。土壤结构受土壤颗粒组成，有机质含量和利用方式的影响。红壤开垦后，土壤团聚性受到破坏，但孔隙性有所改善。为改善红壤的土壤结构，应该增加土壤的有机质含量。     

中国科学院红壤生态实验站长期监测研究进展

针对红壤地区面临的一系列土壤问题,中国科学院红壤生态实验站围绕典型红壤地区水、土、气、生4个方面的各项指标参数进行了长期监测。每年共采集和分析整理各类数据约30 Mb。大量的监测数据信息为红壤生态系统的长期研究以及区域农业可持续发展提供了支撑服务。通过多年的监测研究,发现红壤地区土壤p H呈下降趋势,土壤有机质、全量氮、磷等养分含量不同程度增加,土壤速效养分含量增长速度缓慢。     

南方红壤区环境因子及其侵蚀特征研究

红壤是我国南方分布较广的一种土壤类型,由于特殊的自然环境以及人为不合理的土地利用方式,导致红壤区土壤流失严重。在总结前人研究的基础上,分析了与红壤区土壤侵蚀相关的气候、地质、地形、植被、土壤理化性质等环境因子特征及红壤的侵蚀特点。     

会理县烟区土壤肥力状况综合评价

会理县是四川主要的烤烟种植区之一,基于会理县主要植烟乡镇269份土壤样品的养分指标,运用模糊综合评价法对会理县燥红壤、红壤、棕壤、黄棕壤、紫色土、水稻土和石灰岩土七种植烟土壤进行综合肥力评价。结果表明会理烟区7种土壤类型的肥力综合指数是:石灰岩土黄棕壤水稻土红壤棕壤紫色土燥红壤;石灰岩土和黄棕壤Ⅰ级土壤所占比例较大;水稻土Ⅱ级和Ⅲ级分布较多;棕壤、紫色土、燥红壤大部分为Ⅳ级;红壤各等级分布比较平均。各土壤类型肥力状况差异较大,石灰岩,黄棕壤和水稻土相比较优,红壤、棕壤、紫色土和燥红壤要根据具体情况进行肥力改造。     

江西省红壤地区主要土壤类型的高光谱特性研究

土壤光谱是土壤理化性质的综合反映,研究江西省红壤地区主要土壤类型的高光谱特性,对土壤的精准管理和土壤数字制图有重要意义。选择有代表性的吉安县、余江县、兴国县和湾里区,采集443个土壤表层土样,采用ASD光谱仪测量了其可见-近红外反射高光谱(350~2 500 nm)。对光谱进行连续统去除和二阶导数处理后,对四种主要红壤亚类及其土属的高光谱特性进行研究。然后选取反映成土母质、氧化铁(针铁矿和赤铁矿)、土壤有机质含量、黏土矿物等的光谱特征表现变量及高光谱反射率等共19个特征变量,对光谱进行Fastclus聚类分析。结果表明:红壤地区土壤不同亚类光谱反射率差异明显,620 nm~740 nm的特征吸收面积黄红壤红壤棕红壤红壤性土,420 nm和447 nm的二阶导数差值黄红壤棕红壤红壤红壤性土。棕红壤光谱在可见光-短波近红外光谱区域土壤反射率较高,位于1 900 nm范围的吸收强度较其他亚类宽浅。红壤性土光谱曲线最为陡峭,在近红外光谱区域土壤反射率最高,在1 400 nm、1 900 nm有较强的尖锐吸收峰,在2 200有超强吸收峰。红壤亚类光谱曲线整体走势与红壤性土亚类相似,但在900 nm、1 400 nm、1 900 nm和2 200 nm的吸收强度较红壤性土弱,反射曲线位置较高。不同亚类水稻土由于水淹时间的不同,其光谱特征差异较为明显,光谱反射率表现为淹育型水稻土潴育型水稻土潜育型水稻土,620 nm~740 nm的特征吸收面积潜育型水稻土潴育型水稻土淹育性水稻土,420 nm和447 nm的反射率二阶导数差值为淹育型水稻土潴育性水稻土潜育型水稻土,但均高于红壤。选取的特征变量对土壤进行亚类分类的准确率为86.23%,分类的准确度较高,而土属的准确率仅为66.37%。可见-近红外土壤光谱特征可以作为江西红壤地区主要土壤亚类划分的定量参考指标。     

不同产地油菜秸秆制备的生物质炭对红壤酸度和土壤pH缓冲容量的影响

  目的  明确不同产地油菜秸秆制备的生物质炭对红壤酸度的改良和土壤pH缓冲容量的提升效果。  方法  将不同添加量的油菜秸秆炭分别与两种酸性红壤混合,然后进行室内培养试验,测定培养实验前后土壤pH、pH缓冲容量、土壤交换性盐基离子和土壤交换性酸。  结果  添加油菜秸秆炭显著提高了土壤的pH、pH缓冲容量、交换性盐基离子含量,显著降低了土壤交换性酸含量。说明添加油菜秸秆炭不仅可以改良红壤酸度,还能提高红壤的抗酸化能力,因而可以减缓土壤的复酸化。生长在碱性土壤上的油菜秸秆制备的生物质炭对红壤酸度的改良效果和对土壤pH缓冲容量的提升效果均优于生长在酸性土壤上的油菜秸秆制备的生物质炭,在5%添加水平下,前者使湖南红壤pH相比对照提高37.4%,后者使该土壤的pH提高22.4%;相应地,2种生物质炭分别使该土壤的pH缓冲容量分别提高41.4%和37.3%。2种油菜秸秆炭对红壤pH和pH缓冲容量的提升效果与其碱含量和表面官能团多少相一致。  结论  碱性土壤上生长的油菜秸秆制备的生物质炭对红壤具有更好的改良效果。     

微生物菌肥对干旱矿区土壤的改良效果

为了提高干旱矿区土壤肥力,丰富植被重建及生态修复理论,通过盆栽试验,种植紫花苜蓿、披碱草和冰草3种干旱矿区常见草本植物,并结合施用不同浓度的微生物菌肥处理,利用双因素方差分析揭示施肥水平和植物种类对土壤生物及理化性质的影响,采用因子分析和聚类分析进行综合评价,以筛选土壤改良效果的最佳组合。结果表明:(1)试验组较对照组土壤中细菌、真菌、放线菌、微生物总数量、微生物量碳、氮、有机质和速效氮磷钾均显著增加(p0.05),而微生物量碳氮比和pH显著减小(p0.05)。(2)施肥水平和植物种类对细菌、真菌、放线菌、微生物总量、微生物量氮和碳氮比有显著交互作用。(3)因子分析和聚类分析的结果基本一致,土壤改良效果最佳的为种植紫花苜蓿并施入20 g/kg的微生物菌肥;施用微生物菌肥能有效改良水肥贫瘠的干旱矿区土壤,随着微生物菌肥施用量的增加,土壤的改良效果逐步提升。     

退化红壤不同植被恢复下土壤微生物量季节动态及其指示意义

不同植被恢复下退化红壤恢复 1 0a后土壤微生物生物量 (C、N)的季节动态分析表明 :相比侵蚀裸地 ,植被恢复显著提高了土壤微生物量。不同植被对微生物量的影响具有极显著差异 (p <0 0 1 ) ,0～5cm土层的季节平均值顺序为 :保护荒草地 >干扰荒草地 >小叶栎 >混交林≥木荷 >马尾松 ;不同植被下微生物量N的差异更为明显。土壤微生物量呈高度季节变异 ,植被与季节存在极显著的交互作用 (p<0 0 1 ) ,但季节的影响低于植被 ;植被和季节的影响主要反映在 0～ 5cm土层。微生物量与土壤有机质及其它生物活性指标高度相关 (p<0 0 1 ) ,且能很好地区分不同植被间的差异 ,在红壤质量指示方面潜力很大。利用微生物量监测红壤质量恢复 ,建议春季为采样期 ,至少单独分析 0～ 1 0cm土层     

土壤微生物对施入肥料氮的固持及其动态研究

采集长期定位试验（１４年）土壤（棕壤）进行盆栽试验，并应用同位素＾１５Ｎ示踪技术研究了土壤中微生物对肥料氮的固持及其动态，结果表明，施肥后５天土壤微生物对施入人肥氮的固持达达到最高，除单施氮肥处理的固持量占施入人肥氮量的５．４％外，其余各处理均天１３．３％－１５．４％间，施肥后土壤微生物量氮的增加主要来自化肥氮，后者占微生物体总氮量的６４．１％－８７．３％，在作物生长期间微生物固持的化肥氮逐渐释入     

不同恢复方式下盐渍化弃耕地土壤生物学活性的变化

以干旱区新疆玛纳斯河流域冲积扇缘定点定位试验地为研究对象, 研究灌溉处理、人工草地处理和补植处理对盐渍化弃耕地土壤微生物量、酶活性及土壤呼吸速率的影响。结果表明, 不同恢复方式均明显增加了土壤微生物数量和土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性。不同处理土壤微生物量碳、氮分别比原始弃耕地高17.80%、26.38%、5.33%和7.89%、12.75%、21.93%; 不同处理土壤微生物数量分别是原始弃耕地的4.72倍、6.04倍和4.56倍; 不同处理土壤蔗糖酶活性分别比原始弃耕地高3.4倍、3.2倍和7.7倍, 多酚氧化酶活性比原始弃耕地高1.7倍、1.2倍和1.5倍, 脲酶活性比原始弃耕地高11.1%、52.3%和37.1%; 灌溉处理土壤过氧化氢酶活性最高, 是原始弃耕地的1.53倍, 土壤呼吸速率变化表现为人工草地处理>灌溉处理>补植处理>原始弃耕地, 其中, 人工草地处理土壤呼吸速率比弃耕地高52.25%。相关分析表明, 微生物量碳与微生物C/N和微生物数量之间均呈显著正相关关系(P<0.05); 土壤呼吸速率与土壤脲酶、微生物数量和微生物量碳的相关性达到显著水平(P<0.05), 与土壤微生物量氮呈负相关关系, 但相关性不显著; 土壤蔗糖酶与其他3种酶以及微生物量氮呈显著正相关关系, 土壤脲酶与微生物数量呈显著正相关关系, 多酚氧化酶与过氧化氢酶相关性达到显著水平(P<0.05)。本研究表明干旱区盐渍化弃耕地采用灌溉与人工草地处理有利于土壤养分积累, 可在一定程度上改善土壤质量。     

干土效应对土壤生物组成及矿化与硝化作用的影响

将经过风干、过筛后的2种旱地红壤加水培养,并和新鲜土培养条件相比较,研究干土效应对土壤生物组成及矿化与硝化作用的影响.试验共4个处理(1)农田旱地风干土加水培养(RU);(2)农田旱地新鲜土培养(FU);(3)苗圃旱地风干土加水培养(RN);(4)苗圃旱地新鲜土培养(FN).结果表明红壤风干土加水预培养5 d后,细菌、放线菌、真菌数量比新鲜土显著增加(p＜0.01),细菌数量增加最为明显,农田旱地和苗圃旱地风干土处理分别是新鲜土的6.26倍和6.84倍,红壤风干土加水培养处理的微生物量碳、氮也随之增加.培养28 d后土壤中微生物数量趋于稳定,与预培养5 d时的数量相当或稍有下降,但风干后加水培养处理的微生物数量仍保持大于新鲜土的趋势(农田旱地的放线菌除外),微生物量碳、氮也存在同样的趋势.风干土加水培养后微生物数量的迅速增加,使得氮素矿化速度加快,由此导致NH+4-N量显著增加(p＜0.01),培养28 d后,NH+4-N量较预培养5 d时有所增加,且明显高于新鲜土培养处理;NO-3-N含量也增加,但新鲜土处理显著高于风干土处理.土壤风干处理对土壤自由生活线虫的影响比较大,农田旱地和苗圃旱地风干土加水培养28 d后,其自由生活线虫数量仅为新鲜土的16.0%和30.1%,显示风干土加水培养难以恢复土壤微型动物的数量.28 d的矿化和硝化培养试验结果显示,风干土加水培养处理的净矿化量和矿化率均高于新鲜土处理,苗圃旱地风干土处理的增量达到了显著水平(p＜0.05),但是硝化作用却刚好相反,农田旱地和苗圃旱地的净硝化量及硝化率均是新鲜土处理显著高于风干土处理(p＜0.05),其原因是对硝化作用起重要作用的硝化菌(氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌)数量在经历了风干过程后很难恢复到新鲜土水平.     

耕作与施肥对甘蔗地土壤微生物量碳、氮的影响

通过野外调查与室内分析,研究了云南蒲缥甘蔗地赤红壤不同耕作与施肥土壤剖面微生物量碳、氮特征。结果表明:不同耕作与施肥对土壤微生物量碳、氮均有一定影响,其中耕作对土壤微生物量碳、氮的影响较为一致,表现为免耕 > 翻耕。施肥对0—20 cm土层中微生物量碳的影响表现为翻耕施肥 > 翻耕,对20—40 cm,40—60 cm土层中微生物量碳的效应呈现为翻耕 > 翻耕施肥,而施肥对土壤微生物量氮影响则与其对微生物量碳的效应相反。耕作和施肥对各个土层土壤微生物商具有显著的影响（p<0.05）,表现为免耕 > 翻耕,翻耕施肥条件下0—20 cm土层的微生物商稍高于翻耕,而其他土层均为翻耕 > 翻耕施肥;土壤微生物量氮与全氮的比值与微生物量氮的变化趋势相近。在不同的耕作和施肥条件下,免耕有利于提高土壤微生物量,施肥在一定程度上也利于提高土壤微生物量。     

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。     

Changes in soil microbial biomass and aggregate stability following burning and soil rehabilitation

A greenhouse experiment was conducted in order to determine the influence of organic amendment, as compared with inorganic fertilization, and vegetation cover (Lolium perennne L.) on microbial biomass and aggregate stability in burnt soils. The study was performed with soil samples from the ash layer of three pine forests differing in their physicochemical and chemical properties and affected by high-intensity wildfires about 3 and 36 months before the sampling. Two different doses of both poultry manure and NPK fertilizer were used. Similar results were observed independent of the soil; however, the fertilization effect was most pronounced in the soil collected 36 months after the wildfire. Significant increases in microbial biomass C were detected following poultry manure addition, particularly at high dose, while no changes or slight increases were found as a consequence of inorganic fertilization. A significant but varied response of microorganisms to plant growing was also observed. Revegetation and fertilization also modified the aggregate stability values, but different effects were detected depending on the fertilizer used (organic or inorganic) and the dose of application. A high positive and significant relationship between soil microbial biomass and aggregate stability was observed. The results clearly indicate that organic amendment combined with the implantation of a vegetation cover can improve the reestablishment of both microbial biomass and soil structure in burnt pine forests.     

Twenty years of intensive fertilization and competing vegetation suppression in loblolly pine plantations: Impacts on soil C, N, and microbial biomass

Silvicultural treatments of fertilization (F) and competing vegetation suppression (H) have continued to increase as demands for forest products have grown. The effects of intensive annual F and H treatments on soil C, N, microbial biomass, and CO₂ efflux were examined in a two-way factorial experiment (control, F, H, FxH) in late-rotation (20+ years) loblolly pine stands. This study is unique in testing the cumulative effects of continual H and repeated F treatments for the first 20 years of stand growth, an uncommon operational practice, and in having treatments replicated upon four different soil types in the state of Georgia, USA. Annual fertilization included applications of N, P, K and periodic additions of micronutrients while competing vegetation suppression was maintained for all non-pine vegetation with herbicides throughout the rotation. Measurements included total O-horizon (forest floor) organic matter, C, and N, and 0-10 cm mineral soil pH, C, N, microbial biomass C and N, and surface CO₂ efflux. Sample collections and analyses were conducted seasonally for 1.5 yrs. Competing vegetation suppression was associated with a decrease of total soil C, soil microbial biomass C and N, and soil surface CO₂ efflux, while increasing O-horizon C:N. The fertilization treatment greatly reduced soil microbial biomass C and N, soil pH, and O-horizon C:N, while increasing O-horizon mass, N content, and soil carbon. No significant interactions between F and H were found. The combination of F and H treatments acted additively to achieve the greatest loss of soil microbial biomass, which may possibly have negative implications for long-term soil fertility.     

长期施肥与地膜覆盖对土壤微生物量碳氮的影响

通过田间定位试验研究长期施肥与地膜覆盖对土壤微生物量C、N的影响。结果表明，长期施肥与地膜覆盖提高了土壤微生物量C、N含量，长期施有机肥和有机无机肥配施，土壤微生物量C、N显著高于单施化肥和不施肥。相关分析表明，土壤微生物量C、N与土壤有机C、全N均呈极显著的正相关。土壤微生物量C、N可作为指示土壤肥力的重要指标。本试验土壤微生物量C占有机C的比例平均为9．95％，微生物量N占全N的比例平均为10．78％。