长期施氮肥对黄棕壤微生物生物性状的影响及其调控因素

基于黄棕壤小麦-甘薯轮作的长期定位试验,探究不同施氮处理土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量和酶活性的变化及其潜在调控因子,为科学施氮提高土壤质量和改善土壤生态功能提供依据。试验选取始于2011年4个施氮处理:不施肥(CK)、不施氮肥(PK)、施化学氮肥(NPK)和化学氮肥配施有机肥(NPKM),调查两季作物收获后土壤MBC和MBN含量、酶活性及微生物碳氮利用效率的变化,并通过冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM)明确调控弱酸性黄棕壤中MBC和MBN变化的潜在因素。小麦和甘薯两季的结果表明:施氮肥降低了土壤MBC、MBN含量和蔗糖酶(SSC)、脲酶(SUE)活性,与NPK处理相比, NPKM处理增加了MBC、MBN含量和SSC、SUE活性。长期施用氮肥提高了土壤有机碳(SOC)和土壤养分[全氮(TN)和矿质态氮(MN)]含量,但施氮肥显著降低土壤p H以及微生物的碳氮利用效率。与小麦季相比,甘薯季土壤SOC和MN含量有所下降,而MBN含量和SSC活性有所升高。RDA和SEM结果表明,氮肥的施用强化了MBC与MBN、SSC与MBC以及SUE与MBC之间的关联性;不同施氮处理下土壤p H、有机碳、氮含量以及微生物的碳氮利用效率的变化直接或间接地影响土壤MBC、MBN含量和SSC、SUE活性,其中p H是调控土壤MBC变化的直接因素,而土壤SSC和SUE活性与MBC、MBN含量相互影响。长期施用氮肥降低了黄棕壤MBC、MBN含量和酶活性,化学氮肥配施有机肥有利于缓解生物性状的下降,土壤p H是影响MBC变化的主要因素,小麦-甘薯轮作中土壤微生物强烈的碳代谢过程利于增加MBN。     

昆阳磷矿植被修复土壤理化与生物学性状的典型相关分析

深入了解昆阳磷矿植被修复土壤理化性状指标与生物学各个性质指标之间的关系,可为进一步筛选土壤质量评价指标提供参考依据。选择了昆阳磷矿旱冬瓜人工林6个不同植被恢复年限样地,研究其土壤厚度、容重、孔隙度、毛管孔隙度、含水量、pH值、有机质、碱解氮、全氮、有效磷、全磷、速效钾、全钾和土壤微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）、氮矿化速率、β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、脲酶的关系,综合土壤13个理化性状指标和6个生物学性状指标的典型相关分析得到4对典型变量,其典型相关系数分别为0.997 0,0.988 9,0.879 9,0.856 8,均达到极显著水平（p≤0.01）,说明土壤理化性状和生物学性状存在显著相关关系,而这两组性状的显著相关主要是由土壤碱解氮、有机质、有效磷、全磷、pH值和微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）、氮矿化速率、脲酶的密切相关引起的,其中有机质与微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）、脲酶之间呈极显著相关,有效磷、全磷与氮矿化速率、微生物生物量氮（MBN）、微生物生物量碳（MBC）也呈极显著相关,碱解氮、pH值与微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）、脲酶呈极显著相关,全氮与β-葡萄糖苷酶、氮矿化速率、微生物生物量氮（MBN）呈极显著相关。     

生物炭施用下潮土团聚体微生物量碳氮和酶活性的分布特征

  【目的】  探究生物炭配施化肥对不同粒级团聚体中微生物量碳、氮 (MBC、MBN) 含量和胞外酶活性的影响,分析影响团聚体胞外酶活性变化的主控因素,为提升土壤质量提供科学依据。  【方法】  田间微区试验在河南现代农业研究基地进行,供试土壤为石灰性潮土。设置4个处理:不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施生物炭 (BC) 和生物炭配施化肥 (BC+NPK),生物炭是以花生壳为原料高温裂解制备而成,仅在试验开始前施用一次,化肥每季均施用。试验开始于2017年小麦季,于2019年9月玉米收获后采集耕层土壤样品,测定土壤养分含量,分析各粒径团聚体MBC、MBN含量和酶活性。  【结果】  与CK相比,NPK处理可显著提高耕层土壤有效磷、速效钾和硝态氮含量,BC处理可显著提高有机碳和全氮含量,BC+NPK处理则显著提高了以上各指标含量。与CK相比,BC处理显著降低了粒径2～0.25 mm团聚体MBN含量,并明显增加了该粒径的MBC/MBN值;BC+NPK处理显著增加了粒径 > 2 mm和0.25～0.053 mm团聚体中MBC含量 (增幅分别为59.57%和34.68%),也增加了耕层土壤、粒径 > 2 mm和2～0.25 mm团聚体中MBN含量 (增幅分别为17.33%、42.24%和19.28%)。与CK相比,NPK、BC和BC+NPK处理均显著增加粒径 > 2 mm团聚体微生物熵,而BC和BC+NPK处理则显著降低了耕层土壤、粒径2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体微生物熵。与CK相比,NPK和BC+NPK处理均显著提高了粒径2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体中β-葡糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、α-葡糖苷酶和β-木糖苷酶活性;在粒径 > 2 mm团聚体中,仅BC+NPK处理明显提高了该四种酶的活性。与CK相比,NPK和BC+NPK处理均明显提高了粒径 > 2 mm团聚体中脲酶活性及粒径0.25～0.053 mm团聚体中乙酰氨基葡糖苷酶活性,仅BC+NPK处理可显著提高粒径 > 2 mm和0.25～0.053 mm团聚体中亮氨酸氨基肽酶活性。团聚体酶活性变化与MBC、MBN含量以及MBC/MBN值显著相关。粒径 > 2 mm团聚体中酶活性变化与微生物熵、全氮和MBC含量均显著相关,粒径2～0.25 mm团聚体中酶活性变化与MBC/MBN值显著相关,而粒径0.25～0.053 mm团聚体中酶活性变化与MBC含量显著相关。  【结论】  生物炭与化肥配施有利于土壤碳的固存,改善土壤微环境,提升土壤质量,且生物炭添加到土壤中有较长的后效。     

废弃农耕地自然演替过程中微生物群落与土壤特性间的关系

The changes of microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN) and microbial community in the topsoil of the abandoned agricultural land on the semi-arid Loess Plateau in China during the natural succession were evaluated to understand the relationship between microbial community and soil properties. MBC and MBN were measured using fumigation extraction, and microbial community was analyzed by the method of fatty acid methyl ester (FAME). The contents of organic C, total N, MBC, MBN, total FAME, fungal FAME, bacterial FAME and Gram-negative bacterial FAME at the natural succession sites were higher than those of the agricultural land, but lower than those of the natural vegetation sites. The MBC, MBN and total FAME were closely correlated with organic C and total N. Furthermore, organic C and total N were found to be positively correlated with fungal FAME, bacterial FAME, fungal/bacterial and Gram-negative bacterial FAME. Natural succession would be useful for improving soil microbial properties and might be an important alternative for sustaining soil quality on the semi-arid Loess Plateau in China.     

干旱区绿洲苜蓿地土壤微生物特性及其影响因子

研究了干旱区绿洲种植年限不同的3种苜蓿地0-10 cm,10-20 cm土层土壤微生物量碳、微生物量氮、微生物量商、呼吸强度和代谢商的变化特征。结果表明:在耕层0-20 cm范围内,苜蓿种植年限的长短对土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量有影响,相对来说微生物量碳、氮在四年生苜蓿地的含量最高,其次是一年生苜蓿地的。不同种植年限苜蓿地之间土壤微生物量商(qMB)、呼吸强度、代谢商(qCO2)差异显著,相对来说种植年限相差越大,差异越大。相关分析结果表明,土壤理化特性对土壤微生物活性有影响,其中土壤微生物量碳、微生物量氮与土壤有机质、全氮显著正相关,与土壤容重显著负相关。     

喀斯特峰丛洼地不同植被类型土壤微生物量碳氮磷和养分特征

  目的  探讨桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被类型的土壤理化性质和微生物碳(MBC)、微生物氮（MBN）、微生物磷（MBP）含量的变化特征及它们之间的关系。  方法  利用生态化学计量方法和Pearson相关性分析方法研究不同植被类型和土层深度对土壤MBC、MBN、MBP含量和土壤养分含量分布特征的影响。  结果  （1）不同植被类型土壤养分含量和MBC、MBN、MBP含量依次为次生林 > 灌木 > 灌草 > 草地 > 耕地;土壤养分垂直分布表现为随着土层深度加深而下降,不同土层间土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量差异显著,土壤MBC、MBN和MBP含量在不同植被类型和不同土层间差异显著,均表现为MBC > MBN > MBP。（2）不同植被类型土壤MBC/SOC和MBP/TP的值较小,MBN/TN的差异较大。不同植被类型的土壤MBC/MBN差异显著,MBC/MBP变化范围较大,MBN/MBP表现为次生林 > 灌草 > 灌木 > 草地 > 耕地。（3）土壤MBC和MBN与SOC、TN、速效氮和速效钾呈显著或极显著正相关,与土壤容重、pH值表现出不同程度的负相关,表明植被恢复过程中土壤MBC和MBN可作为衡量土壤养分的敏感性指标。  结论  不同植被类型的土壤微生物生物量碳氮磷、养分含量和化学计量特征有明显的表聚效应,随着植被的正向演替,土壤结构、养分和微生物群落功能得到显著提高。     

有机物料输入稻田提高土壤微生物碳氮及可溶性有机碳氮

土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮是土壤碳、氮库中最活跃的组分,是反应土壤被干扰程度的重要灵敏性指标,通过设置相同有机碳施用量下不同有机物料处理的田间试验,研究了有机物料添加下土壤微生物量碳（soil microbial biomass carbon,MBC）、氮（soil microbial biomass nitrogen,MBN）和可溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）、氮（dissolved organic nitrogen,DON）的变化特征及相互关系。结果表明化肥和生物碳、玉米秸秆、鲜牛粪或松针配施下土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮显著大于不施肥处理（no fertilization,CK）和单施化肥处理,分别比不施肥处理和单施化肥平均高23.52%和12.66%（MBC）、42.68%和24.02%（MBN）、14.70%和9.99%（DOC）、22.32%和21.79%（DON）。化肥和有机物料配施处理中,化肥+鲜牛粪处理的微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮最高,比CK高26.20%（MBC）、49.54%（MBN）、19.29%（DOC）和32.81%（DON）,其次是化肥+生物碳或化肥+玉米秸秆处理,而化肥+松针处理最低。土壤可溶性有机碳质量分数（308.87 mg/kg）小于微生物量碳（474.71 mg/kg）,而可溶性有机氮质量分数（53.07 mg/kg）要大于微生物量氮（34.79 mg/kg）。与不施肥处理相比,化肥和有机物料配施显著降低MBC/MBN和DOC/DON,降低率分别为24.57%和7.71%。MBC和DOC、MBN和DON随着土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）、全氮（total nitrogen,TN）的增加呈显著线性增加。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC和DON+MBN之间呈极显著正相关（P<0.01）。从相关程度看,DOC+MBC和DON+MBN较MBC、DOC、MBN、DON更能反映土壤中活性有机碳和氮库的变化,成为评价土壤肥力及质量的更有效指标。结果可为提高洱海流域农田土壤肥力,增强土壤固氮效果,减少土壤中氮素流失,保护洱海水质安全提供科学依据。     

不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳、氮的影响

【目的】 本文利用天津日光温室蔬菜不同施肥模式定位试验,研究了不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳、氮含量的影响,为设施蔬菜高效施肥和菜田土壤可持续利用提供依据。 【方法】 调查在第 9 茬蔬菜 (秋冬茬芹菜) 和第 10 茬蔬菜 (春茬番茄) 进行。定位试验设 8 个处理,分别为:1) 不施氮;2) 全部施用化肥氮 (4/4CN);3) 3/4 化肥氮 + 1/4 猪粪氮 (3/4CN + 1/4PN);4) 2/4 化肥氮 + 2/4 猪粪氮 (2/4CN + 2/4PN);5) 1/4 化肥氮 + 3/4 猪粪氮( 1/4CN + 3/4PN);6) 2/4 化肥氮 + 1/4 猪粪氮 + 1/4 秸秆氮 (2/4CN + 1/4PN + 1/4SN);7) 2/4 化肥氮 + 2/4 秸秆氮 (2/4CN + 2/4SN);8) 农民习惯施肥 (CF),除不施氮肥和农民习惯施肥外,其余处理为等氮磷钾处理。在不同生育时期,采 0—20 cm 土壤样品,测定土壤微生物量碳、氮含量,并分析其与蔬菜产量之间的关系。 【结果】 两茬蔬菜不同施肥模式土壤微生物量碳、氮含量总体上均随生育期的推进呈先增后降的趋势。芹菜季较高土壤微生物量碳含量出现在定植后 90 d,土壤微生物量氮较高含量出现在定植后 60 d;番茄季分别出现在定植后 20～80 d 和 60 d。芹菜季 5 个有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在 185.0～514.6 和 34.3～79.1 mg/kg 之间,较化肥(4/4CN)模式平均分别增加 15.1%～81.7% 和 24.5%～100.0%,其中以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量相对较高,平均分别增加 62.0%～81.7% 和 81.1%～100.0%;番茄季 5 个有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在 120.7～338.0 和 25.5～68.8 mg/kg 之间,较 4/4CN 模式平均分别增加 16.9%～86.9% 和 12.2%～109.3%,又以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量最高,平均分别增加 61.4%～86.9% 和 78.2%～109.3%。两季蔬菜不同生育期土壤微生物量碳、氮含量与当季蔬菜产量和定位试验开始以来蔬菜总产量之间均呈极显著正相关关系。 【结论】 同等养分投入量下,有机无机肥料配合施用提高土壤微生物量碳、氮的效果显著好于单施化肥,又以化肥配施秸秆效果更佳;土壤微生物量碳、氮含量与设施蔬菜产量之间呈极显著正相关关系。证明有机无机肥配施,特别是配施一定量的秸秆可有效提高土壤微生物量碳、氮含量,维持较高的菜田土壤肥力,有利于设施蔬菜的可持续和高效生产。      

间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响

以渭北黄土高原苹果园土壤为研究对象,设置传统苹果（Malus domestica Borkh.）园清耕及间作白三叶（Trifolium repens L.）两个处理,测定和分析了不同土层（0—5 cm,5—10 cm,10—20 cm及20—40 cm）的土壤微生物量碳（SMBC）、氮（SMBN）、4种土壤酶活性、有机碳（SOC）和全氮（TN）等指标,从土壤微生物碳、氮及酶活性的角度探讨间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤的影响。结果表明:间作白三叶能够显著提高土壤微生物量碳、氮的含量和土壤酶活性,提高土壤微生物对有机碳和全氮的利用效率,其作用随着土层深度的增加而降低,在表层土壤效果更为显著。土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性与土壤有机碳、全氮呈极显著相关或显著性相关。苹果园土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性能敏感响应生草间作,可以作为评价果园生草对果园土壤影响的良好指标。     

退化马尾松林恢复过程中芒萁覆盖对土壤微生物生物量碳氮及其周转的影响

为探究侵蚀退化红壤马尾松林恢复过程中林下芒萁对土壤微生物生物量碳氮月动态及其周转的影响,以不同恢复年限的马尾松林为研究对象,对比分析马尾松林恢复过程中林下保留芒萁、去除芒萁处理和林下裸地土壤中12个月的土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量及其周转速率、周转时间和流通量,并分析其与土壤理化性状的关系。结果表明:(1)保留芒萁覆盖处理的MBC和MBN平均含量分布比林下裸地提高26.99%~277.31%和13.54%~173.39%,而去除芒萁处理分布比保留芒萁处理降低12.29%~27.01%和5.02%~28.45%,差异均随恢复年限呈先降低后增加的趋势。(2)所有处理的土壤微生物量碳氮季节动态均表现为春夏季较高,秋冬季较低的趋势,进入生长季前的土壤微生物量碳氮含量更能反映该地区的平均水平。(3)在退化马尾松林恢复过程中,芒萁覆盖降低土壤微生物生物量碳氮周转速率,增加周转时间,提高土壤微生物生物量碳氮含量和流通量,促进土壤有机质的积累和养分释放。相关分析和逐步回归分析表明,MBC、MBN流通量分别与DOC、DON呈显著正相关,周转速率分别与铵态氮(NH₄⁺-N)和TN呈显著负相关,表明土壤碳和氮及其有效性是影响土壤微生物量周转的关键因素。     

生物炭和有机肥施用提高了华北平原滨海盐土微生物量

【目的】研究施加不同量生物炭和有机肥对山东滨州滨海盐地土壤微生物量碳、氮 (MBC、MBN) 含量的影响,为改善盐地土壤环境质量和盐地的可持续利用提供科学依据。【方法】试验共设置6个处理:CK (无机肥)、C1[生物炭5 t/(hm2·a)]、C2[生物炭10 t/(hm2·a)]、C3[生物炭20 t/(hm2·a)]、M1[有机肥7.5 t/(hm2·a)]、M2[有机肥10 t/(hm2·a)]。各处理均施加等量的N[200 kg/(hm2·a)]和P₂O₅[120 kg/(hm2·a)],生物炭和有机肥处理不足部分由尿素和磷酸二铵补充。生物炭、有机肥和基肥均分为玉米、小麦两季人工施入,每个处理3次重复,小区随机排列。在玉米和小麦的不同生育期,取0—20 cm和20—40 cm土样,测定土壤MBC和MBN、土壤pH、土壤含水量、硝态氮和铵态氮含量。【结果】施加生物炭和有机肥均可增加土壤MBC和MBN。施用基肥5天后,生物炭和有机肥显著增加了土壤MBC和MBN含量,而追肥对土壤MBC和MBN的影响并不显著。生物炭处理土壤MBC变化范围在64.1～570.0 μg/g,有机肥处理变化范围在90.6～451.3 μg/g之间。C3、M1、M2处理均显著增加了0—40 cm土壤MBC (增幅在40.9%～118.4%之间) ,而C1、C2仅显著增加20—40 cm土层的MBC含量 (增幅分别为47.7%、60.0%) 。生物炭处理MBN含量在5.3～92.5 μg/g之间,与CK相比差异不显著;有机肥处理变化范围为4.2～163.9 μg/g,M1和M2显著增加了土壤MBN含量,增加幅度达56.4%～162.3%。生物炭和有机肥的施加对土壤pH影响显著,生物炭显著降低了20—40 cm的土壤pH,而有机肥显著降低了0—40 cm的土壤pH。相关分析表明,土壤pH与土壤MBC和MBN均呈极显著的负相关关系。土壤MBC和MBN均与土壤矿质氮表现出显著正相关关系。除M1处理玉米产量显著降低外,生物炭和有机肥的施加对玉米和小麦产量均没有产生显著影响。玉米季前期以细菌为主,后期则以真菌为主。小麦季MBC/MBN波动较大。【结论】施加生物炭和有机肥对土壤MBC和MBN含量影响显著,对盐地土壤MBC和MBN均具促进作用。土壤MBC和MBN与土壤pH具有显著的负相关关系,与土壤矿质氮呈显著正相关关系,说明生物炭和有机肥的施加能够降低盐地土壤pH,增加土壤矿质氮,有利于盐地土壤环境质量的改善。     

大气CO2和O3升高对菜地土壤酶活性和微生物量的影响

利用OTC平台和青菜盆栽实验,探索[CO2]、[O3]或[CO2+O3]升高条件下,土壤理化性质、微生物量和土壤酶活性的变化,以期获得未来大气CO2或/和O3升高对土壤微生态系统的风险性。结果表明,[CO2]升高不同程度地提高了土壤的可溶性有机碳（DOC）、可溶性有机氮（DON）、总磷（TP）、总碳（TC）、铵态氮（AN）、硝态氮（NN）含量和含水量（SWC）,进而不同程度地提高了土壤微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）含量以及土壤蛋白酶（PRA）、蔗糖酶（SA）、脲酶（UA）、多酚氧化酶（POA）、酸性磷酸酶（APA）和中性磷酸酶（NPA）活性。相反,[O3]升高不同程度降低了土壤DOC、TP、TK、TC、TN、AN、NN、SWC、MBC和MBN含量,提高了MBC/MBN比值,在不同程度上降低了土壤PRA、SA、UA、POA、APA和NPA酶活性。而[CO2+O3]在一定程度上消减了[O3]对土壤微生物量和酶活性的抑制作用,也降低了[CO2]升高对土壤微生物量和酶活性的刺激效应。因此,土壤微生物量和土壤酶活性的变化可用于评价未来大气CO2或/和O3升高对菜地土壤微生态环境的影响。     

采煤沉陷区土壤重金属含量对土壤酶活性的影响

为探明煤矿沉陷区土壤受重金属污染情况,探讨重金属含量对酶活性的影响,以焦作韩王煤矿沉陷区为例,通过野外调查与采样和室内分析,研究煤矿沉陷区土壤中重金属累积特性与土壤酶活性的变化。结果表明:研究区土壤中重金属Cu、Zn、As、Mo、Hg、Pb、Cd等含量均高于对照小区的含量,且有明显的空间异质性;沉陷区各种酶活性大都低于对照点,其在空间分布上受重金属的影响,重金属Co、Ni对大多数酶有促进作用,As、Mo则对酶活性有抑制作用,重金属对酶活性的影响取决于重金属的类型与含量;在研究区,蔗糖酶对重金属污染较为敏感,表明蔗糖酶可作为评估煤矿沉陷区土壤环境质量变化的有效指标。     

秸秆还田与氮肥运筹对农田棕壤微生物生物量碳氮及酶活性的调控效应

如何有效运筹秸秆还田与氮肥施用，研发高效节氮秸秆还田技术，是目前东北地区农业生产中亟待解决的问题。基于田间定位试验，研究不同秸秆还田方式（秸秆不还田、秸秆粉碎翻压还田、秸秆堆腐旋耕还田）与施氮水平（180、210、240 kg N/hm2）运筹对土壤微生物量碳氮和氮代谢关键酶活性的影响。结果表明，与秸秆不还田相比，秸秆还田处理土壤MBC、MBN、MBC/MBN和脲酶活性均显著增加，硝酸还原酶活性无规律性变化。随着生育时期推进，秸秆还田处理土壤MBC和MBN分别呈现单峰和双峰曲线变化，脲酶和硝酸还原酶活性均呈波动式变化，高峰期均出现在春玉米旺盛生长期（拔节期 ~ 灌浆期）。随着施氮水平增加，秸秆还田处理土壤MBC、MBN均增加，MBC/MBN降低，而脲酶和硝酸还原酶活性变化行为因秸秆还田方式而异。在保证氮肥总量不变前提下，秸秆粉碎翻压还田配以15％氮肥后移能够增加土壤MBC和MBN，降低MBC/MBN。综上，在东北农业产区，秸秆粉碎翻压还田 + 210 kg N/hm2 + 15％氮肥后移的秸秆还田技术模式具有优化氮素管理、提高土壤肥力的潜力。     

苗期干旱胁迫下施氮对玉米氮素吸收和土壤生物化学性质的影响

研究苗期干旱胁迫下施氮对东北春玉米氮素吸收利用和土壤生物化学性质的影响,为区域玉米养分管理与逆境调控提供依据。研究设置水、氮二因素盆栽试验,土壤水分包括3个水平:田间持水量的30%(W0),50%(W1)和70%(W2);施氮量包括2个水平:不施氮(N0)和施氮0.24 g/kg(N1),测定不同水氮条件下玉米苗期的植株干重和氮素吸收、根际和非根际土壤的化学性质、微生物量碳、氮(MBC、MBN)及土壤酶活性。结果表明:干旱胁迫显著降低玉米苗期植株干重和氮素吸收量,其中W0条件降幅最大(分别为51.1%,43.8%)。施氮促进各水分条件下植株生长,且与水分存在显著交互作用,W2条件下施氮后植株干重和氮素吸收量的增幅最高(分别为53.7%,83.2%)。干旱胁迫提高植株的水分利用效率,但降低氮肥利用效率。施氮显著提高W2条件植株的水分利用效率,但干旱条件下则无显著影响。水、氮及其交互作用对土壤性质的影响较为复杂。总体上,苗期干旱胁迫暂时提高了根际和非根际土壤pH,显著增加根际土壤的铵态氮和硝态氮含量。MBC、MBN对干旱胁迫的响应在根际与非根际土壤之间存在相反趋势,根际土壤随干旱程度增加而提高,非根际土壤则随之下降。土壤酶活性方面,干旱胁迫显著影响根际土壤的硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性。施氮增加所有水分条件下根际和非根际土壤的pH和铵态氮、硝态氮含量,其中根际土壤的增幅高于非根际土壤。施氮显著增加各水分条件下根际和非根际土壤的MBC、MBN、脲酶和硝酸还原酶活性,但显著降低根际和非根际土壤亚硝酸还原酶活性。水氮交互作用显著影响根际土壤的亚硝酸还原酶、非根际土壤的脲酶、亚硝酸还原酶和FDA水解酶活性。根际、非根际土壤各生物化学性质之间均存在显著的相关关系,而且根际土壤除土壤亚硝酸还原酶外的各指标均与植株氮素吸收和氮肥利用效率呈正相关。苗期干旱显著抑制玉米植株生长和氮素吸收,并对土壤生物、化学性质造成显著影响。施氮对植株和土壤性质的影响在不同水分条件下存在差异,而且植株表现与土壤生物、化学性质之间存在显著相关关系。     

Microbial community structure and relationship with physicochemical properties of soil stockpiles in selected South African opencast coal mines

At present, there is no comprehensive soil quality assessment practice for soil stockpiles in the South African coal mining industry. Soil microorganisms and enzymes are suitable indicators for soil quality monitoring. Therefore, this study investigated the microbial community and enzyme (beta-glucosidase and urease) activities in soil stockpiles of opencast coal mines in the coal-rich region of South Africa. Soil stockpiles of three opencast coal mines were sampled at depths of 0–20 cm (‘topsoil’) and >20 cm (‘subsoil’) across three seasons. Beta-glucosidase and urease activities were mostly higher in soil stockpiles than in unmined soils and were significantly influenced (P < 0.05) by the interaction of site and seasonal factors. However, analyses of PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) profiles of partial 16S rRNA gene and internally transcribed spacer 2 (ITS2) sequences revealed higher microbial diversity in unmined (reference) soils compared to soil stockpiles across all seasons. Redundancy analysis further revealed that microbial communities of topsoil were not significantly (P > 0.05) influenced by soil properties, whereas microbial communities of subsoils were significantly (P < 0.05) influenced by pH, organic carbon, total nitrogen and phosphorus contents. Furthermore, operational taxonomic units (OTUs) belonging to genera of known phytobeneficial species such as Azomonas, Aureobasidium, Phialocephala, Phoma and Sordariomycetes were detected in these soils. Overall, results suggest that the microbial community structure and diversity observed in stockpiles is impaired (compared to the unmined site), although variations in the microbial community structure of soil stockpiles across seasons are site-specific. The impaired microbial community of stockpiles may have negative implications on soil biological processes driven by microbes; especially those that are critical for nutrient cycling and ecosystem sustainability. More importantly, such alteration in soil biodiversity may impair post-mining land use capability of stockpile soils.     

Influence of land management on soil nutrients and microbial biomass in the central loess plateau,northwest China

Loss of soil organic matter under cropping systems is often considered one of the most serious forms of agriculturally induced soil degradation. Therefore, understanding how to improve or maintain soil fertility is of importance for sustainable systems of agriculture. This study deals with the effects of succession fallow and fertilization combined with crop rotation on the chemical properties and microbial biomass of soil in the central Loess Plateau, China. In order to create a more uniform experimental environment and avoid the influence of different crop residues, wheat/potato (W/P) rotation was selected as a fertilization treatment. The results showed that with increasing fallow time organic carbon (Corg) and total nitrogen (TN) slightly increased, microbial biomass carbon (MBC) and MBC/Corg gradually decreased, and microbial biomass nitrogen (MBN) remained unchanged. However, only MBC/Corg among all the microbial parameters measured showed significant differences at various stages of fallow. Although there was a decrease in organic carbon and total nitrogen in the fertilized plots, MBC was not significantly different in the various fallow and fertilized plots except for one‐year‐old fallows, which had the highest MBC. MBN, MBC/Corg and MBN/TN in fertilized plots were higher than for plots at different stages of fallow. Fertilization can increase organic carbon, total nitrogen, MBC and MBN content (compared to the control). It was concluded that appropriate land management, such as fertilization combined with crop rotation and reducing one‐year‐old fallow, would be useful ways to improve or maintain soil fertility. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

菌渣还田对设施土壤微生物量碳、氮的影响

[目的]探究设施土壤微生物量碳、氮对菌渣还田的响应,为实现设施瓜菜生产的可持续发展提供理论依据和技术支持。[方法]以草菇菌渣为材料,在山东省莘县进行了田间试验,以常规鸡粪还田为对照(CON),设置5个菌渣(FR)还田量,研究菌渣还田对设施土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和微生量碳(MBC)、氮(MBN)的影响。[结果] 5个菌渣还田处理的菌渣使用量分别为15,30,45,60和75 t/hm~2)相比CON增加了SOC和TN。SOC分别增加了12.0%,11.2%,21.6%,33.1%和31.7%,TN分别增加了3.1%,6.3%,19.9%,29.4%和26.4%。除FR_1以外,其他4个菌渣还田处理相比增加了MBC和MBN,MBC分别增加了16.1%,19.9%,36.8%和50.7%,MBN分别增加了3.3%,37.7%,40.4%和60.9%。相比CON,高量菌渣还田处理增加了MBC/SOC和MBN/TN。相关分析表明,MBC,MBN与SOC和TN均呈极显著正相关。[结论]菌渣还田可以提高土壤有机碳、土壤全氮和土壤微生物碳、氮。土壤微生物碳、氮含量随着菌渣还田量的增加而增加,因此菌渣还田是提高设施土壤微生物活性及土壤肥力的有效措施。     

生物炭对铜矿区排土场污染土壤理化性质和重金属形态的影响

为了探讨在重金属胁迫下,不同用量(0,1%,2%,4%)生物炭对土壤pH、有机碳、全氮、全磷以及重金属形态的影响,以铜矿区排土场污染土壤为研究对象,开展室内盆钵试验。结果表明：与对照K相比,在不同剂量生物炭处理下,土壤pH、有机碳、全N和全P增幅分别为3.5%～23.0%,5.6%～13.2%,2.9%～6.8%和3.4%～9.5%,酸溶态Cd, Pb, Cu和Zn含量降幅分别为65.5%～71.2%,49.9%～71.5%,34.6%～50.6%和45.3%～52.1%,可还原态Cd, Pb, Cu和Zn含量降幅分别为71.5%～74.3%,44.4%～63.6%,38.5%～57.8%和29.1～39.1%,可氧化态Cd含量降幅为15.6%～36.9%,可氧化态Pb, Cu和Zn含量增幅分别为16.9%～20.5%、3.9%～26.0%和18.8%～55.9%,残渣态Cd, Pb, Cu和Zn含量增幅分别为42.4%～44.2%,11.0%～23.5%,15.0%～37.9%和20.0%～41.9%。添加生物炭可以提高土壤pH,增加土壤有机碳和全氮含量,对土壤全磷含量也略有增加,但...     

地膜覆盖对黄土高原旱作春玉米田土壤碳氮组分的影响

基于2年田间试验,研究了地膜覆盖对旱作春玉米田土壤有机碳、全氮及其组分的影响,试验包括地膜覆盖玉米田、无覆盖玉米田和裸地休闲3个处理,分层测定了0—40cm土层有机碳、全氮、颗粒有机碳氮、潜在矿化碳氮和微生物量碳氮含量。结果表明:在0—40cm土层,各处理间土壤有机碳和全氮含量均无显著差异。与不覆盖相比,地膜覆盖处理0—40cm土层颗粒有机碳氮及其所占比例分别降低了29.0%,33.3%,29.9%,35.7%;0—10cm土层潜在可矿化碳及其所占比例分别降低了17.8%和16.1%,潜在可矿化氮和微生物量碳及其所占比例无显著差异,但在0—10cm土层地膜覆盖微生物量氮含量及其所占比例分别较不覆盖处理提高了10.6%和10.5%(p0.05)。与裸地休闲相比,无覆盖处理0—40cm土层潜在可矿化碳氮分别提高了12.8%和14.7%,地膜覆盖处理则分别提高了7.8%和6.5%(p0.05),但种植玉米降低了微生物量碳氮含量及其所占比例。在0—40cm土层覆盖与否对潜在可矿化碳氮和微生物量碳氮影响不显著。总体来看,地膜覆盖能够在一定程度上提高表土微生物量氮组分及其所占比例,但显著降低了中活性碳氮组分含量及其比例,不利于长期的土壤碳氮固定。