影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展

土壤微生物在陆地生态系统中具有重要作用,是整个陆地生态系统物质循环、能量流动的推动者,与陆地生态系统地稳定性密切相关。本文就影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展作了综述,主要内容有:土壤理化性状对土壤微生物群落结构的影响;土壤微生物之间的相互作用,土壤动物多样性,植物多样性对土壤微生物群落结构的影响;不同的经营管理措施对土壤微生物群落结构的影响。并对今后的发展趋势作了探讨,提出深入研究土壤微生物群落结构与其在陆地生态系统中的功能关系,合理调控土壤微生物群落结构,维护整个陆地生态系统稳定的研究方向。     

生物复混肥对土壤微生物功能多样性及土壤酶活性的影响

在温室盆栽条件下,采用Biolog微平板技术,研究了玉米施用等养分量的无机肥、有机无机复混肥、生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性及土壤酶活性的动态变化。结果表明,生物复混肥处理的微生物群落平均颜色变化率（AWCD）、微生物群落Shannon指数（H）、丰富度指数（S）和Shannon均匀度指数（E）均为最高;微生物群落主成分分析表明,不同施肥处理土壤微生物群落碳源利用特征有一定差异,PC1将生物复混肥与其他处理明显区分,生物复混肥处理分布在PC1的正方向,其他处理分布在PC1的负方向;起分异作用的主要碳源有糖类、羧酸类和氨基酸类;土壤蔗糖酶、脲酶活性均以生物复混肥处理最高,分别为72.74 mg glucose·g-1·（24 h）-1和1.15 mg NH3-N·g-1·（3 h）-1。研究表明,生物复混肥的施用比等养分量的有机无机复混肥处理能显著提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性,增强土壤蔗糖酶和脲酶活性。     

转基因作物对土壤生物学特性的影响

随着转基因作物的大力推广,其对农田生态系统的潜在风险备受关注。本文综述了转基因作物在土壤生态系统释放可能引起的生态风险及其对土壤部分生物学特性的影响,涉及土壤生物多样性、土壤动物、土壤微生物及土壤酶活性。最后,提出了今后相关研究中应该注意的几个问题。     

地膜覆盖对杨树林下土壤生物学特征的影响

在大田条件下,研究了地膜覆盖对杨树林下0-20cm和20-40cm土层的土壤理化性质、土壤微生物数量、酶活性、微生物量碳及活跃微生物量的影响。结果表明,在0-20cm土层,覆膜处理可显著增加土壤含水量和碱解氮含量,而有机质、全氮、速效磷和pH值却明显降低土壤细菌数和真菌数分别增加了44.89%和42.58%,放线菌数变化不明显土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和多酚氧化酶活性分别提高了29.25%,83.66%和28.95%,而脲酶活性却降低了13.02%土壤微生物量碳和活跃微生物量分别增加了27.44%和31.87%,有利于土壤养分的分解和有效化。20-40cm土层与0-20cm土层土壤表现出基本一致的变化规律,但覆膜与对照之间的差异变小,表明随着土层深度的增加,覆膜的影响作用减小。综合分析认为,地膜覆盖对杨树林下土壤,尤其是表层土壤的生态环境具有明显的改善作用。     

紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响

【目的】紫云英-水稻轮作生产体系是近年来为解决大面积冬闲田而提出的水稻生产新模式。研究紫云英-水稻轮作模式下,不同量紫云英与化肥配施对稻谷增产效果及稻田土壤生物学特性的影响,为合理施用紫云英,有效改善稻田土壤微生态环境、提高土壤质量、保证水稻高产稳产提供理论支撑。【方法】以安徽省农科院土壤肥料研究所2008年设置的紫云英-稻-稻定位试验为平台,分析了5种不同施肥模式下[不施紫云英和化肥(CK)、100%化肥不施紫云英以及70%化肥分别配施紫云英7500、15000、30000 kg/hm2])稻田耕层土壤(0—20 cm)微生物量碳、微生物量氮(SMBC、SMBN)和土壤酶活性的变化,及土壤生物学特性与土壤养分的相关性,并以水稻农艺性状和产量检验了土壤生产力。【结果】1)施用紫云英绿肥能够显著提高水稻籽粒产量,增加水稻单位面积的有效穗数和水稻结实率。尤其是70%化肥配施紫云英15000 kg/hm2处理,稻谷产量达7604.53 kg/hm2,比未施肥处理和单施化肥处理分别增产228.06%和36.29%,差异达显著水平。2)与对照相比,单施化肥处理土壤微生物量碳、氮增加,脲酶、酸性磷酸酶活性提高,过氧化氢酶活性降低;70%化肥的条件下,配施紫云英处理土壤微生物量及土壤酶活性显著高于单施化肥及对照处理,且随紫云英施用量的提高而增加。整个生育期,与对照相比,施紫云英处理土壤微生物量碳、氮分别提高21.03%~142.33%、19.97%~83.91%,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性分别提高10.12%~100.33%、10.22%~43.23%、0.14%~7.28%。土壤微生物量及脲酶、酸性磷酸酶与土壤有机质、全氮、碱解氮呈显著或极显著正相关;过氧化氢酶与土壤养分之间无明显相关性。【结论】紫云英绿肥与化肥长期配合施用可显著提高水稻产量、土壤微生物量及土壤酶活性,改善稻田土壤的微生态环境。本试验条件下,在70%化肥施用量的前提下,紫云英施用量以15000~30000 kg/hm2的综合效果较好。故适量紫云英与化肥配施有利于提高土壤生产能力,是安徽沿江双季稻区稻田增产和培肥地力的有效途径。     

日光温室土壤生物学特性与施肥的关系

采用田间试验研究施肥对日光温室土壤微生物区系和土壤酶活性的影响．结果表明，施用有机肥和叶面追肥增加了土壤细菌数量；施用化肥和沼肥增加了真菌的数量，施用有机肥降低了真菌的数量；施肥增加了放线菌的数量。施肥提高了土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性，但对过氧化氢酶影响较小。施用有机肥提高了脲酶和磷酸酶活性，化肥和沼肥对脲酶和磷酸酶活性影响无很大差异。     

覆草对果园土壤腐殖质组成和生物学特性的影响

在杏园和苹果园覆盖麦草，研究其对土壤腐殖质组成、微生物区系及土壤酶活性变化的影响。结果表明：覆草显著提高了土壤腐殖质的含量，褐腐酸（HA）含量及褐腐酸与黄腐酸比值（HA／FA）增大；重组腐殖质和松结态、紧结态腐殖质含量增高，尤其是松结态腐殖质不仅绝对含量提高，而且与重组腐殖质及紧结态腐殖质的相对含量也明显提高。覆草增加了土壤细菌、放线菌及氨化细菌和纤维分解菌的数量，降低了硝化细菌数量；同时提高了土壤多酚氧化酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶活性，对过氧化氢酶活性影响不大。     

紫色丘陵区土壤侵蚀对土壤生物学肥力的影响

为更好地理解侵蚀土壤质量变化,该文利用137Cs技术探讨了川中丘陵区紫色土陡坡耕地土壤侵蚀对土壤生物学肥力的影响。结果表明,与无侵蚀的坡地相比,陡坡耕地土壤微生物量碳含量及碱性磷酸酶、蔗糖酶活性分别显著降低41%、44%、17%,土壤生物学肥力退化指数MFDI达-35%。陡坡耕地土壤蔗糖酶活性与137Cs浓度显著正相关（r=0.643,p=0.024）,表明蔗糖酶活性随土壤侵蚀强度增大而降低。耕作侵蚀造成的陡坡耕地上坡土壤损失导致土壤微生物量碳含量、碱性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶活性最低,而耕作侵蚀造成的陡坡耕地坡底土壤堆积导致这4个微生物特性最高,结果陡坡耕地这些微生物特性的空间变异分别增大2.8、0.8、1.4、4.5倍。紫色土陡坡耕地土壤生物学肥力退化与空间变异性增大在今后的土地管理中应引起关注。     

石墨烯施用后对土壤酶活性及土壤微生物群落的影响

将不同浓度的纯石墨烯和氧化石墨烯(0、100、1 000 mg/kg)分别加入潮土和红壤两种土壤中,培养56天后测定潮土和红壤中的脲酶、过氧化氢酶活性,微生物功能及遗传多样性变化。结果表明,培养0、7、14、56天后,100和1 000 mg/kg浓度的石墨烯和氧化石墨烯对红壤和潮土的脲酶和过氧化氢酶活性没有显著的影响。两种浓度的石墨烯和氧化石墨烯对红壤和潮土微生物的AWCD指数没有显著的影响,且两种土壤之间未表现出差异。对添加0、200和1 000 mg/kg氧化石墨烯的潮土进行DGGE测试分析,处理组与对照组相比增加了3个条带,测序分析认为这3个条带与鞘氨醇单细胞菌属和未被培养的细菌类似,可见氧化石墨烯对土壤中微生物有一定的影响,能引起耐受菌数量的增加。     

甲胺磷对土壤微生物活性的影响

研究了有机磷杀虫剂甲胺磷在５种没的浓度下对土壤微生物性所产生的影响,结果表明,甲胺磷地细菌、放线菌和固氮菌群的生长具有不同程度的抑制作用,而对真菌却有一定的刺激效应;土壤的呼吸作用、氨化作用增强,自生固氮能力、硝化作用以及铁离子价数转换作用减弱,甲胺磷对土壤微生物活性的影响,随着处理浓度的提高,作用强度、作用时间有所加剧和延长。     

土壤健康的生物学监测与评价

土壤是维持陆地生态系统功能和持续性的至关重要的有限资源。土壤质量和土壤健康与农牧业的可持续发展和环境质量的改善息息相关。土壤健康可简单定义为:“土壤作为一个动态生命系统具有的维持其功能的持续能力”。土壤微生物是土壤生物区系的关键性功能要素,一些微生物学参数可以综合判断土壤健康状况。文中提出土壤健康评价的指标体系可区分为土壤中微生物的量、活性、多样性和功能性4个方面,其中与微生物生物量水平相关的基本指标和衍生参数可成为土壤健康的敏感性量化指标,并有潜力作为土壤生态系统受污染和胁迫的预警性监测指标。     

不同种植年限酸化果园土壤微生物学性状的研究

土壤微生物学指标能够反映土壤质量,是敏感的土壤质量指标。本文以山东果园土壤急剧酸化为背景,研究了山东5个不同种植年限酸化果园(5a～30a)土壤pH值、土壤的微生物数量、土壤微生物量和酶活性的变化,分析果园土壤微生物学性状与土壤pH值的相关性。结果表明:随着种植年限的延长,除真菌、磷酸酶活性只在一定范围内呈现波动趋势外,土壤pH值与微生物数量,土壤微生物量、土壤酶活性呈现不同程度下降。其中酸化果园土壤pH值与微生物量碳、蔗糖酶、过氧化氢酶之间都存在着极显著相关,相关系数分别为0.92、0.97和0.94。土壤微生物数量、土壤微生物生物量、土壤酶活性之间也存在着某种关联,集中体现在土壤酶活性之间及与土壤微生物生物量之间。     

土壤微生物量碳氮作为土壤肥力指标的探讨

通过对不同肥力水平黑土、棕壤、黄棕壤、红壤土壤微生物量碳氮的比较,研究和探讨土壤微生物量碳氮与土壤肥力的关系。结果表明:有机肥或无机肥施入土壤均能增加土壤微生物量C、N的含量,且有机肥与无机肥配合有显著的正交互作用。土壤微生物量C、N从北到南的地带性变化规律不强。BC/BN及TC/TN从北到南逐渐减小,BC/TC及BN/TN从北到南逐渐增加。相关分析结果表明:土壤微生物量C、N与全C、全N均呈极显著相关,可以作为指示土壤肥力的重要指标。     

CO_2浓度升高对土壤微生物及土壤酶影响的研究进展

概述了大气CO2浓度条件下,土壤微生物生物量C、土壤微生物区系、土壤细菌群落结构以及土壤酶的变化等方面的研究进展。并提出在CO2浓度升高条件下,根际微生物的优势种群的变化趋势和根系分泌物与根际微生物之间相互影响的研究是今后的研究趋向。     

土壤微生物量作为土壤肥力指标的探讨

对不同利用方式19个黑土样品的微生物量和养分进行了分析,结果表明林地的微生物量明显高于玉米地和大豆地,但玉米地和大豆地之间未表现出显著差异,土壤微生物量和土壤养分含量大体上都呈现出林地>大豆地>玉米地的一致的趋势;同时土壤微生物量与土壤有机质、全氮、全磷、速效钾和碱解氮呈现出显著或极显著正相关关系,分析结果还表明土壤微生物量碳作为评价土壤肥力指标比土壤微生物量氮更为灵敏。因此,土壤微生物量可以作为评价不同利用方式的黑土肥力水平的一个生物指标。     

Biological Indices for Soil Quality Evaluation: Perspectives and Limitations

Soil quality is threatened by the increase in human population and by the fact that most of the cultivable land is intensively used. The initial interest in this topic focused on defining soil quality but shifted into how to measure soil quality in the late 1990s. There is a general agreement that soil biochemical, microbiological and biological properties are more suitable than physical and/or chemical properties for the purpose of estimating alterations in soil quality and hence soil degradation. To date, most studies have used microbial biomass, soil respiration and enzymatic activities to obtain soil quality indices, whereas less focus has been given to soil fauna (microarthropods and nematodes). This article aims to do a critical review of soil quality indices based on soil biological and biochemical activities, mainly microbial biomass, soil respiration and the activity of several enzymes. Limitations within the database of articles that are focussed on broad scale application of soil quality indices include the difficulty of selecting the highest quality soils for comparison purposes, lack of standardisation of analytical methods, and inclusion of an insufficient number of soil types and ecosystems. There is a need to validate soil quality indices, both, spatially and temporally and to explore the use of indices that integrate faunal and microbial measurements. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Soil microbial diversity of four German long-term field experiments

Abstract

The understanding of agro-ecosystems is the key to estimating the influence of long-term agricultural production methods on the environment. The present study aimed to improve the knowledge of functional and structural soil microbial diversity influenced by differentiated fertilization at four German long-term field experiments. Soil microbial biomass, β-glucosidase, protease, alkaline phosphatase, DMSO-reduction and TTC-dehydrogenase were evaluated in soils from three different fertilizer treatments (control, farmyard manure, mineral fertilizer) at four sites (Lauterbach, Bad Lauchstädt, Halle, Thyrow). Profiles of 29 identified phospholipid fatty acids were used for the evaluation of structural diversity. The results obtained showed that fertilization applied over several decades or even more than a century has led to distinct alterations of the soil ecosystem. There was a clear separation of the sites by microbial biomass and metabolic activities into dependence of soil properties and fertilization treatments. In contrast to the control, microbial biomass and enzyme activities of the FYM soils increased more strongly than in the NPK plots. The results of PLFA analyses indicate that the community of the autochthonous microflora has differently changed among sites and fertilizer application. Principle component analyses revealed that bacteria especially Gram-positive bacteria and eukaryotes were responsible for these differences.     

免耕对农田土壤生物学特性的影响

农业管理对土壤群落水平下各种生物之间复杂的相互作用的影响是土壤生态学研究的一个热点。土壤生物和酶活性在改善土壤结构、养分循环、有机质分解和保持中起重要作用。与常规耕作系统比,免耕系统中作物残体和土壤矿物质的机械混合要少得多,因此免耕系统更接近于未受扰动的自然生态系统,可能更加依赖于土壤生物体的固有作用。综合有关文献讨论了耕作实践对一些土壤生物学特性的影响。总体看来,土壤线虫总量及功能类群对免耕既可能是正响应也可能是负响应,与常规耕作相比免耕系统中土壤微生物的丰富度或生物量增加,土壤酶活性增强,土壤呼吸作用减弱。最后还对免耕系统中有关土壤生物学特性研究的重要性和需要解决的问题进行了小结。     

坝上地区退耕还林还草措施对土壤细菌的影响

以河北坝上地区实施退耕还林还草18年后的耕地、林地、灌丛和草地为研究对象,通过测定土壤理化性质并结合氯仿熏蒸浸提法和高通量测序技术,分析了坝上地区退耕还林还草措施对土壤微生物生物量、细菌多样性和群落结构特征的影响.结果发现:林地的土壤含水量有微弱下降趋势,但不同植被恢复类型下土壤中的碳、氮、磷、钾等元素含量无显著差异....     

水田改果园后土壤微生物学特性演变

土地利用变化是人类干扰陆地生态系统的一个重要方面,了解土地利用变化对土壤微生物学性质的影响,在保持生态平衡、促进土壤可持续发展方面具有重要意义。在浙江省杭嘉湖平原相同类型的土壤中选择18个具有代表性的水田和果园表层土壤样品,研究水田改果园后土壤微生物性质的变化。结果表明,水田改果园后,土壤微生物生物量碳、氮和微生物商平均降幅分别达44.1%、59.9%和34.0%,并与果园年龄呈极显著负相关(p0.01);土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFA)含量明显下降,降幅达58.1%;养分胁迫显著增强(p0.01)。冗余分析表明,在水田和果园生态系统中,土壤水分、有机质、全氮、碱解氮、有效磷等因子是影响土壤微生物群落组成的最重要环境因子(p0.01)。土地利用方式转变对土壤微生物多样性的影响要大于土地利用年限的影响。水田是维持土壤微生物多样性的重要生态系统,是重要的碳汇。长期种植果树易引起土壤养分和菌群失衡,并对土壤的可持续性产生负面影响。