喀斯特地区土壤微生物量效应研究

为了探讨喀斯特地区退耕还林后土壤微生物量的变化规律,对喀斯特4种植被类型(草丛-灌丛-次生林-原生林)下土壤微生物量碳( SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)、土壤呼吸强度(BR)以及代谢熵(qCO2)进行了研究.结果表明:土壤微生物量碳、氮以及代谢熵在4种植被类型和季节之间差异显著,而土壤呼吸强度差异不明显.土壤微...     

蛙稻生态种养模式对土壤微生物特性的影响

采用大田试验比较3种种植模式(有机蛙稻、绿色蛙稻、常规水稻)下稻田土壤微生物量碳(soil microbial biomass carbon,简称SMBC)、微生物量氮(soil microbial biomass nitrogen,简称SMBN)、微生物熵(soilmicrobial quotient,简称SMQ)及可培养细菌、真菌、放线菌数量的差异,以期探究蛙稻生态种养模式对土壤微生物特性的影响。结果表明,(1)与常规水稻相比,有机蛙稻生态种养模式显著提高了土壤SMBC、SMBN、SMQ。在整个稻季,有机蛙稻和绿色蛙稻稻田土壤SMBC和SMBN较常规水稻分别增加33.0%、20.4%和27.8%、16.1%,SMQ分别增加10.1%、0.5%。(2)与传统常规水稻种植模式相比,蛙稻生态种养模式明显提高了土壤可培养微生物数量。在整个稻季,有机蛙稻和绿色蛙稻土壤细菌数量较常规水稻分别增加20.7%和16.1%,放线菌数量增加6.4%、1.4%,真菌数量增加19.8%、9.5%。(3)稻田土壤SMBC、SMBN、细菌和放线菌数量与土壤有机质、全氮、有效钾含量存在显著正相关。因此,从土壤微生物角度出发,蛙稻生态种养模式优于常规水稻模式,更有利于改良土壤的微生物特性。     

喀斯特峰丛洼地植被恢复对土壤硝化与反硝化潜势的影响

硝化与反硝化是氮素生物地化循环的两个关键过程,同氮素有效性、氮流失及大气与水体质量安全等紧密相关。采用空间代替时间的方法,选择桂西北喀斯特峰丛洼地植被恢复三个典型阶段植被群落为研究对象,以耕作旱地为参照,分析不同植被群落土壤硝化与反硝化潜势,探讨植被恢复对土壤硝化与反硝化潜势的影响及其内在机制。结果表明,不同植被群落土壤硝化和反硝化潜势存在显著差异,硝化潜势均值在18.78~49.08 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林旱地≈灌丛≈草丛;反硝化潜势均值在4.09~15.43 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林≈旱地草丛≈灌丛。总体上,土壤硝化潜势要大于反硝化潜势,且均是植被演替后期阶段(次生林)显著高于早初期阶段(草—灌丛),草丛和灌丛之间无显著差异性。土壤硝化和反硝化潜势与有机碳(SOC)、硝态氮含量均呈极显著正相关关系(P0.01),同土壤微生物生物量氮(SMBN)分别呈显著(P0.05)和极显著正相关关系(P0.01)。研究表明,SOC、硝态氮含量、SMBN是影响喀斯特峰丛洼地土壤硝化和反硝化潜势的关键共性因子。     

武夷山常绿阔叶林土壤微生物量氮的动态变化

以武夷山常绿阔叶林不同土层土壤为研究对象,研究土壤微生物量氮(SMBN)、全氮(TN)动态变化特征.结果表明:常绿阔叶林土壤SMBN含量的变化表现为夏、秋季较高,春、冬季较低;而TN含量的季节变化不明显.SMBN在0～10 cm表层土壤含量高于10～30 cm,差异极显著(P＜0.01);10～30 cm土层之间差异不显著,但均表现为自上层向下显著递减的趋势.土壤微生物量氮与土壤全氮、土壤微生物量碳(SMBC)和有机碳(SOC)之间表现出极显著相关性(P＜0.01),表明土壤有机质是影响土壤微生物量的重要因素.     

野生杜鹃林土壤微生物生物量碳氮磷化学计量特征

探究不同种类杜鹃林土壤微生物生物量碳、氮、磷的特征及相互之间的联系,为野生杜鹃林土壤养分含量和判断土壤养分限制作用提供依据.以贵州百里杜鹃林区3种优势种马缨杜鹃、迷人杜鹃和露珠杜鹃为研究对象,运用生态化学计量学的理论和方法,对其根际土壤微生物生物量碳(SMBC)、土壤微生物生物量氮(SMBN)、土壤微生物生物量磷(SMBP)及其化学计量特征进行评价.结果表明,不同种类杜鹃林下土壤养分、SMBC、SMBN、SMBP含量不同.迷人杜鹃林的SMBC、SMBN显著高于马缨杜鹃林和露珠杜鹃林,SMBP含量为露珠杜鹃林>迷人杜鹃林>马缨杜鹃林.不同种类杜鹃林下土壤SMBC/SMBP和SMBN/SMBP差异显著,但土壤SMBC/SMBN无显著差异.表明不同种类杜鹃林下土壤SMBC/SMBN具有内稳性;不同种类杜鹃林SMBC/SMBP适合作为根际生态系统限制性营养的指标.     

杉木—光皮桦混交林对微生物量碳氮与酶活性的影响

以杉木—光皮桦混交林、杉木(Cunninghamia lanceolata)和光皮桦(Betula luminifera)纯林3种营造模式作为研究对象,分别对不同土层(0~5、5~20、20~40 cm)的土壤微生物生物量(SMBC、SMBN)的生态分布特征以及有机质、有效氮、土壤酶活性(酸性磷酸酶(ACP)、脲酶(URE)、蔗糖酶(INV)和过氧化氢酶(CAT))进行相关分析。结果表明:相同土层条件下,杉木—光皮桦混交林下土壤有机质、有效氮、SMBC、SMBN、ACP、URE及INV的酶活性均显著高于杉木、光皮桦纯林,然CAT活性略高;随着土层加深,各林下土壤有机质、有效氮、SMBC、SMBN、ACP、URE和INV均呈明显下降趋势。相关分析表明,不同林地和土层的土壤有机质、有效氮、微生物碳氮、土壤酶活性之间均存在正相关关系。混交模式下的林地土壤生物量、有机质、有效氮以及酶活性均高于杉木纯林模式,土壤生物学性质更加完善。     

不同气候与施肥条件下农田土壤微生物生物量特征与容量分析

【目的】土壤微生物生物量是土壤生物肥力的重要指标,是土壤养分重要的周转库。探讨不同气候和施肥条件下土壤微生物生物量(生物量碳、氮)的特征及容量,对于深刻认识土壤微生物生物量的影响因素及提高土壤生物肥力具有重要意义。【方法】本研究从中国知网、万方和web of Science 3个文献数据库,以"土壤微生物生物量"、"中国农田"和"长期施肥"为关键词,共收集目标文献42篇,包括458组含土壤有机碳(SOC)与土壤微生物生物量碳(SMBC)和414组含土壤全氮(TN)与土壤微生物生物量氮(SMBN)的数据集,涵盖了4种气候下的2类施肥条件(施有机肥:单施或配施,+OM;不施有机肥:无肥和化肥,-OM)。土壤微生物熵(SMBC/SOC)和SMBN/TN的中值差异性均采用Kruskal-Wallis H单向显著性检验(P0.05),容量分析采用界限分析方法。【结果】统计分析结果表明,不同施肥处理下,SMBC与SOC和SMBN与TN之间均存在显著线性正相关关系(P0.01),长期施用有机肥条件下,土壤微生物生物量碳、氮对土壤有机碳和全氮增加的响应系数分别为24.77和30.27,显著高于化肥或不施肥条件(分别为19.88和19.86)(P0.05)。界限分析结果显示,不同施肥措施下SMBC对SOC增加响应的最大值为33.45—36.00,SMBN对TN的最大响应系数为45.45—49.79,当前条件下SMBC和SMBN还有37.99%和49.66%的提升空间。不同气候条件下SMBC/SOC和SMBN/TN均存在显著差异(P0.05),其中,中温带半干旱半湿润区SMBC/SOC的中值最高为2.73%,其次为亚热带湿润区(2.45%)和暖温带湿润区(2.31%),中温带湿润区最低为1.48%;SMBN/TN的中值大小顺序为:暖温带湿润区(4.72%)中温带半干旱半湿润区(3.50%)亚热带湿润区(2.99%)中温带湿润区(1.80%)。不同施肥条件下SMBC/SOC和SMBN/TN的变化范围分别为0.35%—6.50%和0.50%—9.72%,但其中值并无显著差异(P0.05)。对于同一气候条件不同施肥措施而言,仅在中温带湿润区,施有机肥处理对微生物量碳(氮)占总有机碳(氮)的比例有显著影响(P0.05)。【结论】气候对土壤微生物生物量碳、氮所占比例具有显著影响,不同施肥模式虽然不能显著改变微生物生物量碳、氮的比例,但有机肥的施用对微生物生物量碳、氮的提升效果显著高于化肥或不施肥,该结果对于土壤生物肥力的调控有重要指导意义。     

黄土丘陵区草地生态系统不同植物群落土壤生态化学计量学特征

研究土壤微生物生物量碳、氮及其生态化学计量学特征指标对植物群落的响应,有助于准确评价植被恢复的生态环境效益。以黄土高原丘陵沟壑区草地生态系统下5种植物群落(茭蒿群落样地、沙棘群落样地、铁杆蒿群落样地、百里香群落、芦苇群落)土壤为对象,对土壤有机质(SOM),全氮(TN),全磷(TP),速效磷(AV.P),速效钾(AV.K),土壤微生物生物量氮(SMBN)和土壤微生物生物量碳(SMBC)及其化学计量特征进行研究。结果表明:5种植物群落下,表层土壤微生物生物量碳氮、有机质(SOM)、全氮(TN)显著高于下层土壤,铁杆蒿群落显著高于其他4种植物群落,其对土壤碳氮磷具有显著地累积作用,对于提高土壤碳氮磷储量具有重要的意义。土壤碳氮比(C∶N)在5种植被群落下较为稳定,土壤SOM与TN存在极显著的正相关性(P0.01);土壤碳氮比(C∶N)、氮磷比(N∶P)受植被类型的影响较大,铁杆蒿群落显著高于其他4种植物群落,土壤C∶P、N∶P之间存在极显著的正相关性(P0.01)。0~20cm和20~40cm土层SMBN、SMBC均表现为:铁杆蒿群落显著高于其他植被群落,说明不同植物群落对土壤表层和下层的微生物具有明显的影响。可见,植被恢复对土壤质量的改善作用明显,铁杆蒿群落对该区土壤碳氮磷等养分的累积作用较好。     

微生物菌肥对日光温室菜豆土壤生物活性的影响

为缓解日光温室土壤连作障碍,探索外源微生物菌肥添加对土壤生物环境影响特征,试验研究了5种固体菌肥对设施土壤生物活性及菜豆产量的影响,结果表明:菌肥施入初期,速溶性菌肥TR4显著增加了土壤细菌数量、微生物量氮(SMBN)含量,有机肥型菌肥TR3的土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量碳/氮(SMBC/N)、蔗糖酶活性显著增加,到菜豆拉秧时,5种菌肥均能显著提高土壤微生物数量、SMBC、SMBN、土壤脲酶活性和菜豆产量,其中以TR3产量最高,相关分析表明,菜豆产量与SMBC含量脲酶活性呈显著正相关,通过隶属函数综合分析土壤生物活性:依次为XTR3XTR5XTR2XTR1XTR4XTR6CK,表明在日光温室土壤中使用生物菌肥较常规施肥可以提高土壤生物活性,以TR3菌肥效果最佳。     

长期有机无机肥料配施对土壤微生物学特性及土壤肥力的影响

 【目的】研究长期有机无机肥料配施条件下土壤微生物学特性(土壤微生物量、土壤酶活性)与土壤质量的关系,阐明土壤微生物对土壤健康的生物指示功能。【方法】以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4 提取法和化学分析法分析了长达15年不同施肥处理的农田土壤微生物量碳、微生物量氮（SMBC、SMBN）和土壤酶活性之间的差异及其调控土壤肥力的作用。【结果】长期不同施肥处理土壤中SMBC变化介于96.49～500.12 mg•kg-1之间,SMBN变化介于35.89～101.82 mg•kg-1之间;单施化肥（NPK）与不施肥的CK相比,SMBC、SMBN、微生物商（qMB）、微生物量碳/氮比（SMBC/SMBN）、脲酶（Urease）活性以及土壤有机质（SOM）、全氮（STN）、全磷（STP）含量都有所提高;化肥与猪厩肥或秸秆还田配合施用,上述土壤微生物学特性以及土壤养分状况比单施NPK处理得到进一步改善,猪厩肥增量处理（NPKM+）效果最明显。同时,在北京褐潮土石灰性土壤上（pH 8.0左右）长期施有机肥有一定降低土壤pH的效应。SMBC、SMBN、Urease活性与SOM、STN、STP含量呈极显著正相关关系;SMBC/SMBN与SOM、 STN含量呈显著正相关关系;qMB、过氧化氢酶（Catalase）活性与SOM、STN 、STP含量无显著相关关系;除过氧化氢酶外,土壤pH值与其它土壤微生物学特性指标呈极显著负相关关系。【结论】长期有机无机肥料配施可提高土壤微生物量碳氮、脲酶活性。化肥与增量猪厩肥配施对增强土壤肥力效果最好;土壤微生物学特性可以反映土壤质量的变化,并可用作评价土壤健康的生物指标。     

不同施肥措施对稻田土壤温室气体排放的影响

选取江西红壤性双季稻水稻土为研究对象,采用盆栽模拟试验研究了4种不同施肥措施即当地农民习惯施肥(FP)、较FP减施20%化肥氮且有机肥替代20%化肥氮(T1)、在T1基础上加施Si、Zn、S三种微肥(T2)和在T2基础上采用20%缓释氮肥替代普通化肥氮(T3)对稻田主要温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响,并对土壤微生物量碳(SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)、水稻产量的影响进行了分析。结果表明:4种处理稻田土壤CO2的总排放通量均无显著性差异;稻田土壤N2O的总排放量与FP处理相比,T1、T2和T3处理均有显著性减少(P<0.05),分别减少了31.72%、27.17%和43.65%,T3较T2处理显著减少22.83%(P<0.05);稻田土壤CH4的总排放量与FP处理相比,T1、T2、T3处理分别高了13.06%、13.90%、21.97%,其中T3处理差异达到显著水平(P<0.05)。与FP处理相比,T1、T2、T3处理显著提高了SMBC和SMBN的含量(P<0.05),分别提高了18.91%、19.30%、20.07%和28.95%、31.66%、29.96%;T1、T2、T3处理对水稻产量均无显著性影响。稻田土壤CH4和N2O的排放与SMBC和SMBN存在显著的相关性(P<0.01)。总体看,T3处理在降低N2O的总排放量的同时对提升土壤SMBC和SMBN含量具有明显作用。     

秸秆还田对长期连作棉田土壤微生物量碳氮磷的影响

通过棉花长期连作定点微区试验, 研究了秸秆还田条件下长期连作棉田土壤微生物量碳、氮、磷(SMBC、SMBN、SMBP)含量的变化规律, 为衡量和评价秸秆还田对长期连作棉田土壤质量和肥力的影响提供科学的理论依据。研究结果表明:秸秆还田可以显著提高不同土层SMBC、SMBN、SMBP含量, 且随着连作年限增加, SMBC、SMBN、SMBP含量逐渐升高;秸秆不还田条件下, 随着连作年限增加SMBC、SMBN、SMBP含量下降, 0~20 cm土层秸秆还田条件下连作5、10、15年SMBC比无秸秆还田条件下分别增加 20.8%、67.2%、70.4%, SMBN比无秸秆还田条件下分别增加22.2%、81.2%、85.4%, SMBP比无秸秆还田条件下分别增加22.3%、81.2%、85.3%;秸秆还田条件下, 0~20 cm土层连作30年棉田SMBC比连作5、10、15、20年和25年分别增加了116.6%、86.2%、101.6%、28.9%和7.99%;0~20 cm土层连作30年的SMBN含量比连作5、10、15、20年和25年的分别增加了114.1%、82.1%、99.65%、27.8%和7.15%;0~20 cm土层连作30年的SMBP含量比连作5、10、15、20年和25年的分别增加了65.7%、6.9%、34.2%、1.4%和2.22%。不同土层间微生物量差异表现为0~20 cm> 20~40 cm> 40~60 cm。秸秆还田可以显著提高连作棉田微生物量碳、氮、磷的含量, 且可以缓解棉花连作的不利影响, 有利于提高土壤质量和土壤肥力。     

有机肥部分替代化肥对土壤微生物生物量及矿质态氮含量的影响

土壤矿质态氮是植物有效养分的重要来源,土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)是土壤微生态系统的重要组成部分,对土壤矿质态氮含量及作物养分吸收具有重要影响。试验通过盆栽的方法研究了有机肥部分替代化肥对土壤微生物量碳、微生物量氮及矿质态氮含量的影响。结果表明,施肥能提高土壤微生物量碳、微生物量氮和矿质态氮含量;小麦拔节至开花期,有机肥部分替代化肥处理的土壤微生物量碳、微生物量氮、矿质态氮含量明显高于化肥、纯有机肥和对照处理,其中以配施20%~30%有机肥的土壤微生物量碳、微生物量氮、矿质态氮含量最高;收获期纯有机肥处理的土壤微生物量碳、微生物量氮、矿质态氮含量略高于有机肥与化肥配施处理。可见有机肥部分替代化肥有利于提高小麦生育盛期土壤微生物量碳、微生物量氮和矿质态氮含量,更好地满足作物对养分的需求。     

不同凋落物配比对杉木土壤微生物量碳氮的影响

[目的]探讨土壤微生物对不同配比杉木—火力楠凋落物分解的响应,为促进我国南方杉木人工林的可持续经营与发展提供科学依据.[方法]在我国南方典型酸雨区福建省邵武市4、15和32年生杉木人工林内,设5个凋落物分解试验处理,分别为杉木(C)、火力楠叶(M)、杉木:火力楠叶=2:1(C2M1)、杉木:火力楠叶=1:1(C1M1)、杉木:火力楠叶=1:2(C1M2),采用网袋法分析不同配比处理杉木人工林0~5 cm表层土壤微生物量的碳、氮含量及微生物量碳氮比的差异.[结果]4和15年生杉木人工林中土壤微生物量碳含量最高的处理分别为C2M1和C1M1,显著高于C、M单一配比处理(P<0.05,下同),32年生杉木人工林中各处理间土壤微生物量碳含量随时间波动变化;4、15和32年生杉木人工林中,不同混合凋落物与单一凋落物的土壤微生物生物量氮含量差异随时间的变化存在差异.各林龄土壤微生物量碳氮比在凋落物分解的不同时段存在明显波动变化,且分解时间为120和240 d时出现最低值.土壤温度与水分含量对4年生和15年生杉木人工林表层土壤微生物量碳氮的影响显著,对32年生杉木人工林影响不明显;各林龄表层土壤微生物量碳氮含量与土壤pH呈显著相关.方差分析结果表明,受林龄、杉木—火力楠凋落物配比及凋落物分解时间的多重影响,各林分表层土壤微生物量碳氮含量在凋落物整个分解周期内呈波动变化,其中微生物量碳含量的峰值出现在60和240 d,微生物量氮含量的峰值出现在120和240 d.[结论]对纯杉木幼龄林和中龄林的混交改良采用杉木—火力楠以2:1和1:1混交效果更佳,而在生产实践中对杉木—火力楠配比的选择还应综合考虑杉木林龄、土壤pH、土壤温度和水分含量等环境因子及季节变化的影响.     

黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15-400.89、246.56-321.25、267.76-347.05和118.96-245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87-47.63、27.63-42.89、24.66-36.20和15.64-22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14-22.96、12.89-19.75、11.54-14.40和7.23-11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49-10.87和16.27-24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%-4.85%、2.56%-4.45%、2.08%-5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P < 0.05); MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P < 0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。     

化肥减量对玉米田土壤酶活性及微生物量的影响

【目的】在小麦-玉米轮作模式下,探讨有机培肥时化肥减量对玉米田土壤酶活性及微生物量的影响。【方法】于2010-10-2011-07在陕西杨凌进行大田试验,试验共设置化肥不减量+高有机肥（NPK+HM）、化肥不减量+中有机肥（NPK+MM）、化肥不减量+低有机肥（NPK+LM）、化肥减量70%+高有机肥（30%NPK+HM）、化肥减量50%+中有机肥（50%NPK+MM）、化肥减量30%+低有机肥（70%NPK+LM）和对照（NPK）7个处理,分别于玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期及成熟期采集玉米田0～20 cm土层土样,测定土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶活性及土壤微生物量碳、氮含量,分析不同施肥处理土壤酶活性及土壤微生物量碳、氮含量的变化规律。【结果】无论在化肥减量还是不减量条件下,增施有机肥均可以明显提高土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶的活性及微生物量碳、氮含量,但土壤多酚氧化酶活性却显著下降;有机培肥条件下,不同的化肥减量处理对土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性以及土壤微生物量碳、氮含量的影响不同,其中化肥减量50%+中量有机肥（50%NPK+MM）处理的土壤酶活性及微生物量碳、氮含量均最高,且与化肥不减量+高量有机培肥（NPK+HM）处理对土壤酶活性以及微生物量碳、氮含量的作用几乎一致。另外,各有机培肥处理玉米不同生育阶段的土壤呼吸强度均较对照（NPK）处理高,但差异并不明显。【结论】在小麦-玉米轮作模式下,化肥减量50%+中量有机肥（50%NPK+MM）是比较合理的施肥方式,化肥适度减量在土壤培肥过程中是合理可行的。