蔬菜-牧草轮作5年草地土壤微生物量变化及其群落结构分异

为明晰蔬菜-牧草轮作系统中种植牧草阶段土壤微生物群落年际和季节间的动态特征,本研究以温带气候区有机农牧场低投入蔬菜生产后种植牧草1~5年和永久性草地土壤为研究对象,运用高通量磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,测定土壤微生物脂肪酸种类和含量,通过非度量多维测度(NMS)排序和多响应置换过程(MRPP)分析,探究牧草不同生长年限和季节条件下土壤微生物生物量及其群落结构与功能变化规律。结果表明:1)随着牧草生长年限的延长,土壤中活体微生物的脂肪酸多样性提高,革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌脂肪酸的比例逐渐降低,真菌与细菌脂肪酸比例升高,微生物生物量增加。2)随着季节更替,特定脂肪酸比例、腐生真菌、厌氧菌生物量发生变化,土壤微生物群落结构亦存在差异。3)牧草生长4年后土壤微生物群落结构发生显著改变且趋近于永久性草地,土壤碳矿化和颗粒有机质含量变化驱动了土壤微生物群落结构分异。     

青藏高原东部乡土植物对高寒沙化草地土壤性质的影响

以青藏高原东部高寒沙化草地为研究对象,通过比较分析狭叶红景天(Rhodiola rosea)、硬秆仲彬草(Kengyilia rigidula)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和高山红柳(Salix cupularis)4种乡土植物对沙化草地的土壤理化性质、土壤酶活性及微生物生物量的影响,旨在为高寒草地沙化地生态植被的重建与恢复选择适宜的治理植物提供理论依据。结果显示:1)种植4种植物治理恢复5年后,土壤含水量均有显著升高(P0.05),土壤容重和土壤pH有不同程度的下降,垂穗披碱草处理下土壤含水量最高,与对照相较增加了357.70%;2)植被恢复显著提高了土壤中与碳氮磷循环相关的各种酶的活性(P0.05),其中狭叶红景天样地中的土壤纤维素酶、过氧化物酶、蔗糖酶、蛋白酶和磷酸酶活性最高,分别为对照的3.19、1.98、3.22、1.87和4.59倍。3)种植4种植物治理恢复5年后,不同土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)均有显著提高(P0.05),狭叶红景天的MBC、MBN和微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)均为最高,分别为对照的4.39、3.46和1.27倍;4)种植狭叶红景天和高山红柳样地,土壤酶活性与土壤理化性质及微生物生物量呈极显著(P0.01)和显著(P0.05)相关,种植垂穗披碱草样地,土壤酶活性与土壤理化性质及微生物生物量相关性较差。研究表明,4种植物种植5年后,狭叶红景天对高寒沙化草地的土壤特性改善更明显。     

不同土地利用方式对苜蓿茬地土壤微生物生物量碳、氮的影响

在甘肃庆阳黄土高原,用熏蒸法研究了土地利用方式对紫花苜蓿Medicago sativa后茬土壤微生物生物量碳、氮的影响.结果表明:4龄苜蓿后茬种植小麦Triticum aestivum 2年后,0～5 cm土壤层微生物生物量碳比苜蓿生长地降低70 mg/kg,休闲地仅为苜蓿生长地的40%,施氮肥对土壤微生物生物量碳无显著影响(P＞0.05);苜蓿后茬连续种植小麦2年后,0～5 cm土壤层微生物生物量氮比苜蓿生长地下降28%,而休闲2年后比苜蓿生长地减少69%,施氮肥对微生物生物量氮无显著影响;苜蓿生长地土壤微生物商为4.2%,后茬休闲后则下降至2.7 %.土壤微生物生物量碳、氮可灵敏反映苜蓿后茬地土壤质量的变化.     

环青海湖地区两种引种禾本科牧草根际真菌群落对有机肥的响应

本研究以环青海湖地区引进的两种禾本科牧草'川草2号’老芒麦(Elymus sibiricus 'Chuancao No.2’)和'阿坝’垂穗披碱草(Elymus nutans 'Aba’)为研究对象,通过田间试验,采用ITS rDNA Illumina高通量测序技术和分子生态网络的方法,分析施用有机肥后两种牧草生长及根际真菌群落结构变化。结果显示,与对照相比,有机肥显著增加两种牧草的地上及地下生物量,降低牧草茎叶比(P<0.05);有机肥处理改变了土壤理化性质,提高全氮(TN)和有机碳(SOC)含量(P<0.05),降低土壤pH。土壤真菌群落结构表明：有机肥降低老芒麦根际主要优势菌和次要优势菌的相对丰度;提高披碱草根际赤霉菌(Gibberella)、内生真菌属(Preussia)相对丰度。RDA结构显示pH和SOC是驱动微生物变化的主要环境因子(P<0.01),有机肥添加重新构建了土壤真菌群落间的网络关系。高寒地区短期施加有机肥明显促进牧草生长,提高土壤肥力,改变微生物群落结构。     

三峡库区消落带不同海拔狗牙根草地土壤微生物生物量碳氮磷含量特征

为探究库区消落带优势草本植物狗牙根人工植被恢复后土壤质量及肥力的变化,选择三峡库区消落带150, 160和170 m海拔人工构建狗牙根植被土壤为研究对象,并以裸地作为对照,测定土壤微生物生物量碳、氮、磷和相关理化性质。结果表明:(1)各海拔狗牙根微生物生物量均显著高于裸地,表明狗牙根人工植被构建对土壤微生物恢复具有重要意义。(2)土壤微生物生物量碳、氮含量160 m高程显著高于150和170 m高程,但土壤微生物生物量磷(SMBP)却显著低于150和170 m高程,需要特别注意P元素的下移,加强水体P含量的检测。(3)土壤微生物生物量碳氮比和碳磷比变化范围分别为5.93~15.62和7.11~19.99,土壤微生物生物量碳、氮、磷占土壤有机碳、全氮、全磷百分比的范围分别为0.68%~2.57%、0.68%~3.33%、1.95%~5.23%。狗牙根土壤微生物生物量碳氮比和碳磷比显著低于裸地,表明狗牙根土壤有效氮、有效磷高于裸地;土壤微生物生物量碳、氮、磷占土壤有机碳、全氮、全磷百分比显著高于裸地,表明狗牙根土壤营养元素周转速率快于裸地。(4)微生物生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率有显著或极显著相关性,与土壤pH值呈不同程度的负相关。因此,在三峡库区消落带进行狗牙根草地恢复重建能显著提高土壤微生物生物量及土壤质量,对加强三峡库岸生态系统的稳定性具有重要意义。     

不同利用方式对豫西黄土丘陵区土壤微生物生物量及群落结构特征的影响

以豫西黄土丘陵区乔木地、灌木地、果园、弃耕地和耕地土壤为对象,应用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,研究了不同土地利用方式对土壤微生物生物量及其群落结构特征的影响,结果表明,与耕地相比,乔木地和灌木地土壤微生物量碳(MBC)含量分别提高了225.38%和265.73%(P<0.05),微生物量氮(MBN)含量分别提高了206.19%和245.03%(P<0.05),MBC/TOC值显著提高了2.89和3.00(P<0.05),MBN/TN值显著提高了5.05和5.57(P<0.05);果园土壤微生物量碳、微生物量氮含量和MBN/TN值分别提高了107.80%,84.99%和1.23(P<0.05);弃耕3年地土壤微生物量碳、氮、磷与耕地无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤细菌的PLFA含量增加了17.87%和17.18%(P<0.05),真菌增加了24.27%和28.45%(P<0.05);果园土壤细菌PLFA含量增加了9.04%(P<0.05);弃耕3年地土壤细菌、真菌和放线菌的PLFA含量与耕地之间均无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数显著提高(P<0.05),Simpson优势度指数显著降低(P<0.05)。不同利用方式地土壤细菌、真菌及放线菌的PLFA及总PLFA与土壤总有机碳、微生物量碳,全氮、速效氮、微生物量氮,容重显著正相关(P<0.05)。以上结果说明相对于耕地、弃耕地和果园土壤,乔木地和灌木地土壤微生物多样性均提高,不同微生物物种的个体数量分布均匀,群落结构相对稳定,因此这两种利用方式对土壤质量以及微生物群落结构多样性的改良效果更佳。不同土地利用方式引起营养元素的投入和土壤结构的变化是造成微生物群落结构变化的主要原因之一。     

化肥减量配施有机肥对青贮玉米产量、营养价值及土壤微生物活性的影响

以关中地区青贮玉米(Zea mays)及其根际土壤为研究对象,研究了种植当年化肥减量配施有机肥对青贮玉米产量、营养价值及土壤微生物活性的影响。结果表明,施肥当年不同处理之间产量无显著差异(P>0.05)。单施化肥处理(T1)的粗蛋白含量最高,配施有机肥在一定程度上降低了玉米的粗蛋白含量,提高了纤维的含量。T1处理的土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮含量及土壤脲酶和碱性磷酸酶活性均最低。随着有机肥配施比例的增加土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮含量和土壤酶活性均升高。由此初步说明,在关中地区化肥减量配施有机肥能够维持种植当年的玉米产量,显著提高土壤碳、氮储量及土壤酶活性。本研究为关中地区发展青贮玉米产业、改善土壤环境和提高肥料利用效率提供理论依据。     

藏沙蒿与多年生禾草混播对西藏沙化草地土壤酶活性和微生物生物量的影响

为分析藏沙蒿(Artemisia wellbyi)与多年生禾草混播3年的土壤酶活性和微生物生物量的含量特征,筛选出修复效果最好的混播比例,本研究采用比色和氯仿熏蒸的方法分别测定不同处理下的土壤酶活性和微生物生物量,以藏沙蒿、垂穗披碱草(Elymus nutans)和细茎冰草(Agropyron trachycaulhum)不同比例混播为处理,分别为T₁(4∶1∶2),T₂(4∶2∶1)和T₃(5∶1∶1),同时以未修复沙化草地为对照(CK),并与天然草地(NG)作比较。结果表明：与CK相比,3个比例混播处理均能改善土壤理化性质、提高土壤酶活性和微生物生物量碳氮磷含量,以T₃处理的效果最好。相关性分析表明,土壤酶活性与有机质、速效钾和全氮呈正相关;土壤微生物生物量与有效磷、碱解氮和含水量呈正相关。因此,灌草混播时,适当增加灌木的占比有利于土壤养分及生物学特性的恢复。     

高寒草甸群落地表植被特征与土壤理化性状、土壤微生物之间的相关性研究

以青藏高原高寒草甸4种主要草地类型为研究对象,分析了不同植被类型土壤的理化性质、土壤微生物数量、土壤酶活性与生态系统功能间的相互关系。结果表明,不同植被类型群落的土壤特性存在明显差异。藏嵩草沼泽化草甸0～40cm土层土壤容重、土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮和土壤速效氮含量明显不同于矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸,土壤物理特性的改变(土壤养分、土壤容重、土壤湿度等)会引起植被组成、物种多样性变化;细菌数量和真菌数量与植物群落地上生物量之间存在显著正相关关系(P＜0.05)、放线菌数量与生物量之间的相关性不显著,不同植被类型的群落生物量影响着土壤微生物数量和组成;不同草地类型植物群落地上生物量与土壤酶活性(磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶等)之间存在显著的正相关关系(P＜0.05),土壤酶活性对土壤有机质、腐殖质等的合成起到了积极作用。土壤酶活性的高低不仅影响了群落生物量,同时也影响群落物种多样性(物种丰富度),土壤酶活性的高低通过影响土壤微生物种类和数量、土壤养分含量,从而间接影响群落物种多样性。     

土壤微生物生物量的研究进展

综述了近年来国内外土壤微生物生物量包括微生物生物量碳、微生物生物量氮和微生物生物量磷及其与碳、氮、磷循环方面的研究进展,着重论述了土壤微生物生物量碳、氮、磷在土壤养分转化循环中的重要性,并就种植、轮作、放牧、施肥等措施对土壤微生物生物量的影响进行了探讨。同时,就今后土壤微生物生物量的研究侧重点进行了展望。     

羊草草甸草原土壤微生物生物量碳氮对短期施氮的响应

以松嫩草原羊草草甸为研究对象,通过测定4个不同施氮水平处理的土壤微生物生物量碳氮（Soil Microbial Biomass Carbon SMBC,Soil Microbial Biomass Nitrogen SMBN）探讨其对短期施氮的响应。结果表明,在一定范围内随着施氮量的增加,土壤微生物生物量碳氮显著增加（P<0.05）;相关性分析表明,土壤微生物生物量碳（SMBC）与土壤有机质（SOM）含量呈极显著正相关关系（P<0.01）,土壤微生物生物量氮（SMBN）与土壤全氮含量呈极显著正相关关系（P<0.01）。pH值与土壤微生物生物量碳氮（SMBC,SMBN）呈极显著负相关关系（P<0.01）。土壤微生物生物量碳（SMBC）与土壤有机质（SOM）,土壤微生物生物量氮（SMBN）与土壤全氮呈显著正相关（P<0.05）。典范对应分析（CCA）排序图较好的解释了短期施氮处理与土壤微生物量碳氮、土壤环境因子3者之间的关系（78.5%）。     

保护性耕作对黄土高原小麦田土壤微生物量碳的影响

用氯仿熏蒸提取法测定了不同耕作处理(传统耕作、传统耕作+秸秆覆盖、免耕、免耕+秸秆覆盖)下小麦田的土壤微生物量碳,并探讨了其与土壤有机碳、全氮、小麦产量之间的关系,结果表明,水土保持耕作第三年较传统耕作可以有效地增加小麦田土壤微生物量碳。较之土壤有机碳、全氮、小麦产量,土壤微生物量碳对土壤肥力变化反应迅速。     

围封和防除狼毒对狼毒斑块土壤理化性质和微生物量影响的研究

狼毒是青藏高原高寒退化草地主要滋生的毒害草种类,采用化学除草剂和草地围封方法能有效遏制狼毒种群扩张的现状。然而,针对狼毒形成微斑块对使用除草剂和草地围封措施后植被群落结构、土壤理化性质和土壤微生物量响应变化的研究较少。基于此,狼毒型退化草地采用短期围栏封育(1年),以围封地未防除和除草剂处理的狼毒微斑块为研究对象,比较和分析狼毒斑块内外物种多样性指数、土壤养分和土壤微生物量变化。结果表明:1)围封地未防除狼毒斑块内生物量和多样性指数高于狼毒斑块外,而防除狼毒斑块外生物量高于狼毒斑块内。2)围封地未防除狼毒斑块内表层土壤的全氮、硝态氮、铵态氮、速效磷、有机质和土壤含水量高于狼毒斑块外,而防除狼毒斑块外表层土壤的有机质和全钾含量高于狼毒斑块内;围封地未防除狼毒斑块内深层土壤铵态氮和硝态氮含量高于斑块外,防除狼毒斑块外深层土壤速效磷、铵态氮和有机质含量高于斑块内。3)防除狼毒和围封地未防除狼毒斑块外土壤微生物量碳高于狼毒斑块内,防除狼毒斑块外土壤微生物量氮增加而微生物量磷却快速降低。由此可见,狼毒型退化草地治理需采用“狼毒净”化学除草剂快速降低狼毒种群并辅以长期围封(禁牧)措施,可提高禾本科等优良牧草比例、调节草地群落结构趋于稳定和加速土壤养分循环,并最终实现狼毒型退化草地生态修复的目标。     

察布查尔县草原土壤微生物量与土壤理化性质相关性研究

微生物不仅是土壤养分的转化者,同时也是养分的一种存在方式,其生物质量为微生物量。微生物量是土壤养分转化和循环的动力也是养分的库和源,微生物量对环境变化敏感,是土壤质量变化的重要指标。本研究以新疆伊犁察布查尔县1191~2656m海拔草原为研究对象,使用氯仿熏蒸提取法研究不同海拔草原土壤微生物量及其活性的变异特征,研究结果表明微生物量碳(21.05~331.58mg/kg)、微生物量氮(8.75~95.61mg/kg)均为土壤表层大于中、底层,各海拔及土层间差异显著(P0.05),在1191~2216m海拔区间微生物量碳、氮随海拔的增加而增加,并在2216m海拔达到最大值(331.58mg/kg和95.61mg/kg),其后2216~2656m海拔区间微生物量碳、氮显著降低(21.05mg/kg和12.41mg/kg),这可能与随海拔的增加引起此海拔区间气候、降水量、植被类型、植被数量等环境条件的变化有关;通过相关性分析得知微生物量碳、氮、碳氮比彼此间正相关(P0.05);0~20cm土层微生物量碳与含水量呈正显著性相关(P0.05,r=0.755*),微生物量与海拔、容重、有机质、碱解氮呈正相关(P0.05),与pH值、全氮、碳氮比负相关(P0.05)。20~40cm土层微生物量碳与碱解氮呈显著性正相关(P0.05,r=0.829*),微生物量与海拔、全氮正相关(P0.05),与碳氮比负相关(P0.05)。40~60cm土层微生物量与海拔、碳氮比呈负相关(P0.05),与有机质、碱解氮、全氮呈正相关(P0.05)。土壤微生物量可以反映土壤肥力的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

氮磷添加对燕麦与箭筈豌豆不同种植方式草地土壤微生物-胞外酶化学计量特征的影响

土壤中氮、磷养分是饲草产量与品质提高的重要基础。氮磷添加改变了土壤养分条件并引起微生物生物量及酶活性发生变化。为探究燕麦和箭筈豌豆单播、混播草地土壤微生物特性对不同氮磷处理的响应，本试验以高寒区燕麦单播草地、箭筈豌豆单播草地及燕麦/箭筈豌豆1︰1混播草地为研究对象，设置4种不同氮磷添加处理，包括单施氮肥、单施磷肥、氮磷肥配施和不施肥，研究各处理土壤微生物生物量碳氮磷和土壤胞外酶活性及其化学计量比的变化特征。结果表明：1）单施氮、磷肥均对燕麦单播草地土壤微生物生物量产生负效应；单施磷肥和氮磷配施对箭筈豌豆单播草地土壤微生物生物量产生促进作用；单施氮肥使混播草地微生物生物量碳（SMBC）增加，而氮磷配施使其微生物生物量碳氮（SMBN）降低。2）单施氮肥增加3种草地土壤β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）活性，单施磷肥增加3种草地土壤碱性磷酸酶（AP）活性，氮磷配施增加燕麦草地土壤N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG）、AP酶活性，表明土壤微生物通过增加C、N、P获取酶活性以增加对短缺养分的获取。3）试验3种草地土壤SMBC︰SMBN低于全国平均值，SMBN︰SMBP高于全国平均值，且土壤N︰...     

宁夏荒漠草原不同群落生物多样性与生物量关系及影响因子分析

通过测定生物多样性各指标、地上－地下生物量、枯落物量、土壤理化因子以及土壤微生物量碳氮,研究了自然状态下荒漠草原6种群落生物多样性与生物量的关系及其影响因子。结果表明：荒漠草原不同群落丰富度、均匀度与多样性指数变化趋势一致;地上生物量与地下生物量呈指数关系,表明荒漠草原群落呈异速生长模式;生物多样性与地上生物量呈单峰曲线,与地下生物量呈线性关系,初步表明荒漠草原不同群落地上部分种间作用、资源利用程度基本一致,生物多样性抑制了地上生物量,但并没有抑制其地下生物量;地表枯落物与地下生物量呈极显著的线性相关关系（P ＜0．01）,初步表明了地下生物量更加依赖于地表枯落物。相关分析表明,荒漠草原生物多样性指数和生物量影响因子存在明显差异,自然条件下土壤含水量、有机碳、全氮以及有效养分对地下生物量贡献较大,土壤含水量和有机碳对地上生物量贡献较大,土壤微生物量碳和氮对群落多样性指数贡献较大。