两种不同退耕还林模式下的土壤微生物特性研究

在四川省洪雅县两种主要退耕还林模式的桦木（Betula luminifera）林地、苦竹（Pleioblastus amarus）林地和农耕地（对照）中，系统研究了土壤中3大类微生物数量组成、季节性动态变化、垂直分布特征以及两种林木的根际效应。主要研究结果为：①在土壤微生物3大类区系组成中，细菌数量占绝对优势（95％以上），放线菌数量次之，真菌数量最少；②土壤3大类微生物数量及微生物总数的季节变化趋势在两种退耕还林地中基本相似，而农耕地与两退耕地之间差异较大；⑧微生物在土壤剖面中的分布趋势是表层（0～15cm）〉亚表层（15～30cm）〉深层（30cm以下），尤其是个体生物量较大的真菌、放线菌数量的这种变化趋势明显，且苦竹林模式表层微生物数量高于同层次的桦木和农耕地;④在桦木和苦竹林地中，3大类微生物各季的平均R／S值都在1～2之间，即两林木都具有较强的根际正效应；⑤从微生物学角度评价两退耕还林地的生态效益是：苦竹林模式优于桦木林模式。     

典型草原区退耕及封育草地土壤水分物理性质研究

对典型草原云雾山保护区退耕6a，11a（放牧8a）和16a的3个退耕地和4个封育草地（百里香群落、铁杆蒿群落、大针茅群落和长芒草群落）对照坡耕地表层土壤的水分特征曲线数学模型、持水参数和比水容量进行了测定。结果表明，封育草地的持水和供水性能要大于退耕地和坡耕地，放牧对退耕11a的持水和供水性能有较大影响。云雾山自然保护区坡地退耕和草地封育后，样地土壤的持水能力大小顺序为封育长芒草群落〉大针茅群落〉百里香群落〉铁杆蒿群落〉退耕16a〉退耕6a〉坡耕地〉退耕11a（放牧8a）。供水能力大小顺序为封育长芒草群落〉百里香群落〉铁杆蒿群落〉大针茅群落〉退耕16a〉退耕6a〉退耕11a（放牧8a）〉坡耕地。这说明土壤持水和供水性能随着退耕年限的增加和封育草地的正向植被演替均逐渐增强的趋势。坡地退耕和草地封育能够通过改善土壤的水分物理性质提高土壤的蓄水持水性能和抗侵蚀能力。     

三江平原湿地不同土地利用方式对土壤养分及酶活性的影响

以中国科学院三江平原湿地生态试验站为对象,研究了不同利用方式（湿地草甸、旱田系统、退耕成草、退耕成林）对土壤酶活性分布特征及相关因子的影响。结果表明:土壤利用方式不同,土壤酶活性（转化酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶）、有机碳含量和土壤养分含量有较大差异。土壤有机碳、全氮、全钾、速效磷、碱解氮、微生物量碳和氮均呈现出一致的变化规律,依次表现为湿地草甸 > 退耕草地 > 退耕林地 > 旱田系统,也即由湿地草甸退化过程中,土壤养分含量逐渐降低,其中不同土地利用方式下土壤全磷含量差异不显著（p>0.05）,在湿地的退化过程中,土壤全磷并没有发生显著的变化。与湿地草甸相比,土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均显著降低,其活性分别降低了32.69%,36.71%,50.00%,44.28%,由旱田系统恢复为湿地草甸系统后,土壤各种酶活性均显著增加,其中土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性分别比旱田系统增加了26.68%,31.51%,48.19%,43.84%;表明由湿地草甸开垦为耕地和由耕地恢复为湿地草甸和林地,发生着两种不同的生物学过程,前者为微生物降解过程,而后者则为微生物累积过程。相关性分析表明SOC,TN和SMBC对土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性的贡献为正,对土壤酶活性起到主导作用。主成分分析表明影响土壤酶活性最主要的因子为SOC,TN和SMBC。     

放牧与围栏内蒙古针茅草原土壤微生物生物量碳、氮变化及微生物群落结构PLFA分析

以内蒙古贝加尔针茅草原、大针茅草原和克氏针茅草原为研究对象,采用氯仿熏蒸法和磷脂脂肪酸（PLFA）分析方法研究了放牧与围栏条件下内蒙古针茅草原土壤微生物生物量和群落结构特征的变化情况。研究表明放牧与围栏草地土壤微生物生物量和群落结构差异显著。氯仿熏蒸法分析结果表明内蒙古针茅草原土壤微生物生物量碳的含量介于166.6-703.5mg·kg^-1之间,微生物生物量氮含量介于30.34-92.15mg·kg^-1之间,其中贝加尔针茅草原土壤微生物生物量碳、氮最高,大针茅草原次之,克氏针茅草原则最低。放牧条件下,贝加尔针茅草原、大针茅草原土壤微生物生物量碳、氮显著低于围栏草地,克氏针茅草原则无显著变化。PLFA分析结果显示,内蒙古针茅草原土壤微生物群落PLFAs种类、含量丰富,共检测出28种PLFA生物标记磷脂脂肪酸,并且以直链饱和脂肪酸和支链饱和脂肪酸为主,相对含量占总量的2/3左右,其中贝加尔针茅草原土壤微生物含量最丰富,其围栏样地土壤的PLFA含量达到27.3nmol·g-1,大针茅草原和克氏针茅草原依次降低。围栏条件下,各类型草原土壤细菌脂肪酸与总PLFA含量均显著高于放牧草地,真菌脂肪酸含量则因草原类型不同各有差异;放牧导致各类型草原革兰氏阳性细菌PLFAs/革兰氏阴性细菌PLFAs（GPPLFAs/GNPLFAs）比值显著降低,而除了克氏针茅草原,细菌PLFAs/真菌PLFAs比值则显著升高。PLFAs主成分分析表明,放牧和围栏处理对内蒙古针茅草原土壤微生物群落结构产生影响,且围栏处理的影响程度大于放牧处理。经相关分析表明,氯仿熏蒸法和PLFA分析方法之间有很好的一致性,且土壤微生物PLFAs与土壤有机质、全磷、硝态氮显著相关。     

肃北高寒草原不同放牧强度土壤养分变化特征

研究了肃北高寒草原不同放牧强度下不同土层土壤养分及 5 种微量元素有效态含量变化特征。结果表明：①高寒草原土壤物理性质的变化对土壤养分及微量元素具有重要的调控作用;②随着放牧强度的提高,0 ~ 10、10 ~ 20 cm 土层土壤体积质量均呈不同程度的增加,土壤孔隙度和土壤含水量则呈显著的递减趋势;③轻度放牧草地土壤有机质、土壤全 N 含量高于中度放牧和重度放牧草地;20 ~ 30 cm 土层有机质随放牧强度的增大呈明显下降趋势,即随放牧强度的增大深层土壤肥力呈退化趋势;肃北高寒草原的速效养分以多 N 少 P 富 K 为特点,土壤速效 N、P、K 含量在总体上随放牧强度的增加呈下降趋势;④肃北高寒草原 5 种微量元素的高低顺序依次是：Na＞Fe＞Mn＞Cu＞Zn,不同放牧强度下各微量元素的变化一致,顺序依次是：轻度放牧＞对照＞中度放牧＞重度放牧;⑤放牧强度对 10 ~ 20 cm 的土层影响最大,随放牧强度的增大,地表植物营养吸收层土壤营养成分、微量元素呈降低,导致地表植被生长能力降低,最终导致地表土壤沙化,最后使草地大面积退化。     

基于meta分析的放牧压力对内蒙古高原草地生态系统的影响

放牧是最主要的草地利用模式,直接或间接地影响草地物质循环和能量流动,放牧强度对草地的健康状况和演替方向起决定作用。本文基于40篇内蒙古草原放牧相关文献数据,通过meta分析探讨温带草原对放牧强度的响应特征。结果表明,与未放牧草地相比,轻度放牧草地对群落植物地上、地下生物量和土壤全氮和全磷含量无显著影响,而土壤有机碳、微生物生物量碳、细菌和真菌数量分别显著上升3.60%、7.80%、11.40%和10.83%（P<0.05）;中度放牧下群落植物地下生物量和土壤微生物数量无显著变化,而地上生物量和土壤有机碳、全氮、全磷和微生物生物量氮含量分别显著降低21.62%、4.44%、2.15%、8.35%和6.76%（P<0.05）;重度放牧下群落植物地上和地下生物量,土壤有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳含量,细菌和放线菌数量分别显著下降39.72%、16.30%、7.62%、6.46%、8.03%、8.76%、12.92%和18.27%（P<0.05）。以上结果表明轻度放牧有利于土壤肥力和草地生产力的保持和提升,而当放牧干扰超出一定的限度时,草地各项功能均显著下降而发生退化。本研究可为内蒙古温带草原的合理利用和适应性管理提供理论基础。     

黄土丘陵区生态退耕对草本层植物多样性的影响

为研究何种生态退耕对黄土丘陵地区植被恢复较好,以典型黄土丘陵沟壑区大南沟小流域为研究区,采用传统植物群落调查法从退耕方式和退耕年限两个方面探讨生态退耕对草本层植物多样性的影响。结果表明:（1）在生态退耕30 a内,随着退耕年限的增加,草本层植物丰富度指数、两多样性指数（Simpson指数和Shannon-Wiener指数）和均匀度指数都呈现增加的趋势。但前期增加不显著,后期增加显著。（2）不同生态退耕方式对草本层植物多样性的影响差异显著。三种多样性指数均表现为退耕还草 > 退耕还林 > 退耕还灌,且丰富度指数退耕还草（23.875）较退耕还林（14.606）和还灌（14.556）显著增加;Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数退耕还草（0.945,3.048）和退耕还林（0.931,2.992）较还灌（0.912,2.563）显著增加。退耕还草优于退耕还灌和退耕还林,对草本层植物群落多样性影响最小,是最佳生态退耕方式。     

退化草地土壤农化性状与微生物区系研究

通过对三种退化程度不同的草地土壤农化性状与微生物区系进行研究，结果表明，草地退化后，其土壤肥力水平、土壤微生物数量和微生物种类有随退化程度增高而下降的趋势；退化草地存在不同的程度的营养元素比例失调，表现为少氮、缺磷、富钾和高有机质含量，且退化程度接近的草地间，在土壤微生物区系和农化性状有部分类似的特征。     

放牧强度对荒漠草原植被、土壤及其侵蚀特征的影响

[目的] 研究不同放牧强度对荒漠草原植被特征、土壤物理性能及其土壤侵蚀的影响,为荒漠草原水土流失治理和退化及生态系统修复提供科学依据。[方法] 以内蒙古希拉穆仁荒漠草原为研究区,采用原位监测和模拟试验相结合的方法,对重度、中度、轻度和无放牧4种不同放牧强度样地的植被群落、土壤物理性质、土壤侵蚀过程开展了研究。[结果] ①随着放牧强度的增加,群落平均盖度、高度和地上生物量呈降低趋势,物种丰富度指数、多样性指数及均匀度指数整体呈上升趋势。②土壤砂粒含量随放牧强度的增加呈上升趋势,表层土壤(0—10 cm)容重及入渗性能更易受放牧影响。③相同降雨强度下,随放牧强度的增加,土壤的侵蚀产沙量随之增加。土壤初渗速率、Simpson优势度指数和土壤砂粒含量是影响不同放牧强度下土壤侵蚀特征的关键因素。[结论] 放牧显著影响荒漠草原植被群落特征及土壤水文物理性能,因此,建议该区放牧强度控制在中度(2羊单位/hm²)及以下,对于受重度放牧破坏的草原区,围栏封育的同时还可适当进行人工补播或利用微生物改良土壤来提升土壤抗蚀性。     

北川河流域退耕还林(草)对土壤质量影响的评价

“万物土中生”，土壤是生态环境的重要组成部分。探讨退耕还林（草）工程对土壤质量的影响，可以为工程的持续开展提供有关的理论依据。通过对我国退耕还林（草）工程重点试验县——青海省大通县北川河流域不同时间序列的退耕地的土壤，进行了系统的对比研究。研究结果表明：土壤质量综合指数值为坡耕地34．0％〈弃耕地40．8％〈退耕地（3-10a）63．6％〈退耕地（11～20a）74．4％〈天然次生林地82．8％〈天然灌丛地90．6％。随着时间的延续，退耕地土壤理化性质将会得到明显改善，土壤质量会逐步得到提高。     

土壤改良剂对燕麦土壤理化性状及微生物量碳的影响

采用聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、腐殖酸钾、聚丙烯酸钾+腐殖酸钾和聚丙烯酰胺+腐殖酸钾复配5种土壤改良剂,研究其对燕麦土壤理化性状及微生物量碳的影响。结果表明,不同土壤改良剂均能提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,各指标分别比对照增加了8.24%～30.22%,7.60%～19.29%,5.15%～29.45%和27.86%～68.86%;各土壤改良剂处理0-60cm各土层土壤容重均有不同程度的降低,其中,聚丙烯酸钾+腐殖酸钾均降低幅度最大,各处理间差异不显著;各土壤改良剂均能显著提高0-10cm,10-20cm和20-40cm各土层>0.25mm团聚体含量,其中>2mm和2～1mm土壤团粒结构增幅较大,聚丙烯酸钾+腐殖酸钾和聚丙烯酰胺+腐殖酸钾复配处理显著高于单施处理;土壤改良剂能促使燕麦全生育期内0-10cm,10-20cm和20-40cm各土层的土壤微生物量碳含量显著提高,复配较单施效果显著,随着土壤深度增加土壤微生物量碳逐层递减;各土壤改良剂处理籽粒产量和生物产量均显著高于对照,其中聚丙烯酸钾+腐殖酸钾和聚丙烯酰胺+腐殖酸钾籽粒产量较其他处理高,分别为4 694.2kg/hm2和4 566.9kg/hm2,较对照增产21.66%和18.36%,两处理生物产量也表现较佳。     

保护性耕作对土壤微生物特性及酶活性的影响

大田试验研究了保护性耕作对土壤微生物量、活跃微生物量、土壤呼吸、呼吸商、土壤酶的影响。结果表明，秸秆还田能够显著提高土壤微生物量碳和活跃微生物量，深松耕还田能显著提高土壤活跃微生物量。随耕作作业之后时间的推迟，活跃生物量减小。秸秆还田初期（小麦越冬期）能显著提高土壤呼吸作用，提高99．7％；后期（小麦播种期）能显著降低土壤呼吸，降低16．6％。随耕作作业之后时间的推迟，秸秆还田和保护性耕作都会减少农田向大气中CO2的排放，减少土壤碳库的亏损。深松耕还田显著提高土壤脲酶、蔗糖酶活性。土壤呼吸和土壤活跃微生物量是衡量土壤微生物特性和土壤酶的较好指标。     

绿肥翻压对烟田土壤理化性状及土壤微生物量的影响

试验于2003年9月至10月河南烟区的襄城县、舞阳县、叶县、罗山县4个试验点种植绿肥,2004年3月进行翻压,以研究绿肥对土壤容重、土壤pH值等理化性质的影响以及对土壤微生物的影响。试验结果表明,绿肥翻压可以有效地降低土壤的容重和土壤的pH值,提高土壤的有机质,同时能促进土壤中微生物数量的大量增加。与空白对照相比,各个处理土壤容重降幅为0.03~0.1 g/cm3,土壤pH值的降幅一般都在0.1~0.6,土壤有机质含量提高0.08%~0.1%。因此利用烟田冬季休闲空间种植和翻压绿肥,可作为提高土壤肥力、改善烟田土壤环境、实现烟叶生产可持续性发展的一个重要措施。     

棉粕对盐碱环境下土壤微生物多样性及其土壤结构的影响

微生物是土壤物质循环的原动力,土壤团聚体的重要生物胶结因素。以棉粕作为盐碱土改良剂,针对不同程度的盐碱土壤为研究材料,探究棉粕对盐碱环境下微生物多样性及其土壤结构的影响。提取土样中微生物总DNA,利用新一代illumina HiSeq高通量测序技术进行相关分析,对于土壤微形态则利用扫描电镜进行观察,结果表明随着盐碱浓度的上升,氯化钠处理下小团聚体所占比例也逐步上升且土壤表面疏松多孔,碳酸钠则相反,其大团聚体随浓度上升而增加,小团聚体所占比例则下降,土壤表面紧实,孔隙少,盐碱土的这两种土壤结构都不利于微生物的生存活动。通过对土壤样品中微生物复杂度分析得出,通过添加棉粕相比CK可以增加盐碱土中微生物群落数量,MN、MA处理Shannon指数最大,Simpson 指数最小,说明添加棉粕后MN、MA的微生物丰富度最高,盐碱土中主要的微生物群落包括 10个门,其中变形菌门占主导地位,其余依次是放线菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、硝化螺菌门、浮霉菌门、疣微菌门、厚壁菌门。盐碱这种特定的土壤环境中微生物占优势菌门相互类似。     

不同耕作方式下玉米农田土壤养分及土壤微生物活性变化

通过连续3年的野外调查与室内分析试验,研究了不同耕作方式（翻耕、旋耕、免耕）对玉米农田土壤养分及土壤微生物活性的影响。结果表明,不同耕作方式下土壤pH值略显酸性,土壤容重与土壤总孔隙度变化趋势相反;土壤容重基本表现为:免耕 > 翻耕 > 旋耕;土壤总孔隙度TSP基本表现为:翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式差异均显著（p<0.05）。不同耕作方式下土壤养分（有机碳、全氮含量）和有效养分（有效磷、铵态氮和硝态氮）均呈现出一致性规律,大致表现为翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式下土壤全磷含量差异均不显著（p > 0.05）;与免耕相比,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物数量（细菌、真菌、放线菌、固氮菌和纤维素菌）均有明显的增加,大致表现为:翻耕 > 旋耕 > 免耕。土壤微生物活度的变化范围为0.38~0.69,依次表现为翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式下土壤微生物活度差异均显著（p<0.05）。不同耕作方式下土壤微生物量碳周转率高于氮周转率,说明微生物量碳更新比微生物量氮快,其中翻耕处理下土壤微生物量碳和氮更新较旋耕和免耕快。通径分析发现,不同土壤环境因子对土壤微生物活度产生直接和间接负作用,其中有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、细菌数量对土壤微生物活度产生直接效应;土壤微生物量碳、微生物量氮、真菌数量和固氮菌数量对土壤微生物活度产生间接效应。     

盐碱地土壤微生物生态特性研究进展

盐碱土遍布于全球100多国家,面积高达1×109 hm^2,作为重要的后备土地资源,将其合理的开发利用是目前的热点问题。盐碱土壤中蕴藏着丰富的微生物资源,微生物对土壤物质组分、理化性质和微环境表现出高度的响应特性,通过对土壤微生物进行系统、深入研究有助于揭示盐碱土的生物过程机制。本文回顾了国内外关于盐碱土特定环境中的微生物进展,从土壤微生物多样性分布格局、土壤改良过程中微生物群落变化、功能性微生物土壤修复机制及资源利用等角度进行综述,以期为盐碱土微生物生态功能研究提供借鉴。     

铅污染对青紫泥微生物活性的影响

土壤微生物量碳、基础呼吸作用、土壤代谢商是表征土壤质量的重要指标,并且与土壤本身的理化性质有关。脱氢酶活性是土壤微生物种群及其活性的重要敏感性指标之一。通过室内培养,研究了不同铅添加水平(200~1 200 mg/kg)对青紫泥田微生物生物量碳及土壤基础呼吸作用、土壤代谢商、土壤脱氢酶的影响。研究表明:随培养时间延长,青紫泥田生物量碳呈下降趋势,基础呼吸作用随铅浓度升高而加强。土壤代谢商随培养时间延长变化趋势不同。外源铅胁迫下土壤脱氢酶活性随铅处理浓度升高明显受抑制。相关分析表明,土壤铅含量与土壤微生物生物量碳、脱氢酶在不同培养时期相关性不同。     

全膜覆土穴播种植冬小麦对旱地土壤微生物数量及生物量的影响

[目的]揭示全膜覆土穴播种植方式对土壤微生态环境的影响,为其进一步推广应用提供参考依据。[方法]采用田间试验,研究不同覆膜种植方式对冬小麦各生育期土壤微生物数量和微生物量的影响。[结果]全膜覆土穴播方式可明显增加冬小麦各生育期的土壤微生物数量(除自生固氮细菌)以及微生物量C和N。与传统栽培方式相比,全膜覆土穴播方式和全膜不覆土穴播方式土壤细菌、放线菌、真菌分别平均提高32.07%和10.23%,31.27%和10.57%,44.56%和26.51%;氨化细菌和硝化细菌分别平均提高32.54%和37.80%,79.20%和107.22%;微生物量C和N含量分别平均提高29.90%,20.68%%和29.41%,18.02%。各处理土壤微生物数量和微生物量整体从小麦返青期开始升高,到拔节期或抽穗期达到峰值,生长后期有所下降。[结论]全膜穴播方式下土壤微生物数量和微生物量土壤随土层的加深呈减少的趋势。全膜覆土穴播方式有利于冬小麦土壤微生物数量和微生物量的提高。     

Response of Soil Microbial Biomass and Enzyme Activity to Soil Fertilization in an Eroded Farmland of Chinese Mollisols

The aims of this study were to examine interrelationships between microbial biomass and enzyme activities of soil quality and to determine their suitability for differentiating areas. The study included five simulated erosion soil depths (0, 5, 10, 20, and 30 cm), which had received contrasting fertilizer treatments over a 5-year period in an eroded black soil of northeastern China. Our results indicated that soil microbial carbon, nitrogen, urease, phosphatase, and invertase activities declined as the erosion depth increased. On the five erosion depths, soil microbial carbon, phosphatase, and invertase variation ranged as follows: 35.4–53.3, 39.8–45.2, and 55.9–67.1%, respectively. In the fertilizer + manure treatment, soil microbial carbon, nitrogen, urease, phosphatase, and invertase activities were significantly greater (P < 0.05) than those of fertilizer treatment in all five different erosion depths. Overall, this study may be considered as the foundation for soil quality evaluation and fertility restoration in northeastern China and similar regions.     

不同节水稻作模式对土壤微生物数量和微生物量碳氮的影响

针对南方丘陵区季节性干旱这一区域问题,以节水稻作模式为研究对象,以常规稻作模式为对照,通过田间定位试验,研究了稻基农田土壤微生物数量和土壤微生物量碳氮的变化规律.结果表明,与该区常规稻作模式相比,节水稻作模式的土壤微生物数量和土壤微生物量碳氮差异显著;节水稻作模式有利于土壤细菌和放线菌的增殖,但抑制了真菌的增殖;土壤微生物量碳和微生物量氮的显著增加,以水旱轮作双季稻模式最佳,说明采用节水稻作模式可有效提升土壤细菌数量、放线菌数量、微生物量碳和微生物量氮含量.因此,在南方丘陵季节性干旱区,采用节水稻作模式,可促进稻田生态系统健康持续发展.