不同土地利用方式对红壤微生物多样性的影响

试验采用碳素利用(BIOLOG)及磷酸酯脂肪酸(PLFA)法,研究了8种供试红壤微生物群落的功能多样性和结构多样性。两种方法均表明土地利用方式能显著影响微生物的多样性。采用磷酸酯脂肪酸法无需培养就能鉴别土壤微生物的组成结构,试验表明总PLFA含量与微生物生物量呈显著相关。碳素利用法的研究结果显示,茶叶园土中微生物对各类碳源的利用能力均很低,呈现出非常独特的微生物功能多样性。     

不同土地利用方式对土壤微生物生物量碳的影响

研究了长期定位试验不同土地利用方式下土壤微生物生物量碳的变化,结果表明:裸地处理的微生物生物量碳最低;不施肥种植作物(CK)或施肥种植作物(NPK)能显著提高土壤微生物量碳含量;NPK配合猪厩肥处理的微生物体碳含量显著高于CK和NPK处理;荒地处理由于返回的植物残体量很大,积累的有机物很多,所以其微生物量碳最大;其次为割草处理和林地处理。有机质含量高的土壤其土壤微生物量也高,土壤微生物碳的周转强度也大,周转时间短,周转速率为:荒地>割草>林地>NPK+C>NPK>CK>裸地。     

广东省典型土壤类型和土地利用方式对土壤酶活性的影响

通过野外调查与室内分析,研究了广东省韶关红壤、广州赤红壤、雷州砖红壤3个典型地带性土壤分布区4种不同土地利用方式(包括林地、果园、草地和农田)对表层(0~20 cm)土壤几种主要酶活性(过氧化氢酶、纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶活性)的影响。结果表明,不同土壤类型和不同土地利用方式对土壤酶活性均有一定影响,其中土地利用方式影响更为明显。土壤酶活性多表现为果园和林地较高,农田和草地较低;而土壤过氧化氢酶对土地利用方式和土壤类型的响应均较其它几种酶弱。典范相关分析结果表明,全磷、速效磷、速效氮含量是土壤养分因子中影响土壤酶活性的最重要因素,5种酶中纤维素酶和蛋白酶活性与土壤养分因子关系最大,而土壤酶活性之间也存在着一定的共性关系。     

坡地不同利用方式下土壤微生物和酶活性以及生物量特征

黄土高原丘陵沟壑区陡坡天然草地,人工草地和农地土壤剖面的细菌、真菌、放线菌总数量以天然草地最多,人工草地最少。三大类群在农地上的数量分布有明显的层次差异,即随土层加深而减少。土壤蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性表现为：天然草地＞农地＞人工草地。地上部生物量以农地最高,天然草地最低,根系生物量则是农地最高,人工草地最低;微生物生物量与根系生物量一样为：农地＞天然草地＞人工草地。天然草地土壤剖面０～５０ｃｍ土层的微生物及其酶活性都较高,而农地只在０～１０ｃｍ的表土层有相对高的微生物数量和土壤酶活性。     

长期不同土地利用方式下土土壤微生物特性的变化

【目的】土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,研究长期不同土地利用方式对其产生的影响可为该地区选择适宜的土地利用方式,实现培肥土壤和高产高效农业生产提供理论支撑。【方法】以位于陕西杨凌的"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的长期定位试验为基础,利用Biolog分析结合常规分析,研究了4种长期不同土地利用方式[不施肥农田(CK),长期施氮、磷、钾化肥农田(NPK),长期绝对休闲(FL)和撂荒(AL)]对土土壤微生物量、呼吸强度和微生物功能多样性的影响。【结果】AL和NPK处理的土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)均显著高于CK和FL处理,其中AL和NPK处理之间差异不显著,CK和FL处理之间差异不显著。NPK处理的SMBC/SMBN值最高,而CK和FL处理最低,两组间差异显著,而AL处理居中但与两组之间均差异不显著。不同土地利用方式下土壤基础呼吸强度的变化趋势是ALFLNPKCK,累积呼吸量的变化趋势为ALNPKFLCK,表明AL处理的土壤微生物活性最高,其次是NPK处理,再者是FL处理,而CK处理的土壤微生物活性最低。Biolog分析的结果显示,AL、NPK和CK处理的平均颜色变化率(AWCD)在开始的24 h变化不大,此后随培养时间的延长而快速升高;而FL处理在72 h之后才快速升高。培养结束时,NPK和AL处理的AWCD最大,其次是CK处理,FL处理最低。NPK和AL处理的Shannon-Wiener物种丰富度指数H、碳源利用丰富度指数S和Simpson指数D均最高,CK其次,FL最低。各处理的Shannon-Wiener均匀度指数E没有明显差异。相比CK、NPK和AL处理能提高土土壤微生物群落的功能多样性,FL处理则会降低土土壤微生物群落的功能多样性。主成分分析共提取了5个主成分,累计贡献率达87.7%,其中第1主成分(PC1)的方差贡献率为52.0%,第2主成分(PC2)为11.6%。NPK处理和AL处理的碳源利用特征相类似,与CK和FL处理存在显著差异,表明不同土地利用方式下土壤微生物群落的结构和功能出现了显著分异。糖类、羧酸类和氨基酸类等三类碳源是区分各处理的主要碳源。【结论】撂荒和合理施肥的农田均可以提高土壤微生物量、土壤呼吸作用和土壤微生物群落结构和功能的多样性,长期的绝对休闲则不利于土壤微生物功能多样性的维持。合理施肥的农田并不会造成土壤微生物量的下降以及土壤微生物结构和功能多样性的退化,相反,合理施肥对于维持农田土壤微生物量以及微生物结构和功能多样性具有显著的积极作用。     

不同土地利用方式下土壤微生物数量与土壤肥力的关系

选取了6种不同土地利用方式，分别对土壤微生物数量变化及其与土壤养分的相互关系进行了研究。结果表明，不同土地试上土壤微叫量各有差异，具体表现为干鱼塘底泥＞菜地＞水稻田＞果园＞粮作旱地＞荒草地；但从土壤微生物多样性指数来看，则表现为粮作旱地＞草地＞果园＞荒地＞水稻田＞鱼塘底泥。土壤中微生物总量与微生物多样性指数二者的变化趋势不一致，因此，评价土壤生物多样指数应将二者结合起来。微生物数量与土壤大多数教养分含量（除有效磷和全钾之外）之间存在着一定的正相关关系，即土壤微生物数量随土壤养分含量的增加而增加。     

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。     

不同土地利用方式对土壤微生物生物量氮的影响

研究了长期定位试验不同土地利用方式下土壤微生物生物量氮的变化,结果表明:农田生态系统中,长期施用化肥并不能提高微生物生物量氮的水平,但可以加快其周转速率。NPK配合猪厩肥处理的微生物体氮含量最高,周转也最快。林地和草地生态系统中,荒地处理由于积累的有机物很多,其微生物量氮最大,其次是林地处理和割草处理,裸地处理的微生物生物量氮最低。各处理的土壤微生物量周转速率为:NPK+M>荒地>林地=割草>NPK>CK>裸地。     

不同利用方式下红壤微生物生物量及代谢功能多样性的变化

研究了不同农林利用方式下红壤微生物生物量和代谢功能多样性等土壤质量指标的变化.结果表明:不同利用方式对土壤质量各指标造成了显著的影响;稻田的微生物生物量碳、氮最高,林地和草地微生物生物量次之,旱地的微生物生物量碳、氮最低(分别是稻田利用方式的4.3% 和 13.7%);稻田的微生物代谢功能多样性最高,旱地、林地和草地的细菌代谢功能多样性较低,旱地的真菌代谢功能多样性最低;微生物生物量和代谢功能多样性可以作为反映土壤质量变化的早期敏感的指标,用来衡量管理措施的改变对土壤质量造成的影响.     

小分子有机物对土壤酶活性及微生物多样性的影响

目前对小分子有机物的研究主要集中在叶面肥方面,较少在土壤肥料的应用方面,而对土壤酶活性以及微生物功能多样性的研究就更少。以分别添加葡萄糖、甘油以及甘氨酸的土壤(25℃培养)为试材,采用酶活性(每15 d取样)测定方法与Biolog-Eco板技术(取培养45 d的土样),研究小分子有机物对土壤微生物及酶活性的影响。结果表明,3种小分子有机物处理土壤的4种酶活性在15～75 d内,变化规律基本一致;在45 d时葡萄糖处理土壤的过氧化氢酶活性显著高于清水对照(CK)、甘油以及甘氨酸,而碱性磷酸酶活性显著低于其它处理。与CK、葡萄糖以及甘氨酸相比,甘油处理土壤微生物平均吸光度值和功能多样性指标(除指数D外)显著提高,而CK、葡萄糖以及甘氨酸处理之间没有显著性差异。葡萄糖、甘油以及甘氨酸处理改变了土壤的微生物功能多样性以及碳源利用比分,其中甘氨酸和葡萄糖处理土壤胺类利用百分比(AM)几乎为零。土壤微生物多样性与酶活性冗余分析表明,碱性磷酸酶与微生物功能多样性指数S、U、H′、碳水化合物利用百分比以及AM呈显著正相关,相关系数分别为0.588、0.669、0.616、0.678及0.603,与指数D及蔗糖酶活性呈显著负相关,相关系数分别为-0.737和-0.741。由此可知,不同种类小分子有机添加物对土壤酶活性以及微生物功能多样性影响不一,其中甘油显著提高了土壤微生物代谢活性以及多样性指数(除指数D外),而土壤酶活性与微生物功能多样性的主成分分析表明甘氨酸与另外两种小分子有机物存在明显差别。     

新疆艾比湖地区不同土地利用方式土壤养分、酶活性及微生物特性研究

新疆艾比湖地区在我国内陆荒漠自然生态系统中具有典型性和较高研究价值,通过对不同土地利用方式土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用方式土壤酶活性及微生物特性(土壤微生物量和微生物数量)。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用方式土壤机械组成不尽一致,黏粒含量占主导地位,粗砂粒含量相对较低,土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用方式对土壤养分具有较大影响,不同土地利用方式下土壤养分(有机碳、全氮、全磷)和有效养分(有效磷、有效氮、有效钾、有效锌、有效铁含量)均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,土壤全磷在不同土地利用方式下差异均不显著(p0.05);与耕地相比,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物数量(细菌、真菌和放线菌),土壤酶活性(土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性)均有明显的增加,大致表现为:林地草地耕地未利用地;相关性分析表明,土壤微生物量碳和氮、细菌、放线菌和真菌数量、蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和磷酸酶活性均呈显著或者极显著的负相关(p0.05,p0.01);土壤有机质和全氮与蔗糖酶、脱氢酶、磷酸酶和细菌数量呈极显著正相关(p0.01),土壤有效养分与土壤微生物量碳、细菌数量和蔗糖酶活性呈显著或极显著正相关(p0.05,p0.01),说明土壤微生物量碳仍是有效养分的主要来源,其中土壤容重对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为负,土壤养分对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为正,这是造成不同土地利用方式土壤微生物量、微生物数量和酶活性差异的重要原因,其中有机质和全氮是土壤微生物量、微生物数量和酶活性的主要养分来源。     

辽宁省不同土地利用对土壤微生物量碳氮的影响

通过野外调查采样和室内氯仿熏蒸提取法分析,研究了辽宁省旱地、稻田、湿地、草地、森林、果园6种不同土地利用方式共计35个样地表层土壤（0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm）对土壤微生物量碳（SMBC）和土壤微生物量氮（SMBN）的影响。结果表明,土地利用方式对土壤微生物量有显著影响,其中土壤微生物量碳依次为森林〉湿地〉稻田〉旱地〉果园〉草地;土壤微生物量氮则为森林〉旱地〉稻田〉果园〉湿地〉草地。土壤微生物量碳氮均表现为森林显著高于其他土地利用方式,湿地、稻田、旱地、果园高于草地。除旱地和稻田,土壤微生物量碳随土层加深含量递减;而土壤微生物量氮在6种土地利用类型中,均表现为随土层加深含量递减。相关分析表明,土壤微生物量碳、氮之间显著相关,土壤微生物量碳、氮是可以表征土壤肥力的敏感因子。     

不同土地利用方式下降雨对土壤微生物量和呼吸的影响

全球气候变化会导致陆地生态系统干旱频繁,强降雨增多,深入研究降雨对土壤微生物量和呼吸的影响,有利于理解陆地生态系统中土壤碳、氮的循环.研究以北京市延庆县上辛庄水土保持科技示范园内的标准径流小区为对象,探讨不同土地利用方式下降雨对土壤微生物量和呼吸的影响及差异.结果表明,不同土地利用方式下土壤干旱时,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生激增效应.2010年8月3日降雨后经果林、裸地、农用地的土壤微生物量碳与干旱期的相比分别增加了0.40,1.51,1.95倍;土壤微生物量氯与干旱期的相比分别增加了1.77,1.83,3.7倍;土壤呼吸与干旱期的相比分别提离了12.4%,12.5%,20.5%.激增幅度依次为农用地>裸地>经果林.农用地的土壤微生物量和土壤呼吸值均低于经果林、裸地的,但是降雨使其产生的激增幅度明显大于经果林和裸地的.     

嘉陵江流域不同土地利用类型土壤微生物功能多样性特征

基于2013—2015年对嘉陵江流域中游（四川段）不同土地利用类型（混交林、草甸、针叶林、阔叶林、灌丛和裸地）土壤生境的调查分析数据,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法（FAMEs）系统研究了土壤微生物多样性群落特征。不同土地利用类型土壤养分和有效养分基本表现为混交林 > 阔叶林 > 针叶林 > 灌丛 > 草甸 > 裸地。不同土地利用类型土壤微生物群落代谢平均颜色变化率（AWCD）随培养时间延长而逐渐增加,土壤微生物群落代谢活性依次是混交林 > 阔叶林 > 针叶林 > 灌丛 > 草甸 > 裸地。土壤微生物对不同种类碳源的利用强度存在较大差异,碳水化合物和羧酸类碳源是不同土地利用类型土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落的物种丰富度指数（H）、均匀度指数（E）、优势度指数（D_s）和碳源利用丰富度指数（S）总体趋势为混交林最高,针叶林和阔叶林次之,裸地最低,优势度指数在不同土地利用类型差异并不显著（p > 0.05）。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1,主成分2分别能解释变量方差的65.154%和81.047%,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源;土壤微生物多样性指数与土壤养分之间呈正相关,与pH值呈负相关,而土壤全碳和全氮含量对土壤微生物多样性贡献较大,这是造成土壤微生物群落功能多样性差异的主要原因。H,E和S与土壤养分各指标的相关系数绝对值均高于D_s,说明了土壤养分对土壤微生物群落优势度指数的影响作用较小。     

不同土地利用方式下土壤无机磷形态与酶活性空间变异特征

对陇东黄土高原不同土地利用方式下黄绵土和黑垆土土壤磷形态、无机磷形态和土壤酶活性的空间分布特征及其相关性进行了研究。研究结果表明,土壤无机磷（Pi）含量随土层加深均呈下降趋势;有机磷（Po）含量在果园黑垆土和菜园土中呈下降趋势;农田、苜蓿地全磷（TP）含量随土层加深呈上升趋势;各利用方式0-20cm,2040cm土层速效磷（Polt）与TP．Po呈极显著的正相关。各无机磷形态平均含量依次为Ca10—P〉Ca8-P〉A1P〉Fe-P〉Ca2-P〉O-P。黄绵土利用中Ca8-P,Al-P和Ca2-P随土层加深呈下降趋势。黑垆土农田、果园和菜园土则呈上升趋势。土壤酶活性与土壤无机磷形态相关性强弱依次为：果园〉菜园〉农田、撂荒地〉沙棘林、苜蓿地、烤烟地;与酶活性的相关性强弱的无机磷形态依次为Al-P〉Calo-P〉Ca2P〉Ca8-P〉FeP,O-P。     

不同土地利用方式下围垦海涂微生物群落和土壤酶特征

利用DGGE技术,从微生物多样性的角度,结合土壤酶活性研究不同农林利用方式对围垦海涂养分特征的影响。结果表明:未利用海涂盐分含量最高,而有机质和碱解氮含量最低;相比于蔬菜地和林地,棉花地和水稻田的有机质、碱解氮、过氧化氢酶和蛋白酶活性更高。四种利用方式土壤的脲酶和磷酸酶活性差异不显著。细菌是土壤中的主要种群,其数量与土壤有机质、碱解氮等养分特征呈显著正相关,表现为水稻田、棉花地>蔬菜地、林地>未利用。DGGE图谱分析结果显示未利用土壤shannon多样性指数最高为2.81,与水稻田、棉花地较为接近,其次为蔬菜地和林地,分别为2.52和2.38。围垦利用引起土壤中的Gaetbulibacter marinus与Gillisia mitskevichiae种属变化。围垦利用后土壤质量优于未利用海涂。相比而言,种植水稻对提高土壤肥力水平,维持土壤质量较为有利。     

不同土地利用方式下红壤磷素径流流失特征

土壤磷素流失已成为地表水富营养化的重要威胁,红壤在我国分布范围广、分布面积大,研究红壤磷素累积与流失特征可为红壤区农业面源污染控制、防止区域地表水污染提供科学依据。选取红壤区牧草地、休闲地、玉米地、菜地、大棚5种常见土地利用方式,采用人工模拟降雨方法,研究了红壤区不同土地利用方式下磷素累积状况、形态组成和随地表径流的迁移特征及其环境阈值。结果表明:(1)供试土壤Olsen-P含量的范围为6.81～178.17 mg/kg,土壤溶解态活性磷(CaCl_2-P)含量的范围为0.29～8.26 mg/kg,藻类可利用总磷(NaOH)的变化范围为30.34～369.81 mg/kg,不同利用方式红壤中均存在一定程度的磷素累积;(2)不同利用方式红壤的磷吸持指数PSI范围为31.95～47.05,均值大小表现为牧草地玉米地菜地休闲地大棚;(3)红壤地表径流中TP的浓度范围为0.245～2.073 mg/L,TDP浓度范围为0.023～0.308 mg/L,PP浓度范围为0.223～1.826 mg/L,不同场次降雨地表径流中TP和PP平均浓度和流失量大小与土壤表层Olsen-P含量分布规律一致,TDP平均浓度表现为大棚菜地旱地玉米牧草地休闲地,而TDP流失量却表现为大棚菜地牧草地休闲地旱地玉米;径流输出以PP为主,占TP的比例为82.46%～90.15%;(4)土壤Olsen-P与NaOH-P和CaCl_2-P存在极显著正相关,随着Olsen-P含量的增加,NaOH-P和CaCl_2-P提高,且Olsen-P与NaOH-P之间存在一个明显的突变点,确定36.17 mg/kg为红壤磷素流失的环境阈值,同时还指出,径流TP浓度或流失量与土壤NaOH-P含量呈显著正相关。     

红壤丘陵坡地不同利用方式的土壤N矿化特征

以坡地不同利用方式定位试验为研究对象,应用间歇淋洗培养方法和计算机模拟模型,求得土壤氮素矿化参数,并探讨了速效氮、氮素矿化势(No)、全氮、有机质组分之间的关系。结果表明,在35℃条件下进行好气培养,一级动力学方程能够很好的拟合试验数据,模拟方程和模拟参数均达到极显著水平。经过8年的不同经营管理,退化利用方式土壤氮的矿化势最低,变动在34.7~39.2mg kg-1之间,旱农利用方式土壤氮矿化势最高,变动在47.8~53.9mg kg-1之间,园地利用方式(落叶果、常绿果、茶园)的土壤氮素矿化势在46.2~49.5 mg kg-1之间;氮素矿化势、土壤全氮、土壤有机质、土壤活性有机质、土壤易氧化有机质之间的相关分析表明,各指标之间均达到显著或极显著正相关,氮素矿化势可以作为红壤丘陵区坡地开发利用过程中土壤供氮强度的指标之一。