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。     

农旅融合背景下水田改林地对土壤性质影响

为探讨农旅融合背景下土地利用方式改变对土壤理化及生物学特性的影响，在浙江省绍兴市境内选择代表性土壤剖面，分层采集土壤样品，采用田间调查与室内分析方法，研究了水田改制后土壤剖面性态及土壤微生物特性的演变。结果表明：水田改林地后地下水位明显下降，表层土壤坚实度增加了6.79倍，容重增加了33.7%；土壤颜色亮度和彩度增加，土壤结构体增大；表层土壤全铁和游离铁含量增幅分别为7.44%和8.70%；表层土壤活性铁和亚铁含量降幅分别为18.20%和91.56%；土壤微生物磷脂脂肪酸总量下降44.57%，好氧细菌/厌氧细菌比值增加92.6%，革兰氏阴性细菌/革兰氏阳性细菌比值下降45.3%。总之，农旅融合背景下水田改林地后土壤理化性质发生明显变化，对植被和土壤微生物生长带来负面影响，不利于土壤可持续利用。     

机械化整地方式对低洼水田土壤理化性质及水稻产量影响

低洼地是黑龙江省分布在三江平原地区的地势较低的一类耕地土壤,由于地势低、易受渍涝影响,土壤生产力低,作物产量低而不稳,提高这类土壤生产力对农业生产尤为重要。该文以低洼地典型的一类土壤沼泽土为供试土壤,采用大田对比试验的方法,开展旋耕、深松、深翻、深松鼠洞4种不同机械化整地方式对低洼水田理化性质改良效果的研究。结果表明:与常规旋耕比,深松、深翻机械整地可以使0～30cm土层土壤含水率降低10.03%～27.23%,土壤透水性提高,土壤容重增加0.05～0.18 g/cm3、增幅为6.60%～16.98%,差异显著,深松、深翻使土壤硬度提高,总孔隙降低幅度3.16%～11.92%,滞水现象得到改善,深松鼠洞机械整地效果与旋耕比差异不明显;在排水晒田后,土壤温度明显上升,平均每天增加1～2℃,深松效果好于深翻,土壤氮素供应强度增加;深松整地水稻产量连年增加,第1年增产4.21%,第2年增产10.46%,达到显著水平,深翻对水稻产量无影响,第2年有增加趋势,差异不显著,深松鼠洞整地第1年和第2年水稻产量与旋耕比无差异显著,在深松鼠洞改土技术及机械研发上要进行新的改进与探讨。     

紫云英翻压对水田土壤可溶性有机氮及生化性质的影响

以亚热带红泥砂田为研究对象,在15℃和25℃条件下,利用淹水培养法模拟水田土壤紫云英翻压还田,研究其对土壤可溶性有机氮(SON)、酶活性及微生物量碳、氮的影响。结果表明:15℃和25℃条件下翻压紫云英后土壤SON含量总体呈先上升后下降并趋于平稳的变化规律,分别于培养15 d和10 d达到峰值,比未翻压紫云英处理提高138.11%和84.20%。两种温度条件下翻压紫云英均显著提高土壤SON含量、脲酶、蛋白酶和谷氨酰胺酶活性以及微生物量碳和氮。土壤SON含量与脲酶、蛋白酶、谷氨酰胺酶、微生物量碳和氮呈显著或极显著正相关。翻压紫云英后水田土壤SON的迁移及其环境风险应引起充分关注。     

水田土壤氮转化相关因子对多年施用缓/控释尿素的响应

研究持续施用不同种缓/控释尿素肥料对棕壤水田基本化学性质、与氮转化相关酶以及微生物量等生物学活性的影响。采用7 a连续施用不同种缓/控释尿素肥料的水田定位试验,试验处理为单施尿素(U),添加脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、氢醌(HQ),硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、双氰胺(DCD)制成不同种缓释尿素肥料,以及硫包膜尿素肥料(SCU)和树脂包膜尿素肥料(PCU)。持续7 a施用缓/控释尿素肥料后,棕壤水田土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、有效磷呈下降趋势,速效钾、p H值呈上升趋势。SCU、PCU、HQ+DCD+U和NBPT+DMPP+U的铵态氮(NH4+-N)含量显著高于U,SCU、PCU和未施肥处理的硝态氮(NO3--N)含量显著高于U。未施肥处理和U的土壤脲酶活性低于其他的处理,PCU和SCU土壤硝化作用潜势大于其他处理。未施肥、HQ+U、HQ+DCD+U、NBPT+DMPP+U、PCU和SCU处理土壤硝酸还原酶活性高于U。持续施用缓/控释尿素肥料对土壤微生物量碳含量影响不大,未施肥处理土壤微生物量氮最高,持续施用缓/控释尿素肥料降低了棕壤水田土壤微生物活性。综合考虑土壤化学性质和土壤生物活性以及水田这个特殊环境,在棕壤水田中持续7 a施用SCU与PCU尿素肥料作用效果好于其他尿素肥料。     

氟对土壤理化性质和玉米生长的影响

用盆栽试验研究了外源氟对潮土、黄棕壤pH、容重、玉米干物重和吸钾量的影响,结果表明：氟可以提高土壤pH,使土壤结块,容重增加,孔隙度减少,加入氟1000 mg/kg,黄棕壤和潮土pH分别比对照增加了0.77和0.52,土壤容重分别增加了26.98%和27.72%。氟对潮土过氧化氢酶活性没有影响,加入氟600 mg/kg,氟对黄棕壤过氧化氢酶活性产生明显抑制作用;氟对黄棕壤碱性磷酸酶活性无影响,氟400 mg/kg对潮土碱性磷酸酶活性产生明显抑制。加入氟600 mg/kg,土壤中性磷酸酶活性明显降低;氟对黄棕壤酸性磷酸酶活性影响较潮土小。脲酶活性对氟最为敏感,在黄棕壤和潮土中,分别加入氟200 mg/kg和400 mg/kg,土壤脲酶活性明显降低。玉米苗期,氟浓度在400 mg/kg以上,才会对玉米苗期干物质积累产生影响,加入氟1000 mg/kg,黄棕壤和潮土玉米幼苗干物重比对照分别减少了20.1%和9.8%,氟对黄棕壤玉米苗期生长影响比潮土大;随着玉米生长,氟对玉米干物重产生明显影响的浓度越来越低,在玉米拔节期,氟浓度在200～400 mg/kg时,玉米地上和地下部干物重比对照明显减少,氟对玉米根的抑制作用超过玉米地上部。氟对玉米吸钾量影响很大,加入氟浓度高于400 mg/kg时,玉米吸钾量明显减少。加入氟1000 mg/kg,潮土玉米含钾量与对照相比减少了43.7%,黄棕壤玉米减少了41.9%。潮土玉米吸钾量与对照相比减少了59.7%,黄棕壤玉米吸钾量减少了50.9%。     

土壤酶活性对土壤中土霉素的动态响应

采用室内培养试验研究了土霉素（OTC）对土壤过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和脱氢酶活性的影响。结果表明,在整个培养期间,土霉素对土壤过氧化氢酶和土壤磷酸酶活性具有明显的抑制作用;对土壤蔗糖酶和脱氢酶活性在培养前期具有轻微的抑制作用,但培养后期（培养第112 d）具有较强的抑制作用;而对土壤脲酶活性的影响则相反,在培养第1 d,OTC 100 mg/kg处理对脲酶具有显著的刺激作用,以后土霉素对脲酶活性影响不明显。土壤过氧化氢酶和磷酸酶对土霉素污染响应比土壤脲酶、蔗糖酶和脱氢酶更敏感,因而可以表征土壤受土霉素的污染程度。     

稻-鱼复合生态系统对水田土壤理化性状的影响

2007年和2008年对稻-鱼(泥鳅)复合生态系统的水田土壤理化性状进行了定位定量研究.与对照相比,养鱼稻田土壤容重平均降低0.09 g/cm3,土壤总孔隙度平均提高9.15%,>0.25 mm团聚体平均增加4.64%,土壤碱解氮、速效磷含量高于对照处理,差异均为极显著(p<0.01);土壤分散系数平均减少6.25%,结构系数平均增加8.30%;土壤氧化还原电位平均增加16.5 mV,还原物质总量、活性还原物质含量、Fe2+含量和活性有机还原性物质含量分别平均降低0.42、0.46、0.26和0.21 cmol/kg.养鱼稻田土壤的通气性、结构稳定性和团聚化程度增强,分散性减弱.底栖鱼类有效改善了稻田土壤理化性状.     

氮肥对水田与旱地烤烟烟叶氮浓度和相关酶活性的影响

试验采用裂区设计,以硝态氮和铵态氮两种氮素形态为主处理,5个供氮水平为副处理,在大田条件下研究了水田与旱地烤烟在团棵、旺长、脚叶采烤、腰叶采烤和顶叶采烤等5个生育期烟叶的总氮浓度、硝酸还原酶和谷酰胺合成酶活性的氮肥效应。结果表明,水田与旱地烤烟在各氮肥处理下团棵期烟叶的氮浓度最高,旺长期稍有下降,至脚叶采烤期则迅速降低;烟叶中的硝酸还原酶和谷酰胺合成酶活性从团棵到旺长期迅速升高,进入采烤后逐渐降低。水田烤烟烟叶总氮浓度和硝酸还原酶活性比旱地烤烟大,而谷酰胺合成酶则水田小于旱地,说明烤烟在水田状况下吸氮能力比旱地烤烟强;然而水田烤烟氮同化能力比旱地烤烟弱。试验结果还表明,水田与旱地烤烟烟叶的总氮浓度、硝酸还原酶和谷酰胺合成酶活性分别在09～0.kg/hm2和07～5.kg/hm2范围内随施氮量的增加而提高;由于土壤中铵态氮的转化与硝态氮淋溶损失,导致铵态氮的肥效优于硝态氮。     

平原区水田改林地后土壤黏土矿物及氧化铁的变化

近年来水田改为林地在我国南方地区非常普遍,为了解这种转变对土壤矿物(黏土矿物和氧化铁)演变的影响,在浙江省平原地区构建了4个水田改林地系列土壤,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究水田改林地后土壤剖面中氧化铁形态和黏土矿物类型的演变规律。结果表明,改林地后,土壤剖面中全铁含量变化不明显,耕作层和犁底层土壤游离氧化铁有轻微增加趋势。改林地15～20 a后,4个系列土壤耕作层活性铁和活化度降幅分别在18.0%～38.4%和24.7%～48.9%;耕作层土壤铁氧化物的晶胶比增幅在0.73倍～1.62倍;耕作层土壤亚铁含量明显下降,降幅最高达95.8%,变异系数达到143.9%;耕作层络合铁降幅在21.3%～36.2%,并与有机质呈极显著正相关(P<0.01)。改林地后,犁底层土壤中绿泥石相对含量及其与高岭石的比值都呈降低趋势,其他黏土矿物相对含量变化规律不明显,土壤有机质显著下降,土壤明显酸化。土壤铁氧化物形态和数量的变化对土壤结构以及土壤重金属的迁移转化等产生重要影响。     

稻田长期垄作免耕对土壤肥力性状的影响研究

以长期田间定位试验为基本材料,研究了长期垄作免耕对稻田土壤肥力性状的影响.结果表明稻田长期垄作免耕有利于土壤结构的形成,土壤中＜0.01mm土粒团聚度增大,＞0.01mm有机微团聚体和＞0.01mm铁、铝-有机微团聚体所占比例表现为不同程度的提高,＞0.01mm元机微团聚体和钙、镁-有机微团聚体显著下降.免耕10年后,稻田长期垄作免耕土壤表层有机质含量提高,0～10cm土层的有机质含量达47.5g/kg,比常规平作高41.1%,比水旱轮作高51.3%,比试验前增加了89.0%;随着土壤层次的下移,各处理的土壤有机质含量降低.垄作免耕与常规平作和水旱轮作相比,土壤中的氮、磷、钾含量增加,稻田垄作免耕有利于土壤的定向培肥.     

水耕人为土长期改旱后土壤类型演变的探讨

由于城市的扩展和农业产业结构的调整,中国已有大面积的水耕人为土利用方式由水田永久性地转变为其他农业用地,相应地土壤发生学性状和土壤分类地位也随之发生变化。通过对中国长江三角洲和东南丘陵地区61对水耕人为土及其相应的返旱后形成的土壤进行观察与采样分析,系统地研究了水耕人为土返旱后土壤发生学特征的变化特点,探讨了水耕人为土返旱后土壤类型演变及分类归属。结果表明:水田长期改旱地后土壤失去了"人为滞水水分状况",土壤水分状况转变为潮湿土壤水分状况、滞水土壤水分状况或湿润土壤水分状况;水耕表层与水耕氧化还原层的特征发生退化。改旱后检索出的土壤类型涉及3个土纲、4个亚纲、9个土类和14个亚类,主要为雏形土(占87%),其次为淋溶土(占10%),少数为潜育土(占3%)。由水田长期改旱地后形成的部分土壤与现有的《中国土壤系统分类》检索确定的类型在形态特征上存在明显的不协调现象,为此,初步建议在《中国土壤系统分类》中增设"残余水耕现象"和"残余水耕氧化还原层"等诊断层/诊断特性与"斑纹铁质湿润雏形土"及"斑纹钙质湿润雏形土"等土壤类别。     

生物质炭添加对重金属污染稻田土壤理化性状及微生物量的影响

分析了生物质炭添加对红壤性水稻土理化性状、重金属含量及微生物生物量的影响。通过田间小区长期定位试验,一次性施入不同量生物质炭(0,10,20,30,40t/hm2),于2017年9月采集各处理表层土样(0—15cm),研究土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量的变化。结果表明:生物质炭添加对土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量均有显著影响。与对照相比,供试土壤的pH、EC和有机质含量随生物质炭添加量的增加而增大,增幅分别为5.11%~18.43%,37.62%~104.31%和1.72%~22.41%,而有效磷和铵态氮含量随生物质炭添加量的增加呈先增大后减小趋势,分别在生物质炭添加量为10t/hm2和30t/hm2时达到最大值。随生物质炭添加量的增加,土壤有效态Cd和有效态Pb含量均呈降低趋势,而土壤有效态As含量呈先增加后减少的趋势,三者均在生物质炭添加量为40t/hm2时达到最小值。土壤微生物生物量碳、氮和微生物商随生物质炭添加量的增加均呈先升高后降低的趋势,均在生物质炭添加量为20t/hm2时达到最大值。相关分析表明,生物质炭添加量分别与土壤有效态Cd和Pb含量之间呈极显著负相关(P0.01);通径分析表明,生物质炭主要是通过直接作用影响土壤有效态Cd含量,而土壤pH、EC、有机质、微生物生物量碳、氮和有效磷主要是通过间接作用影响土壤有效态Cd含量。因此,添加适量生物质炭不仅可以改善土壤重金属污染现状和土壤理化性状,提高土壤养分含量,还可以改良土壤生物学性质,增加土壤微生物量。研究结果可为提高稻田土壤肥力和改善土壤重金属污染状况提供科学依据。     

赤泥施用量对Cd污染稻田水稻产量和土壤生物性状的影响

采用盆栽试验方法,以不施赤泥为对照,分析不同赤泥施用量对Cd污染稻田水稻产量和土壤生物性状的影响.结果表明,施适宜用量赤泥能提高水稻有效穗和促进水稻生长,实现水稻增产,与不施赤泥处理相比,RM-2处理(0.5%赤泥)的水稻株高、有效穗、结实率和水稻产量分别提高了3.40%,4.20%,3.87%和6.86%.从分蘖期到成熟期,施用赤泥处理各生育期的水稻土微生物量碳、氮明显高于对照RM-0处理的.其中,RM-2处理(0.5%赤泥)各时期水稻土微生物量C(SMBC)、微生物量N(SMBN)都明显高于RM-0处理的(P<0.01).施用赤泥处理的稻田土壤细菌、真菌和放线菌数量多数情况下高于对照RM-0处理的.RM-2处理土壤细菌、真菌和放线菌菌群数量多数情况下高于其他处理的.RM-2处理土壤脲酶活性、酸性磷酸酶活性和过氧化氯酶活性均为最高,分别比RM-0处理的提高了10.5%,32.4%和15.9%,且两处理间差异均达到显著水平(P<0.05).与RM-0处理相比,施用赤泥各处理pH和阳离子交换量均有不同程度增加,但有机质的变化不明显.0.5%(W/W)的赤泥施用量较其他施用量有利于改善Cd污染水稻土生物性状,提高土壤肥力,增加水稻产量.     

南方几种水稻土重金属污染下的土壤呼吸及微生物学效应

采集南方几种重金属污染下的水稻土,通过室内培养的方法研究土壤CO2排放的动态变化以及微生物学指标的差异。结果表明,在60d的培养期内,前7d土壤呼吸速率较高,占了整个排放量的30．89％～64．37％,并且这一阶段重金属对土壤呼吸速率的影响最大。重金属对土壤微生物生物量的影响表现出增加、抑制与无显著性差异的结果,而重金属对微生物熵及微生物代谢熵（qCO2）的影响却是极显著的,同时表现出增加与降低的不同结果。这说明土壤呼吸以及不同的微生物学指标,在长期的复合重金属污染条件下,其表现并不一致,微生物熵与代谢熵用于基本性质差异较大的土壤时,对重金属的响应更为灵敏。此外,土壤重金属的累积还能提高土壤中有机碳的含量。     

两种除草剂对稻田土壤微生物数量和酶活性的影响

[目的]探究常用除草剂及其浓度对稻田土壤微生物数量及酶活性的影响,为评价除草剂对水田土壤生态效应提供参考依据。[方法]通过开展大田试验,设置了华星草克和丁草胺两种除草剂及其高、中、低3种浓度进行试验。[结果](1)中、低浓度丁草胺和华星草克对土壤微生物数量影响较小,即使在短期内会产生细微的抑制作用,但恢复较快;(2)高浓度处理对土壤微生物数量影响较为明显,但随除草剂施入时间的延长,抑制作用在21d基本恢复至对照水平;(3)两种除草剂处理对土壤脲酶、蔗糖酶均产生了一定的抑制作用,这种抑制作用随浓度升高而增强,但随着药效的降解,抑制作用逐渐消失,酶活性恢复至对照水平;(4)两种除草剂对土壤过氧化氢酶的影响与其他两种酶不同,具有一定的刺激作用。[结论]两种除草剂对稻田土壤微生物数量和酶活性的影响因不同的施药浓度以及施药后作用时间的推移而异,不高于中等浓度处理对其影响较小,且短期内易恢复至正常水平。因此,适量的除草剂对水田土壤生态系统是相对安全的。     

植生土类型对岩石边坡人工土壤理化性质和微生物活性的影响

针对川中丘陵区遂渝铁路的典型岩石边坡,以临近自然边坡为对照,对来源于不同植生土类型的岩石边坡人工土壤以及自然边坡自然土壤理化性质和微生物活性的差异性进行研究。结果表明:岩石边坡人工土壤和自然边坡土壤有机碳含量、含水量、土壤颗粒分形维数和细菌数量均表现为自然边坡土=农田源植生土>岩石源植生土;土壤容重表现为岩石源植生土>自然边坡土>农田源植生土;真菌、放线菌数量以及过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性均表现为自然边坡土>农田源植生土>岩石源植生土;蛋白酶和多酚氧化酶活性表现为自然边坡土>岩石源植生土>农田源植生土(P<0.05)。相关分析表明,土壤微生物数量和酶活性与土壤有机质含量、含水量、土壤颗粒分形维数和容重相关关系良好。     

Post-reclamation Age Effects on Soil Physical Properties and Microbial Activity Under Forest and Pasture Ecosystems

During surface mining and subsequent reclamation efforts, physical, chemical, and biological properties of soils are disturbed. A study was conducted to evaluate the effects of age chronosequence on soil physical property and microbial activity in chronosequence reclaimed sites covering successional ages in the ranges 1, 4, 8, 11, and 13 years under forest and pasture ecosystems. The adjacent normal and unmined pasture and forest were used as a control for comparison purposes. The study site was located at the Red Hill Mine in east central Mississippi (approximately 33.3 N latitude and 89 W longitude), which is used by the North America Mining Company, LLC. Soil samples were collected from the reclaimed and unmined sites at 0–15- and 15–30-cm depth and analyzed for selected soil quality indicators. Results indicated that water stable aggregate and infiltration were increased, but soil bulk density and compaction decreased with increasing reclamation age. Soil penetration resistance was greater in the pasture than forest ecosystem. All reclaimed soils had less microbial enzyme activity than an unmined forest ecosystem; however, bacteria population level after 11 years since reclamation was similar to that of unmined forest soils. Soil organic carbon increased with increasing reclamation age strongly correlated with soil physical indicators and appears to be the main driving force during the development of soil physical and biological properties in the humid southeast.     

荒地不同压砂年限对土壤微生物区系、酶活性与土壤理化性状的影响

以宁夏中卫市香山地区荒地压砂3,8,15,25 a和邻近未压砂(对照)的土壤为研究对象,研究了压砂对土壤微生物区系、酶活性和土壤理化性状的影响.结果表明,与对照相比,压砂后微生物总数减少;土壤脲酶活性随着压砂年限的延长呈下降趋势;前15 a压砂地土壤有机碳、全氮、碱解氮和速效钾随着压砂年限的延长呈下降趋势;压砂地土壤含水量高于对照;压砂地全盐含量远远低于对照;说明荒地压砂种植能蓄水保墒,防止土壤次生盐碱化,但连续种植肥力下降,微生物量减少.