湿地土壤有机碳稳定性的微生物学影响机制

湿地是陆地生态系统的重要碳库,其土壤有机碳是全球碳循环的重要组成部分。土壤微生物活性因子直接参与土壤物质循环,是湿地土壤有机碳分解周转的主要内在驱动因子,是反映土壤有机碳早期变化的敏感性指标。从微生物区系组成、微生物群落功能多样性、微生物量、酶活性和微生物呼吸等方面综述了影响湿地土壤碳周转的微生物学机制,对深入解析湿地土壤有机碳的迁移转换,阐明湿地土壤碳动态变化具有重要意义。最后分析了当前研究中存在的不足并对今后的研究方向提出建议。     

城市不同功能区绿地土壤有机碳矿化和酶活性变化

作者研究了城市不同功能区绿地土壤有机碳矿化过程动态,为正确认识城市土壤有机碳稳定机制.制定科学的养分管理措施及深入了解和评价城市土壤的功能特性和生态环境效应有重要的科学参考意义.采用室内恒温培养法观测了城市不同功能区绿地土壤有机碳矿化的过程动态和酶活性变化.结果表明:不同功能区土壤酶活性差异显著,脲酶:公园>学校>居民区>工厂>道路;磷酸酶:公园>工厂>学校>居民区>道路;转化酶:居民区>公园>工厂>道路>学校;但不同功能区土壤有机碳矿化过程动态表现出相同规律.在培养前期有机碳矿化速率迅速下降,培养中期缓慢下降,培养后期保持相对稳定的趋势,有机碳矿化与培养时间符合对数关系;整个培养期内,土壤有机碳矿化速率及累计矿化量公园>工厂>道路>学校>居民区.统计分析表明,土壤有机碳矿化速率与土壤有机碳,水溶性有机碳以及微生物生物量碳含量显著相关,相关系数分别为0.850、0.689、0.485;土壤酶与土壤有机碳矿化没有直接的相关性.但脲酶、转化酶与土壤微生物生物量碳之间相关系数分别为0.606和0.642,间接影响土壤有机碳的矿化.     

武夷山常绿阔叶林土壤有机碳和微生物量碳的动态特征

为了探讨常绿阔叶林关键区域土壤碳循环规律,在2010—2011年间,以武夷山常绿阔叶林不同土层土壤为对象,研究土壤微生物量碳(MBC)和土壤有机碳(SOC)的季节变化特征及剖面分布;分析森林土壤微生物量碳与土壤有机碳、土壤微生物熵(qMB)的关系及其影响因素。结果表明,常绿阔叶林土壤微生物量碳含量的变化表现为:夏季、秋季较高,春季、冬季较低;而土壤有机碳含量的季节变化不明显。土壤微生物量碳和土壤有机碳在G1(0～10cm)表层土壤含量明显高于G2(10～20cm)和G3(20～30cm),差异显著;而G2、G3土层之间差异不显著,但表现为自上向下显著递减的趋势;土壤微生物量碳与土壤有机碳、土壤微生物熵含量均表现出显著相关性(P<0.01)。研究表明,表层土壤有机碳的累积量较高,土壤有机碳的积累对土壤微生物量碳具有重要的影响。     

草炭对设施土壤有机碳、氮及土壤微生物生物量的影响

本文主要研究了草炭对设施土壤有机碳、全氮及土壤微生物生物量的影响.结果表明:单施草炭处理,土壤有机碳、全氮、土壤微生物生物量碳、氮和CO2释放量随着草炭施入量的增加而增加.草炭和氮肥配施可以显著提高土壤有机碳、全氮、土壤微生物生物量碳、氮和土壤CO2释放量.2N+2HA处理土壤微生物商(SMB-C/TOC)最高,比CK处理高190％.     

大气CO2浓度和温度升高对农田土壤碳库及微生物群落结构的影响

大气CO₂浓度和温度升高会通过影响作物的光合作用,从而影响光合碳向土壤中的输送。输入到土壤中光合碳含量的变化势必会对土壤外源碳的主要分解者--微生物的群落结构产生影响。土壤微生物在土壤有机质的转化过程中发挥着重要的作用,是土壤碳循环的主要驱动者,其群落结构和功能的改变会影响土壤有机质的动态变化,而这些变化会进一步增加或者降低大气中的CO₂浓度,从而对气候变化产生反馈作用。未来土壤的碳平衡取决于大气CO₂浓度和全球变暖对土壤中碳的输入、输出以及碳在土壤中的驻留时间。因此,只有全面了解大气CO₂浓度和温度升高将对土壤碳库及土壤微生物群落结构产生何种影响,才能明确地揭示陆地生态系统对气候变化的反馈机制,对未来农田土壤有机碳库的管理和生产力的维持有重要意义。文章综述了大气CO₂浓度和温度升高及其交互作用对土壤碳库和土壤微生物群落结构的影响。主要结论为：（1）大气CO₂浓度和温度升高对土壤碳库的影响可以相互抵消,但是土壤碳库是否成为碳“源”与温度升高的幅度密切相关;（2）大气CO₂浓度升高增加了光合碳在玉米、小麦等植株各部分的分配,温度升高同样对光合碳的分配规律产生影响,但对不同部位的影响不一致,多呈降低或无显著影响;（3）大气CO₂浓度和温度升高可能对土壤微生物活性及其群落结构产生交互影响,且对不同微生物（细菌、真菌和古菌）群落的影响程度不同,进一步对土壤有机碳的转化产生影响。最后提出未来的研究方向：（1）从气候变化影响植物-土壤互作角度解析根系分泌物的转化过程及其对微生物的影响;（2）通过DNA-SIP进一步研究大气CO₂浓度和温度升高条件下土壤微生物对不同植物来源碳的选择性利用与碳循环的关系,从而阐明气候变化条件下微生物底物利用策略以及微生物群落结构的变化。     

稻田土壤微生物磷变化对土壤有机碳和磷素的响应

 研究了湖南省5个典型稻田长期定位监测点的土壤微生物磷（MB-P）对土壤有机碳和磷素变化的响应。结果表明，各监测点土壤MB-P含量对施肥的反应存在较大差异。大多数监测点的土壤MB-P对化肥的反应不敏感，而施有机肥（物）有利于土壤MB-P的增加。土壤MB-P对土壤有机碳和全磷的变化虽有响应，而其关系并不确定，但土壤MB-P与土壤微生物碳和Olsen法提取磷（Olsen-P）的关系却极为密切。土壤MB-P占土壤全磷的1.16%～3.19%，与Olsen-P占全磷的比例较为接近。在土壤Olsen-P含量低于8 mg·kg-1 的较低水平下，不论施肥与否，土壤MB-P含量均高于Olsen-P，较高的土壤MB-P有利于补充土壤Olsen-P。在不同形态的无机磷中，土壤MB-P与Al-P和Fe-P的相关性最好，Ca-P次之，但与闭蓄态磷（O-P）无显著相关性。微生物对土壤Al-P、Fe-P和Ca-P的利用可能是促进其向Olsen-P方向转化的关键途径。     

水田和旱地土壤有机碳周转对水分的响应

【目的】研究土壤含水量对水田和旱地土壤中可溶性有机碳和微生物量碳含量以及有机碳矿化的影响,以探明水田和旱地有机碳周转差异的来源。【方法】在标准培养条件下（25℃,100%空气湿度）培养100 d,研究了5个水分梯度下（45%、60%、75%、90%、105%WHC,WHC为土壤饱和持水量）水田和旱地土壤有机碳的矿化特征,并测定了培养期内3个水分梯度下（45%、75%、105%WHC）土壤的可溶性有机碳（DOC）和微生物量碳（MBC）含量。【结果】土壤含水量、土地利用方式（水田和旱地）及两者的交互作用对土壤有机碳的矿化、DOC和MBC均有显著影响。水田（45%-90%WHC）和旱地（45%-75%WHC）土壤有机碳的累积矿化率（量）随含水量增高而增高,有机碳的周转半衰期随含水量的增高而缩短（水田为5.23-7.57 a,旱地为6.79-12.87 a）。100 d的培养期内,水田和旱地土壤分别有2.33%-3.94%和1.66%-3.33%的有机碳参与了矿化。淹水条件下,水田和旱地土壤的有机碳矿化速率均高于好气条件。同时,淹水条件还使水田土壤的DOC、MBC含量显著降低,对旱地则无影响。【结论】在一定水分范围内（水田：45%-90%WHC;旱地：45%-75%WHC）,提高含水量可以促进水田和旱地土壤有机碳的矿化,有利于养分的释放,但对土壤活性有机碳（DOC和MBC）无促进甚至有抑制作用。土壤有机碳的矿化速率和累积矿化率（量）,在淹水条件下和水田土壤中比在好气条件和旱地土壤中高,其原因之一可能是取样制样过程中土样经历的干湿交替过程促进了有机碳的降解。     

生物炭与微生物菌剂配施对土壤生物和化学特性的影响

[目的]研究生物炭和微生物菌剂配施对土壤生物特性以及土壤有机碳组分的影响。[方法]研究添加生物炭、生物炭和微生物菌剂配施后土壤总有机碳含量、活性有机碳含量、土壤酶活性、微生物数量以及微生物功能多样性的变化。[结果]单施生物炭能够显著增加土壤总有机碳含量,较单施化肥增加了32.9%。生物炭和微生物菌剂配施对土壤活性有机碳含量、酶活性、微生物数量以及微生物功能多样性的提高效果最好,可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳分别较单施化肥增加了43.0%、74.3%和99.8%;脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶活性分别较单施化肥增加了56.2%、20.8%、14.6%和13.1%;细菌、真菌和放线菌数量分别较单施化肥提高了190%、21.1%和72.7%。[结论]该研究为提高植烟土壤有机养分含量和微生物活性提供理论依据。     

杉木人工林土壤有机碳和微生物特征及其影响因素的研究进展

土壤有机碳作为土壤碳库的重要组成部分,其稳定、增长或衰减都与大气二氧化碳变化密切相关。土壤微生物作为森林生态系统不可或缺的一部分,参与了有机物分解和土壤物质转化过程,在维持土壤质量中起着重要作用。近年来对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤的研究主要集中在杉木凋落物分解、土壤养分周转、土壤微生物特征等方面,尤其是高通量测序技术的广泛应用,使杉木林土壤有机碳和微生物特征的研究取得了较多重要进展。本研究对杉木林土壤有机碳的碳库特征、活性、稳定性和土壤微生物的群落结构与多样性及其影响因素的研究进展进行了综述,并提出了未来杉木林土壤有机碳与土壤微生物的研究方向。参79     

茶园与相邻林地土壤有机碳及基础呼吸的垂直分布特征

对茶园及相邻林地土壤基础呼吸的垂直分布特征进行了研究, 并试图寻求其与土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、微生物生物量碳(MBC)的关系。结果表明茶园和林地土壤有机碳、土壤呼吸积累量、水溶性有机碳和微生物生物量碳均随着土壤深度的增加而减少, 且茶园均值大于林地。在0~100 cm土壤层次内, 茶园土壤质量敏感性指标(WSOC/SOC)平均值、代谢熵(qCO₂)平均值均大于林地, 微生物熵(qMBC)平均值小于林地。茶园和林地土壤基础呼吸速率与SOC、WSOC及MBC呈显着正相关, 向后筛选回归模型表明对茶园土壤基础呼吸的影响作用依次为SOC>MBC>WSOC,对林地土壤基础呼吸的影响作用则为WSOC>SOC>MBC.茶园土壤代谢作用强于林地, 但茶园有机碳库的稳定性比林地差, 不利于土壤有机碳库的积累, 为促进茶叶生产的持续健康发展, 茶园土壤需要更加科学合理的施肥和耕作措施。     

气候变化和放牧干扰对草地土壤有机碳的影响研究进展

草地土壤有机碳库是陆地重要的碳库之一,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡,研究草地生态系统土壤有机碳对预测气候变化及未来全球碳收支有重要的意义。本文通过对土壤有机碳的研究现状进行综述,分析土壤有机碳稳定性维持的物理、化学和生物机制,探究气候变暖和大气氮沉降增加等全球变化因子对草地土壤有机碳及其稳定性的影响,同时分析放牧干扰对草地生态系统土壤有机碳的作用,有助于深入了解全球变化和人类活动干扰下草地生态系统土壤碳收支情况,为草地生态系统碳循环研究提供依据,为草原生态保护和可持续发展提供理论参考。     

不同品种小麦下土壤微生物量和可溶性有机物对不同施氮量的响应

【目的】辽春10号和辽春18号小麦是常见的两个小麦品种,但是关于这两个小麦品种在不同施氮量下对维持土壤肥力的差异性方面还未知,因此探讨土壤中活性有机库（微生物量碳氮和土壤可溶性有机碳氮）在各生育期的动态变化,以此来评价土壤活性有机库对不同施氮量的响应以及转化。【方法】以不同品种盆栽小麦为研究对象,在不同施氮量（N0:0 kg·hm^-2、N1:45 kg·hm^-2、N2:90 kg·hm^-2、N3:135 kg·hm^-2、N4:180 kg·hm^-2、N5:225 kg·hm^-2）的设定下,探究土壤活性有机库在小麦生育期内的动态变化及相互关系。【结果】小麦生育期以及氮水平对土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的含量有显著影响（P＜0.01）;除可溶性有机碳和有机碳外（P＞0.05）,小麦品种对土壤微生物量碳氮和可溶性有机氮均有显著影响（P＜0.01）。施用氮肥能够显著提高土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的含量（P＜0.05）,并且随施氮量的增加,土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮在N3处理达到最大,然后随施氮量的增加而降低,特别是在N5处理下,土壤可溶性有机碳氮的含量均低于不施氮肥处理（N0）;与微生物量氮和可溶性有机碳相比,施用氮肥对土壤微生物量碳和土壤可溶性有机氮含量的增幅更大;土壤微生物量碳/土壤微生物量氮在N5处理下最大（平均值分别为13.28和11.45）,而在N3处理下最低（平均值分别为7.94和7.83）。在小麦整个生育期内,土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量均在开花期最大,其次为收获期、拔节期和分蘖期,苗期最小,总的来说,在各个时期土壤可溶性有机碳与微生物量碳以及土壤可溶性有机氮与微生物量氮之间均有着显著的正相关关系（P＜0.01）;两个不同品种小麦之间,其地上生物量均没有显著差异（P＞0.05）,但随施氮量的增加,呈先增加后降低的趋势,并且随小麦生育期而增加;而土壤有机碳和土壤全氮也在N3处理达到最大,并且随生育期而增加,在收获期达到最大。【结论】适宜氮量（N3）能够更好地协调土壤中微生物量碳氮和可溶性有机碳氮在小麦生育期内的转化及维持土壤生产力。     

砾石覆盖对农田土壤有机碳、微生物和土壤酶活性的影响

研究不同土地利用条件及不同砾石覆盖年限对农田土壤有机碳含量、微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明,砾石覆盖下,农田土壤有机碳含量基本介于未覆盖农田和撂荒地之间;随着砾石覆盖年限增加,土壤有机碳含量逐年降低,并且在15 a时达到较低。砾石覆盖下,土壤微生物数量处于较稳定的状态;农田中大多数土壤酶活性介于未覆盖农田和撂荒地之间。相关分析表明,砾石覆盖下农田土壤酶活性与土壤有机碳含量,土壤微生物数量存在显著或极显著的相关性,因而可用某些土壤酶活性表示土壤有机碳或肥力的变化情况。砾石覆盖超过15 a的农田,有机碳含量过低,多种土壤酶活性不再适合作物生长,需要停耕堆肥,重新换砂来维持产量。     

有机无机复混肥对黑钙土区小麦大豆轮作体系土壤性质的影响

通过长期定位试验,研究了在长春地区2011-2012小麦大豆轮作体系下,施用以菜粕堆肥、猪粪堆肥和中药渣堆肥为原料的有机无机复混肥和化肥,对小麦和大豆土壤有机碳含量、土壤全氮含量和土壤微生物量碳氮的影响。结果表明,在小麦季和大豆季,菜粕堆肥、猪粪堆肥、中药渣堆肥有机无机复混肥处理的土壤有机碳含量、土壤全氮含量和土壤微生物量碳氮均不同程度上高于化肥处理。以中药渣堆肥等为原料的有机无机复混肥处理,在小麦大豆轮作体系下能够获得比单施化肥处理更高的土壤有机碳含量和土壤全氮含量,可提高土壤微生物量碳氮和获得较好的土壤微生物学特性,得到土壤健康的生物指标。     

土壤有机碳循环研究进展

阐述了国内外土壤有机碳含量模型、循环机理和影响因素等方面的研究进展和土壤有机碳循环研究中最新的理论成果。     

生物炭对土壤有机碳及微生物影响研究进展

生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质。生物炭能够影响微生物参与的与土壤有机碳 库周转相关的生物地球化学循环过程。生物炭对土壤有机碳和微生物的影响与生物炭性质、施加量、土壤环境条 件有关,各研究结论并不一致。一些研究指出施加生物炭可以增加土壤有机碳抵抗微生物降解的稳定性,降低土 壤有机碳的矿化速率,具有良好的固碳潜力。然而也有很多学者报道了施加生物炭对土壤微生物性质产生有益的 影响,如增加土壤微生物生物量和活性,从而显著提高土壤有机碳的矿化速率。在综述生物炭对土壤本身有机碳 分解、土壤有机碳活性和稳定性、土壤团聚体及其稳定性、土壤微生物生物量和活性、土壤微生物群落结构影响 的基础上,提出未来的研究需要综合考虑生物炭还田可能带来的潜在环境效益和风险。     

玉米秸秆还田对土壤有机碳、微生物功能多样性及甘蓝产量的影响

在甘蓝蔬菜地采用随机区组设计,共设4个秸秆还田试验处理,即JG1（低用量,秸秆7 500 kg·hm-2）,JG2（中用量,秸秆11 250 kg·hm-2）,JG3（高用量,秸秆22 500 kg·hm-2）和CK（秸秆不还田）,采集分析不同处理土壤有机碳及微生物功能多样性。结果表明：秸秆还田后显著提高土壤微生物量碳（MBC）和水溶性有机碳（WSOC）含量,MBC增加了127.0%～147.7%,WSOC提高了54.1%～69.4%。中、高用量玉米秸秆还田后,土壤微生物活性（AWCD）、微生物Shannon指数（H）和均匀度指数（E）均显著高于对照,甘蓝产量分别提高16.6%和11.1%。研究结果表明,秸秆还田是一种有效提高土壤有机碳及微生物功能多样性的土壤管理方法。     

农田管理措施对土壤有机碳周转及微生物的影响

农田管理措施对农田生态系统碳循环影响显著,进而制约土壤肥力、农业生产及粮食安全,影响气候变化和环境健康。本文综述了不同农田管理措施（施肥方式、种植制度、耕作模式）对农田土壤有机碳、含碳温室气体排放和土壤微生物的影响。发现有机肥与无机肥配施情景下土壤有机碳增速最快,且施肥量与土壤碳库存在阈值效应;有机肥的施用增加了土壤中CO₂排放通量,磷、钾两种肥料的施用与施用氮肥相比更能降低农田土壤排放温室气体产生的全球增温潜势;提高有机肥和磷肥的施用比例有利于土壤中微生物丰富度的提高和微生物量碳的积累。种植结构和种植密度均会影响农田土壤的碳储量,种植结构对农田生态系统温室气体排放影响显著,轮作和间作的种植模式与传统单一作物种植相比可有效减少农田含碳温室气体的排放,同时,轮作与连作相比更有利于土壤微生物多样性的增加。保护性耕作措施有利于农田土壤固碳效率的提高,可降低农田温室气体的排放,且对微生物活性、多样性、群落结构以及碳源利用情况均有积极影响。最后总结了国际主流碳模型在农田生态系统的应用概况,并提出了未来发展展望。     

免耕对土壤有机碳和微生物碳含量及作物产量的影响

研究了不同免耕方式对土壤有机碳和微生物碳含量及作物产量的影响,结果表明,免耕对土壤有机碳的含量影响较小,但能显著增加土壤微生物碳的含量。作物种类及种植方式不同,其免耕的增产效果不同。     

西双版纳热带森林恢复过程中土壤有机碳矿化速率的时空变化

为探究热带次生森林恢复对土壤有机碳矿化的影响,以西双版纳白背桐（恢复初期）和高檐蒲桃（恢复后期）次生热带森林群落为对象,通过室内需氧培养法研究热带森林土壤有机碳矿化速率的时空变化,并采用相关性和主成分分析方法揭示土壤微生物量碳及理化性质对有机碳矿化的影响特征。结果表明,随着次生热带森林的恢复,恢复后期的土壤有机碳矿化速率（4.29 mg·kg^-1·d^-1）显著高于恢复初期（3.50 mg·kg^-1·d^-1）;土壤有机碳矿化速率均呈单峰型季节变化,6月最高（4.78~5.60 mg·kg^-1·d^-1）,且随土层加深而降低,其中0~5 cm土层矿化速率是10~15 cm的1.8~1.9倍;高檐蒲桃群落土壤有机质、易氧化碳、微生物量碳、全N和含水量相较于白背桐群落分别增加了11.3%、30.8%、25.7%、14.3%和23.5%;群落土壤有机碳矿化速率与微生物量碳、有机质、易氧化碳、全N和铵态N呈极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)正相关,其中土壤有机质、微生物量碳和易氧化碳是有机碳矿化的主控因子。西双版纳热带次生森林恢复主要通过改变土壤有机质积累及活性有机碳库组分（如易氧化碳与微生物量碳）来调控土壤有机碳的矿化动态。