莠去津对谷子农田土壤微生物群落结构的影响

以山西省太原市阳曲县谷子种植区土壤为研究对象,运用IlluminaHiSeq高通量测序技术,分析莠去津胁迫下土壤微生物群落结构变化.由α多样性指数分析可知,莠去津降低了土壤微生物的丰富度和群落多样性,喷洒浓度越高,丰度和多样性越低;在黄土高原谷子种植区,土壤真菌主要门类为子囊菌门(Ascomycota)、接合菌门(Zygomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota);土壤细菌主要门类为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes).从门、纲水平上进行分析,高浓度莠去津污染土壤样品和低浓度莠去津污染土壤样品中的优势真菌和细菌种类基本相同.     

海南岛海防林替代树种的筛选——基于土壤微生物群落功能多样性方法

运用Biolog-ECO技术,以万宁沿海3个地区8种优势植物群落为研究对象,研究了不同植被类型、不同土层土壤微生物群落碳源代谢的多样性.结果表明:(1)土壤微生物对单一碳源的利用强度随培养时间的增加呈递增趋势,上层土对碳源的总体利用能力较下层土的强;(2)两个土层的Shannon多样性指数榄仁树均最低,上层土白楸最高,下层土蕨类+野牡丹+桃金娘等最高;(3)土壤微生物群落对4类碳源的利用率因植被类型而异,且糖类是导致上层土壤微生物代谢差异的敏感碳源;糖类和氨基酸是导致下层土壤微生物代谢差异的敏感碳源;(4)土壤微生物对单一碳源的利用强度与其多样性呈极显著正相关.     

环丙沙星对土壤微生物量碳和土壤微生物 群落碳代谢多样性的影响

采用氯仿熏蒸浸提法和Biolog法,分析环丙沙星作用下的土壤微生物量碳和微生物群落碳代谢多样性,以揭示环丙沙星在环境中残留对土壤微生物学性状的影响.结果表明,环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)对土壤微生物量碳含量影响显著(P＜0.05),土壤中环丙沙星浓度愈高,微生物量碳含量愈低,100μg/g的环丙沙星处理使土壤微生物量碳含量下降58.69％.环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能影响显著,环丙沙星降低了土壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)显著影响了土壤微生物群落碳源代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能的影响不同,0.1、1、10 μg/g的环丙沙星处理对土壤微生物群落碳代谢功能的影响主要表现在处理前期(用药第7天、21天),这种影响在处理后期(用药第35天)表现不明显,100μg/g的环丙沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落碳代谢功能,土壤中环丙沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.     

土壤微生物群落结构的化学估价方法

由于认识到微生物在整个土壤生态系中的重要功能，就促使人们不断地用最新科技手段探索估价土壤微生物群落结构和多样性。目前除了使用生物标志化合物外，利用生物细胞膜中磷酯类化合物的脂肪酸组成与土壤中可提取脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）组成的复杂性作为指纹（ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ）来估价土壤中微生物群落结构和多样性是两种最常用的方法。     

生物复混肥对土壤微生物群落功能多样性的影响

在温室盆栽条件下,利用Biolog微平板技术,研究玉米施用无机复混肥、有机无机复混肥和生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性的变化。结果表明,不同施肥处理土壤微生物群落AWCD、Shannon多样性指数(H)和Shannon均匀度指数(E)以生物复混肥处理最高,CK处理最低;土壤微生物群落利用6类碳源的能力随玉米生长期的延长而降低,但是中后期各处理的土壤微生物对6类碳源的利用率差异不显著,土壤微生物利用的碳源主要是糖类、多胺类、氨基酸类和多聚物类。土壤微生物群落主成分分析表明,不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异:生物复混肥处理主要分布在第1主成分正方向,其他处理主要分布于第1主成分的负方向,起分异作用的主要碳源是糖类、羧酸类和氨基酸类。生物复混肥处理能够提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性,无机肥和CK处理土壤微生物碳源利用特征相似。     

连作对植烟土壤微生物群落多样性的影响

连作影响土壤健康的微生物学机制分析是当前的研究热点之一。本试验首次采用BIOLOG生态板法从生理代谢水平上分析了烟草连作对土壤微生物多样性的影响。对分别来自重庆黔江和河南洛阳不同连作年限的烟田土样研究结果一致表明:(1)短期连作(连作年限≤3 a)时的土壤微生物平均吸光度值(AWCD)显著高于4 a和5 a的连作土壤,反映出短期连作土壤仍具有较高的微生物活性;(2)短期连作时土壤微生物的Shan-non指数、Simpson指数显著高于4 a、5 a连作,重庆和河南地区的McIntosh指数总体上表现出短期连作高于长期连作,Shannon均一度指数则无显著差异;(3)主成分分析(PCA)结果显示:连作烟田土壤微生物利用的主要碳源是糖类、高分子类和羧酸类,短期连作的土壤微生物具有较高的的碳源利用率。综合研究结果表明:短期连作(连作年限≤3 a)土壤仍保持较高的微生物多样性,但连作4 a、5 a的土壤微生物多样性则急剧降低。本试验结果为烟田土壤健康机制研究的一部分,有助于进一步探讨土壤的可持续利用及土传病害防治新途径。     

生物质炭对草坪土壤微生物碳代谢群落结构的影响

【目的】探明不同用量生物质炭对草坪土壤微生物多样性特征的影响,为生物质在草坪土壤中的应用提供理论依据。【方法】以草坪土壤为研究对象,以不施用生物质碳为对照,设8、20、40和200 kg/m2共4个生物质炭用量处理,对照和4个处理分别标记为BC0、BC8、BC20、BC40和BC200。播种5个月后采集0~30 cm土壤,测定土壤有机碳、全氮、水溶性碳和微生物量碳含量及土壤微生物碳代谢群结构,分析不同用量生物质炭对草坪土壤微生物碳代谢群落的影响。【结果】与对照BC0相比,施用生物质炭处理的土壤全氮含量显著增加（P<0.05,下同）,BC40和BC200处理的土壤有机碳显著增加,BC200处理的水溶性碳显著增加,而土壤微生物量碳无显著变化（P>0.05）。BC20处理的土壤平均光密度（AWCD）值较对照BC0提高12.4%,BC200处理的AWCD值则较对照降低51.3%。BC20处理增加了生物群落结构AWCD值,利用胺类物质微生物活性显著提高;BC200处理降低了土壤微生物数量,对利用多聚物类物质微生物的负面影响最小。主成分分析结果表明,第一主成分可解释变异的86.06%,主要为代谢吐温40、吐温80、L-丝氨酸、D-半乳糖酸内脂、D,L-α-磷酸甘油和4-羟基苯甲酸等六种碳源物质引起的,能有效区分适量（BC8、BC20、BC40）和过量（BC200）施用生物质炭含量处理的草坪土壤。相关分析结果表明,土壤微生物量碳与i-赤藓糖醇的光密度值呈显著正相关;土壤有机碳和水溶性碳含量与L-精氨酸、L-丝氨酸等多种碳源的光密度值呈显著或极显著（P<0.01）负相关。【结论】适量施用生物质炭可提高草坪土壤的微生物数量和活性。施用生物质炭的草坪土壤利用L-精氨酸、L-天门冬酰胺的能力较强,但对利用L-苏氨酸、i-赤藓糖醇、D-木糖和2-羟基苯甲酸等碳源基质的利用能力较弱。建议在种植草坪草时,生物质炭的施用量控制在20 kg/m2以内。     

农田栽参根区土壤微生物结构特征的研究

为了了解农田栽培人参对土壤微生物群落结构的影响,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了1、2、3、4、5年生农田栽参根区土壤微生物量的活性部分,分析了群落结构的变化。结果表明:农田栽培人参根区土壤以i15∶0,a15∶0,16∶1ω9c,16∶0等4种PLFAs占有优势地位;农田栽参根区土壤微生物总量和细菌生物量具有相同的降低趋势,均低于对照,且2年生降低的幅度最明显;真菌生物量和放线菌生物量具有相同的增加趋势,与对照相比均有增加,但增加的比率相差明显,真菌增加的幅度明显,接近10倍,放线菌虽有增加,但幅度微弱。真菌占总生物量的比率迅猛增加,是农田栽参土壤微生物群落结构变化的主要特征。     

不同农田中水解酶活性和微生物组成的比较研究

对西峰市区的油菜地、小麦地、果园地及空闲地中的转化酶、脲酶、磷酸酶、蛋白酶及纤维素酶的活性及微生物的组成进行了比较研究,结果表明:不同农田中转化酶活性无明显差异,油菜田中纤维素酶和磷酸酶活性较高,空闲地以脲酶和蛋白酶活性较强,小麦地除脲酶活性较高外其它几种酶水解活性均较低。而细菌总数油菜地和小麦地较高,果园地和空闲地较少。果园地纤维分解菌居多,小麦地以解磷菌较高,不同农田中反硝化细菌无明显差异。     

不同园林植物根际土壤微生物群落代谢差异性研究

为了分析园林植物根际土壤微生物对碳源代谢活性及利用特征的差异性,本文以济南市植物园样地中海棠、樱花、月季、牡丹和腊梅5种不同植物根际土壤为研究对象,通过Biolog-ECO微平板法进行了碳源利用能力研究。结果表明,反映土壤微生物碳源利用活性的指标--平均颜色变化率（AWCD）呈现先增加后逐渐变缓的趋势。此外,5种植物的根际土壤微生物均表现出对糖类、羧酸类和多聚类碳源具有较强的代谢能力。5种植物微生物群落间碳代谢存在显著差异,樱花的根际土壤微生物群落利用底物碳源的能力最强,牡丹和海棠相对较低。樱花3种多样性指数也明显高于其他植物。本研究结果将有助于在城市绿化中选择固碳效果更好的园林植物,为建设低碳园林提供一定的科学依据。     

不同施肥处理下我国典型农田土壤对可溶性有机碳的吸附特征

为分析不同施肥处理下我国典型农田土壤对可溶性有机碳(DOC)的吸附特征及其影响因素,选取黑土、灰漠土、潮土、红壤4种典型农田土壤,在不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)、施化学氮磷钾肥(NPK)、有机肥配施化学氮磷钾肥(NPKM)5种施肥处理下,运用平衡吸附法测定DOC的吸附量.结果 表明,不同土壤类型在同一平衡浓度下对DOC的吸附量有较大差异,整体表现为灰漠土、红壤>黑土>潮土.最大吸附量(Qmax)在各类土壤中表现为红壤>灰漠土>黑土>潮土.其中,各土壤类型的吸附特征在不同施肥处理下具有较大差异:灰漠土和潮土Qmax总体表现为NPKM>NPK>NP>N>CK;红壤Qmax总体表现为NPKM>N>NPK>NP>CK;黑土表现为NPKM、NPK处理大于其他处理,其中NPKM处理的Qmax比CK增加15.2％.4种土壤的吸附亲和力常数(K)在不同施肥处理下均表现为CK处理大于其他处理.4种土壤的解吸势(b)随着初始有机质含量的增加而增加,其中黑土的解吸势远大于其他3类土壤.通过冗余分析发现,土壤性质能解释DOC吸附特征参数全部变异的90.61％.第一冗余因子解释了DOC吸附特征参数全部变异的82.79％,主要与粉粒含量、黏粒含量、pH等有关;第二冗余因子解释了全部变异的7.82％,主要与土壤有机质含量有关.研究表明,不同类型土壤中,黏粉粒含量较高的土壤对DOC的吸附量更大,同一土壤类型下,有机质含量较高的土壤对DOC的吸附量更大.     

典型农田土壤的磷脂脂肪酸分析方法的比较

以湖北省武穴市典型农田土壤为研究对象,对现有的磷脂脂肪酸(PLFA)提取方法加以改进,分别通过设置不同甲醇萃取时间、不同土壤样品量梯度以及不同正己烷溶解量梯度以确定磷脂脂肪酸提取过程中的甲醇萃取效率、最适土样量和最适溶解量。试验发现,甲醇开始萃取得到的待测样品即为目标样品,用于PLFA提取的武穴典型农田土壤最适提取量为2g,用250μL正己烷溶解的待测样品经检测能够得到有效完整的磷脂脂肪酸数据。为验证改进后的磷脂脂肪酸提取方法的效果,进一步分析了武穴地区种植不同农作物(一季稻、双季稻和油菜)的农田土壤微生物组成,结果表明,该方法的稳定性和重复性良好,能够反映武穴地区典型农田土壤的微生物群落结构。     

不同种植模式下坡耕地红壤团聚体有机碳矿化特征

为探讨不同种植模式下团聚体中有机碳转化和稳定的作用机制,以坡耕地红壤为研究对象,结合土壤团聚体组成及有机碳分布,通过室内有机碳矿化培养方法,并采用一级动力学方程拟合培养过程中CO_2通量的动态变化,分析不同种植模式下团聚体有机碳矿化动态特征及其对土壤总矿化的贡献。结果表明:不同种植模式下土壤团聚体粒径均以2 mm和2～0.25 mm为主,其总量在78%以上,玉米单作显著减少2 mm团聚体的比例,但却显著增加0.25 mm团聚体的比例。不同种植模式下0.25 mm团聚体的有机碳含量显著高于全土、2 mm团聚体和2～0.25 mm团聚体。全土中玉米大豆间作处理的土壤有机碳含量显著低于大豆单作处理,各粒径团聚体中有机碳含量在单作处理与对应的间作处理之间没有显著差异。不同种植模式下全土和团聚体中有机碳矿化作用的强弱表现为单作处理比对应的间作处理更强,并且大豆单作处理有机碳累积矿化量最高。不同种植模式下2～0.25 mm团聚体有机碳矿化速率最快,有机碳矿化作用最强,而0.25 mm团聚体C_0/SOC值(土壤有机碳矿化分解作用消耗土壤中有机碳的比例)较全土及其他两个粒径团聚体显著降低,更有利于土壤有机碳固存。2 mm和2～0.25 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大。研究表明,大团聚体(0.25 mm)在坡耕地红壤有机碳矿化中起重要作用,玉米大豆间作和玉米白萝卜间作在一定程度上可降低土壤有机碳矿化作用,增强土壤固碳能力。     

活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的研究

为了解活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的贡献,量化了重庆西部地区不同土壤类型与耕作制度下61个典型农田土壤的表层（0~30 cm）、中层（30~60 cm）、底层（60~100 cm） 3层的活性铁铝矿物所固定的有机碳量（OC_Fe-Al）。结果表明：OC_Fe-Al表现为表层（均值2.02 g·kg^-1） > 中层（均值1.37 g·kg^-1） > 底层（均值1.19 g·kg^-1）;OC_Fe-Al占土壤总有机碳的范围为12.8%~83.6%。3层土壤的活性铁铝矿物平均固碳量,在不同土壤类型中,石灰岩土最高（1.83 g·kg^-1）,紫色土最低（1.40 g·kg^-1）;在不同耕作制度中,水旱轮作用地最高（1.65 g·kg^-1）,旱作用地最低（1.50 g·kg^-1）;在不同地形中,陡坡地最低（0.97 g·kg^-1）,平地（1.53 g·kg^-1）与缓坡地（1.54 g·kg^-1）较高;OC_Fe-Al与土壤Fe、Al及TOC含量呈显著正相关（P<0.01）,与土壤pH呈显著负相关（P<0.01）。总体而言,活性铁铝矿物固碳是土壤固碳的重要机制且对底层土壤碳库的贡献率更大;而土壤类型、耕作制度、土壤pH等均会影响活性铁铝矿物对土壤有机碳的固定。     

山东省农田生态系统碳源、碳汇及其碳足迹变化分析

依据2002—2013年山东省17地市农业投入、播种面积以及作物产量等统计数据,对全省各地市农田生态系统进行碳源、碳汇估算,从中分析其变化规律,并探讨造成碳源、碳汇时空变化的影响因素。结果表明:山东省农田系统具备较强的碳汇能力,碳吸收量明显高于碳排放量,两者的总量之比为4.32∶1;碳吸收量和碳汇量呈增加趋势,碳排放量和碳足迹呈降低趋势;农田生态系统表现出较大的碳生态盈余,碳足迹占同期耕地面积的比值呈现降低趋势,2002年为27.71%,2013年为20.96%;17地市之间单位面积碳汇量和单位面积碳足迹存在明显差异,2013年单位面积碳汇量最高的为德州市(6.20t/hm~2)、最低为威海市(3.02t/hm~2),单位面积碳足迹最高的威海市为0.26hm~2/hm~2、最低的泰安市为0.08hm~2/hm~2。     

潍坊市农田生态系统碳源(碳汇)及其碳足迹变化

以山东省潍坊市为研究区,以种植面积、农作物产量及农业投入等相关数据为基础,定量测算2003—2012年潍坊市农田生态系统的碳源(碳汇),分析期间碳足迹的变化。结果表明:1)2003—2012年,潍坊市农田生态系统碳吸收总量小于碳排放总量,二者的比例为1∶7.4,碳排放强度增长率从0.055%减少到0.048%,碳吸收强度增长率从1.18%增加到1.98%。10年间农田生态系统碳吸收量和碳排放量分别增长了10.69%和7.02%,碳吸收增长率高于碳排放增长率,农田系统具有较强的碳汇功能。2)蔬菜是主要的碳汇,占比为73.31%,6种碳排放途径中,农田灌溉是主要的碳源,占比为87.32%。3)农田生态系统碳足迹从2003年的38.990万hm2减少到2012年38.769万hm2,碳足迹平均占生态生产性土地面积的1.456%,比例较低。10年间碳足迹强度均值为0.14 hm2/万元,2003—2012年潍坊市农田生态系统每增加1万元的产值可以制造0.14 hm2的碳足迹。     

石灰岩山地不同植被类型土壤活性有机碳变化研究

对徐州石灰岩山地4种不同植被类型中的两种土壤活性有机碳的含量进行研究,结果表明:微生物生物量碳(SMBC)、土壤水溶性有机碳(WSOC)的含量在针阔混交林、落叶阔叶林、针叶林、灌草地4种不同植被群落中均随灌草地向林地变化而呈现上升趋势。其中,微生物生物量碳在4种不同植被群落中的变化趋势为针阔混交林>落叶阔叶林>针叶林>灌草地;水溶性有机碳在4种不同植被群落中的变化趋势为落叶阔叶林>针阔混交林>针叶林>灌草地。两种土壤活性有机碳与总有机碳、全氮和pH值等主要生态因子的相关性均达到显著水平或极显著水平。在徐州石灰岩山地地区,与当地大面积栽植的侧柏相比,落叶阔叶林和针阔混交林可作为更好的替代树种,能够有效地改善土壤肥力状况。     

中国平原地区农田防护林碳储量差异分析

运用换算因子连续函数法对全国平原6大区域、26个省2001—2005年间农田防护林的碳储量进行了计算和对比分析,得出如下结论:1）全国平原农田防护林碳储量在5年间呈逐年上升趋势,且增长率高于全国森林碳储量的增长率;2）6大平原区碳储量由大到小排序为:华东、东北、华北、中南、西北、西南,区域内各省市农田防护林碳储量也有所差异;3）对2001—2005年平原地区农田防护林各树种碳储量进行比较后得知杨树仍占绝对优势,其碳储量占全国平原地区农田防护林碳储量的90%左右;4）2001—2005年主要农田防护林树种碳密度呈逐年增长趋势,其碳密度由大到小排序为:桉树、杨树、木麻黄、杉树、马尾松。      

土壤碳循环微生物作用研究进展

土壤碳是全球碳循环的重要组成部分,其碳循环过程在气候调节中发挥着重要作用,而微生物是土壤碳循环的关键驱动力。土壤微生物能与植物共生间接促进植物光合作用与土壤碳的输入,可直接参与土壤碳的固定与转化。微生物残体及其分泌物在矿物质结合态有机质和土壤团聚体的形成中发挥关键作用,有利于土壤有机碳的长期稳定。微生物介导的激发效应对土壤有机质分解具有调控作用,可影响土壤CO₂和CH₄等温室气体的排放。通过微生物作用提升土壤的固碳潜力或碳汇功能,可助力我国实现 “碳达峰、碳中和”的重大战略目标。本文综述了微生物在土壤有机碳输入、有机质形成与稳定、有机质分解矿化等过程中的作用与机制,以及土壤性质、气候条件、植物因素与人类活动对微生物介导的土壤碳循环的影响,尤其是相关研究的最新进展与理论更新。未来可加强微生物介导的土壤有机碳稳定化与碳储过程的作用机制研究,关注土壤微生物群落结构功能与碳循环之间的复杂关系及其对全球变化的响应。     

珠三角地区农田生态系统植被碳储量与碳密度动态研究

【目的】探讨珠江三角洲农田植被的碳储量、碳密度及其动态,为区域的碳循环研究和农田生态健康评估提供依据。【方法】根据珠三角农作物产量及其经济系数、平均含碳量与果实含水率等数据,运用碳储量模型估算1993-2010年珠江三角洲农作物的碳储量和碳密度动态变化。【结果】珠江三角洲农田生态系统植被碳储量和碳密度从1993年的5．71×10^6和5．70t／ha,下降到2010年的2．83×10^6t和4．00t／ha。在珠三角洲各市中,佛山和中山的碳储量下降趋势最显著,而广州和佛山的碳密度下降趋势最明显。2010年,肇庆的碳密度（3．09t／ha）最高,珠海（2．86t／ha）次之,深圳（0．49t／ha）最低,其余7个城市的碳密度为0．80～3．00t／ha。水稻、甘蔗和蔬菜是珠三角农田植被碳储量构成中占比例最大的农作物,甘蔗（13．92t／ha）的平均碳密度最高,水稻（3．76t／ha）次之,蔬菜（0．63t/ha）最低。近年来珠三角农田植被中蔬菜所占比例增大,故与邻近区域相比其碳密度较低。【结论】珠江三角洲农田生态系统植被碳储量和碳密度总体呈下降趋势,耕地面积下降和种植结构变化是导致珠三角农田植被碳储量下降的主要原因,珠三角农田植被碳密度的下降则与种植结构变化有关。