秸秆焚烧对不同耕层土壤酶活性、微生物数量以及土壤理化性状的影响

以秸秆焚烧后覆盖的耕层土壤为对象,研究秸秆焚烧对不同耕层土壤酶(过氧化氢酶,磷酸酶,脲酶和多酚氧化酶)活性、微生物数量的影响,并探讨土壤有机质含量、含水量、速效养分、微生物数量的增减程度与土壤酶活性增减程度的相关性。结果表明:过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶和多酚氧化酶活性在焚烧秸秆后有不同程度的降低,其中耕层0-2cm,2-5cm土壤酶活性在焚烧前后都形成极显著性差异,5-13cm耕层的酶活性变化较小,13-20cm耕层的酶活性没变化。在微生物数量方面,焚烧秸秆导致0-2cm耕层的微生物数量大幅度减少,减少程度在80%左右,2-5cm耕层的微生物数量也有43%～52%的减少,5-13cm和13-20cm耕层的微生物数量没有变化。相关性分析表明,只有脲酶活性的降低程度与速效磷含量的增加程度达到显著相关,相关系数是0.959*。多酚氧化酶活性的降低程度与细菌、放线菌、真菌数量的降低程度均呈极显著相关性,相关系数分别是0.998**,0.999**,0.998**。同时脲酶活性的降低程度与细菌、放线菌、真菌数量的降低程度均呈显著相关性,相关系数分别是0.977*,0.974*,0.954*。     

焚烧秸杆对土壤有机质和微生物的影响研究

采用直接灼烧法和稀释平板法研究了焚烧秸杆对土壤有机质和微生物的影响。结果表明:焚烧秸杆使土壤有机质减少16.56%;土壤微生物中的细菌、放线菌和真菌分别减少了85.95%、78.58%和87.28%。     

磷化铝对土壤微生物数量和酶活性的影响

为明确磷化铝对土壤微生物数量和酶活性的影响,采用室内培养的方法,研究了经0.1、1mg.g-1和10mg.g-13个浓度磷化铝熏蒸处理后,供试土壤中微生物数量和土壤酶活性的变化。结果表明,磷化铝处理土壤后,各个浓度的磷化铝对土壤细菌、真菌和放线菌数量具有抑制作用,浓度越高,抑制作用越强,但一段时间后低浓度（0.1mg.g-1）处理对土壤微生物数量的影响恢复至对照水平。磷化铝对土壤脲酶表现为抑制作用,并随浓度升高而增强;低浓度处理对土壤中的蔗糖酶活性抑制作用不明显,而高浓度（10mg.g-1）处理表现为强烈的抑制作用;各浓度处理初期对土壤过氧化氢酶表现为抑制或激活作用,但到第30d,恢复至对照水平。这说明,施入常规剂量的磷化铝对土壤微生物数量和土壤酶活性会产生一定的影响,在经过一定时间后均可恢复至对照水平。     

秸秆覆盖下土壤养分与微生物群落关系研究

以我国17省的85个土壤样品为研究对象,定量添加玉米秸秆置于30℃培养90d,研究处理后土壤有机质(SOM)含量及养分变化与微生物群落之间的关系。结果表明:土壤各理化指标除全氮、碱解氮、全磷含量在处理后部分土壤减少以外,全钾、速效钾、速效磷含量均显著增加;SOM变化差异显著,根据其变化量将土壤分为I_1组有机质增量(I)12.05g/kg,I2组0.25I9.0g/kg,I3组-112.3I-0.3g/kg。I_1和I_3组初始SOM含量高且相似,处理后SOM却出现显著增加和显著降低2种截然相反的结果,而初始SOM较低的I_2组增加,但不显著;初始可培养细菌远高于可培养真菌和放线菌,但处理后真菌增量显著高于细菌,I_3组最为明显;处理前后,I_2和I_3组部分土壤的微生物生物量碳(MBC)变化不显著,部分则显著下降,而I_1组MBC含量在处理后多为显著上升;磷脂脂肪酸(PLFA)测定结果表明I_2组土壤微生物受环境和养分胁迫较I_1和I_3组高,I_2组处理后MBC均值降低了10.3%。秸秆对土壤的添加效果除了受土壤本底养分等条件影响外,很大程度上决定于土壤原有微生物的类型和组成。PLFA可用于预测秸秆添加效果。     

土壤有机质含量与其有效含水量的关系

以前,人们一致认为土壤有机质含量(OM)对土壤有效含水量(AWC)无影响或影响不大。本研究经过3种质地土壤OM对其AWC的影响效果进行试验和评价,证实上述观点是错误的。随着OM的增加,土壤田间含水量增加的速度大于永久凋萎点含水量增加的速度;OM与AWC之间存在着重要的正相关关系。     

土地利用类型对土壤微生物量和有机质的影响

对陕北黄土丘陵区农地、园地、人工草地、荒地、灌木林地、经济林地和乔木林地等7种不同土地利用类型土壤剖面4个土壤层次的土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、土壤呼吸(RS)和土壤有机质含量(SOM)进行了测定.分析了MBC,MBN,RS,SOM和全氮(TN)之间的相关性;并对土壤微生物对土壤健康的生物指示功能和土地利用类型对土壤有机质的影响进行了研究.结果表明,各土地利用类型表层土壤MBC和MBN分别在84.14～512.78和4.29～41.83 mg/kg之间,RS在108.69～235.71 mg/kg之间.荒地和乔木林地的土壤微生物量含量和RS值较高,农地较低;SOM在0.510%～1.547%之间,在乔木林地和经济林地较高,在农地,园地和人工草地较低,且在不同土地利用类型之间的差异显著.土壤微生物量和RS与SOC,TN显著相关,说明土壤微生物学特征可以用来表示土壤健康水平.农地转变为其它土地利用类型后会明显提高土壤微生物量和有机质含量,尤以表层土壤增幅最为明显.     

不同生物有机肥用量对土壤活性有机质和酶活性的影响

通过盆栽试验研究了不同有机质含量的土壤中,不同用量生物有机肥对棉花苗期土壤活性有机质和5种酶活性的影响。结果表明,不同土壤随着生物有机肥施用量的增加,其活性有机质及碳库管理指数(CMI)均显著增加。其中高有机质含量土壤施用生物有机肥20 g/kg效果显著,中等有机质含量土壤和低有机质含量土壤施用生物有机肥30、40 g/kg效果显著。5种土壤酶活性施肥处理均高于对照(CK),并且土壤酶活性与施用量成正比。脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶在施用生物有机肥10、20 g/kg与其它处理相比变化显著,过氧化氢酶、蛋白酶变化不显著。相关分析表明,有机质与活性有机质和CMI在棉花出苗0 d相关系数分别为0.831**、0.542*;在出苗后60 d相关系数分别为0.928**、0.635**,其中有机质与活性有机质相关性最高。而CMI与有机质和活性有机质在棉花出苗0 d相关系数分别为0.542*、0.896**,在出苗后60 d分别为0.635**、0.842**,说明活性有机质相对于有机质与CMI关系更为密切。蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶与土壤有机质和活性有机质在棉花出苗0 d和出苗后60 d存在显著相关,表明活性有机质与土壤酶活性能够较好的反映肥力水平。     

平菇栽培废料等有机肥对土壤活性有机质和土壤酶活性的影响

通过大田试验研究了不施有机肥(CK)、施用平菇栽培废料(T1)、施用干腐熟牛粪(T2)和烘干鸡粪(T3)在种植黄瓜01～50.d内土壤中活性有机质和4种土壤酶活性的变化。结果表明:施入不同有机肥对土壤总有机质含量的影响为烘干鸡粪平菇栽培废料干腐熟牛粪对照;对活性有机质含量的影响为平菇栽培废料烘干鸡粪干腐熟牛粪对照;施用平菇栽培废料的土壤中脲酶、转化酶和脱氢酶活性最高,施用干腐熟牛粪的土壤中过氧化氢酶活性最高。相关性分析显示,脲酶、转化酶和脱氢酶活性与土壤活性有机质显著相关。用平菇栽培废料做有机肥能有效提高土壤活性有机质含量和土壤酶活性。     

不同小麦秸秆还田量对水稻生长、土壤微生物生物量及酶活性的影响

通过大田试验研究了不同小麦秸秆还田量（0、1500、3000、4500、6000kg.hm-2）对水稻生长、土壤微生物量及酶活性的影响。结果表明：秸秆还田后,水稻分蘖数、株高、SPAD及干物质积累量均高于秸秆不还田（对照）,但是未全部达到显著性差异;50%秸秆还田处理增产效果最显著（P〈0.05）,与对照相比,理论增产10.2%,实际增产9.0%;秸秆还田处理显著增加了土壤全氮和速效氮含量,对土壤有机质、有效磷和速效钾含量影响不显著;50%秸秆还田处理对微生物量碳、氮的提高作用最明显（P〈0.05）,分别较对照提高46.0%和90.0%;25%和50%秸秆还田显著提高了土壤脲酶活性（P〈0.05）;25%、50%和75%秸秆还田土壤过氧化氢酶活性较对照提高9.3%、12.1%和8.5%（P〈0.05）;与对照相比,50%秸秆还田土壤蔗糖酶活性提高20.3%（P〈0.05）。鉴于秸秆还田对作物产量和土壤肥力的长期效应以及对土壤微生物生理代谢影响的复杂性,合理秸秆还田量的选择还需进行长期定位试验研究。     

黄腐酸肥料对小麦根际土壤微生物多样性和酶活性的影响

目的研究不同用量黄腐酸肥料对根际土壤微生物和土壤酶活性的影响,为黄腐酸肥料的研究与应用提供理论依据。方法以小麦为试验作物进行了盆栽试验。黄腐酸肥料的施用量 (含黄腐酸20.6%) 为0、2、6、10 g/kg,除CK外其他处理施等量复合肥 (N?P₂O₅?K₂O 15–10–20),种子薄覆土壤后,再施入处理所需黄腐酸肥料。小麦播种40天后,采集小麦根际土壤,采用稀释平板涂抹法测定了土壤微生物种群数量,Biolog-Eco生态板测定了微生物功能多样性,常规方法测定了相关土壤酶活性。结果黄腐酸肥料施用量为0、2 g/kg时小麦种子发芽率均为100%,而施用黄腐酸肥料6、10 g/kg时,种子发芽率分别为97%、91%,四个处理间差异不显著。施用黄腐酸肥料,土壤中细菌、真菌和放线菌数量显著增加,在黄腐酸肥料施用量为6 g/kg 时达到最大值。施用黄腐酸肥料对四种土壤酶的活性均有促进作用,尤其对过氧化氢酶活性的促进作用最为显著。当黄腐酸肥料的施用量为10 g/kg时,小麦根际土壤中脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性均达到最大值。施用黄腐酸肥料6、10 g/kg,土壤微生物的总体活性,物种的丰富度和均匀度、群落的多样性以及根际土壤微生物呼吸强度显著增加,施用10 g/kg黄腐酸肥料时效果最佳。结论在40天的试验周期内,施用黄腐酸肥料能有效增加土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,显著改善微生物群体功能,增加脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性。但是,只有在黄腐酸肥料施用量达6 g/kg后才有显著的效果。     

水稻秸秆燃烧对土壤有机质组成的影响研究

研究生物质(水稻秸秆)燃烧行为对土壤有机质含量和组成的影响,探讨不同燃烧次数下土壤中胡敏酸(HA)、富里酸(FA)、水溶性有机质(DOM)的含量和结构特征的变化情况。结果表明:土壤有机碳的变化仅在土壤表层几厘米以内,随燃烧频次增加土壤有机碳含量减少量增加,而水溶性有机质及组分则呈现不断增加的趋势。不同来源土壤的腐殖物质对生物质燃烧作用的响应不同,3种供试土样中腐殖物质随不同次数同强度秸秆燃烧并未呈现较一致的变化趋势,但每一种土壤的HA和FA含量及HA/FA、E4/E6值均随燃烧频次的增加呈现规律性的升高或者降低,而且FA含量的变化是影响HA/FA值大小的主导因素。此外,通过红外光谱图可知,随燃烧频次增加,FA中芳香性成分和含脂肪族C—OH、C—O物质增加,而HA由于本身芳香缩和度高而无明显变化。     

Effect of soil organic matter on peroxidase activity of wheat roots

Some soil organic matter fractions inhibited the peroxidase activity of wheat-root filtrates, but the effect was related to the enzyme hydrogen donor used. In the presence of o-dianisidine as the hydrogen donor, humic acid and the fractions obtained from it by water or acid refluxing inhibited the enzyme activity. The greatest effects were produced by those fractions which were insoluble after such treatments. The inhibitory effects were reversible and non-competitive, the Michaelis constant of the enzyme being only slightly affected, and independent of pH of the assay media. When guaiacol was used as the enzyme substrate the inhibitory effects of the humic acid and its fractions were variable and less marked.p-Coumaric and p-hydroxybenzoic acids inhibited peroxidase activity when o-dianisidine was used as substrate, but stimulated the enzyme in the presence of guaiacol. Polymaleic acid which is thought to have a similar structure to fulvic acid, inhibited peroxidase in the presence of both hydrogen donors. whereas fulvic acid was considerably less effective.     

生物有机肥对土壤微生物活性的影响

通过两次连续温室玉米盆栽试验,研究了施用具有调节微生物功能的生物有机肥对土壤微生物数量与活性的影响,并利用传统平板计数法与BIOLOGECO方法相结合研究生物有机肥对土壤微生物生态的影响。结果表明,与化肥相比,施用生物有机肥可显著提高土壤微生物中3大菌群的数量;AWCD值及微生物对不同碳底物利用水平的测定结果表明,施用生物有机肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率,尤其土壤中的羧酸、胺类和其他类碳源等。表明生物有机肥的施用能增加土壤微生物利用碳源能力,改善微生物营养条件,使微生物保持较高活性,提高土壤微生物多样性。     

小麦玉米秸秆连续还田对土壤有机质红外光谱特征及氮素形态的影响

通过6年的田间定位试验,探讨了CK(不施肥,秸秆不还田)、SF(施肥,秸秆不还田)、T1(施肥,玉米秸秆还田)、T2(施肥,小麦秸秆还田)、T3(施肥,玉米小麦秸秆还田)5种处理对土壤氮素形态和有机质红外光谱特征的影响。结果显示:与SF相比较,T1、T2、T3处理使土壤有机氮含量分别增加3.7%、15.9%和18.5%,土壤无机氮含量分别减少15.5%、15.9%和24.0%,其中铵态氮分别降低11.3%、6.0%和12.0%,土壤硝态氮含量分别降低19.3%、22.9%和32.1%;与SF相比较,T1、T3处理土壤有机质(SOM)的C/N分别降低2.8%和1.4%,T2处理SOM的C/N提高1.4%;C/O分别提高9.2%、12.8%和12.1%;而H/C分别降低4.6%、5.5%和4.6%。红外图谱分析显示,T1、T2、T3处理引起3 500~3 200 cm?1处的吸收峰增加,2 924 cm?1处出现了新的弱峰,表明SOM的脂肪族特征增加,且以1 630 cm?1处为中心的宽带吸收峰强度明显增加,SOM芳构化程度增强。研究表明,施肥显著提高了土壤有机氮、无机氮含量,以及土壤有机质的C/N和C/O。而秸秆还田降低了土壤无机氮,提高了土壤有机氮,使SOM的C/N、H/C下降,C/O上升,同时提高了SOM中酚基、羟基、羧基、芳香碳和酰胺含量,其中以小麦、玉米秸秆双季还田的效果最为显著。     

腐殖酸生物活性肥料对冬小麦生长及土壤微生物活性的影响

施用腐殖酸生物活性肥料对冬小麦生长和土壤微生物活性的试验结果表明,于等量无机养分水平下,施用腐殖酸生物活性肥料冬小麦群体发育平稳,改善植株性状明显,增强抗逆性能。与施用无机复混肥和习惯施肥处理相比,施用腐殖酸生物活性肥料,冬小麦穗长分别增加0.4和0.5cm,旗叶面积分别增加0.7和1.1cm2,次生根条数分别增加1.3和2.2条。产量构成因素中有效穗数,穗粒数和千粒重施用生物活性肥处理也明显高于无机复混肥和习惯施肥,其产量分别增加9.0％和15.2％,差异达显著水平。同时腐殖酸生物活性肥料能够促进土壤有益微生物繁衍,使土壤微生物数量明显增加,提高土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,对提高肥效,增强土壤肥力,改善作物营养环境有一定作用。     

Effects of straw management and nitrogen application rate on soil organic matter fractions and microbial properties in North China Plain

Journal of Soils and Sediments - A 2-year field experiment was conducted on the North China Plain to assess the effects of two straw management practices and different nitrogen fertilizer addition...     

Impact of wheat straw decomposition on successional patterns of soil microbial community structure

The dynamics of indigenous bacterial and fungal soil communities were followed throughout the decomposition of wheat straw residue. More precisely, such dynamics were investigated in the different soil zones under the influence of decomposing wheat straw residue (i.e. residues, soil adjacent to residue = detritusphere, and bulk soil). The genetic structures of bacterial and fungal communities were compared throughout the decomposition process long by applying B- and F-ARISA (for bacterial and fungal-automated ribosomal intergenic spacer analysis) to DNA extracts from these different zones. Residue decomposition induced significant changes in bacterial and fungal community dynamics with a magnitude of changes between the different soil zones ordered as followed: residue > detritusphere > bulk soil, confirming the spatial structuration of the sphere of residue influence to the 4-6 mm soil zone in contact with residue. Furthermore, significant differences in the structure of bacterial and fungal communities were apparent between the early (14 and 28 days) and late (from 56 to 168 days) stages of decomposition. These could be related to ecological attributes such as the succession of r- (copiotrophs) and K- (oligotrophs) strategists. Microbial diversity at the early (28 days) and late (168 days) stages of degradation was further analysed by a molecular inventory of 16S and 18S rDNA in DNA extracts from the residue zone. This confirmed the succession of different populations during residue decomposition. Fluorescent Pseudomonas spp. and Neurospora sp. were dominant in the early stage with subsequent stimulation of Actinobacteria and Deltaproteobacteria taxa, as well as Basidiomycota fungal taxa and Madurella spp. According to the ecological attributes of these populations, microbial succession on fresh organic residue incorporated in soil would be dominated by copiotrophs and r-strategists in the early stages, with oligotrophs (K-strategists) increasing in relative abundance as substrate quantity and/or quality declines over time.     

高量秸秆不同深度还田对黑土有机质组成和酶活性的影响

在田间耕作条件下黑土3个土层(0~20、20~40、40~60cm)添加4%和8%高量玉米秸秆于尼龙袋中原位培养近4年后,研究不同层次土壤秸秆转化与有机碳积累特征,以及腐殖质各组分和土壤酶活性的变化。结果表明,添加4%的秸秆量0~20、20~40和40~60cm土层有机碳分别增加31.8%、96.4%和171.1%,8%秸秆添加量分别增加了86.2%、193.5%和265.9%,增加秸秆还田深度有利于土壤有机碳的积累。0~20 cm土层在无秸秆还田情况下有机碳下降了29.3%,而20~40 cm土层仅下降了1.8%。土壤有机碳含量和酶活性均随秸秆添加量的增加而提高,腐殖质胡敏酸/富里酸(HA/FA)比值发生较大变化,改善了腐殖质品质。各处理腐殖酸碳(HS-C)和胡敏酸碳(HA-C)的大小为20~40 cm土层0~20 cm土层40~60 cm土层,而40~60 cm土层则更有利于富里酸碳(FA-C)的积累。土壤过氧化氢酶活性、脲酶和蔗糖酶活性分别与HA-C、FA-C含量呈极显著正相关、显著正相关。研究结果为深层秸秆还田促进土壤有机质的积累提供了理论依据。     

微生物菌喷施对集沟还田稻麦秸秆的影响

在稻麦轮作、秸秆集沟还田模式下,针对沟内秸秆因腐解过慢而妨碍下茬作物正常生长的问题,利用微生物复合菌对秸秆的催腐特性,采用已研制的稻麦联合收获开沟埋草多功能一体机的喷施功能,对沟内秸秆进行喷菌使其快速腐解还田。为考察菌剂对秸秆的腐解效果,设计了裂区对比试验。试验结果表明：观察期内,夏季麦秸秆在液体菌剂+覆土处理下腐解率达74.60%,远高于对照组（不施菌剂+覆土）的12.80%,也高于未覆土+液体菌剂处理的44.11%,表明适宜的菌剂对麦秸秆有较好的促腐效果;冬季稻秸秆在各菌剂处理下秸秆的腐解率均不超过30%,且与对照组无显著差异（P>0.05）。粉末状菌剂的各处理腐解率均在25%以下,促腐效果不明显,表明粉剂在该模式下适用性有限。该研究为集沟还田的秸秆进一步处理提供了参考。     

Chemical and microbial activation energies of soil organic matter decomposition

Present concepts emphasize that substrate quality exerts an important control over substrate decomposability and temperature sensitivity of heterotrophic soil respiration (Rh). In this context, soil organic matter (SOM) quality is defined by its molecular and structural complexity and determines the ease by which substrate is oxidized. However, temperature not only affects SOM oxidation rates but also equally the physiology of soil microorganisms, making it difficult to use respiration rates as indicative for the quality inherent to a substrate. One way to distinguish these two would be to measure organic matter oxidation by controlled combustion and to compare the temperature sensitivity of this chemical process to that of enzyme-catalyzed microbial respiration. We analyzed reaction rates, thermal stability indices, and activation energies (Ea) during (i) microbial respiration (Ea_Rh) and (ii) controlled combustion by differential scanning calorimetry (DSC) (Ea_DSC) of the same set of mineral and organic soils. A high thermal stability coincided with small heterotrophic respiration rates, indicating that thermal stability may be useful as a proxy for biological degradability. Under ambient conditions, enzymes greatly reduced Ea on average from 136 (Ea_DSC) to 87 (Ea_Rh) kJ mol^?1, thereby increasing CO₂ release by a factor of 1.5 * 10⁷ relative to the noncatalyzed chemical reaction. However, temperature dependency of chemical and microbial oxidation was not correlated, suggesting that they are determined by different sample properties. A high temperature sensitivity of microbial respiration is linked to parameters independent of chemical oxidizability, in our case, organic matter C/N ratio and soil pH. These factors are important controls for microbial, but not for chemical, oxidation.