CERN分布式土壤样品长期保存系统的构建

长期保存的土壤样品是国家科技基础支撑条件的重要组成部分,对于土壤及环境长期变化研究和科学数据开放共享等具有重要价值。近年来,随着我国对农业和生态环境科技投入的不断增长,土壤调查强度逐步增大,土壤样品积累速度明显加快,因此,亟需相关的标准规范来指导土壤样品的长期保存。在国家标准《土壤质量 土壤样品长期和短期保存指南》（GB/T32722-2016）的基础上,结合“十三五”期间CERN分布式土壤样品长期保存系统建设经验,本文对土壤样品保存管理策略、土壤样品保存条件要求和土壤样品信息管理系统进行了介绍,以期为我国土壤样品长期标准化保存,以及第三次全国土壤普查样品库建设提供参考。     

土壤中水溶性有机碳测定中的样品保存与前处理方法

对棕壤、褐土和红壤样品研究结果表明 ,土壤水溶性有机碳 (WSOC)在中雨停止 72小时后几乎恢复到正常水平 .采集的土样应尽快测定 .如须保存 ,则以冷藏为好 ,同时要避免水分丧失 .样品测试直接用鲜样进行 ,其中水分和大于 1mm颗粒物对结果的干扰可通过校正排除 .提取时间则以 5h为宜     

贵州高原喀斯特环境退化过程土壤质量的生物学特性研究

通过研究比较不同植被类型下土壤中微生物区系、土壤酶活性和土壤生化作用强度,分析了贵州高原喀斯特环境退化演变过程中土壤质量的生物学特性变化过程。结果表明:随喀斯特环境退化程度加剧,土壤微生物总数下降,各主要生理类群数量呈下降趋势,土壤酶活性减弱,土壤生化作用强度降低,对环境反应敏感,可作为反映土壤质量的生物学指标。土壤微生物和酶活性是表征喀斯特环境退化演替过程中土壤质量的重要特征之一。     

X射线吸收精细结构光谱在土壤中的应用

由于X射线吸收精细结构(X-ray absorption fine structure,XAFS)可以原位探测吸收原子的2~3个邻近配位壳层,获得目标元素的电子结构信息和化学结构信息,所以XAFS已成为微观领域最重要的结构分析工具,丰富了我们对元素的重要化学性质和反应过程的认识。本文简述了XAFS的基本原理,探讨了样品制备、测试及数据分析等过程需关注的问题,重点综述了应用XAFS研究土壤重金属和营养元素的形态、土壤固-液界面的反应过程和机理,并指出其应用的局限性和未来发展的前景,旨在推动我国XAFS在土壤科学中的应用。由于土壤中界面反应的复杂性,XAFS应结合其他结构分析技术,结构分析技术应结合宏观数据和计算机模拟,土壤学应与其他学科交叉、融合,只有这样,才有可能在时间和空间尺度上阐明土壤组分在环境界面上的复杂反应过程和机理。     

沙地生境土壤动物调查与分离方法研究

针对科尔沁沙地土壤动物调查过程中出现的问题,比较了不同土地利用类型样地调查大型和中小型土壤动物样方与土样的有效性,分析了土层深度垂直变化下调查大型和中小型土壤动物样方和土样的有效性差异,同时分析了季节变化对调查大型和中小型土壤动物样方和土样有效性的影响。试验表明,沙地生境中,大型土壤动物取样样地应选择草地生境,中小型土壤动物应选择农田或林地生境;垂直空间上,调查大型土壤动物的土壤深度为0~20 cm,而中小型土壤动物为0~15 cm;季节选择上,在3个季节各采样1次,土壤动物调查有效性较高。另外,大型土壤动物采取平板手拣法采集,中小型土壤动物采用较大环刀(直径≥30 cm)分离效果较好。     

甘肃省黄土区小流域土壤养分评价

在位于黄土高原甘肃省东南部桥子沟小流域内进行调查并采集土壤样品,分不同土壤类型和土地利用类型分层采集土样,选择土壤有机质、速效磷、速效钾、有效铜、有效铁、有效锰、有效锌7项土壤化学指标作为土壤养分的评价指标,建立物元模型评价小流域土壤养分等级,结果显示流域内有机质整体处于极贫乏的水平等级,其他土壤养分指标都处于丰富~适量水平;不同土壤类型中,黄绵土的土壤养分整体水平较灰漠土和黑褐土高;不同土地利用条件下,林地的土壤养分水平最优。     

贵州茂兰喀斯特森林土壤微生物活性的研究

通过研究不同植被类型下土壤微生物区系、土壤酶活性和土壤生化作用强度 ,分析了贵州茂兰国家级自然保护区喀斯特森林演替过程中土壤微生物活性的变化。结果表明 :随着喀斯特森林退化程度的加剧 ,土壤微生物总数下降、各主要生理类群数量均呈下降趋势 ,土壤酶活性减弱 ,土壤生化作用强度降低 ,对环境反应敏感 ,可作为反映森林生态系统的生物学指标。土壤微生物和酶活性是表征喀斯特森林生态功能的重要特征之一     

稳定性同位素探针技术在土壤功能微生物原位鉴定的应用

新近发展起来的稳定性同位素探针技术（SIP）与分子生物学方法结合,能够定向发掘复杂环境中参与特定生态过程的微生物资源,是土壤功能微生物原位鉴定的有效手段,具有广阔的应用前景。其原理是环境样品中的功能微生物代谢同化同位素标记的底物,通过对其生物标志物（即DNA、RNA、PLFA等）进行提取、分离、鉴定和比对分析,以此获取介导土壤物质转化和循环过程的功能微生物的直接信息。本文在分别介绍SIP技术在土壤功能微生物原位鉴定过程中的各种前处理方法、生物标志物选择及后续鉴定方法的基础上,综述了SIP技术在研究驱动土壤有机污染物生物降解、碳氮循环等过程的功能微生物原位鉴定的应用进展,展望了SIP技术在土壤微生物基因组学方面的应用前景。     

土壤水稳性大团聚体测定方法综述

 湿筛法是测定土壤团聚体粒径分布和稳定性的经典方法。土样在湿润过程中,同时发生了崩解、差异膨胀和物理化学分散作用。已有的湿润方法按湿润速度可分为快速湿润和慢速湿润,按土样所处的气压条件可分为常压湿润和高真空湿润。常压快速湿润过程中,水分沿毛管快速渗入土体,土壤内部封闭的空气被压缩,产生微型爆炸,对团聚体破坏较大;慢速湿润和真空湿润能使团聚体稳定性显著增大。如果是为全面了解土壤团聚体稳定性及粒径分布的信息,可对土样采用常压快速湿润和常压慢速湿润（或真空湿润）2种预湿润。湿筛的作用在于区分不同粒级的土壤颗粒,应尽量减小对团聚体颗粒进一步的磨蚀作用,因此湿筛过程中振动速度不能太快。筛目可以根据实验目的选择。     

土壤微生物影响土壤健康的作用机制研究进展

土壤健康是农业可持续发展的中心主题。土壤微生物参与土壤生态功能、环境功能和免疫功能协同驱动土壤生命系统运转，是维持土壤健康的核心与关键。了解不同微生物介导的土壤健康调控机制对有效利用这些核心微生物维持和改善土壤健康至关重要。本文围绕微生物参与调节土壤碳循环、养分循环，改变土壤结构、抑制植物病虫害、污染控制等主要生物过程系统梳理了微生物在调控土壤健康中的重要作用，以及微生物作为土壤健康的敏感指标对土壤健康的指示与预警作用。强调未来应加强驱动土壤健康特定功能以及多个生物过程的核心微生物组信息数据库挖掘、构建与生产应用研究，为定向利用微生物改善农业土壤生态系统功能、维持土壤健康以及保障土壤可持续发展提供科学依据。     

腐熟羊粪有机肥配施无机肥对植烟土壤微生物群落结构和多样性的影响

为了探究腐熟羊粪有机肥与无机肥配施对洛阳烟区植烟土壤微生物群落结构和土壤肥力特性的影响，采用盆栽控制试验和高通量测序技术，研究了不施肥（CK）、100%无机氮肥（T0）、50%羊粪有机肥氮+50%无机氮肥（T50）和100%羊粪有机肥氮（T100）4个处理下植烟土壤细菌和真菌群落结构及多样性的差异，并结合土壤理化性质分析了土壤肥力指标与土壤微生物多样性的关系。结果表明：植烟土壤细菌优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和放线菌门（Actinobacteria），土壤真菌优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）；T50处理的变形菌门、酸杆菌门和子囊菌门相对丰度最高，但放线菌门和担子菌门相对丰度最低；NMDS分析和相似性分析发现，T50处理的土壤微生物群落结构与其他处理差异显著；Alpha多样性分析也表明，T50处理土壤细菌和真菌群落的丰富度和多样性最高。不同处理土壤理化性质和土壤关键酶活性差异显著，以T50处理土壤养分含量和土壤碳氮代谢酶的活性最高；Pearson相关性分析显示，土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量及蛋白酶和脲酶活性与植烟土壤微生物多样的关系最为密切。总之，采用腐熟羊粪有机肥和无机肥配施通过影响植烟土壤细菌和真菌群落结构和多样性，促进了土壤养分的释放和转化，有利于土壤养分的供应和土壤质量的提升，研究结果为洛阳烟区应用羊粪有机肥改良土壤提供了理论依据。     

土壤微生物量作为土壤肥力指标的探讨

对不同利用方式19个黑土样品的微生物量和养分进行了分析,结果表明林地的微生物量明显高于玉米地和大豆地,但玉米地和大豆地之间未表现出显著差异,土壤微生物量和土壤养分含量大体上都呈现出林地>大豆地>玉米地的一致的趋势;同时土壤微生物量与土壤有机质、全氮、全磷、速效钾和碱解氮呈现出显著或极显著正相关关系,分析结果还表明土壤微生物量碳作为评价土壤肥力指标比土壤微生物量氮更为灵敏。因此,土壤微生物量可以作为评价不同利用方式的黑土肥力水平的一个生物指标。     

连续多年栽培叶用银杏下土壤养分及酶活性变化

研究了江苏省邳州市港上镇银杏基地不同年限 (2～ 6年生 )叶用银杏园土壤的氮、磷、钾及有效铁、铜、锌等养分元素的含量和脲酶、磷酸酶的活性。结果表明随栽培银杏年限延长 ,土壤有机碳、全氮、碱解氮、有效锌的含量及碱性磷酸酶的活性均表现出降低的趋势 ,但土壤速效钾却出现增加。提出土壤碱性磷酸酶亦可作为表征叶用银杏园土壤肥力的一个敏感性指标     

黄土丘陵区垂直陡壁表面不同类型生物土壤结皮养分与微生物养分限制特征

生物土壤结皮的发育类型对土壤养分和微生物代谢起着重要作用。为进一步明确在生物结皮发育过程中微生物的限制性养分与影响因素,研究选择黄土丘陵区垂直陡壁表面上的裸土(CK)、浅色藻结皮(LA)、深色藻结皮(DA)、藻藓混合结皮(AM)和藓结皮(M)为研究对象,分析了不同生物土壤结皮类型下碳(C)、氮(N)、磷(P)养分状况与胞外酶活性,并通过胞外酶化学计量来量化微生物的代谢限制。结果表明:LA,DA,AM和M这4种类型生物土壤结皮C,N,P养分含量和微生物生物量C,N,P均显著高于CK(p<0.05),并且SOC,TN,TP和微生物生物量C,N,P随CK,LA,DA,AM和M的顺序逐渐增大,藓结皮微生物量C,N,P分别是CK处理的18.3,27.6,14.1倍。生物土壤结皮的发育显著提高了C,N,P循环酶的活性,冗余分析结果表明土壤养分与酶活性密切相关。此外,通过酶计量的矢量模型结果来看,生物土壤结皮的发育造成微生物相对碳限制的增大与相对磷限制的减小,并受到速效养分含量的影响。偏最小二乘路径模型结果也表明生物土壤结皮的类型会间接影响微生物的代谢限制。总的来说,生物土壤结皮类型的变化会改善土壤养分状况与微生物量等性质,养分资源的供应状况会造成微生物养分代谢的变化。     

辽东湾湿地微生物量与土壤酶的研究

研究考察了种植碱蓬(Suaeda Heteroptera K itag)对湿地的微生物量、部分土壤酶和土壤细菌总数的影响。实验发现:随着碱蓬的生长,种植碱蓬区的微生物量碳、氮均呈上升趋势,明显高于对照,微生物量碳变化范围为295~383mg kg-1,微生物量氮变化范围为29.74~41.81mg kg-1。土壤酶与微生物量的变化趋势相近,各种酶活性增幅大小不同,可能与植株分泌的养分对酶活性激活的程度不同。在种植碱蓬区,土壤微生物量碳、氮与土壤酶活性的相关性达极显著水平或显著水平。在恒定的条件下,裸土区细菌总数基本恒定,而种植碱蓬区随着土样中植株的生长,细菌总数增长很快,在实验的20~40d,细菌总数分别增加1.48~6.9倍。     

Biological Indices for Soil Quality Evaluation: Perspectives and Limitations

Soil quality is threatened by the increase in human population and by the fact that most of the cultivable land is intensively used. The initial interest in this topic focused on defining soil quality but shifted into how to measure soil quality in the late 1990s. There is a general agreement that soil biochemical, microbiological and biological properties are more suitable than physical and/or chemical properties for the purpose of estimating alterations in soil quality and hence soil degradation. To date, most studies have used microbial biomass, soil respiration and enzymatic activities to obtain soil quality indices, whereas less focus has been given to soil fauna (microarthropods and nematodes). This article aims to do a critical review of soil quality indices based on soil biological and biochemical activities, mainly microbial biomass, soil respiration and the activity of several enzymes. Limitations within the database of articles that are focussed on broad scale application of soil quality indices include the difficulty of selecting the highest quality soils for comparison purposes, lack of standardisation of analytical methods, and inclusion of an insufficient number of soil types and ecosystems. There is a need to validate soil quality indices, both, spatially and temporally and to explore the use of indices that integrate faunal and microbial measurements. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

苔藓结皮及其下层土壤的胞外酶活性与微生物CUE特征

为进一步明确苔藓结皮对下层土壤养分的影响及微生物对养分的利用特征,以黄土丘陵区典型退耕地上发育的苔藓结皮及其下层土壤(0—2 cm,2—5 cm,10—20 cm)为研究对象,分析在剖面尺度下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)养分状况、胞外酶活性以及微生物CUE特征。结果表明:苔藓结皮显著提高了表层土壤养分含量,结皮层的SOC,TN,TP,DOC,DON和Olsen-P含量分别是10—20 cm土壤养分的2.58,2.34,1.13,2.30,4.30,7.36倍。与养分含量特征一致,微生物生物量随土层深度的增加逐渐降低。在整个剖面尺度上,微生物群落存在较为稳定的元素内稳态以保持自身C,N,P的计量平衡。参与C,N,P循环的相关胞外酶活性在剖面尺度上表现出差异,β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)随深度增加逐渐降低,而β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和碱性磷酸酶(AP)则表现为先降低后增加的趋势,底层土壤较高的NAG和AP酶活性反映出N,P养分的匮乏。微生物CUE在剖面尺度上表现为先降低后增加的趋势,平均水平为0.25,表明表层与深层土壤更有助于C的固存。此外,方差分解(VPA)和线性模型结果均指出养分状况和土壤酶是影响微生物CUE的关键因素。总的来说,苔藓结皮对表层土壤的养分和微生物代谢产生积极作用,尽管底层土壤养分匮乏,但仍保持较高的微生物C利用效率。     

土壤紧实程度对其某些相关理化性状和土壤酶活性的影响

利用外力夯实、向土壤中加入蛭石等方法造成土壤容重不同,以研究土壤紧实程度对其理化性状的影响。结果表明,紧实土壤水分的散失较快,晴天地温高,且变化幅度大,阴天和夜间紧实土壤地温低,变化幅度小。紧实土壤可降低植株对土壤养分的吸收,致使土壤余留的有效态养分较多。土壤的转化酶、脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、磷酸酶活性的变化也受土壤紧实度的影响。总之,土壤疏松有助于保水、蓄热和提高多种土壤酶活性。     

不同耕作方式下玉米农田土壤养分及土壤微生物活性变化

通过连续3年的野外调查与室内分析试验,研究了不同耕作方式（翻耕、旋耕、免耕）对玉米农田土壤养分及土壤微生物活性的影响。结果表明,不同耕作方式下土壤pH值略显酸性,土壤容重与土壤总孔隙度变化趋势相反;土壤容重基本表现为:免耕 > 翻耕 > 旋耕;土壤总孔隙度TSP基本表现为:翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式差异均显著（p<0.05）。不同耕作方式下土壤养分（有机碳、全氮含量）和有效养分（有效磷、铵态氮和硝态氮）均呈现出一致性规律,大致表现为翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式下土壤全磷含量差异均不显著（p > 0.05）;与免耕相比,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物数量（细菌、真菌、放线菌、固氮菌和纤维素菌）均有明显的增加,大致表现为:翻耕 > 旋耕 > 免耕。土壤微生物活度的变化范围为0.38~0.69,依次表现为翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式下土壤微生物活度差异均显著（p<0.05）。不同耕作方式下土壤微生物量碳周转率高于氮周转率,说明微生物量碳更新比微生物量氮快,其中翻耕处理下土壤微生物量碳和氮更新较旋耕和免耕快。通径分析发现,不同土壤环境因子对土壤微生物活度产生直接和间接负作用,其中有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、细菌数量对土壤微生物活度产生直接效应;土壤微生物量碳、微生物量氮、真菌数量和固氮菌数量对土壤微生物活度产生间接效应。     

不同年龄时期石榴园土壤养分、微生物量及酶活性

  目的  明确不同年龄时期石榴园土壤养分、土壤微生物量、土壤酶活性状况,为不同年龄时期的石榴园土壤管理提供参考依据。  方法  采集陕西石榴主产区处于生长期、结果初期和盛果期三个年龄时期的石榴园土样,测定土壤养分、土壤微生物量以及土壤酶活性,并分析它们之间的相关性。  结果  ① 陕西石榴主产区土壤中碱解氮的含量在结果初期和盛果期显著高于生长期,但整体含量均较低;速效磷和速效钾含量随石榴树年龄增加显著递增,且速效磷的含量在各年龄时期均较高,而速效钾的含量仅在生长期偏低。② 微生物数量随石榴树年龄增加逐渐增多,且细菌数量显著递增,而真菌数量和放线菌数量在结果初期和盛果期均显著高于生长期,但在结果初期和盛果期之间无显著性差异。③ 土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性随石榴树年龄显著递增,而过氧化氢酶活性则显著递减。④相关性分析结果表明,土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性与土壤中的细菌和真菌数量正相关,而过氧化氢酶活性则与土壤中的细菌和真菌数量负相关;仅蔗糖酶与放线菌数量显著相关;这四种酶活性均与碱解氮、速效磷以及速效钾含量显著相关;真菌及放线菌数量均与碱解氮、速效磷和速效钾显著相关,而细菌数量与速效磷和速效钾极显著相关,但与碱解氮没有显著相关性。  结论  不同年龄时期的石榴园土壤养分、土壤微生物数量及土壤酶活性具有一定的差异,而且土壤微生物数量及土壤酶活性均与土壤养分密切相关。