矿区土壤微生物多样性研究概述

土壤微生物作为稳定生态系统、监测土壤质量变化的敏感指标,其多样性研究在评价生态系统、维护生态平衡中发挥着巨大作用。根据国内外已有的研究成果,概述和讨论了土壤微生物多样性的科学涵义及研究方法和研究意义。     

植物对土壤微生物多样性的影响研究进展

土壤微生物是植物-土壤系统中比较活跃的组成成分,土壤微生物多样性代表着微生物群落的稳定性,对植物的生长发育和群落结构的演替具有重要作用.通过植物类型、植物多样性、植物不同生长发育阶段、同一植物不同基因型、植物根系分泌物和外来植物入侵对土壤微生物多样性的影响分析,探讨植物和土壤微生物多样性之间的内在联系,为植物保护和农业可持续发展研究提供参考.     

不同复垦方式对铝矿废弃地土壤微生物多样性的影响研究

土壤微生物被认为是土壤生态系统的预警及敏感指标之一,对土壤质量变化有重要指示作用,直接体现土壤的生态功能。以山西省孝义铝矿废弃地土壤样品为研究对象,通过施肥及前茬双因素随机组合,采用磷脂脂肪酸（PLFA）方法,分析了不同复垦方式对铝矿废弃地复垦区土壤微生物的影响。结果表明：（1）施肥能显著提高土壤微生物生物量（P<0.05）,其中以有机+无机肥为最佳施肥模式,与对照相比,在前茬种植大豆、箭舌豌豆、毛苕子,前茬玉米秸秆还田和前茬玉米整秸秆覆盖条件下,土壤微生物总量分别提高了5.70、8.03、31.27、1     

矿区复垦土壤研究进展

综述了土地复垦的内涵和复垦土壤概念、特性、相关人为土壤分类等研究进展,分析总结了复垦土壤研究存在的问题,指出中国对复垦土壤资源的农业利用需求强烈,亟须系统、定量、详细的土壤类别提供对应的土壤信息,为今后复垦土壤利用及类似人为干扰强烈的土壤系统分类研究提供新的思路。     

种植玉米对矿区复垦土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

为揭示种植玉米下采煤塌陷区复垦地土壤结构中团聚体稳定性和每个粒径有机碳含量的差异,依托山西省农业科学院农业环境与资源研究所土壤长期定位古交试验基地,研究玉米、自然恢复2种种植处理对土壤水稳性团聚体组成及有机碳分布的影响。结果表明,在大团聚体中,各粒级团聚体所占比例大小为自然恢复>玉米根区>玉米非根区;土壤微团聚体在团聚体结构中占有优势,种植玉米根区与非根区复垦土壤团聚体各个粒径的含量,均以<0.25 mm的微团聚体含量最大,约占73.42%～78.73%。在微团聚体当中,种植玉米根区的团聚体指标几何平均直径比玉米非根区和自然恢复区都大,而种植玉米根区在分形维数比玉米非根区和自然恢复区都小。说明微团聚体在种植玉米区土壤团聚体的稳定性较高。农作物种植提高了各粒径团聚体的有机碳含量比,各个粒径有机碳含量的发生变化与团聚体粒径的大小不一有关,土壤结构中微团聚体有机碳含量对整体有机碳含量的贡献率通过种植玉米得到提高。     

微生物技术在矿区复垦中的应用

当前我国面临巨大的矿区复垦压力,矿区复垦的关键是要快速提高土壤质量、增加土壤生态系统的稳定性,而微生物技术是复垦区土壤进行综合治理与改良的一项非常有效的生物技术措施。主要概述了微生物技术在矿区生态重建中的作用,包括提高土壤肥力、改善土壤结构、改变土壤生物活性、促进土壤生物多样性等,初步预测了微生物复垦技术的发展趋势。     

黄土区大型露天矿复垦地土壤对植物多样性的影响研究——以平朔安太堡露天矿排土场为例

采用样方调查法及SPSS分析法,对安太堡露天矿开采后排土场植物的生长、多样性的变化及其立地条件等环境因子进行了调查和分析。结果表明,复垦地土壤的改良和植物的恢复都需要时间的积累;立地条件在一定程度上影响着植物的生长,立地条件好,含有一定量石砾的样地,植物生长就较好,多样性指数较高;植物均匀度与土壤容重呈极显著负相关,与总孔度呈极显著正相关,植物香农-威纳指数与土壤速效Cu呈显著正相关;草灌乔配置模式为植物的生长提供了更大的生态位,其样地内的植物多样性指数较高。     

垃圾堆肥对矿区复垦土壤化学性状的影响

[目的]研究垃圾堆肥对矿区复垦土壤化学性状的影响。[方法]试验设4个垃圾堆肥处理,在试验区内种植苜蓿,测定土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质和pH值。[结论]结果表明,与对照相比,75 t/hm2的处理,土壤养分显著增加,土壤有机质增加4.08 g/kg,碱解氮、速效磷和速效钾分别增加20.42、2.55和13.21 mg/kg,pH值降低1.14,经LSR检验不同处理间差异显著和极显著。[结论]提高垃圾堆肥的质量,必须要发展有机无机复合肥。     

不同年度复垦土壤微生物研究

为提高复垦质量,采用稀释平板计数法分析不同复垦时间复垦的耕地、林地土壤微生物种类和数量。结果表明,经过煤矸石充填复垦的林地细菌数量高于耕地,而放线菌和真菌数量则是耕地高于林地。随着复垦时间的延长,土壤细菌数量逐渐增加。放线菌和真菌数量在复垦初期逐渐增加,B/F值表明微生物种类趋于平衡;受充填物质、覆土厚度和土地利用方式的影响,随着复垦时间的延长,林地土壤的放线菌和真菌数量降低,B/F值较高,土壤微生物种群、数量失衡。     

植物覆盖对蕉园土壤质量和微生物多样性的影响

[目的]研究植物覆盖对蕉园土壤养分、酶活性、微生物多样性和功能微生物的影响,明确植物覆盖改善蕉园土壤质量的效果,为植物覆盖在香蕉可持续性生产中的应用提供理论依据和技术支持.[方法]以传统种植方式(裸露土壤)为对照,以自然生杂草和种植豆科植物大翼豆[Macroptilium atropurpureum(DC.)Urb.]为植物覆盖处理,分析植物覆盖对云南省蕉园土壤质量和和微生物多样性的影响.[结果]植物覆盖可有效提升蕉园非根际土壤的有机质和碱解氮含量,自然生杂草和豆科植物覆盖处理分别较裸露土壤对照显著增加24.80%~39.62%和31.63%~89.54%(P<0.05,下同),但对根际土壤的理化性质影响较小.植物覆盖显著影响根际和非根际土壤的酶活性,与裸露土壤对照相比,自然生杂草和豆科植物覆盖处理的根际土壤蔗糖酶和磷酸酶活性分别增加40.32%~52.92%和9.21%~43.10%,土壤过氧化氢酶活性下降5.88%~26.94%;非根际土壤的蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分别增加26.82%~114.98%、19.85%~65.77%和22.52%~33.82%;与香蕉定植前相比,植物覆盖明显提升了根际土壤的蔗糖酶和脲酶活性,显著提升了非根际土壤的蔗糖酶和过氧化氢酶活性.植物覆盖影响根际和非根际土壤的微生物多样性指数,与香蕉定植前相比,蕉园土壤微生物多样性指数总体上呈下降趋势;植物覆盖显著影响非根际土壤的碳氮功能拷贝数,与裸露土壤对照相比,固碳微生物(cbbL-R)、固氮微生物(nifH)、氨氧化古菌(amoA-A)和氨氧化细菌(amoA-B)的碳氮功能基因拷贝数分别增加55.97%~69.28%、39.60%~46.36%、16.52%~379.39%和23.98%~48.15%,但对根际土壤的影响较小.[结论]植物覆盖能有效提升蕉园土壤质量,特别是非根际土壤的微生物多样性指数和碳氮功能基因拷贝数等指标,而对根际土壤影响较小.不同覆盖处理中,豆科植物覆盖效果优于自然生杂草覆盖.     

不同菌肥施用量对矿区复垦土壤氮、有机质的影响

通过利用矿区复垦土壤中分离出的功能微生物和优势微生物制成菌肥,进行油菜盆栽生物模拟试验,对油菜不同生长期土壤中全氮、碱解氮以及有机质含量进行跟踪测定,研究生物菌肥对矿区生土熟化的效果.试验结果表明,不同用量的菌肥对土壤中氮和有机质的含量均有促进作用,特别是处理A2的作用更加明显,为本试验中筛选出来的相对最佳菌肥施用量.     

矿区不同复垦年限土壤施用生物菌肥对小白菜品质的影响

采用盆栽模拟试验,研究在煤炭矿区1年、2年、3年复垦土壤施用生物菌肥对小白菜叶绿素、VC、还原糖含量等品质指标的影响,及生物菌肥对复垦土壤熟化改良的效果。结果表明,加入生物菌肥后,不同年限复垦土壤的小白菜叶绿素、VC、还原糖含量有明显提高,分别比对照增加18．0％。36．0％、17．2％。24．64％、20．0％。26．1％;施加生物菌肥对小白菜品质的提升呈现3年土壤〉2年土壤〉1年土壤的现象,说明施加生物菌肥对3年复垦土壤的熟化改良效果较好。     

石油污染胁迫下植株根区土壤微生物多样性分析

【目的】研究在不同石油污染胁迫水平下,适合陕西延安气候与土壤条件的4种耐性植株根区土壤微生物多样性的变化。【方法】采用室外盆栽模拟法,在含0,5,10,15和20g/kg石油的土壤中栽植油松、沙棘、刺槐、紫穗槐4种植株,待苗木生长6个月后采集其根区周围土壤,采用微生物平板培养法、酸碱滴定法及Biolog微平板法,从微生物区系、呼吸强度及功能多样性角度,对不同石油污染胁迫水平下植株根区土壤的微生物多样性进行分析。【结果】栽植4种植株均能促进根区土壤微生物的生长,增加根区土壤微生物多样性;在高水平石油污染胁迫下,4种植株对根区土壤微生物的多样性具有保护作用,其中刺槐植株表现最为明显;5~10g/kg石油污染胁迫水平能刺激植株根区土壤微生物的生长,促进植株根区土壤微生物对碳源的利用;15~20g/kg石油污染胁迫水平对部分土壤微生物具有毒害作用,对根区土壤微生物的碳源利用有抑制作用,其中20g/kg石油污染胁迫水平的毒害及抑制作用最强。主成分分析结果显示,第1主成分将10g/kg石油污染胁迫水平与0,20g/kg石油污染胁迫水平的土壤微生物功能多样性明显区分开来,第2主成分将0g/kg石油污染胁迫水平与其他石油污染胁迫水平的土壤微生物功能多样性区分开来,其中影响第1主成分的碳源主要为多聚物类和氨基酸类,影响第2主成分的碳源主要为碳水化合物类。【结论】4种植株均能有效提高石油污染胁迫下根区土壤微生物的多样性;5~10g/kg石油污染胁迫水平能提高土壤微生物多样性;15~20g/kg石油污染胁迫水平降低了土壤微生物多样性,对微生物生长具有毒害作用。     

陇山山地自然区药用植物资源及多样性研究

【目的】了解陇山山地自然区药用植物资源及其分布规律,分析该区药用植物多样性特征,为该区药用植物资源的开发利用和保护提供科学依据。【方法】结合第四次全国中药资源普查工作,通过野外调查,统计陇山山地自然区药用植物种类构成及其科、属、种层面的具体分布,分析其分布类型、濒危物种和道地、特色药材现状,并对其生长类型、药用部位进行分类统计,分析当地药用植物利用现状及问题并提出对策。【结果】陇山山地自然区共有药用植物146科、763属、1 838种,其中珍稀濒危药用植物45种,道地药材103种,特色药材144种,多年生草本类药材943种,以全草类、根类和根茎类入药的药材较多。区内药用植物属存在15种分布区类型18个变型,药用植物区系热带、温带性质显著,同时具有一定的古老成分。【结论】陇山山地自然区药用植物种类丰富,多样性程度较高,应加强资源保护工作,科学合理地开发利用该区药用植物资源。     

烯酰吗啉对土壤呼吸及微生物多样性的影响

【目的】研究烯酰吗啉对土壤呼吸强度和微生物多样性的影响,为烯酰吗啉的正确合理应用提供指导和科学依据。【方法】称取2kg供试土壤,在土壤中施用不同含量的烯酰吗啉水溶液,使土壤中烯酰吗啉的初始含量分别为5,10和25mg/kg,以不施用烯酰吗啉处理为空白组(CK),采用CO_2直接吸收法测定土壤呼吸强度,采用BIOLOG ECO法测定土壤微生物群落多样性和碳源利用率(AWCD);最后采用主成分分析法分析不同含量烯酰吗啉对31种碳源的利用情况。【结果】与CK相比,烯酰吗啉对土壤呼吸强度总体有明显的抑制作用,随着烯酰吗啉含量和施用次数的增加,土壤呼吸强度受抑制程度越大。前两次施用5,10mg/kg烯酰吗啉后对土壤微生物多样性指标影响不显著;第3次施用5,10mg/kg烯酰吗啉后,随着土壤中烯酰吗啉的积累,Shannon物种丰富度指数和McIntosh指数与CK相比总体显著降低,而Simpson优势度指数无显著变化。施用1~3次,与CK相比,25mg/kg的烯酰吗啉处理土壤Shannon物种丰富度指数、Simpson优势度指数及McIntosh指数总体显著降低。在第1次施用后,低含量(5,10mg/kg)烯酰吗啉污染对土壤AWCD值影响较小,高含量(25mg/kg)烯酰吗啉对土壤AWCD值影响明显,对土壤微生物的代谢活性有明显抑制作用;在第2次和第3次施用后,与CK相比,无论是低含量还是高含量,烯酰吗啉处理土壤AWCD值总体显著减小,烯酰吗啉对土壤微生物代谢活性的抑制作用增强。施用烯酰吗啉影响了土壤微生物碳源利用方式和土壤微生物群落结构。【结论】与低含量烯酰吗啉相比,高含量烯酰吗啉对土壤呼吸的抑制作用增大,明显改变了土壤微生物群落多样性。土壤微生物对碳水化合物类碳源利用率明显增大。     

旱作条件下不同覆盖及耕作方式对土壤微生物量磷的影响

在干旱半干旱的定西市安定区李家堡镇进行了田间定位试验,运用氯仿熏蒸浸提法测定了土壤微生物量磷含量,研究了不同覆盖、不同耕作方式及不同轮作方式对土壤微生物量磷的影响.结果表明:轮作次序对不同耕作方式及不同覆盖条件下土壤微生物量磷没有影响;0~5 cm土层中土壤微生物量磷含量免耕秸秆覆盖比传统耕作增加了29.1%,比免耕增加了6.9%,比传统耕作配合秸秆覆盖增加了5.8%;免耕地膜覆盖土壤微生物量磷比传统耕作增加了15.7%,免耕对土壤微生物量磷的影响主要表现在耕层;土壤微生物量磷的季节性变化呈冬季显著高于其他季节的趋势.     

黄土区封禁流域生物结皮对土壤微生物量的影响

【目的】研究陕北黄土区封禁小流域中不同类型生物结皮对土壤微生物量碳和氮含量的影响,为该地区植被恢复和生态重建提供参考。【方法】选取陕北黄土区吴起县合沟流域为研究区,以藻类地衣苔藓结皮、藻类地衣结皮、藻类苔藓结皮和物理结皮(对照)为研究对象,分析不同生物结皮类型对结皮层及其以下土层(2~5cm和5~10cm)土壤微生物量碳和氮含量的影响。【结果】与物理结皮相比,3种生物结皮均能显著提高结皮层的土壤微生物量碳和氮含量(P0.05),改善效果的大小顺序为藻类地衣苔藓结皮藻类苔藓结皮藻类地衣结皮物理结皮。生物结皮对结皮层以下土层土壤微生物量碳、氮含量的影响随土壤深度的加深而减小,其改良效果为藻类地衣苔藓结皮最好,藻类地衣结皮和藻类苔藓结皮次之。生物结皮的不同发育阶段与土壤微生物量碳和氮含量呈极显著正相关关系(P0.01)。【结论】生物结皮的形成与发育能显著改善结皮层及其以下土层土壤微生物量碳和氮含量,提高表层土壤的生物活性。     

宁夏南部黄土丘陵区不同整地方式对草地植物群落物种多样性的影响

对宁夏南部黄土丘陵区不同垫地方式下封育5年的草地植物群落物种多样性进行了研究，结果表明：物种数量以鱼鳞坑中最多，封育中最少．重要值相对较高的物种有西山委陵莱（Potentilla sishanensis）、百里香（Thymus mongolicum）、长芒草（Stipa bungeana）等．丰富度指数表现为上坡水平沟==鱼鳞坑〉封育．中坡和下坡鱼鳞坑〉水平沟〉封育．Simpson均匀性系数表现为中坡水平沟〉封育〉鱼鳞坑，上坡和下坡封育〉鱼鳞坑〉水平沟．Menhinick多样性系数表现为下坡水平沟〉封育〉鱼鳞境，上坡和中坡鱼鳞坑〉水平沟〉封育．     

长期氮添加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落多样性的影响

以贝加尔针茅草原不同土层土壤为研究对象,开展了连续6年的氮添加野外控制试验,8个氮素添加处理分别为N0(0 kg N·hm~(-2))、N15(15 kg N·hm~(-2))、N30(30 kg N·hm~(-2))、N50(50 kg N·hm~(-2))、N100(100 kg N·hm~(-2))、N150(150 kg N·hm~(-2))、N_200(200 kg N·hm~(-2))、N300(300 kg N·hm~(-2)),采用氯仿熏蒸提取法和Biolog生态板法,分析了不同氮添加量下草原土壤微生物生物量碳、氮及微生物群落功能多样性的变化规律。结果表明,长期添加无机氮素,土壤微生物生物量碳降低;高氮添加(N100、N150、N_200、N300)提高了微生物生物量氮,显著降低了微生物熵。培养96 h时,生态板的平均颜色变化率(AWCD)在0~10 cm土层大小顺序依次为N50N30N100N15N0N_200N150N300。相同氮添加量下,不同深度土层土壤微生物生物量碳、氮和AWCD值总体表现为0~10 cm土层高于10~20 cm土层。0~10 cm土层,高氮添加(N100、N150、N_200、N300)下,土壤微生物群落功能多样性指数H低于或显著低于对照(N0),均匀度指数E高于或显著高于对照,各处理间优势度指数D差异不明显。主成分分析结果表明,高氮处理、低氮处理及无氮添加下土壤微生物对碳源利用能力存在较大差异。土壤pH、有机碳、全氮、全磷、微生物生物量氮、微生物熵、微生物量碳氮比、硝态氮与土壤微生物群落功能多样性密切相关,100 kg N·hm~(-2)氮添加量是土壤微生物活性从促进到抑制的一个阈值。