不同土地利用方式对土壤微生物生物量碳的影响

研究了长期定位试验不同土地利用方式下土壤微生物生物量碳的变化,结果表明:裸地处理的微生物生物量碳最低;不施肥种植作物(CK)或施肥种植作物(NPK)能显著提高土壤微生物量碳含量;NPK配合猪厩肥处理的微生物体碳含量显著高于CK和NPK处理;荒地处理由于返回的植物残体量很大,积累的有机物很多,所以其微生物量碳最大;其次为割草处理和林地处理。有机质含量高的土壤其土壤微生物量也高,土壤微生物碳的周转强度也大,周转时间短,周转速率为:荒地>割草>林地>NPK+C>NPK>CK>裸地。     

长期不同土地利用方式下土土壤微生物特性的变化

【目的】土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,研究长期不同土地利用方式对其产生的影响可为该地区选择适宜的土地利用方式,实现培肥土壤和高产高效农业生产提供理论支撑。【方法】以位于陕西杨凌的"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的长期定位试验为基础,利用Biolog分析结合常规分析,研究了4种长期不同土地利用方式[不施肥农田(CK),长期施氮、磷、钾化肥农田(NPK),长期绝对休闲(FL)和撂荒(AL)]对土土壤微生物量、呼吸强度和微生物功能多样性的影响。【结果】AL和NPK处理的土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)均显著高于CK和FL处理,其中AL和NPK处理之间差异不显著,CK和FL处理之间差异不显著。NPK处理的SMBC/SMBN值最高,而CK和FL处理最低,两组间差异显著,而AL处理居中但与两组之间均差异不显著。不同土地利用方式下土壤基础呼吸强度的变化趋势是ALFLNPKCK,累积呼吸量的变化趋势为ALNPKFLCK,表明AL处理的土壤微生物活性最高,其次是NPK处理,再者是FL处理,而CK处理的土壤微生物活性最低。Biolog分析的结果显示,AL、NPK和CK处理的平均颜色变化率(AWCD)在开始的24 h变化不大,此后随培养时间的延长而快速升高;而FL处理在72 h之后才快速升高。培养结束时,NPK和AL处理的AWCD最大,其次是CK处理,FL处理最低。NPK和AL处理的Shannon-Wiener物种丰富度指数H、碳源利用丰富度指数S和Simpson指数D均最高,CK其次,FL最低。各处理的Shannon-Wiener均匀度指数E没有明显差异。相比CK、NPK和AL处理能提高土土壤微生物群落的功能多样性,FL处理则会降低土土壤微生物群落的功能多样性。主成分分析共提取了5个主成分,累计贡献率达87.7%,其中第1主成分(PC1)的方差贡献率为52.0%,第2主成分(PC2)为11.6%。NPK处理和AL处理的碳源利用特征相类似,与CK和FL处理存在显著差异,表明不同土地利用方式下土壤微生物群落的结构和功能出现了显著分异。糖类、羧酸类和氨基酸类等三类碳源是区分各处理的主要碳源。【结论】撂荒和合理施肥的农田均可以提高土壤微生物量、土壤呼吸作用和土壤微生物群落结构和功能的多样性,长期的绝对休闲则不利于土壤微生物功能多样性的维持。合理施肥的农田并不会造成土壤微生物量的下降以及土壤微生物结构和功能多样性的退化,相反,合理施肥对于维持农田土壤微生物量以及微生物结构和功能多样性具有显著的积极作用。     

不同土地利用方式对红壤微生物多样性的影响

试验采用碳素利用(BIOLOG)及磷酸酯脂肪酸(PLFA)法,研究了8种供试红壤微生物群落的功能多样性和结构多样性。两种方法均表明土地利用方式能显著影响微生物的多样性。采用磷酸酯脂肪酸法无需培养就能鉴别土壤微生物的组成结构,试验表明总PLFA含量与微生物生物量呈显著相关。碳素利用法的研究结果显示,茶叶园土中微生物对各类碳源的利用能力均很低,呈现出非常独特的微生物功能多样性。     

不同土地利用方式下土壤微生物数量与土壤肥力的关系

选取了6种不同土地利用方式，分别对土壤微生物数量变化及其与土壤养分的相互关系进行了研究。结果表明，不同土地试上土壤微叫量各有差异，具体表现为干鱼塘底泥＞菜地＞水稻田＞果园＞粮作旱地＞荒草地；但从土壤微生物多样性指数来看，则表现为粮作旱地＞草地＞果园＞荒地＞水稻田＞鱼塘底泥。土壤中微生物总量与微生物多样性指数二者的变化趋势不一致，因此，评价土壤生物多样指数应将二者结合起来。微生物数量与土壤大多数教养分含量（除有效磷和全钾之外）之间存在着一定的正相关关系，即土壤微生物数量随土壤养分含量的增加而增加。     

旱地红壤不同土地利用方式对土壤酶活性及微生物多样性的影响差异

土壤是人类存在与发展的必需物质基础,土地利用的变化直接影响土壤质量。以江西红壤为例,通过野外采样和室内实验分析,研究了旱地红壤的5种土地利用方式:荒地(HD)、茶树园(CSY)、柑橘园(GJY)、花生地(HSD)、玉米地(YMD)的表层土壤(0-15 cm)土壤酶活性及微生物多样性。结果表明:与荒地相比,茶树园、柑橘园、花生地和玉米地的土壤基础呼吸强度分别提高了93.33%,79.71%,9.12%,6.45%;茶树园的土壤微生物量碳含量比荒地的增大了113.67%,而柑橘园、花生地和玉米地比荒地的分别减小了12.35%,6.84%,87.57%;茶树园、柑橘园和花生地的土壤FDA水解酶活性分别比荒地的增大了51.99%,44.04%,25.55%,而玉米地的比荒地的减小了13.62%;茶树园和花生地的土壤脱氢酶活性分别比荒地的增大了2.47%和123.63%,柑橘园的比荒地的增大了35.70%;5种土地利用类型对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性影响较小。茶树园、柑橘园和花生地的土壤微生物总磷脂脂肪酸量分别比荒地的增大了11.11%,5.56%,2.78%,而玉米地的比荒地的减小了13.89%;茶树园、柑橘园和玉米地的土壤细菌种类分别比荒地的减少约9.09%,4.55%,22.73%;不同土地利用方式的土壤真菌种类数相同,无差异;茶树园和花生地的土壤放线菌种类均比荒地的增大约16.67%,而柑橘园的比荒地的减少约16.67%。说明相比于荒地、柑橘园、花生地和玉米地,茶树园的土壤微生物多样性更加丰富,群落结构也相对稳定,种植茶树更有利于提高土壤质量及对土壤肥力的保持。     

华北石质山区不同土地利用方式对土壤生物理化性质的影响

为揭示不同土地利用方式对土壤微生物量碳、氮含量及酶活性的影响,以华北石质山区农田(NT)、撂荒地(LHD)以及刺槐(CH)、栓皮栎(SPL)和侧柏(CB)3种人工林为研究对象,采集0～10、10～20和20～30 cm 土层土壤样品,对比分析土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)含量及4种酶活性(过氧化氢酶、β...     

不同土地利用方式对土壤活性有机质的影响

不同土地利用方式会影响土壤碳氮通量的活性有机质储量,以撂荒地、沙棘灌木林、华北落叶松人工林和华北落叶松-白桦-山杨混交林为研究对象,测定土壤容重、持水量、粒径组成、分型维数和pH值,并应用H2SO4两步酸水解法测定了土壤活性和顽固性碳氮的季节变化。结果表明:5年弃耕撂荒地土壤理化特征及不同活性有机质含量最差,而沙棘灌木林和乔木林在土壤物理、化学特征和有机质含量方面均有所提高,尤以混交林土壤质量最佳。有机碳和不同活性碳是撂荒地的2～3倍左右,总氮及不同活性氮提高幅度较小,在1.1～1.5之间。土壤活性碳氮受季节变化较大,其中活性碳季节变化幅度更为显著,同时季节效应因土地利用方式而异。土壤持水量、粘粒和分型维数与顽固性有机质含量间存在显著的相关性,活性碳氮分别与有机碳和总氮显著相关。各监测指标显示在几种不同土地利用方式中,自然次生混交林是最佳土地利用方式。     

辽宁省不同土地利用对土壤微生物量碳氮的影响

通过野外调查采样和室内氯仿熏蒸提取法分析,研究了辽宁省旱地、稻田、湿地、草地、森林、果园6种不同土地利用方式共计35个样地表层土壤（0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm）对土壤微生物量碳（SMBC）和土壤微生物量氮（SMBN）的影响。结果表明,土地利用方式对土壤微生物量有显著影响,其中土壤微生物量碳依次为森林〉湿地〉稻田〉旱地〉果园〉草地;土壤微生物量氮则为森林〉旱地〉稻田〉果园〉湿地〉草地。土壤微生物量碳氮均表现为森林显著高于其他土地利用方式,湿地、稻田、旱地、果园高于草地。除旱地和稻田,土壤微生物量碳随土层加深含量递减;而土壤微生物量氮在6种土地利用类型中,均表现为随土层加深含量递减。相关分析表明,土壤微生物量碳、氮之间显著相关,土壤微生物量碳、氮是可以表征土壤肥力的敏感因子。     

不同栽培方式对温室连作黄瓜土壤微生物量碳氮和作物产量的影响

以连作8年温室连作黄瓜土壤为材料,试验设5个不同轮作方式处理, 1）早春茬黄瓜夏茬休闲秋冬茬黄瓜（CK）; 2）早春茬黄瓜夏茬休闲秋冬茬黄瓜间作大蒜（CS1）; 3）早春茬黄瓜夏茬茼蒿秋冬茬黄瓜（CS2）; 4）早春茬番茄夏茬菠菜秋冬茬黄瓜（CS3）; 5）早春茬黄瓜夏茬大蒜秋冬茬黄瓜(CS4),进行了5年的盆栽试验,采用后3年的数据,评价不同栽培方式对土壤微生物量碳氮和主栽作物产量的连年影响,探讨栽培方式对连作黄瓜土壤的修复效果。研究结果表明,相对CK,CS3在第三和四年早春茬显著增加微生物量碳、 氮以及碳/氮,CS2和CS3在三至五年夏茬显著增加微生物量碳和碳/氮, CS2显著增加三至五年早春茬、 早春茬+秋冬茬产量,CS4显著增加第3和4年早春茬、 早春茬+秋冬茬产量和第三至五年秋冬茬产量; 微生物量碳和碳/氮与秋冬茬产量呈显著正相关,与早春茬+秋冬茬产量呈极显著正相关; 处理与季节均对微生物量碳和碳/氮产生极显著影响,且两者有极显著交互作用; 季节、 处理季节对微生物量氮有显著影响,处理、 季节、 处理季节对作物产量有极显著影响。总之,CS2提高微生物量碳、 碳/氮、 作物产量效果最佳。     

坡地不同利用方式下土壤微生物和酶活性以及生物量特征

黄土高原丘陵沟壑区陡坡天然草地,人工草地和农地土壤剖面的细菌、真菌、放线菌总数量以天然草地最多,人工草地最少。三大类群在农地上的数量分布有明显的层次差异,即随土层加深而减少。土壤蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性表现为：天然草地＞农地＞人工草地。地上部生物量以农地最高,天然草地最低,根系生物量则是农地最高,人工草地最低;微生物生物量与根系生物量一样为：农地＞天然草地＞人工草地。天然草地土壤剖面０～５０ｃｍ土层的微生物及其酶活性都较高,而农地只在０～１０ｃｍ的表土层有相对高的微生物数量和土壤酶活性。     

山核桃集约经营过程中土壤微生物量碳氮的变化

[目的]研究不同集约经营历史山核桃林的土壤微生物量碳氮的演变规律,为山核桃林地土壤管理提供科学依据。[方法]在浙江省临安市分别采集并分析了经营历史为5,10,15,20a的山核桃林土壤样品,并与天然混交林(0a)进行比较。[结果]天然混交林改造为山核桃纯林并经集约经营后,林地土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、MBC/MBN,MBC/SOC均表现出先下降而后上升的趋势,经过10a经营后降到最低水平,与0a相比,0—10cm土层MBC,MBN和MBC/SOC分别降低了52.1%,32.0%和31.0%。经营10a的林地土壤MBC/MBN显著低于前期经营林地,而MBN/TN在经营过程中的差异并不显著。[结论]山核桃集约经营后,林地土壤微生物量碳氮含量显著下降。     

秸秆还田对土壤氮素养分及微生物量氮动态变化的影响

通过定位试验研究玉米秸秆全量粉碎还田及小麦秸秆旋耕施肥播种同步完成的前提下,秸秆还田循环利用对小麦玉米两熟制土壤氮素养分及土壤微生物量氮的动态变化。结果表明小麦、玉米秸秆还田能满足小麦旺盛生长阶段拔节期对氮素养分的需求,秸秆还田处理或施肥处理的土壤全氮量总体上在小麦拔节期处于最低值,而既无秸秆还田又没有施肥的对照处理土壤全氮含量最低值出现的时期延后,在小麦开花期出现,持续至小麦的灌浆期。对于麦玉秸秆还田但不施氮磷钾肥而言,小麦生长后期(小麦开花期以后)土壤脱氮比较严重。秸秆还田后土壤碱解氮含量在小麦整个生长发育时期呈现上升的趋势。单独施肥或秸秆还田对提高土壤微生物量氮均有一定的作用,但是仅仅施肥其后效不足。秸秆还田并且施肥显著地促进了土壤微生物的活动,能持续地增加土壤微生物量氮含量。     

土壤微生物量碳氮作为土壤肥力指标的探讨

通过对不同肥力水平黑土、棕壤、黄棕壤、红壤土壤微生物量碳氮的比较,研究和探讨土壤微生物量碳氮与土壤肥力的关系。结果表明:有机肥或无机肥施入土壤均能增加土壤微生物量C、N的含量,且有机肥与无机肥配合有显著的正交互作用。土壤微生物量C、N从北到南的地带性变化规律不强。BC/BN及TC/TN从北到南逐渐减小,BC/TC及BN/TN从北到南逐渐增加。相关分析结果表明:土壤微生物量C、N与全C、全N均呈极显著相关,可以作为指示土壤肥力的重要指标。     

薄层黑土微生物生物量碳氮对土壤侵蚀—沉积的响应

研究土壤侵蚀—沉积对土壤微生物生物量的影响可以为科学评估土壤侵蚀的环境效应提供依据。以典型薄层黑土区——黑龙江省宾州河流域为研究区,利用土壤137Cs含量估算侵蚀速率,通过分析流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量碳和氮含量以及土壤侵蚀强度的差异,揭示土壤微生物生物量对土壤侵蚀—沉积的响应规律。结果表明:流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量的分布存在明显差异,并呈现出与土壤侵蚀—沉积空间分布相反的变化趋势。土壤侵蚀速率在流域的分布为上游中游下游,在坡面的分布为坡中部坡上部坡下部;土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)在流域表现为下游中游上游,在坡面表现为坡下部坡上部坡中部。回归分析表明,MBC、MBN、有机质(Organic matter,OM)和全氮(Total nitrogen,TN)含量随土壤侵蚀强度的增大而减少。土壤侵蚀对土壤微生物生物量的分布有重要影响,土壤侵蚀—沉积过程引起土壤养分的迁移和再分布是导致侵蚀区和沉积区土壤微生物生物量分布产生差异的重要原因。     

秸秆还田与氮肥运筹对农田棕壤微生物生物量碳氮及酶活性的调控效应

如何有效运筹秸秆还田与氮肥施用，研发高效节氮秸秆还田技术，是目前东北地区农业生产中亟待解决的问题。基于田间定位试验，研究不同秸秆还田方式（秸秆不还田、秸秆粉碎翻压还田、秸秆堆腐旋耕还田）与施氮水平（180、210、240 kg N/hm2）运筹对土壤微生物量碳氮和氮代谢关键酶活性的影响。结果表明，与秸秆不还田相比，秸秆还田处理土壤MBC、MBN、MBC/MBN和脲酶活性均显著增加，硝酸还原酶活性无规律性变化。随着生育时期推进，秸秆还田处理土壤MBC和MBN分别呈现单峰和双峰曲线变化，脲酶和硝酸还原酶活性均呈波动式变化，高峰期均出现在春玉米旺盛生长期（拔节期 ~ 灌浆期）。随着施氮水平增加，秸秆还田处理土壤MBC、MBN均增加，MBC/MBN降低，而脲酶和硝酸还原酶活性变化行为因秸秆还田方式而异。在保证氮肥总量不变前提下，秸秆粉碎翻压还田配以15％氮肥后移能够增加土壤MBC和MBN，降低MBC/MBN。综上，在东北农业产区，秸秆粉碎翻压还田 + 210 kg N/hm2 + 15％氮肥后移的秸秆还田技术模式具有优化氮素管理、提高土壤肥力的潜力。     

长期不同施肥措施水稻土可矿化氮与微生物量氮关系的研究

采用短期淹水密闭培养法、长期淹水密闭培养-间歇淋洗法及氯仿薰蒸法,探讨不施氮肥、施氮肥、氮肥 有机肥、氮肥 有机肥 放萍4种施肥措施,连续16年长期定位试验水稻土的可矿化氮及微生物量氮的变化.结果表明:经过16年培肥及水稻种植,与不施氮肥相比,单施化学氮肥使水稻土可矿化氮数量极显著下降(p＜0.01),化学氮肥与有机肥配施可极显著地提高水稻土可矿化氮数量(p＜0.01);而化学氮肥及化学氮肥与有机肥配施均可极显著增加水稻土微生物量氮的数量(p＜0.01),但以单施化学氮肥增加的幅度最大.与氮肥和有机肥配施相比,在此基础上,连续7年水稻插秧后接种“Azolla“固氮菌体,水稻土可矿化氮及微生物量氮数量均无显著变化.两种培养方法,水稻土可矿化氮量与微生物氮量之间无密切联系,但水稻土可矿化氮和矿化氮与微生物量氮比率之间则有密切正相关关系.     

菌渣还田对设施土壤微生物量碳、氮的影响

[目的]探究设施土壤微生物量碳、氮对菌渣还田的响应,为实现设施瓜菜生产的可持续发展提供理论依据和技术支持。[方法]以草菇菌渣为材料,在山东省莘县进行了田间试验,以常规鸡粪还田为对照(CON),设置5个菌渣(FR)还田量,研究菌渣还田对设施土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和微生量碳(MBC)、氮(MBN)的影响。[结果] 5个菌渣还田处理的菌渣使用量分别为15,30,45,60和75 t/hm~2)相比CON增加了SOC和TN。SOC分别增加了12.0%,11.2%,21.6%,33.1%和31.7%,TN分别增加了3.1%,6.3%,19.9%,29.4%和26.4%。除FR_1以外,其他4个菌渣还田处理相比增加了MBC和MBN,MBC分别增加了16.1%,19.9%,36.8%和50.7%,MBN分别增加了3.3%,37.7%,40.4%和60.9%。相比CON,高量菌渣还田处理增加了MBC/SOC和MBN/TN。相关分析表明,MBC,MBN与SOC和TN均呈极显著正相关。[结论]菌渣还田可以提高土壤有机碳、土壤全氮和土壤微生物碳、氮。土壤微生物碳、氮含量随着菌渣还田量的增加而增加,因此菌渣还田是提高设施土壤微生物活性及土壤肥力的有效措施。     

Influence of Tea Cultivation on Soil Microbial Biomass and Substrate Utilization Pattern

Abstract

The study was conducted to evaluate the effect of tea cultivation on soil microbial biomass and community structure. Soil pH, extractable aluminum (Al), organic carbon (C_org) and total nitrogen were considerably modified by tea cultivation. Long‐term tea cultivation resulted in the increase of microbial biomass C (C_mic), microbial biomass N (N_mic), and basal respiration. The metabolic quotient declined as the tea cultivation age increased. The adjacent citrus orchard soil showed a higher C_mic/C_org ratio than the tea orchard soils. Microtitration plates with 21 carbon sources and two different pH levels (4.7 and 7.0) were used to determine the substrate utilization pattern of these soils. The average well color development (AWCD) of the carbon sources in the plates did not vary in a consistent manner with the microbial biomass. Multivariate analysis of sole carbon source utilization pattern demonstrated that land‐use history had a significant effect on substrate utilization pattern. The pH 4.7 characterization medium can increase the discrimination of this technique and is more adequate than the conventional neutral medium for the tea orchard soils.     

添加葡萄糖对中亚热带阔叶林土壤氮转化的影响

针对中亚热带阔叶林(罗浮栲林)土壤,设置7个碳添加梯度(C量分别是0,300,600,900,1 000,1 100,1 300 mg/kg),在25℃、土壤饱和持水量(WHC)的60%条件下室内培养21 d,研究活性碳对阔叶森林土壤氮的影响。结果表明:随着碳添加量增加,NO_3~–-N迅速降低且在C 900 mg/kg水平达到最低,此时NO_3~–-N降低28.35 mg/kg。可溶性有机氮(SON)在第7天随葡萄糖碳添加量而降低,但是到第21天在900～1 300 mg/kg C水平,SON高于第7天,且用氯仿熏蒸提取后来自微生物的SON开始增加;总的SON增加15.09～17.10 mg/kg。可见,通过NO_3~–-N的微生物同化转化为有机氮,使该地区在降雨较多的情况下降低NO_3~–-N的淋溶或反硝化气态损失风险,增加SON的淋溶风险。但是在生态系统氮需求发生改变时SON能迅速响应使该地区森林土壤氮有效矿化,并满足植物生长需求,提高生态系统中氮的可利用性。凋落物残体氮浓度增加,且残余土壤氮增加5.64 mg/kg。红外光谱显示,碳添加量为900 mg/kg降低罗浮栲土壤经K_2SO_4溶液提取后残体在各波数处的吸收峰比例,且在吸收峰最高的426～600 cm~(–1)、900～1 200 cm~(–1)范围内,碳添加的影响最小,表明碳添加使土壤矿物对氮的保持增加,且有机氮变得更加稳定。     

改良剂对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响

基于室内模拟培养试验,研究改良剂(生物质炭、过氧化钙)对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响。试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72g/kg)、C(生物质炭,21.46g/kg)、C+Ca。结果表明:各处理土壤微生物量碳、氮以及可溶性有机碳具有相同的变化趋势,即前期(3d内)都增加较快,在第3天达到最大值,随试验进行有所下降,配施效果优于单施。各处理可溶性有机氮在21d内缓慢增加;第21天时,C+Ca、Ca、C相比CK分别显著增加了62.1%,55.5%,40.9%;35d以后,配施(C+Ca)与单施过氧化钙(Ca)的效果显著优于单施生物质炭(C)和对照(CK)。120d培养期内,配施(C+Ca)处理能够明显提高微生物量碳、氮以及可溶性有机碳、氮的平均含量;微生物量碳的平均含量大小顺序为C+CaCCKCa,微生物量氮的平均含量C+Ca处理显著高于其他处理;可溶性有机碳的平均含量大小顺序为C+CaCaCCK,可溶性有机氮的平均含量C+Ca、Ca处理显著高于CK、C处理。微生物量碳、氮以及可溶性有机碳之间互为极显著正相关(P0.01),而微生物量碳与可溶性有机氮之间呈极显著负相关。因此,生物质炭和过氧化钙能有效提高旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮,且生物质炭与过氧化钙配合施用更有助于土壤改良。