不同土地利用方式下土壤微生物群落水平生理图谱(CLP)与土壤碳、氮有效性之间的相互关系

The goal of this work was to assess soil microbial respiration, determined by the assay of community-level physiological profiling in an oxygen-sensitive microplate (O₂-CLPP), in response to endogenous C and several individual C substrates in the soils with different organic C contents (as a function of soil type and management practice). We also used the O₂-CLPP to determine the respiratory response of these soils to endogenous C and amended C substrates with N addition. A respiratory quotient (RQ) was calculated based on the ratio of the response to endogenous soil C vs. each C-only substrate, and was related to total organic carbon (TOC). For assessing N availability for microbial activity, the effect of N supplementation on soil respiration, expressed as N_ratio, was calculated based on the response of several substrates to N addition relative to the response without N. Soils clustered in 4 groups after a principal component analysis (PCA), based on TOC and their respiratory responses to substrates and endogenous C. These groups reflected differences among soils in their geographic origin, land use and C content. Calculated RQ values were significantly lower in natural forest soils than in managed soils for most C-only substrates. TOC was negatively correlated with RQ (r = - 0.65), indicating that the soils with higher organic matter content increased respiratory efficiency. The N addition in the assay in the absence of C amendment (i.e., only endogenous soil C present) had no effect on microbial respiration in any soil, indicating that these soils were not intrinsically N-limited, but substrate-dependent variation in N_ratio within soil groups was observed.     

不同土地利用方式下典型黑土区土壤微生物群落演替规律

利用先进的分子生态学技术,针对中国科学院海伦农业生态试验站长期定位实验,研究了典型黑土区经过长期（32年）裸地、农田和草地三种土地利用后,土壤微生物区系的演替规律及其环境驱动机制。结果表明：与裸地相比,32年玉米-大豆-小麦轮作种植或自然草地恢复后,土壤有机质含量从52.07 g?kg-1显著增加至54.83 g?kg-1和61.54 g?kg-1,增幅分别为8.0%和27.5%,土壤氮磷钾养分有效性也显著增加。同时,每克干燥土壤中微生物丰度从2.25×107拷贝数增加至8.08×107拷贝数和1.69×108拷贝数,分别增加了2.58倍和6.51倍。裸地、农田和草地土壤的优势微生物菌门均为变形菌、酸杆菌和放线菌,其相对丰度均高于19%,且三者无显著差异（P > 0.05）。然而,所有检测到的228个微生物属中,高达54个微生物属有显著差异（P ＜ 0.05）,但绝大多数为相对丰度较低的微生物。分析表明土壤养分含量是微生物群落分异的主要环境驱动力,Granulicella微生物属可作为指示类群评估黑土环境的变化。上述研究结果表明,植被覆盖是土壤微生物群落演替的重要影响因素,未来应深入研究原位条件下黑土微生物的功能及其农业环境意义,为维系土壤养分元素循环和发展可持续农业生态管理模式提供理论参考。     

不同土地利用方式下围垦海涂微生物群落和土壤酶特征

利用DGGE技术,从微生物多样性的角度,结合土壤酶活性研究不同农林利用方式对围垦海涂养分特征的影响。结果表明:未利用海涂盐分含量最高,而有机质和碱解氮含量最低;相比于蔬菜地和林地,棉花地和水稻田的有机质、碱解氮、过氧化氢酶和蛋白酶活性更高。四种利用方式土壤的脲酶和磷酸酶活性差异不显著。细菌是土壤中的主要种群,其数量与土壤有机质、碱解氮等养分特征呈显著正相关,表现为水稻田、棉花地>蔬菜地、林地>未利用。DGGE图谱分析结果显示未利用土壤shannon多样性指数最高为2.81,与水稻田、棉花地较为接近,其次为蔬菜地和林地,分别为2.52和2.38。围垦利用引起土壤中的Gaetbulibacter marinus与Gillisia mitskevichiae种属变化。围垦利用后土壤质量优于未利用海涂。相比而言,种植水稻对提高土壤肥力水平,维持土壤质量较为有利。     

不同土地利用方式对土壤微生物生物量氮的影响

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氮的变化,结果表明:农田生态系统中,长期施用化肥并不能提高微生物生物量氮的水平,但可以加快其周转速率。NPK配合猪厩肥处理的微生物体氮含量最高,周转也最快。林地和草地生态系统中,荒地处理由于积累的有机物很多,其微生物量氮最大,其次是林地处理和割草处理,裸地处理的微生物生物量氮最低。各处理的土壤微生物量周转速率为:NPK+M>荒地>林地=割草>NPK>CK>裸地。     

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。     

红壤坡地不同土地利用方式下表层土壤活性碳、氮特征

以红壤坡地长期定位试验(1995开始)为研究对象,研究自然林、草地、农作、油茶林和湿地松5种土地利用方式下表层土壤几种重要的活性碳、氮成分,包括无机态氮(NH+4-N、NO-3-N)、可溶性有机碳、氮(DOC、DON)和微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)含量及动态变化特征。结果表明,不同土地利用方式对坡地土壤DON含量没有显著影响(年均值在16.3~18.2mg/kg之间),土壤可溶性总氮(TDN)的差异主要来自可溶性无机氮(DIN)。农作利用土壤NH+4-N、NO-3-N含量显著高于其他利用方式,除油茶林外,其他土地利用方式NH+4-N含量都高于NO-3-N含量,其中自然林、草地利用方式下NH+4-N是NO-3-N含量的2.2倍和11.8倍。不同坡地利用土壤MBC含量均值范围为195.7~437.2mg/kg,土壤MBN含量为28.6~70.0mg/kg,大小顺序为:草地区自然林湿地松油茶林农作区。土壤DOC年均值范围为237.3~290.7mg/kg,其中草地土壤年均含量最高(290.7mg/kg),显著高于其它4种利用方式。总体来看,除农作、油茶林土壤DOC≥MBC外,其他土地利用方式下土壤活性有机碳、氮成分均以MBC、MBN形态为主,土壤MBC/DOC和MBN/DON比值分别为1.1~1.6和1.7~3.9,其中草地土壤比值最大,农作土壤相差最小。土壤活性碳、氮含量与土壤有机碳、全氮含量关系并不密切,其含量可能受水土流失的影响。     

太行山区不同土地利用方式下土壤碳贮量的研究

通过实测对比分析了太行山区不同土地利用方式下土壤有机碳贮量的变化。研究结果表明：（1）不同土地利用方式下，土壤有机碳含量有明显差异，总的趋势是经济林（板栗林）〉水土保持林〉农田；（2）各种土地利用方式下，土壤有机碳和有机碳密度均随土壤深度增加呈现递减的趋势，但土地利用方式不同，其减少程度不同，农田土壤有机碳含量在土层深度上变化较小；（3）研究区域土壤总碳贮量为41573．67t，土壤碳贮量以经济林（板栗林）最大，达到了46．02％，水土保持林次之，而农田贡献最小，仅占5．43％。分析表明：土地利用方式对陆地生态系统碳贮量有明显影响，通过调整土地利用方式可以增加土地生态系统的碳贮量；经济林虽然人为干扰较为强烈，但由于人为投入较大，土壤碳贮量仍能保持较高的水平。     

三种不同利用方式土壤上黄瓜根际微生物群落差异

蔬菜塑料大棚是一种高度集约化利用的设施农业类型,在太湖地区一般由原来的稻麦(或油菜)轮作或露地蔬菜改变而来。稻麦(或油菜)轮作或露地蔬菜改为蔬菜塑料大棚后,土壤养分高度累积,出现了次生盐渍化和酸化的现象[1-2]。可能受土壤酸化和次生盐渍化的影响,蔬菜塑料大棚土壤     

东北黑土区不同土地利用方式下农田土壤微生物多样性

为探究黑龙江省黑土区不同土地利用方式下土壤微生物多样性,该研究主要采用Biolog Eco微平板法,以荒地为对照,研究了黑龙江省中部和西南部黑土区玉米、水稻、大豆及土豆4种不同土地利用方式下土壤微生物多样性的变化。结果表明：1）可培养细菌的数量从大到小依次为土豆、水稻、大豆、玉米、荒地,但群落Shannon-Wiener多样性指数从高到低依次为：荒地（2.18）、玉米（2.11）、土豆（2.00）、水稻（1.73）、大豆（1.49）;2）不同利用方式下黑土区微生物碳源利用程度大致随培养时间的延长而升高,并且氨基酸、糖类以及聚合物类是黑土微生物代谢的最主要碳源;玉米地土壤微生物的Shannon-Wiener指数（3.18）、McIntosh指数（5.96）、丰富度指数（24.89）、及Simpson指数（0.95）比其他土地利用方式土壤微生物的多样性指数高,而水稻田土壤微生物的多样性指数最低,土豆、大豆与荒地土壤微生物的多样性指数间无显著差别;3）不同土地利用方式显著影响了土壤微生物群落碳源代谢多样性,并且对土壤微生物群落代谢特征起分异作用的主要碳源类型为糖类、氨基酸类和羧酸类,其中糖类尤为突出。该研究将有助于了解黑土区土壤微生物多样性与土地利用方式之间的关系,为黑土区农业的可持续发展提供一定的科学依据。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤微生物量碳氮磷的影响

为探讨植被区与土地利用方式对土壤微生物量的影响,在陕西省延河流域森林区、森林草原区和草原区采集5种土地利用方式下的土壤剖面样品(0-10cm,10-30cm),并对其微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物量磷(SMBP)及土壤理化性质进行了分析。结果表明,微生物量磷的含量在3个植被区中均是在农地、撂荒地中相对较高,微生物量碳、氮在森林区表现为:乔木林地>农地在森林草原区表现为:灌木林地>天然草地>乔木林地>农地>撂荒地在草原区表现为:天然草地>乔木林地>灌木林地>农地>撂荒地。相同土地利用方式下,土壤养分和微生物量在森林区最高,森林草原区次之,草原区最低。相关分析表明,微生物量碳、氮、磷、代谢熵、微生物量碳氮比与土壤养分相关性极为密切。因此,土壤微生物量能够作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被区不同土地利用方式对土壤质量的改善作用不同,林地和天然草地作用效果好,对土壤微生物量的提高有明显的促进作用。     

不同土地利用方式土壤温室气体排放对碳氮添加的响应

揭示不同土地利用方式下土壤N2O产生机制及其CO2和CH4的排放,有助于土壤温室气体减排措施的制定。本研究以长沙金井河流域酸性红壤上菜地、稻田、茶园和林地土壤为研究对象,控制温度和土壤含水量,采用静态培养-气相色谱法,研究4种利用方式土壤N2O、CO2和CH4的排放对不同碳氮和硝化抑制剂添加的响应。结果表明,由于土壤pH较低,酸性红壤外加氮源后仅有较小的N2O排放。葡萄糖能够促进尿素添加后N2O的排放及土壤反硝化作用N2O的排放。异养硝化作用可能是酸性红壤N2O产生的主要途径。硝化抑制剂双氰胺（DCD）对酸性红壤N2O减排无明显效果。碳氮添加后土壤N2O的总排放量表现为茶园 > 菜地 > 稻田 > 林地。外源有机碳能够显著促进4种利用方式土壤CO2的排放,表现为茶园、稻田 > 菜地、林地。但除稻田土壤CH4排放增加外,菜地、茶园和林地土壤CH4排放对外源有机碳无明显响应。     

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。     

黄土台塬不同土地利用方式下土壤碳组分的差异

为探讨土地利用方式对土壤碳固定的影响,以乔木、灌木、草和农田等不同植被类型,纯林和混交两种栽培模式的黄土台塬为对象,进行了土壤碳组分研究。结果表明,不同利用方式下林地和天然草地在0—100 cm土层总碳,轻组、重组、可溶性有机碳以及轻组有机碳分配比例(LFOC/SOC)均不同程度高于耕地,而其有机无机复合度(HFOC/SOC)则低于耕地,灌木林地和天然草地这种趋势尤为突出;各种土地利用方式间,土壤总碳和HFOC/SOC在0—20cm差异显著,总碳在60—100 cm也差异明显,轻组、重组及可溶性有机碳在0—40 cm,而无机碳则在40—100 cm差异明显;LFOC/SOC和DOC/SOC在各土层均存在一定差异。土壤总碳、有机碳以及各组分有机碳之间呈极显著正相关,而无机碳则与其呈负相关。轻组和可溶性有机碳均与粗颗粒、易氧化有机碳以及2—0.25 mm团聚体有机碳的相关性高于与细颗粒、稳态有机碳和2 mm团聚体有机碳;而重组有机碳则与之相反。轻组有机碳较有机碳、总碳、重组以及可溶性有机碳能更敏感地反映利用方式之间的差异,可作为土壤质量变化的评价指标。     

不同利用方式下南京城市土壤碳、氮、磷的化学计量学特征

选择南京的菜地、公园绿地和道路土壤作为研究对象,测定其总有机碳(OC)、总氮(TN)、总磷(TP)、有机磷(OP)等指标,分析了城市人类活动影响下土壤碳、氮、磷的生态化学计量学特征。结果如下:(1)城市土壤全剖面OC、TP含量均为道路>菜地≈绿地,TN为菜地>道路≈绿地,OP为菜地>道路>绿地,OC:TN为菜地<绿地<道路,OC:TP为道路<菜地≈绿地,TN:TP为道路<绿地≈菜地,OC:OP为菜地<绿地≈道路,TN:OP为菜地<道路≈绿地,表明不同的土地利用方式会对城市土壤碳、氮、磷的化学计量学特征产生不同的影响;(2)与中国和世界非城市土壤的平均水平相比,南京城市土壤碳、氮、磷比例严重失衡;(3)对于不同利用方式的城市土壤,其碳、氮、磷含量对相应化学计量比的影响是不同的。     

土地利用方式变化对土壤养分与有机碳、氮的影响

对云南省双江县不同土地利用方式下的表层土壤进行的实地调查研究表明:随土地利用方式从自然林地(对照)变为灌丛草地、经济林地、农耕地,土壤自然含水量、pH值和水解N、速效P、速效K含量逐渐降低,且部分达到显著水平(p0.05),变化程度为农地经济林地灌草地自然林地,土壤SOC、TN含量也明显降低并达到显著水平(p0.05)(除灌草地SOC外),土壤碳密度相应减小。     

亚高山林草交错带不同土地利用方式下的土壤氮库和氮转化速率

Soil nitrogen pools (NP), denitrification (DN), gross nitrification (GN), N2O and CO2 flux rates with their responses to temperature increases were determined under five different land uses and managements in a subalpine forest-grassland ecotone of the eastern Tibetan Plateau. Land uses consisted of 1) sparse woodland, 2) shrub-land, 3) natural pasture, 4) fenced pasture, and 5) tilled pasture mimicking a gradient degenerating ecosystem under grazing impacts. The NO3--N content was higher than the NH4+-N content. Comparing tilled pasture with fenced pasture showed that higher intensive management (tillage) led to a significant decrease of soil organic matter (SOM) (P < 0.05) in the soils, which was in contrast to the significant increases (P < 0.05) of DN, GN, N2O and CO2 flux rates. GN (excluding tilled pasture) and CO2 flux rates increased with a temperature rise, but DN and N2O flux rates normally reached their maximum values at 12--14 oC with tilled pasture (the highest management intensity) being very sensitive to temperature increases. There was a difference between net nitrification and GN, with GN being a better indicator of soil nitrification.     

不同土地利用方式下降雨对土壤微生物量和呼吸的影响

全球气候变化会导致陆地生态系统干旱频繁,强降雨增多,深入研究降雨对土壤微生物量和呼吸的影响,有利于理解陆地生态系统中土壤碳、氮的循环.研究以北京市延庆县上辛庄水土保持科技示范园内的标准径流小区为对象,探讨不同土地利用方式下降雨对土壤微生物量和呼吸的影响及差异.结果表明,不同土地利用方式下土壤干旱时,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生激增效应.2010年8月3日降雨后经果林、裸地、农用地的土壤微生物量碳与干旱期的相比分别增加了0.40,1.51,1.95倍;土壤微生物量氯与干旱期的相比分别增加了1.77,1.83,3.7倍;土壤呼吸与干旱期的相比分别提离了12.4%,12.5%,20.5%.激增幅度依次为农用地>裸地>经果林.农用地的土壤微生物量和土壤呼吸值均低于经果林、裸地的,但是降雨使其产生的激增幅度明显大于经果林和裸地的.     

不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机碳和全氮分布规律

利用在全国采集的1400个典型农田剖面数据(其中在此研究区域有53个剖面),系统分析了不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机C和全N的分布规律。三江平原东北部典型农田0～20cm土壤有机C和全N的平均含量是22.7g/kg和1.84g/kg,20～100cm平均含量为13.0g/kg和1.08g/kg,不同土壤类型和种植作物下土壤有机C和全N分布没有显著性差异(p0.05)。与第二次土壤普查时三江平原东北部典型剖面土壤有机C和全N数据进行比较发现,0～20cm有机C和全N含量呈现下降趋势,而20～100cm呈现增加趋势。     

中国黄土高原丘陵沟壑区天然降雨下不同土地利用方式的水土流失效应（英文）

The Loess Plateau,which is located in the arid and semi-arid areas of China,experiences significant soil erosion due to intense human activities and soil erodibility.It is necessary to explore and identify the land-use types or land-use patterns that can control soil erosion and achieve certain agricultural production capabilities.This study established runoff plots with two slope gradients(5°and 15°) in north of Yan'an,one area of the Loess Plateau,with 3 single land-use types(cultivated land,CL;switchgrass,SG;and abandoned land,AL) and 2 composite land-use types(CL-SG and CL-AL).Prom 2006 to 2012,we continuously monitored the rainfall characteristics,runoff depth,soil loss,vegetation coverage,and soil physical properties.The results indicated a general trend in the number of runoff and soil loss events for the 5 land-use types:CL = CL-SG CL-AL SG AL.The general trend for runoff depth,soil loss,their magnitudes of variation,and the slopes of rainfall-runoff regression equation was CL CL-SG CL-AL SG AL,whereas the rainfall threshold for runoff generation exhibited the opposite trend.Results of nonparametric test regarding runoff depth/EI_(30) and soil loss/EI_(30),where EI_(30) is the product of rainfall kinetic energy and the maximum rainfall intensity over 30 min,and the runoff depth-soil loss relationship regression indicated that the effect of CL-AL was similar to that of SG;SG was similar to AL;and CL-AL,SG,and AL were superior to CL with regard to soil and water conservation.Runoff depth and soil loss significantly increased as the slope gradient increased.Runoff depth and soil loss were significantly correlated with the soil particle size composition and bulk density,respectively.The strongest significant correlations were found between runoff depth and vegetation coverage as well as between soil loss and vegetation coverage,which showed that vegetation coverage was the primary factor controlling soil erosion.Therefore,the composite land-use type CL-AL and the artificial grassland(SG) are appropriate options because both soil conservation and a certain degree of agricultural production are necessary in the study area.