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。     

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。     

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...     

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。     

不同土壤类型和农业用地方式对土壤微生物量碳的影响

通过野外调查与室内分析,研究了山东桓台县3种土壤类型(潮土、褐土和砂姜黑土)与农业用地方式(林地、菜地和粮田)对土壤表层(0—10.cm)微生物量碳的影响。结果表明,不同农业用地方式对微生物量碳的影响较大,3种利用方式的微生物量碳含量差异显著,依次为:粮田>菜地>林地;土壤类型不同,土壤微生物量碳含量也不相同。任何一种土壤,菜地的N、P、K含量都高于粮田和林地;有机质含量粮田>菜地>林地;pH值林地>粮田>菜地。全N、有机质与土壤微生物量碳呈极显著正相关,有效P与微生物量碳呈弱负相关,速效K、pH值和微生物量碳不相关。不同用地方式下土壤养分与微生物量碳的相关程度不同。秸秆还田和施用有机肥有利于提高土壤中微生物量碳水平,施用化肥在一定程度上能够增加微生物量碳。     

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。     

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.     

不同施肥制度对大豆生育期土壤微生物量的影响

通过测定不同施肥制度下大豆土壤微生物量C、N的动态变化,探讨了不同施肥制度对大豆土壤的培肥效应。研究结果表明,与无肥、单施有机肥、单施化肥相比,有机肥与N、P、K化肥配合施用能显著增加大豆各生育时期的土壤微生物量C、N,促进土壤微生物量显著增长,增强了土壤养分容量的供应强度,有利于培肥土壤。     

免耕和秸秆还田对潮土酶活性及微生物量碳氮的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站玉米-小麦轮作保护性耕作定位试验平台,研究了全翻耕（(T)、免耕（(NT)、全翻耕+秸秆还田（(TS)以及免耕+秸秆还田（(NTS)处理分别对田间0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm土层酶活性及土壤微生物量碳、氮的影响。结果表明：①在0 ~ 10和10 ~ 20 cm土层内,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶、脱氢酶活性为免耕处理大于全翻耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理,以NTS处理最高,T处理最低;在20 ~ 30 cm土层中,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脱氢酶活性免耕处理大于全翻耕处理,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理。②在0 ~10和10 ~ 20 cm土层内,土壤微生物量碳、氮均为免耕处理大于全翻耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理;在20 ~ 30 cm土层中,微生物量碳以NTS处理最高,微生物量氮以TS处理最高;③4种处理下的土壤酶活性和微生物量碳、氮均随着土层的加深而减少,且在各土层中差异达显著水平。     

玉米地土壤微生物量碳、氮及微生物熵对不同物料还田的响应

在四川丘陵区紫色土上进行田间试验,以无物料还田为对照,对比分析了蚕豆秸秆、油菜秸秆、猪粪3种物料还田对夏玉米吐丝期和收获期0—20,20—40cm土层土壤有机碳、全氮、微生物量碳氮含量及微生物熵的影响,以期为农业废弃有机物料的综合利用及四川丘陵区土壤质量的提升提供理论参考。结果表明:(1)尽管有机物料还田于0—20cm土层中,0—20,20—40cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)含量均受到有机物料的深刻影响。各处理0—20cm土层SOC、TN、SMBC、SMBN含量均显著高于20—40cm土层,且上下2层土壤SOC、TN、SMBC和SMBN含量在生育时期间均表现为吐丝期>收获期。(2)在2个生育时期,3种物料还田均能提高0—20,20—40cm土层SOC、TN、SMBC、SMBN含量。与对照相比,物料还田处理的SOC、TN、SMBC、SMBN含量分别提高2.6%~141.2%,1.9%~33.0%,5.1%~114.7%,41.5%~98.7%,其中收获期各处理0—20,20—40cm土层SOC、SMBC、SMBN均表现为油菜秸秆>蚕豆秸秆>猪粪>对照,TN表现为蚕豆秸秆>猪粪>油菜秸秆>对照。(3)各处理SMBC/SMBN、qMB、SMBN/TN分别为3.74~10.53,0.86%~2.19%,1.01%~3.41%,且物料还田降低SMBC/SMBN,提高土壤qMB和SMBN/TN值。相关分析表明,SMBC、SMBN与SOC、TN之间均存在极显著正相关关系。因此,农业生产中可通过物料还田提供给微生物足够的碳氮营养,提高土壤SMBC、SMBN、SOC、TN含量和qMB值,维持较高的农田生产力,提升土壤质量,但具体施用物料时还需寻求土壤肥力提升、玉米产量增加以及环境效益之间的平衡。     

Functional Diversity and Size of Soil Microbial Communities Induced by Different Land Management Systems

Abstract

Soil microorganisms drive nutrients cycling to a great extent, and they play an essential role in maintaining a stable soil ecosystem and ensuring sustainable forestry development. Land management has been proven to be a real factor in influencing soil quality. The purpose of this study was to investigate the effects of different land management techniques on soil microbial communities. There were four types of land management systems selected for this study: natural masson pine, Phyllostachy pubescens, Phyllostachys praecox, and vegetable. Soils were sampled from these four systems and assayed for soil microbial biomass carbon (MBC), community level substrate utilization pattern, functional diversity, and principle component analysis. Values of MBC were significantly different (P<0.05) from one another in the order of masson pine>Phyllostachy pubescens>Phyllostachys Praecox>vegetable. Analysis of community level substrate utilization pattern indicated that carbon source utilization and total activity by soil microorganisms were greater under the masson pine system than the other three systems (P<0.01). The functional diversities of soil microbial communities characterized as Shannon and McIntosh indexes were much richer in soil under masson pine system; Shannon index was 4.483, 4.241, 4.224, and 3.938 and McIntosh index was 13.51, 7.332, 6.272, and 6.261 for natural masson pine, Phyllostachy pubescens. Phyllostachys praecox, and vegetable systems, respectively. The results from the principle components analysis (PCA), based on the data of optical density (OD) at 120 h of incubation, showed that the value of the first principal component (PC1) of soil for natural masson pine was greater (P<0.05) than those for the other three systems. The difference in scores of the second principal component (PC2) between Phyllostachy pubescens, Phyllostachys praecox, and vegetable were not statistically different. The size and activity of soil microbial communities generally decreased with soil depth, with significant differences in soil MBC, community level substrate utilization pattern, and functional diversity indexes found between A and C horizons (P<0.01). It was concluded that land management systems had a great influence on soil microbial biomass, activity, and functional diversity.     

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。     

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。