土壤有机碳组分及微生物功能多样性对耕作方式与秸秆覆盖量的响应

为阐明土壤有机碳组分及微生物功能多样性对不同耕作方式与秸秆覆盖量的响应,2019—2021年通过田间小麦与玉米轮作定位试验,研究免耕秸秆不覆盖(T1)、免耕秸秆半量覆盖(T2)、免耕秸秆全量覆盖(T3)、旋耕秸秆不覆盖(T4)、旋耕秸秆半量覆盖(T5)、旋耕秸秆全量覆盖(T6)处理条件下土壤有机碳、轻组有机碳、重组有机碳和土壤微生物碳源利用及功能多样性的变化规律。结果表明,各处理土壤有机碳、轻组有机碳、重组有机碳含量变化一致,其中耕作方式相同时,表现为秸秆全量覆盖处理>秸秆半量覆盖处理>秸秆不覆盖处理;秸秆覆盖量相同时,表现为免耕处理>旋耕处理,整体表现为T3>T6>T2>T5>T1>T4处理,免耕秸秆覆盖全量覆盖处理的土壤有机碳、轻组有机碳、重组有机碳含量均为最高值;平均颜色变化率表现为T3>T6>T2>T5>T1>T4处理;T3处理土壤微生物对碳水化合物、羧酸化合物、氨基酸、多聚化合物的利用能力较其他处理分别提高6.33%～47.37%、5.19%～39.66%、9.76%～28.57%、3.23%～50...     

玉米秸秆还田对土壤有机碳、微生物功能多样性及甘蓝产量的影响

在甘蓝蔬菜地采用随机区组设计,共设4个秸秆还田试验处理,即JG1（低用量,秸秆7 500 kg·hm-2）,JG2（中用量,秸秆11 250 kg·hm-2）,JG3（高用量,秸秆22 500 kg·hm-2）和CK（秸秆不还田）,采集分析不同处理土壤有机碳及微生物功能多样性。结果表明：秸秆还田后显著提高土壤微生物量碳（MBC）和水溶性有机碳（WSOC）含量,MBC增加了127.0%～147.7%,WSOC提高了54.1%～69.4%。中、高用量玉米秸秆还田后,土壤微生物活性（AWCD）、微生物Shannon指数（H）和均匀度指数（E）均显著高于对照,甘蓝产量分别提高16.6%和11.1%。研究结果表明,秸秆还田是一种有效提高土壤有机碳及微生物功能多样性的土壤管理方法。     

土壤有机碳与微生物群落互作关系的研究

主要从土壤微生物在有机碳转化中的作用和土壤活性有机碳对微生物群落的影响两大方面,论述土壤有机碳与微生物群落的互作关系,最后探讨了土壤微生物在协调有机碳分解的生态服务与有机碳长期稳定性之间的作用。     

添加不同养分培养下水稻土微生物呼吸和群落功能多样性变化

 【目的】研究不同养分培养条件下水稻土（黄泥土）微生物量碳、氮,呼吸强度及微生物功能多样性等指标,为正确认识集约化农业利用条件下,施肥特别是大量施用化肥对土壤质量以及农业可持续发展的影响提供参考依据。【方法】采用发育于河湖相沉积物的黄泥土表层土壤,通过室内培育试验,观测了不同施肥处理下微生物量碳氮、呼吸强度,分析了不同施肥处理对水稻土微生物群落功能多样性的影响。【结果】整个培养过程中,微生物碳含量情况为：化肥配施2%秸秆或2%猪粪＞对照及化肥配施0.5%秸秆或0.5%猪粪＞单施化肥处理;土壤微生物量氮：化肥配施2% 秸秆＞对照、化肥配施2% 猪粪或0.5% 秸秆＞单施化肥处理;不同施肥处理的土壤呼吸强度和代谢熵总体上呈波动下降趋势;整个培养过程中,化肥配施2% 秸秆或者猪粪处理的土壤呼吸强度大于其它施肥处理;微生物代谢熵的关系为：化肥配施2%秸秆或者2%猪粪及单施3倍常规化肥＞化肥配施0.5% 秸秆或0.5%猪粪及单施0.5倍常规化肥＞对照及常规施肥量处理;BIOLOG分析表明,大量施肥,特别是大量施用化肥处理降低了微生物对碳源的利用能力和微生物多样性。【结论】土壤微生物生物量,土壤呼吸及微生物多样性可以灵敏地反映集约利用下土壤质量的变化,在高度集约利用农业下,大量的施肥,特别是化肥降低土壤的生物量及活性,不利于土壤肥力的保持和农业的可持续发展。     

新疆地震断裂带泉水微生物群落功能多样性

[目的]通过对地震断裂带这一特殊地质构造所形成的泉水理化指标及泉水中微生物群落代谢功能多样性的研究,考察泉水理化条件动态变化对微生物群落结构的影响.[方法]对乌鲁木齐10号泉泉水样品定期采样,使用BIOLOG ECO微孔板培养,分析泉水微生物群落功能多样性.[结果]样品的平均吸光度曲线呈现差异性;硫化氢含量显著影响该泉水微生物群落结构,其他理化指标作用不显著.[结论]该泉水微生物群落结构呈现动态变化过程并且该环境样品中的微生物对碳源利用具有偏嗜性.     

长春市不同利用方式土壤有机碳数量特征的初步研究

以吉林省长春市为例,研究了几种不同利用方式(包括城区街道、城区广场、城区公园、近郊菜地、近郊耕地)表层(0～20cm)土壤中总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳和黑碳的数量特征.结果表明:与菜地和耕地相比,城区(即街道、广场、公园)土壤中总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳和黑碳均存在富集现象,...     

广东省不同区域菜园土壤微生物群落功能多样性比较

【目的】了解广东省不同区域菜园土壤微生物碳代谢功能群落结构的特点与差异.【方法】采用Biolog生态微平板方法分析广东的粤北、粤东、粤西和粤中4个不同区域菜园土壤微生物碳代谢群落结构.【结果和结论】4个不同区域的土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)、Shannon指数、Simpson指数、Mc Intosh指数变化趋势均不同,反映微生物活性的AWCD表现为:粤北粤东粤西粤中,表明不同区域菜园土壤微生物在碳源利用能力、微生物丰度等方面存在差异.4个区域土壤微生物对6类31种碳源的利用程度存在差异;主成分分析显示,4个区域土壤微生物代谢基质主成分1的贡献率为54.76%,主成分2为13.25%;主成分1载荷0.18以上的基质有22种,主成分2有15种;碳源在主成分分离中起主要贡献作用的是氨基酸类、羧酸类、酚类和碳水化合物类碳源.表明不同区域菜园土壤微生物群落碳源利用模式及代谢功能不同,即土壤微生物群落功能多样性有差异.     

土壤有机碳作用及转化机制研究进展

对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示:土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20—30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会...     

不同利用方式对灯芯草群落固碳能力的影响

本文以贵州龙里草原为试验地,通过对龙里灯芯草群落的植被、地表凋落物和土壤各主要组分进行实地观测,探究围栏、刈割、放牧三种利用方式对草地固碳能力的影响。结果表明:三种利用方式植被地上生物量围封最大、刈割次之、放牧最小(P<0.01),但不同利用方式对凋落物影响不显著。三种利用方式植被地下生物量影响不一,对(0-5)厘米土壤根系不显著;对(5-20)厘米土壤根系影响显著(P<0.01)。不同利用方式对土壤有机碳,总氮的影响显著(P<0.01),对土壤总磷及容重的影响不大。三种利用方式主要通过改变土壤主要组分渐而影响植被生长改变植被生物量,从而改变灯芯草群落的固碳能力以及对环境的贡献;围栏、放牧、刈割通过改变土壤有机碳及容重改变土壤的固碳能力。     

免耕条件下不同有机物料还田对土壤有机碳及微生物量碳含量的影响

在定西市黄土高原半干旱丘陵沟壑区,采用尼龙网袋埋袋法,在免耕条件下将玉米秸秆、猪粪、堆肥3种有机物料以高、中、低量还田,研究对土壤有机碳及微生物量碳含量的影响。结果表明,3种有机物料均可提高土壤有机碳含量、微生物量碳,其中在加入有机物料高量条件下,有机碳含量由高到低变化依次为秸秆、堆肥、猪粪;中、低量水平下由高到低依次为堆肥、秸秆、猪粪。土壤微生物量碳含量在加入有机物料高、中量水平下增加趋势表现为堆肥、秸秆、猪粪,低量水平表现为堆肥、猪粪、秸秆。     

Changes in Transformation of Soil Organic C and Functional Diversity of Soil Microbial Community Under Different Land Uses

Changes in soil biological and biochemical properties under different land uses in the subtropical region of China were investigated in order to develop rational cultivation and fertilization management. A small watershed of subtropical region of China was selected for this study. Land uses covered paddy fields, vegetable farming, fruit trees, upland crops, bamboo stands, and forestry. Soil biological and biochemical properties included soil organic C and nutrient contents, mineralization of soil organic C, and soil microbial biomass and community functional diversity. Soil organic C and total N contents, microbial biomass C and N, and respiration intensity under different land uses were changed in the following order: paddy fields (and vegetable farming) > bamboo stands > fruit trees (and upland). The top surface (0–15 cm) paddy fields (and vegetable farming) were 76.4 and 80.8% higher in soil organic C and total N contents than fruit trees (and upland) soils, respectively. Subsurface paddy soils (15–30 cm) were 59.8 and 67.3% higher in organic C and total N than upland soils, respectively. Soil microbial C, N and respiration intensity in paddy soils (0–15 cm) were 6.36, 3.63 and 3.20 times those in fruit tree (and upland) soils respectively. Soil microbial metabolic quotient was in the order: fruit trees (and upland) > forestry > paddy fields. Metabolic quotient in paddy soils was only 47.7% of that in fruit tree (and upland) soils. Rates of soil organic C mineralization during incubation changed in the order: paddy fields > bamboo stands > fruit trees (and upland) and soil bacteria population: paddy fields > fruit trees (and upland) > forestry. No significant difference was found for fungi and actinomycetes populations. BIOLOG analysis indicated a changing order of paddy fields > fruit trees (and upland) > forestry in values of the average well cell development (AWCD) and functional diversity indexes of microbial community. Results also showed that the conversion from paddy fields to vegetable farming for 5 years resulted in a dramatic increase in soil available phosphorus content while insignificant changes in soil organic C and total N content due to a large inputs of phosphate fertilizers. This conversion caused 53, 41.5, and 41.3% decreases in soil microbial biomass C, N, and respiration intensity, respectively, while 23.6% increase in metabolic quotient and a decrease in soil organic C mineralization rate. Moreover, soil bacteria and actinomycetes populations were increased slightly, while fungi population increased dramatically. Functional diversity indexes of soil microbial community decreased significantly. It was concluded that land uses in the subtropical region of China strongly affected soil biological and biochemical properties. Soil organic C and nutrient contents, mineralization of organic C and functional diversity of microbial community in paddy fields were higher than those in upland and forestry. Overuse of chemical fertilizers in paddy fields with high fertility might degrade soil biological properties and biochemical function, resulting in deterioration of soil biological quality.     

佳木斯市郊区不同土地利用方式下土壤微生物多样性

[目的]测定不同土地利用方式下微生物的多样性及与p H、有机质含量、含水量、总磷含量的关系,探究佳木斯市郊区不同土地利用方式对土壤微生物的影响.[方法]通过稀释涂布平板法测定微生物数量,重铬酸钾氧化法测定有机质含量,硫酸-过氧化氢消煮紫外分光光度法测定总磷含量.[结果]菜地微生物总数、有机质含量、总磷含量、p H及含水量均高于田地.[结论]不同土地利用方式对微生物多样性的影响不同,减少化肥的使用,增施有机肥是实现土地资源可持续利用的重要途径.     

不同覆盖方式对黄土高原地区苹果园土壤 有机碳组分及微生物的影响

【目的】研究不同覆盖方式对黄土高原地区苹果园土壤有机碳各组分及微生物群落活性的影响。【方法】通过野外果园定位试验,分层采集0—100 cm土层的土样,对麦草覆盖、起垄黑地膜覆盖及清耕3个不同处理方式下,土壤有机碳各组分及微生物群落功能多样性进行研究。【结果】麦草覆盖可显著增加0—60 cm土壤总有机碳（TOC）、颗粒有机碳（POC）、轻质有机碳（LFOC）、易氧化有机碳（ROC）和可溶性有机碳（DOC）含量,在1—3年内随着覆盖年限的增加而增加,其中在0—20 cm土层中TOC含量每年约增加1.9 g•kg-1,而微生物量碳（MBC）的含量表现出逐年降低的趋势。起垄黑地膜覆盖的土壤TOC含量低于对照,而POC、LFOC、ROC、DOC、MBC的含量高于对照,但均随着覆盖年限的增加而降低,3年后0—20 cm土层中TOC含量降低0.91 g•kg-1。麦草覆盖和黑地膜覆盖处理的微生物群落碳源利用率（AWCD）、微生物群落Shannon 指数（H）和微生物群落丰富度指数（S）均高于对照处理,同样也表现出逐年降低的趋势,其中覆膜处理下降更加剧烈。【结论】麦草覆盖提高了土壤有机碳各组分的含量,而起垄黑地膜覆盖逐年降低有机碳各组分含量。两处理开始均可提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性,但同样出现了逐年降低的趋势,而覆膜处理降低得更加迅速。     

阿克苏地区不同土地利用方式对土壤有机碳的影响

【目的】 研究新疆阿克苏地区农田或荒地改建为果园亦或果农间作后对土壤有机碳的影响。【方法】 在阿克苏地区采集单作小麦、枣麦间作、单作枣园、荒地单作枣园、撂荒地等5种典型土地利用方式的土壤,测定有机碳含量并估算其碳储量。【结果】 由农田更替为果园及果农间作后,提高了各层土壤有机碳含量,其中0~40 cm土层各层土壤有机碳均显著提高(P<0.05)。由荒地改建为果园后,0~10、10~20、20~30和60~80 cm土层土壤有机碳均有显著提高(P<0.05)。0~100 cm土层土壤有机碳储量范围2.21~14.31 t/hm²,垂直分布看,0~40 cm土层是有机碳储存的主要土层(份额比＞56.9%),随深度增加而减少。不同土地利用方式下各土层土壤有机碳含量及碳储量均表现为枣麦间作>单作枣园>单作小麦>荒地单作枣园>撂荒地。【结论】 阿克苏地区农田或荒地改建为果园或果农间后,均有利于土壤有机碳的提高。枣麦间作系统与其他土地利用方式相比具有较高的固碳潜力。     

生物复混肥对土壤微生物群落功能多样性的影响

在温室盆栽条件下,利用Biolog微平板技术,研究玉米施用无机复混肥、有机无机复混肥和生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性的变化。结果表明,不同施肥处理土壤微生物群落AWCD、Shannon多样性指数(H)和Shannon均匀度指数(E)以生物复混肥处理最高,CK处理最低;土壤微生物群落利用6类碳源的能力随玉米生长期的延长而降低,但是中后期各处理的土壤微生物对6类碳源的利用率差异不显著,土壤微生物利用的碳源主要是糖类、多胺类、氨基酸类和多聚物类。土壤微生物群落主成分分析表明,不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异:生物复混肥处理主要分布在第1主成分正方向,其他处理主要分布于第1主成分的负方向,起分异作用的主要碳源是糖类、羧酸类和氨基酸类。生物复混肥处理能够提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性,无机肥和CK处理土壤微生物碳源利用特征相似。     

土壤有机碳对土地利用方式变化的响应

以重庆市北碚区5种土地利用方式为研究对象,研究了土壤剖面有机碳和有机碳密度对土地利用方式变化的响应.结果表明:(1)土壤有机碳平均含量的多少顺序表现为水田变菜地,旱地变菜地,水田变果园,水田变旱地,旱地变果园;(2)水田变旱地、旱地变为果园后有机碳含量呈降低趋势,而旱地变为菜地后有机碳含量呈增加的趋势;(3)表层(020cm)土壤有机碳密度大小顺序表现为旱地变菜地,水田变菜地,水田变果园,旱地变果园,水田变旱地;而2060cm厚度土壤有机碳密度表现为变化前为水田的土壤有机碳密度大于变化前为旱地的土壤有机碳密度.     

放射性污染条件下土壤微生物活性及群落功能多样性特征

【目的】揭示放射性污染与土壤微生物活性及群落功能多样性的内在联系,同时为放射性污染土 壤生物治理与安全评价提供一定参考。【方法】以我国南方某典型铀尾矿库中采集的土壤为研究对象,使用微 生物活性测定方法和 Biolog-Eco 技术对土壤样品中微生物量氮（MBN）、微生物熵（qMB）、基础呼吸（BRC） 和代谢熵（qCO2）等微生物活性指标及微生物群落功能多样性进行分析。【结果】不同污染程度土壤微生物活 性呈现显著差异,除 qMB 外,各取样点的 MBN、BRC、qCO2 都低于对照水平;相关性分析显示 U、226Ra 与各 指标均呈负相关,但未达到显著水平;放射性污染整体上显著降低了土壤微生物群落对碳源的利用能力,主成 分分析 (PCA) 表明这种差异主要体现在碳水化合物上,其次是氨基酸;不同程度的放射性污染土壤中,微生物 群落功能多样性也存在显著差异,污染程度较低的土壤中,微生物多样性整体表现较高。【结论】放射性污染 土壤中微生物的活性、群落代谢特征都发生了显著的改变,因此可以将其作为环境监测的敏感指标。     

不同土地利用方式下滨海盐土细菌多样性变化

采用细菌16S rDNA的PCR-RFLP技术,以天津滨海盐土为材料,研究农田(S1和S2)、菜地(S3和S4)和果园(S5)3种土地利用方式下5个土样的细菌多样性。结果显示,基于限制性内切酶HhaⅠ和RsaⅠ的PCR-RFLP分析分别得到93、165、115、158和163个酶切类型,除S1和S3存在一个共同的优势类型,比例分别为33.70%和19.50%外,其余样品没有明显的优势类型;采用α多样性测度对试验结果进行统计分析表明,土壤细菌的多样性指数(H′、Ds)和物种丰富度指数(dMa)均为S2>S5>S4>S3>S1,可见不同土地利用方式下,细菌多样性发生变化;基于16S rDNA核酸序列构建的系统发育树表明,测序的26个序列分属于8个类型,其中酸杆菌所占比例最大(34.62%),其次为变形菌纲(23.08%)、厚壁菌门(15.38%)和放线细菌(11.54%),另外有少量硝化螺旋菌纲、绿弯菌纲、芽单胞菌纲和浮霉菌纲的克隆。可见,不同土地利用方式下,滨海盐土土壤的细菌多样性丰富且彼此间存在显著差异。     

土地利用对亚热带红壤低山区土壤有机碳和微生物碳的影响

 【目的】研究土地利用变化对土壤有机碳（SOC）和微生物量碳（SMBC）含量的影响。【方法】采用典型样区密集取样（水田和旱地3～4个样/ha、果园2～3个样/ha、林地0.2～0.5个样/ha）和野外调查，对亚热带红壤低山肯福样区的水田、旱地、果园和林地表层（0～20 cm）SOC和SMBC含量及其变化进行了研究。【结果】本区SOC、SMBC含量和微生物碳与有机碳比率（SMBC/SOC）分别为(17.53±5.02)g·kg-1，(278±174)mg·kg-1和(1.56±0.84)%。其中，林地SOC、SMBC含量和SMBC/SOC分别为(18.20±4.53)g·kg-1、(293±111)mg·kg-1和(1.58±0.39)%。水田SOC、SMBC含量和SMBC/SOC较林地依次提高了15.5%，84.0%和73.9%（P＜0.01）；与林地相比，旱地SOC含量（17.50±4.89）g·kg-1略有降低（P＞0.05），SMBC含量和SMBC/SOC分别减少29.1%和24.2%（P＜0.01）；果园SOC、SMBC含量和SMBC/SOC比林地分别降低了26.8%，46.1% 和26.1%（P＜0.01）。除水田外，其余土地利用方式的SOC与SMBC含量之间均存在极显著的相关关系。【结论】亚热带红壤低山生态景观单元内林地开垦为水田增加了SOC的积累和土壤微生物活性，林地开垦为旱地和果园不同程度地降低了SOC的积累和微生物活性。