生物质炭对盆栽黑麦草生长的影响及机理

通过盆栽试验,采用实时定量PCR和微孔板荧光法,分别研究了生物质炭添加对太湖地区农田土壤黑麦草生长、微生物群落丰度和酶活性的影响。结果表明:生物质炭添加量为4%(炭/土质量比)处理显著提高了土壤p H、有机碳、全氮、碳氮比、速效钾含量及黑麦草生物量;提高了土壤细菌、古菌和固氮菌nif H基因拷贝数,而对真菌无影响;提高了β-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶、木糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶的活性。微生物丰度(除真菌外)与多数土壤酶活性(除亮氨酸氨基肽酶)均成显著正相关。因此,生物质炭可增加土壤矿质养分,提高主要微生物类群和功能菌的丰度及土壤碳、氮和磷转化酶活性,这可能是施用生物质炭提升农田土壤养分转化功能和生产力的主要原因。     

生物炭对葡萄幼苗根际土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响

以一年生“弗雷”葡萄幼苗为试验材料,采用盆栽试验,根据生物炭施用方式与炭土质量比,设置 5个处理,研究了生物炭不同施用方式及施用量对葡萄幼苗根际土壤养分、酶活性和微生物多样性的影响。结果表明:与不施生物炭(CK)相比,生物炭混施(HA、HB)和穴施(JA、JB)增加了土壤有机质、有效磷、速效钾含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性,但小幅度降低土壤容重和 pH。同一施用方式下,生物炭施用量越高土壤碱解氮、速效钾含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性越高;同一施用量下,混施处理土壤有机质和速效养分(碱解氮、有效磷、速效钾)含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性优于穴施处理,其中 HB(混施 5%生物炭)处理土壤有机质和速效养分含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性增加幅度最大,分别比 CK高73.7%、19.2%、42.3%、20.8%、10.5%、8.6%。土壤细菌 Alpha多样性分析表明 HB处理可以提高细菌丰度,但对细菌群落多样性影响甚微。穴施处理下硝化螺旋菌属菌群数量高于混施处理,而混施处理下节细菌属和假单胞菌属菌群数量高于穴施处理。UPGMA聚类分析及RDA冗余分析表明混施处理引起根际土壤微生物群落组成和结构发生较大变化,土壤碱解氮、有机质、速效钾及pH对细菌群落结构影响较大。综上,生物炭混施对葡萄幼苗根际土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响优于穴施,其中 HB处理效果较优。     

微生物菌剂对连作地块草莓生长、土壤养分及微生物群落的影响

为了研究微生物菌剂对连作地块草莓（Fragaria×ananassa Duch.）生长和土壤性状的影响，设置3个处理：不施用微生物菌剂（CK）、施用单一微生物菌剂（T1）和施用复合微生物菌剂（T2），统计草莓存活率和产量，并测定土壤样品的理化性状和微生物群落结构变化。结果表明，微生物菌剂处理有助于草莓的生长和增产。与CK相比，T1、T2的草莓存活率分别提高17.99和25.19个百分点，草莓产量分别增加30.16%和41.79%。微生物菌剂处理有效改善了土壤养分。与CK相比，T2土壤有效磷和速效钾含量显著提高18.31%和55.27%。然而，微生物菌剂处理提高了土壤电导率并降低了土壤pH值，长期施用微生物菌剂存在土壤盐渍化和酸化的风险。微生物群落结构分析结果表明，草莓土壤中细菌和真菌的优势菌门分别为厚壁菌门和子囊菌门，优势菌属分别为芽孢杆菌属和曲霉属。微生物菌剂施用提高了土壤真菌群落的丰富度和多样性，但对土壤细菌群落影响较小。与CK相比，微生物菌剂处理增加了芽孢杆菌属、根霉属和假霉样真菌属的相对丰度，其中根霉属和假霉样真菌属相对丰度在T2达到显著水平；降低了鞘氨醇单胞菌属、曲霉属和青霉...     

有机肥施用对植烟土壤氮素矿化及土壤酶和微生物群落的影响

为探索不同有机肥对植烟土壤氮素矿化及土壤微生态的影响。在等氮(100 mg/kg)投入和30℃条件下对施入不同有机肥(植物源有机肥、芝麻饼肥、生物质炭有机肥)的土壤进行室内培养，分析不同时期土壤NO3–-N和NH4+-N含量、土壤酶活性及细菌群落多样性的变化。结果表明：施用不同有机肥均可提高土壤矿质氮含量，在培养前期以饼肥矿化量最高，矿化速率最快，而后期为生物质炭有机肥处理的氮素矿化量、矿化速率高于其他处理；施用生物质炭有机肥、植物源有机肥均可显著提高土壤脲酶、硝酸还原酶活性，芝麻饼肥对蛋白酶、蔗糖酶活性有显著的提升作用；相较不施有机肥处理，添加不同有机肥的土壤细菌多样性明显提升。优势菌门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门，优势菌属为Sphingomonas、RB41,Sphingomonas在不施有机肥处理中最高，RB41在生物质炭有机肥处理中最高。Sphingomonas与蔗糖酶活性呈正相关关系，与脲酶、硝酸还原酶均呈负相关关系；PCA分析显示，生物质炭有机肥处理的细菌群落结构与其他处理相比差异较大。施用芝麻饼肥有利于促进早期氮素矿化，提高矿化量，而生物质炭有机肥后期矿化量较...     

腐熟羊粪有机肥配施无机肥对植烟土壤微生物群落结构和多样性的影响

为了探究腐熟羊粪有机肥与无机肥配施对洛阳烟区植烟土壤微生物群落结构和土壤肥力特性的影响，采用盆栽控制试验和高通量测序技术，研究了不施肥（CK）、100%无机氮肥（T0）、50%羊粪有机肥氮+50%无机氮肥（T50）和100%羊粪有机肥氮（T100）4个处理下植烟土壤细菌和真菌群落结构及多样性的差异，并结合土壤理化性质分析了土壤肥力指标与土壤微生物多样性的关系。结果表明：植烟土壤细菌优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和放线菌门（Actinobacteria），土壤真菌优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）；T50处理的变形菌门、酸杆菌门和子囊菌门相对丰度最高，但放线菌门和担子菌门相对丰度最低；NMDS分析和相似性分析发现，T50处理的土壤微生物群落结构与其他处理差异显著；Alpha多样性分析也表明，T50处理土壤细菌和真菌群落的丰富度和多样性最高。不同处理土壤理化性质和土壤关键酶活性差异显著，以T50处理土壤养分含量和土壤碳氮代谢酶的活性最高；Pearson相关性分析显示，土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量及蛋白酶和脲酶活性与植烟土壤微生物多样的关系最为密切。总之，采用腐熟羊粪有机肥和无机肥配施通过影响植烟土壤细菌和真菌群落结构和多样性，促进了土壤养分的释放和转化，有利于土壤养分的供应和土壤质量的提升，研究结果为洛阳烟区应用羊粪有机肥改良土壤提供了理论依据。     

不同类型粪肥还田对土壤酶活性及微生物群落的影响

畜禽粪便作为有机肥还田可以维持和提高土壤有机质、改良土壤,有利于农业可持续发展。不同类型粪肥还田后对土壤生物学性状的影响不同,为探究这一问题,在内蒙古乌兰察布市设置田间试验,包括化肥(F)、羊粪(GM)、猪粪(PM)、牛粪(CM)4个处理,研究其对土壤养分、酶活性及微生物群落的影响。结果表明,施用粪肥较化肥具有增加土壤有机质、全氮、有效磷、铵态氮等养分含量的趋势。不同粪肥较化肥处理的土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性最高增幅分别为32.4%、150.4%、26.8%和30.1%。牛粪处理的土壤微生物生物量碳氮显著提高,分别较化肥增加33.2%和33.4%。不同处理在细菌门水平上的优势种群较一致,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)是优势种群。本试验条件下,牛粪处理更能提高土壤微生物生物量碳氮,短期内施用不同粪肥对于提高土壤微生物群落多样性差异不显著,土壤pH、有效磷、铵态氮是影响土壤微生物群落结构的主要环境因子。     

生物质炭对花椒根际土壤真菌群落的影响

【目的】明确生物质炭施用量对花椒根际真菌群落结构的影响差异及其主控因子。【方法】对不施用生物质炭(CK)以及3个生物质炭施用量递增处理(T1,1.0 t hm^-2;T2,1.8 t hm^-2;T3,2.6 t hm^-2)的花椒根际土壤进行高通量测序、化学性质测定和花椒生长指标监测。【结果】花椒根区施用生物质炭提高了土壤pH、C/N和阳离子交换量,增加了全碳、全磷、全钾、有效磷和速效钾含量。随生物质炭用量的增加,真菌群落Chao 1、ACE和Shannon指数降低,Simpson指数升高;子囊菌门、接合菌门和壶菌门的相对丰度减少,球囊菌门和担子菌门相对丰度增加。属水平分析表明：T2处理极大地增加了花椒根际土壤微生物球囊菌属、被孢霉属和拟青霉属的相对丰度,分别是CK的24.3、3.1和1.4倍。T3处理极大地增加了花椒树高、地径和新梢抽生数,分别是CK的1.7、2.4和2.0倍。因子分析及相关性分析显示：土壤p H、C/N、有效磷、全氮和全碳累计解释了81.2%的群落变化;花椒生长指标与土壤pH、C/N、有效磷、全碳及真菌S...     

过量施肥下氮素形态对旱地土壤细菌多样性的影响

采用细菌16SrDNA的PCR-RFLP技术,以西北地区土垫旱耕人为土为材料,模拟田间过量施肥水平,经室内恒温短期培养,研究了过量施肥下酰胺态氮、硝态氮和铵态氮对土壤细菌多样性的影响。结果显示：PCR-RFLP分析酰胺态氮（T1）、硝态氮（T2）和铵态氮（T3）过量施肥处理的细菌16SrDNA克隆文库,分别得到17、25和130个酶切分型,不施肥对照（CK1）和正常施肥对照（CK2）分别得到119和187个酶切分型,表明正常施肥处理的酶切分型最多,过量使用酰胺态氮和硝态氮减少了酶切类型,而过量施用铵态氮可以维持与不施肥对照相近的酶切类型数量。采用α多样性测度对试验结果进行分析统计表明,不同处理间土壤细菌的多样性指数（H＇、Ds）和物种丰富度指数（dM）a均为CK2〉T3〉CK1〉T2〉T1处理,表明合理施肥可显著增加土壤中细菌的多样性,而过量施用酰胺态氮则减少细菌的多样性,使用铵态氮处理可维持细菌多样性;除正常施肥对照（CK2）外,其余各处理都出现了优势菌种。通过对优势菌的16SrDNA序列比对发现,酰胺态氮处理都为未培养细菌,硝态氮处理和铵态氮处理的优势菌呈现了菌属多样性,前者包括变形菌门的假单胞菌属和寡养单胞菌属、芽单胞菌门的未培养芽单胞菌属和未培养土壤细菌,后者为未培养酸杆菌属、变形菌门寡养单胞菌属和厚壁菌门芽孢杆菌属,表明不同施肥方式改变了土壤细菌的群落结构。     

有机无机肥料配施对植烟土壤养分及细菌群落结构的影响

为研究有机无机肥料配施对植烟土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了连续3年施用化肥(CF)、烟草秸秆生物有机肥配施化肥(TBF)和高碳基土壤修复肥配施化肥(HCF)对土壤细菌多样性和群落结构的影响,同时结合土壤理化性质探究不同施肥条件下细菌群落变化的重要影响因素。与CF处理相比,HCF处理土壤碱解氮含量显著降低了34.09%。多样性指数分析显示有机无机肥料配施有提高土壤细菌多样性的趋势,HCF处理土壤细菌多样性最高。有机无机肥料配施提高了土壤放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)细菌丰度,降低了土壤绿湾菌门(Chloroflexi)、Saccharibacteria、厚壁菌门(Firmicutes)、WD272和蓝细菌门(Cyanobacteria)细菌丰度。有机无机肥料配施显著增加了土壤Patulibacter、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、农研丝杆菌属(Niastella)等有益细菌属丰度。Spearman相关性分析和典范对应分析(CCA)表明土壤pH值、碱解氮和速效钾是影响土壤细菌群落结构的重要因子。有机无机肥料配施对植烟土壤细菌多样性和群落结构产生了深刻影响,土壤pH值、碱解氮和速效钾是调控细菌群落结构的重要影响因素,在土壤培肥中应引起充分的重视。     

荔枝园间作平托花生对土壤理化性质、酶活性和细菌群落结构及多样性的影响

研究荔枝间作平托花生对荔枝园土壤理化性质、酶活性及细菌多样性的影响,为荔枝健康栽培提供理论依据和技术支撑。分别选取荔枝/平托花生间作和荔枝单作模式下10～20 cm土层的土壤样本,测定酸性有效磷、全磷和速效钾等理化因子的含量以及蔗糖酶、蛋白酶和脲酶等酶活性,并在此基础上,利用Illumina MiSeq测序平台对荔枝/平托花生间作模式和荔枝单作模式下土壤的细菌群落进行16S rRNA V4～V5区检测。结果表明:与荔枝单作模式相比,在理化因子方面,荔枝间作平托花生模式下的速效钾含量极显著提高138.9%,碱解氮含量显著降低19.6%,pH稍降低但无显著差异性;在土壤酶活性方面,蔗糖酶、酸性蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶均极显著或显著提高;在土壤细菌群落多样性方面,Chao1、ACE和Simpson指数分别显著提高5.5%、5.2%和3.7%。在土壤细菌群落结构方面,两组样本的主要优势菌门为酸杆菌门、变形菌门、绿弯菌门和放线菌门;主要优势菌属为Gp1、Gp2、Gp3、Gp4、Gp6、芽孢杆菌属和Gaiella等菌属;间作后变形菌门、放线菌门、红游动菌属、Gaiella和黄杆菌属相对丰度明显提高,酸杆菌门、芽孢杆菌属和Gp2相对丰度显著降低。冗余分析结果表明,碱解氮、pH、全磷和有效磷是影响土壤细菌菌属结构的主要理化因子;单作模式的土壤细菌群落结构差异主要是由pH的变化引起的,而间作模式细菌群落结构主要受碱解氮的影响;此外,在酸杆菌门亚群中,Gp1、Gp2、Gp3及Gp7与pH呈正相关;Gp4、Gp5、Gp6与pH呈负相关;芽孢杆菌属与碱解氮呈正相关;Gaiella、红游动菌属和黄杆菌属等绝大多数菌属均与理化因子呈负相关。因此,荔枝园间作平托花生不仅能改善土壤理化性质以及酶活性,还能提高土壤细菌丰富度和多样性,促进荔枝根系对营养元素的有效吸收,为农民有效利用荔枝园行间空地、实现荔枝健康栽培探索出一条新的路径。     

四种土壤管理方式对李园土壤微生物和土壤酶的影响

通过2003~2004两年的试验发现,刈割覆盖、刈割压埋、畜粪还园三处理纤维分解菌和硅酸盐细菌的数量均明显高于清耕处理(对照),且两种微生物数量均以夏季最多,秋季次之,春季再次,冬季最少。前三处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维分解酶、多酚氧化酶的酶活性都较清耕有显著或极显著提高;各处理酶活性也以夏季最高、秋季次之,春季再次,冬季最低。2004年刈割覆盖、刈割压埋两处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性较2003年有显著或极显著增加,畜粪还园、清耕两处理三种酶活性两年间差异很小。经相关性分析还发现,纤维分解菌除与脲酶相关性不显著外,它与其余的酶均显著或极显著正相关;硅酸盐细菌与所有的酶均极显著正相关。     

土壤动物在农业生态系统中的研究进展

近些年来随着对生态学的深入研究,人们认识到土壤动物的群落结构、功能以及在生态过程中积极的不可替代的作用,土壤动物逐渐成为生态学研究的热点之一。本文分析评价了国内关于土壤动物的研究进展。同时对国外土壤动物在土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系、二氧化碳浓度对其的影响、在农业生态系统中的作用、在城市生态系统研究中的作用、在废弃物处理及土壤改良中的应用、在N循环中的作用、湿地土壤动物研究等10个方面的研究动态进行了综述。并提出了对土壤动物研究工作的几点建议。     

土壤时空变化研究的进展与未来

理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展,本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括:地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。     

Soil indicator systems ‐ the basis for soil conservation decisions to control soil erosion and soil compaction

The efficiency and acceptance for erosion and compaction control management is not high and therefore not a guarantee for sustainable land use and soil functionality. The best method for increasing acceptance is a regional soil indicator system combined with an environmental indicator system (McRae et al. 2000). Like the concept of “critical load inputs”; for chemical pollutants, this system would make it possible to quantify the soil state and soil condition for decisions concerning the soil carrying or load capacity. The next step is the assessment of the land use pressure on soil in terms of the soil load capacity and the driving forces for land use. These results may determine the response level required: In a balanced situation, Best Management Practices may help ensure sustainability is maintained, slightly disproportional results suggest additional special agricultural management techniques may be needed, while significant differences may indicate the need for additional land use adjustments or changes in technical management. The indicator system is ideal for application in north‐eastern Germany for all moraine areas and the areas at risk to water and wind erosion and soil compaction.     

面向土壤系统分类的土壤调查制图方法的初步研究

我国的土壤系统分类方案已经基本形成,但还没有相应的土壤调查方法技术研究。按照传统土壤调查的主要剖面、检查剖面、定界剖面的思想与办法,采用空间内插技术,在研究区的4条实验路线上共挖掘了64个剖面点,通过这些剖面点的诊断层和诊断特性确定了研究区的土壤类型并勾绘了土壤类型界线。再用1条检验路线对勾绘的土壤图进行检查,结果表明,在检验路线上设置的20个检查剖面点中,其中19个剖面点与实际情况相符,正确率95%,说明使用内插法进行面向土壤系统分类的土壤调查制图是可行的。再结合土壤景观可以辅助土壤调查工作者更高效地确定土壤类型、勾绘土壤界线。     

慈溪市土壤系统分类研究

本文对浙江省慈溪市第二次土壤普查土壤分类系统进行了修订,并建立了慈溪市土壤系统分类,依据浙江省土系建立的原则和要求,初步建立了慈溪市土壤的土族和土系。     

分形理论在土壤肥力研究中的应用与前景

分形理论的提出对于定量描述复杂的、高度不规则的系统特征与机理提供了方法.本文从土壤腐殖质、土壤微生物、土壤团聚体等方面回顾了分形理论在土壤肥力研究中的主要结果:土壤腐殖质胶体在不同条件下形成不同分形特征的聚合物;同一种微生物可能形成具有不同分形特征的结构;土壤中的有机无机胶体在不同条件下凝聚成不同的团聚体,从而形成不同的土壤结构并对其肥力功能产生影响.我们认为分形理论在探索土壤的形成过程和肥力功能上将具有重要的应用前景:如团粒结构体的形成可能是由土壤胶体分形凝聚而成;土壤中的活性有机质有逐渐老化的现象,可能和腐殖质胶体由结构疏松的分形结构向普通团聚体过渡的过程有关;土壤微生物在不同微环境下具有不同的分形特征,可以推测在各种土壤过程(包括物理、化学以及生物化学过程)中它们的功能也可能是不一样的.此外,土壤结构的开放程度决定孔隙、水分以及空气的分布,从而决定了微生物的生存空间.所以土壤结构体对微生物空间分布的影响也是将来该领域值得研究的内容之一.     

城市化过程对土壤资源影响研究进展

世界范围内的快速城市化过程对土壤资源的质与量都产生了深刻影响.作为一种不可再生性自然资源,土壤在我国快速城市化过程中的强烈人为活动影响下发生功能上的转化、弱化甚至消失.城市及其周边地区的土壤景观、各种土壤过程都明显异于传统的土壤质量演变规律.与农业生态系统相比,城市生态系统更加复杂,城市化过程中土壤演变研究的挑战性也更大.深入开展城市化过程中土壤质、量响应及其生态环境效应的系统研究意义重大.     

土壤退化时间序列的构建及其在我国土壤退化研究中的意义

我国土壤退化发生广、发展快,后果严重,很多问题亟待解决,加大其研究力度势在必行。显而易见,人们对土壤特性与土壤退化过程了解得越详细,对土壤退化的评估与防治也会越好。因此迫切需要建立大量土壤退化时间序列来明确土壤退化过程中时间因素的作用并帮助人们正确理解和认识土壤退化与人为作用之间的关系。为了得到可靠的结果,土壤退化时间序列的建立需包括起始土壤相似性判定与退化土壤绝对或相对年龄的验证两个重要过程。本文详细论述了土壤退化时间序列的构建过程及应注意的问题,并探讨了土壤时间序列在我国土壤退化研究中的意义,旨在为土壤退化时间序列的正确建立与应用提供较为详尽的参考。     

Towards a biochemical quality index for soils: An expression relating several biological and biochemical properties

Soil biological and biochemical properties are highly sensitive to environmental stress and thus can be used to assess quality. Any soil quality index should include several biological and biochemical variables so as to reflect better the complex processes affecting soil quality and to compensate for the wide variations occurring in individual properties. Many authors recommend the use of a native soil supporting climax vegetation that has undergone minimal anthropogenic disturbance as a high quality reference soil. In this study which examined three such native soils of Galicia (N.W. Spain) bearing Atlantic oakwood as the climax vegetation, biological and biochemical properties were found to vary widely seasonally and with sampling site and depth. These variations were closely correlated with the total carbon (C) and/or total nitrogen (N) contents of the soils. The following equation: Total N= (0.38×10^–3) microbial biomass C +(1.4×10^–3) mineralized N +(13.6×10^–3) phosphomonoesterase +(8.9×10^–3) β-glucosidase+(1.6×10^–3) urease explained 97% of the variance in total N for the soils studied, suggesting that a balance exists between the organic matter content of a soil and its biological and biochemical properties. A simplified expression of the above equation may be useful as a biochemical quality index for soils. Received: 5 March 1997