外源镧对土壤微生物碳源利用的影响

用^14C标记葡萄糖法研究了外源镧对土壤微生物碳源利用的影响。结果表明：外源镧在低浓度下可增强土壤微生物利用碳源进行呼吸作用，而高浓度下则产生显著抑制作用，最大抑制率为33％。土壤微生物呼吸产生的^14CO2主要是培养初期释放的，培养14d后^14CO2释放已非常少。外源镧可增强土壤微生物利用碳源合成自身的生物量，最大增幅为25％。     

外源性碳氮添加对北方半干旱草原土壤有机质矿化的影响

除了全球气候变化的直接影响,由其引起的土壤外源性碳(C)、氮(N)输入可通过激发效应深刻影响半干旱草原土壤有机碳(SOC)动态。为探究外源性C、N输入对内蒙古半干旱草原生态系统原有土壤有机质(SOM)矿化过程的影响,采用13C标记技术,通过室内培养实验将浓度为3 mg·kg-1的葡萄糖(G)、0.3 mg·kg-1的铵态氮(AM)或硝态氮(NT),以单独或C、N组合的形式(G;AM;NT;G+AM;G+NT)添加到半干旱草原土壤中,探究外源添加物对土壤C矿化的影响。以21℃培养土壤18d并测量土壤C-CO_2释放量。结果表明,单独添加葡萄糖C源(G)显著促进了土壤累积C-CO_2释放量(P0.05),并在第4天达到最大,为未添加外源物土壤累积释放量的2.04倍。而单独添加AM或NT对SOM矿化具有抑制作用(P0.05),其累积C-CO_2释放量分别为未添加N源土壤的82%和77%。同时添加碳源和氮源(G+AM或G+NT),土壤累积C-CO_2释放量显著大于只添加G的土壤,且累积C-CO_2释放量表现为G+NTG+AM(P0.05);并且在培养的第4天添加G+NT达到最大的激发效应即未添加外源物土壤累积C-CO_2释放量的3.13倍;同时添加C源和N源不仅对土壤SOM矿化产生显著激发效应(P0.05),在培养过程中还表现出增强的激发效应(正叠加效应),即同时添加C、N的激发效应显著大于只添加C源的激发效应(P0.05)。因此,在半干旱草原土壤中,微生物的生长和代谢主要受可利用性碳C限制,外源性C、N输入激活了处于休眠状态的土壤微生物,从而加速了SOM的分解。     

不同状态样品培养下太湖地区黄泥土好气呼吸与CO2产生潜力

土壤呼吸的CO2释放是陆地生态系统快速而活跃的土气交换途径,培养试验常用来讨论土壤的有机碳矿化及其温室气体产生潜力.对太湖地区一个代表性水稻土在水稻收割后采集土壤, 分别进行常规(磨碎土的培养瓶法)和原状土恒温好气培养,测定分析土壤呼吸的CO2释放量,讨论其有机碳矿化与CO2释放潜力.结果表明,该水稻土常规培养CO2呼吸释放速率在CO2-C 12.85 ～ 15.17 mg·kg-1·d-1范围, 而原状土培养CO2呼吸释放速率在CO2-C 2.15 ～ 4.47 mg·kg-1·d-1范围,虽然两者均显著低于文献报道的培养研究结果,但原状土培养下土壤呼吸及CO2产生潜力看起来较大幅度地低于磨碎土常规培养结果,前者与同地区田间监测结果计算的值相当.不但如此,培养中土壤呼吸作用与CO2释放动态格式也发生变化,原状土条件下存在一个较为稳定的低呼吸速率阶段,不同施肥处理下这一阶段的差异十分明显.计算表明,原状土培养下存在微生物潜在可矿化碳的土壤保护作用,这种保护性碳约占土壤有机碳总量的2%左右,较大于Pulleman & Marinissen (2004) 对于草地土壤团聚体有机碳矿化的研究结果.采用磨碎样品的常规培养实验可能会高估水稻土有机碳矿化与CO2释放潜力.     

黑土微生物活力对不同养分的响应

土壤呼吸是土壤有机碳分解的主要生物化学过程,可反映土壤有机质的分解程度及有效养分供给水平,可用于评价土壤微生物活力状况.通过设置8个养分处理,对黑土进行41 d的室内好气培养,考查了黑土微生物活力对不同养分响应的规律.结果表明,单加N或P以及NP组合均不能提高黑土微生物活力;单加葡萄糖能够使土壤呼吸释放的CO2累积量达到对照的10倍以上,使黑土微生物活力显著提高.在可利用碳底物充足的条件下,N的加入能够显著提高黑土微生物活力,土壤呼吸释放出的CO2累积量达到对照的13倍以上,显著促进土壤有机质中无机养分的释放,CN交互作用显著;在C和N养分都充足的条件下,P的加入才能够对黑土微生物产生激发效应.不同养分状况下,黑土微生物活力达到峰值的时间不同,表现为,CNP(C N P)处理土壤呼吸强度在第3 d达到最高值,CN (C N)处理在第5天达到最高值,单加C和CP (C P)处理,在15 d左右达到最高值.     

碳源与底物对不同层次土壤产生N2O能力的影响

底层土壤的反硝化作用是土壤排放N_2O的重要来源,同时也是影响浅层地下水硝酸盐含量的重要因素.通过一系列室内培养试验.研究了一种农用土壤不同土层在碳源和NO_3含量不同情况下产生N_2O的能力。结果表明,试验用土壤的不同土层均具有进行反硝化作用产生N_2O的能力.底层土壤产生N_2O的能力大于根区土壤:单独添加葡萄糖、NO_3或同时添加葡萄糖和NO_3.对土壤N_2O和CO_2释放的影响与土壤层次和观测时间有关;向土壤添加葡萄糖和NO_3,各个土层释放N_2O的能力均显著提高;从产生N_2O和CO_2能力的角度而言,不同层次土壤的微生物区系间存在较大差异。采用短期(24h之内)饱和泥浆好气培养法,可以区分土壤微生物区系在产生N_2O方面的差异。     

近地层臭氧浓度升高对麦田土壤微生物群落功能多样性的影响

利用中国臭氧FACE(Free-air O3concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,通过测定麦季土壤水溶性有机碳含量、土壤呼吸强度和BIOLOG指标,研究了近地层臭氧浓度升高50%条件下(~70 nmol mol-1),麦田土壤微生物功能多样性的响应.结果发现,臭氧浓度升高下麦田土壤水溶性有机碳含量提高,土壤微呼吸强度增加,平均吸光值显著高于对照(P<0.05).多样性指数结果显示,臭氧浓度升高对麦田土壤微生物丰富度和优势度指数没有显著影响,但是臭氧处理下均一度指数显著高于对照(P<0.05);主成分分析显示,相对于其它碳源,臭氧浓度升高对麦田土壤微生物的糖类物质利用能力的影响最大.研究揭示了1.5倍的近地层臭氧浓度增强了麦田土壤微生物碳源利用能力,特别是非优势微生物.     

长期施肥对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响

微生物群落功能多样性是表征土壤质量变化的敏感指标,施肥措施可对土壤微生物群落功能多样性产生明显的影响。以位于双季稻主产区湖南省宁乡县国家级稻田肥力长期定位试验田为研究对象,应用Biolog技术分析了不同施肥处理(化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥、60%有机肥、无肥对照)对双季稻田根际土壤微生物功能多样性的影响,从根际土壤微生物功能多样性的角度评价施肥对土壤质量的影响。研究结果表明,有机肥与化肥配施以及单施化肥处理水稻根际土壤微生物对碳源的利用程度均显著高于其他处理,而秸秆还田处理水稻根际土壤微生物对碳源的利用程度低于无肥处理。在早稻和晚稻成熟期,Mc Intosh指数均以60%有机肥和30%有机肥处理为最高,其次为施用化肥和无肥处理,秸秆还田处理最低;Richness和Shannon指数大小顺序均表现为60%有机肥30%有机肥秸秆还田无肥化肥。土壤微生物碳源利用的主成分分析表明,各施肥处理水稻根际土壤微生物群落利用的主要碳源为氨基酸类和糖类,但不同施肥处理间碳源利用类型存在较大差异。总的来说,不同的施肥处理对水稻根际土壤微生物功能多样性产生了不同影响,长期有机肥配施化肥有利于维持稻田根际土壤微生物群落多样性。     

镧施用下黄潮土酶活性的动态变化

通过模拟试验研究了镧施用下黄潮土酶活性的动态变化。土壤脱氢酶、碱性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶活性均随培养时间延长而降低。镧强烈抑制土壤脱氢酶活性 ,在 3 0mg/kg时达到显著水平 (P <0 0 5 ) ,最大抑制率达到 3 9%。镧对土壤碱性磷酸酶活性也有抑制 ,最大抑制率为 1 5 %。镧对土壤脲酶活性影响不明显。镧对土壤蔗糖酶活性表现出不同程度的刺激作用 ,最大刺激率达到 1 5 %。土壤脱氢酶活性是评价稀土元素环境效应的敏感指标。     

不同施氮水平对华北平原冬小麦土壤CO2通量的影响

针对当前碳、氮循环对生态环境影响以及碳源/汇问题的客观实际,设计了N 0、75、150、225、300 kg·hm-2 5个氮处理,对冬小麦(Triticum aestivum L.)返青期、拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期进行了土壤呼吸速率的测定,探讨了不同氮肥用量对华北平原潮褐土区冬小麦农田土壤CO2释放的影响.结果表明:土壤呼吸释放CO2与气温二次相关,25 ℃左右土壤呼吸速率达到最大,增幅随气温升高而减小,低于25 ℃时增幅较明显;随着氮肥用量增加土壤呼吸增强,土壤呼吸强度在N150达到最大;施用氮肥的冬小麦农田土壤CO2释放主要集中在孕穗、灌浆期;不施氮的则主要集中在灌浆、成熟期.     

三江平原沼泽湿地垦殖对土壤微生物学性质影响研究

沼泽湿地垦殖对全球碳循环有重要影响,可以对全球气候系统产生反馈调节作用。土壤微生物学指标是反映不同土地利用方式最敏感的指示因子,可以在早期反映土壤有机碳的变化情况。以我国三江平原典型沼泽湿地、湿地垦殖为水田(15a)和旱田(25 a)3种土地利用方式为研究对象,开展了沼泽湿地垦殖对土壤微生物学性质变化影响研究。结果表明,沼泽湿地垦殖为水田和旱田后土壤有机碳、全氮含量显著降低(P=0.001),其中有机碳平均降低了31.50%、51.38%,全氮降低了49.81%、63.88%,旱田减少量显著高于水田,垦殖后全氮损失量高于有机碳引起土壤质量的下降。湿地开垦后土壤微生物量碳和土壤基础呼吸显著降低(P0.001),土壤有机质和养分可利用性下降,微生物活性降低,但开垦后二者在0~10和10~20 cm土层间的差异变弱;微生物熵总体表现为降低趋势,旱田和沼泽湿地0~10 cm土层差异不显著(P=0.728),10~20 cm土层差异显著(P=0.005),反映出农田土壤活性有机碳分配比例的降低;湿地垦殖后,水田土壤呼吸商(q CO2)升高,而旱田q CO2值显著降低(P=0.003),说明微生物在不同土地利用方式下对底物基质碳源利用策略发生改变;经回归分析发现,q CO2和土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关,表明微生物对基质碳利用率随土壤质量的改善而降低。     

岩溶表层带土壤温度和含水率对呼吸作用的影响

全球环境变化对岩溶区的碳循环产生重要的影响,而土壤呼吸作用在全球环境变化的影响和反馈的过程中具有十分重要的作用。因此,以岩溶区的岩溶表层带为研究对象,研究了土壤呼吸作用与土壤温度和大气降水量之间的响应机理和内在联系。研究结果表明：岩溶表层带的土壤呼吸作用具有单峰型的季节性变化特征。洼地0~5、10~20 cm 的土壤呼吸速率在范围变化分别为82.58 mg· m-2· h-1至412.89、151.39 mg· m-2· h-1至523 mg· m-2· h-1,最大值出现在8月中旬。坡地0~5、10~20 cm的土壤呼吸速率在范围变化55.05 mg· m-2· h-1至412.89、137.63 mg· m-2· h-1至495.47 mg· m-2· h-1,最大值出现也在8月中旬。洼地的土壤呼吸作用相对强于坡地,主要是由于坡地土壤相对洼地土壤较薄并且容易被降水冲刷搬运。在大气降水量不成为限制土壤呼吸作用的因子下,土壤温度为主要控制土壤呼吸作用的因子。因此,该研究可为控制土壤呼吸作用缓和大气CO2的升高和温室效应应对策略,为国家固碳减排的科学决策提供理论依据。     

菌根真菌对土壤呼吸的影响

土壤是陆地生态系统的重要组成部分,是地球最大的碳库之一。土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放CO2的主要途径之一,其微小的变化将导致大气CO2浓度的较大波动。菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物（90％）的根系和生境中。菌根共有7种类型,其中,在自然界中以丛枝菌根和外生菌根为主。众多研究表明,菌根对土壤呼吸有着至关重要的影响,是预测土壤CO2释放速率必须考虑,但却是难以估算的因素。文章总结了有关菌根（包括丛枝菌根和外生菌根）对土壤呼吸影响的研究进展,对目前所得到的研究结果进行了分析,表明菌根真菌侵染植物根系形成菌根后,能提高土壤呼吸的速率,其可能的途径有3条：（1）增强了根系的呼吸,（2）菌根真菌自身呼吸的组分,（3）根外菌丝促进了非根际区土体的呼吸。但是,菌根侵染对根系呼吸敏感性（Q10）影响的研究,大多数则表现为不显著。同时,菌根对土壤呼吸的影响受到各种因素的制约。通过对不同温度下菌根真菌呼吸速率的分析,表明菌根真菌对温度的升高具有适应性。从目前已发表的报道来看,目前关于菌根对土壤呼吸影响的研究还非常少,但可喜的是,近年来,越来越多的研究已经意识到了菌根在土壤呼吸中的重要作用。准确评估菌根在土壤呼吸中的贡献,将有助于预测未来在气候变化下,土壤cO2的排放量。     

生物黑炭输入对茶园土壤呼吸的影响

生物黑炭是化石燃料或生物质不完全燃烧产生的一种非纯净碳的混合物,施入土壤后能有效减少温室气体排放、改良土壤性状、促进植物生长,但生物黑炭施用对土壤碳排放的影响仍存在不确定性。茶园是我国南方地区主要土地利用类型之一,为明确生物黑炭输入对茶园土壤碳排放的影响,本文采用田间试验研究生物黑炭施用对茶园土壤呼吸的影响。试验设置生物黑炭施用量0 t·hm^-2（CK）、8 t·hm^-2、16 t·hm^-2、32 t·hm^-2和64 t·hm^-25个水平,采用LI-Cor8100开路式土壤碳通量测定系统对不同生物黑炭施用水平处理下茶园土壤呼吸速率进行长期定位观测。结果表明,茶园土壤呼吸速率的季节变化规律呈现单峰曲线特征,最高值出现在8月份,最低值出现在1月份;土壤呼吸速率与土壤10 cm温度呈极显著的指数相关关系,土壤10 cm温度能够解释各处理土壤呼吸月动态变化的67.79%-89.16%。生物黑炭输入提高了茶园土壤呼吸速率,各处理年平均土壤呼吸速率分别比CK提高10.75%、17.52%、35.78%和42.58%,并与CK差异达显著水平（p〈0.05）;生物黑炭输入降低了茶园土壤呼吸敏感性（Q10值）,各处理土壤呼吸Q10值分别比CK降低1.96%、3.14%、4.01%和10.76%。土壤呼吸温度敏感性的降低验证了生物黑炭具有热稳定性和生物学稳定性,是可以在茶园土壤中长期固存的惰性有机碳。     

城市化对土壤呼吸作用影响的研究进展

土壤呼吸是指土壤产生CO2的所有代谢作用,是碳素由陆地生态系统进入大气的主要途径和大气CO：的重要来源,是影响全球碳循环的途径之一,它的变化可能会对大气CO2浓度产生显著的影响。城市化的推进引起世界范围内土地利用／覆盖方式的变化,这种变化对土壤的理化性质、生物学特性等产生深刻影响,从而影响土壤的呼吸作用。因此,研究城市化引起的土壤呼吸变化对于精确地估测陆地碳循环有着重要意义。国外在20世纪90年代就开始了城乡梯度上土壤碳动态的研究,而我国在这这方面的研究还处在起步阶段,尤其是关于由自然土壤转变为城市土壤后,土壤呼吸变化的机制研究较少。已有的研究表明,在干旱和半干旱地区,城市化引起土壤呼吸降低,而非干旱区则相反。此外,城市化过程中,土壤呼吸变化的方向和强度因所处的气候区域、利用的土地来源、城市内部的土地利用方式及植被类型的不同等而存在差异,但仍存在许多不确定的影响因素,如与气候变化的耦合作用等。因此,在未来城市化过程对土壤呼吸作用的研究中,应加强土壤呼吸作用的直接影响因子和间接影响因子、时空差异及其他更精细的研究。     

镧积累对红壤有效养分的影响

通过室内培养和盆栽试验 ,研究了镧积累对红壤有效养分的影响。结果表明 ,镧积累降低了土壤有效氮、有效磷含量 ,有效氮、有效磷含量与镧浓度呈显著的负相关 ,镧对土壤有效钾的影响不明显。     

Changes in some soil properties at different incubation periods after tobacco waste application

In this study changes in organic carbon (OC), basal soil respiration (BSR), nitrate nitrogen (NO3-N), electrical conductivity (EC) and aggregate stability (AS) of a clay loam soil due to tobacco waste (TOW) application were monitored for 240 days. After incorporating 5% TOW into soil according to oven dry weight basis, soil samples were incubated at field capacity for 20, 40, 80, 140 and 240 days under a greenhouse condition. TOW application significantly increased all soil properties over the control treatment Soil OC and AS values had significant positive correlations each other and with the other soil properties. Soil OC, BSR and AS values significantly increased from 0.12%, 0.03 microg CO2-C g(-1) dry soil 24 hr and 20.7% in control treatment to 1.13%, 3.7 microg CO2-C g(-1) dry soil 24 hr and 54.4% in TOW treatment, respectively in 20 days. While the highest NO3-N (1780 ppm) was found in 40 days, the highest EC (3.35 dS m(-1)) was in 240 days after TOW application. Disaggregation occurred in all treatments after 20 days of incubation due to probably the more substrate demands of microorganisms in soil.     

不同纤维素降解菌对玉米秸秆的降解效果

该研究旨在探索不同纤维素降解菌对玉米秸秆降解效果的差异性,为秸秆资源化利用提供参考。利用筛选自宁夏秸秆堆、畜粪和土壤中的四株纤维素降解菌,分别为黄曲霉(Aspergillusflavus)Z5-3菌株,非洲哈茨木霉(Trichoderma afroharzianum)Z6-4菌株,藤黄单胞菌(Luteimonas sp.)X11-1菌株,施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)X3-5-1菌株,通过室内控温秸秆堆肥发酵试验,研究添加不同纤维素降解菌后堆肥温度、pH值、碳损失、氮损失、有效养分含量的变化规律。试验结果表明,与对照(不加菌处理)比较,加菌处理提前1-2 d进入高温期,最高温度提高了0.3-1.3℃,且细菌处理较真菌处理提前1 d进入高温期,最高温度提高了0.5-0.7℃。pH值总体呈先增加后降低的趋势,且在高温期达到最大值。与对照相比,加菌处理NH3和CO2累积释放量具有降低趋势。以全氮含量变化计,细菌X11-1、X3-5-1处理的氮损失分别为26.14%和26.57%,真菌Z5-3、Z6-4处理分别为36.49%和34.19%,表明添加不同纤维素降解菌可不同程度地降低堆肥物料中的碳损失和氮损失,其中细菌处理保氮效果显著优于真菌处理。与对照相比,细菌X11-1、X3-5-1处理、真菌Z5-3、Z6-4处理分别提前腐熟5、2、2、2d,表明添加纤维素降解菌可减少堆肥物腐熟时间,促进物料养分浓缩。综合判断,玉米秸秆堆肥中加入纤维素降解菌,有利于降低物料的碳、氮损失,且细菌的保氮效果优于真菌,其藤黄单胞菌X11-1处理最先达到腐熟,为最佳处理。     

铜胁迫对高丹草和紫花苜蓿生长和光合特性的影响

以高丹草（Sorghum×S.sudanes）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.）为试验材料,通过水培试验,研究了不同浓度Cu处理对两种牧草生长及光合特性的影响。试验结果显示,随着Cu处理浓度增加,两种牧草叶、茎、根生物量逐渐下降,并在100μmol.L-1 Cu2＋处理后达到显著水平。Cu胁迫导致两种牧草气孔导度、RuBP羧化酶的最大羧化效率、最大电子传递速率调控的RuBP再生的潜在速率和磷酸丙糖利用中有机磷的释放速率、以及叶绿素质量分数降低,最终导致净光合速率降低。Cu胁迫下,两种牧草二氧化碳饱和点和二氧化碳饱和点净光合速率降低,而二氧化碳补偿点却升高。另外,Cu处理还降低了两种牧草的蒸腾速率和日间呼吸速率。且在光合、蒸腾和呼吸作用参数的变化幅度上高丹草要大于紫花苜蓿。这些结果表明Cu胁迫抑制了两种牧草的生长、光合作用、蒸腾作用和呼吸作用,而且对高丹草的抑制作用要强于紫花苜蓿;Cu胁迫下光合作用的下降不仅与气孔导度的下降相关,而且与光反应和暗反应的受阻有关。这些研究结果可为筛选和培育耐Cu和富集Cu的牧草品种和用牧草修复铜污染水体及土壤提供依据。     

大气CO2升高对土壤碳循环影响的研究进展

土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。据估计,全球土壤（表层1m）有机碳积累总量相当于大气中碳总量的2～3倍。土壤是温室气体的源或汇,土壤碳库的变化将影响大气C02的浓度,因此,土壤碳库对人类活动的响应也是全球碳循环和全球变化研究的热点。在全球变化的大背景下,大气CO2升高导致植被生态系统碳平衡的改变进而对土壤碳循环产生影响。总结了陆地生态系统碳循环对大气C02浓度升高响应的主要生物学机制及过程,简述了大气C02浓度升高对影响土壤碳输入和输出的各因素的研究进展,并指出未来研究的主要方向。在大气C02浓度升高条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要反映在以下几个方面：1）不同类型植物群落的净初级生产力（NPP）显著增加,但湿地植物的净初级生产力也有可能降低;2）光合产物向根系分配的数量增加,地上／地下生物量降低,根系形态发生变化,根系周转速率和根系分泌等过程的碳流量提高;3）植物含氮量降低,C／N提高,次生代谢产物增加,微生物生长受到抑制,植物残体分解速率降低;4）土壤呼吸速率显著增加,提高幅度受植物类型与土壤状况的影响;5）进入土壤的植物残体及分泌物的数量和性质影响土壤酶的活性,脱氢酶和转化酶活性增加,酚氧化酶和纤维素酶受植物类型与环境条件的影响;6）土壤中真菌的数量的增加幅度要高于细菌;7）CH4释放量增加,在植物的生长期表现更为明显。由于陆地生态系统碳循环的复杂性,研究结果仍有很大的不确定性。大气C02浓度升高与全球变化的其它表现间的交互作用将是今后研究的重点,同时由于土壤碳循环是一个由微生物介导的生物地球化学循环过程,因此,加强陆地生态系统碳循环的微生物机制研究也将为全面理解碳循环的过程提供更加准确的研究理论基础。