自然生态恢复过程中尾矿废弃地土壤微生物变化

尾矿废弃地是一种人为的裸地,其自然生态恢复过程表现为典型的生态系统原生演替过程.尾矿废弃地自然生态恢复过程为人们了解生态系统发展过程中土壤微生物群落的变化提供了一个良好的机遇.该研究以2处(即,铜陵杨山冲尾矿废弃地和铜官山新尾矿废弃地)不同时期弃置的、处于3个演替阶段(原生裸地阶段、隐花植物结皮阶段和草本维管植物群落阶段)的铜尾矿废弃地为研究对象,利用传统培养法(稀释平板法)和分子生物学法(净DNA含量法)相结合的手段对土壤微生物量和土壤微生物群落结构变化及其影响因素进行了调查.数据分析表明:随着尾矿废弃地上植物群落的形成和发展,尾矿废弃地水分含量增加、pH降低、土壤有机质和总氮质量分数提高;土壤微生物数量逐渐增加,维管植物群落下的尾矿废弃地中土壤微生物数量明显高于处于演替初期阶段的隐花植物结皮,高于裸地;不同演替阶段尾矿废弃地中土壤微生物群落结构表现为细菌(60.68﹪～97.45﹪)>放线菌(2.50﹪～39.13﹪)>真菌(0.05﹪～0.82﹪);相关分析发现,尾矿废弃地土壤微生物量变化与基质的含水量、总氮和有机质质量分数呈正相关,而与pH变化呈负相关.研究结果表明,在尾矿废弃地自然生态恢复过程中,伴随着植物群落形成、发展和基质理化性质的逐步改善,尾矿中土壤微生物也逐步恢复.     

蜈蚣草生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响

通过盆栽模拟试验,研究了蜈蚣草(Pteris vittata)生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响。结果表明,蜈蚣草根际土壤中过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性均随着植物的生长而呈现不同程度的升高,其中过氧化氢酶和脲酶活性均与植物生长时间之间呈显著正相关,多酚氧化酶和蔗糖酶活性在植物生长旺盛期达到峰值,分别为对照组的3.59和2.58倍,随后逐渐下降;而磷酸酶活性却随着植物的生长而显著降低。过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性与蜈蚣草地下部分干质量的相关性大于其地上部分,且5种土壤酶活性与土壤有机质含量之间相关显著。蜈蚣草生长可有效改善根际铜尾矿的基质环境和根际土壤肥力水平,因此,在铜尾矿废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力。     

苏南丘陵区林地土壤酶活性及其与土壤理化性质的相关性

研究了苏南丘陵地区马尾松、毛竹、麻栎、杉木4种林分土壤的蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶活性及其与土壤理化性质的关系.结果表明,马尾松林土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶活性最高,毛竹林土壤脲酶活性最高,裸地土壤3种酶活性均最低;3种酶活性在土壤剖面中呈自上而下逐渐减小的趋势,蔗糖酶、酸性磷酸酶活性随土层深度的变化较大,脲酶活性相对变化较小.相关分析结果表明,蔗糖酶和酸性磷酸酶分别与全N、有效P、有机质在α=0.01水平下呈显著正相关,且2种酶之间在α=0.01水平下呈显著正相关;蔗糖酶与Pb在α=0.05水平下呈显著正相关,酸性磷酸酶与Cu、Pb在α=0.01水平下呈显著正相关;脲酶与全P、有机质、Pb在α=0.01水平下呈显著正相关,与容重在α=0.01水平下呈显著负相关,与全N、酸性磷酸酶、Cu在α=0.05水平下呈显著正相关.回归分析结果表明,3种酶与全N、有效P、有机质、Cu、Pb之间呈非线性关系.主成分分析结果表明,对4种林分土壤肥力起主要作用的因子主要包括:土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、全N、有效P、速效K、有机质.3种酶可作为较理想的土壤质量评价指标.     

不同放牧梯度下草甸草原土壤微生物和酶活性研究

通过小区控制放牧实验,研究呼伦贝尔草甸草原不同放牧强度下草地土壤微生物和酶活性的变化。结果表明：不同处理土壤微生物数量表现为细菌〉放线菌〉真菌。不同土层土壤微生物总数不放牧处理大于放牧处理,0～30 cm土层土壤微生物生物量碳、氮含量在轻牧区较高,在中牧区较低。土壤脲酶和过氧化氢酶活性轻度放牧和中度放牧高于不放牧和重度放牧。土壤微生物数量、生物量、土壤蛋白酶和过氧化氢酶活性均随土壤深度的增加呈递减趋势。相关分析表明,土壤微生物数量、微生物生物量以及土壤酶活性相互之间密切相关,土壤微生物量N与细菌达到极显著正相关（P〈0.01）,与真菌和放线菌呈显著相关（P〈0.05）。土壤微生物量C与真菌达到极显著负相关（P〈0.01）,与放线菌呈显著负相关（P〈0.05）。土壤微生物数量、土壤微生物量N与转化酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性呈显著或极显著正相关。土壤微生物量C与转化酶、蛋白酶、过氧化氢酶呈显著负相关（P〈0.05）。     

恢复措施对排土场土壤酶活性和微生物量的影响

以海州露天矿排土场为研究对象,选取工程复垦、人工种植林地(榆树、刺槐和紫穗槐)和天然草地3种恢复措施作为修复地,以荒裸地作为对照,研究恢复措施对土壤酶活性和土壤微生物量的影响,探讨生态恢复措施对排土场土壤质量的改善情况.结果表明,在同一土层中,修复地土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性和土壤微生物量显著高于荒裸地(P0.05),人工林地和天然草地在提高上述4种土壤酶活性方面显著高于工程复垦地(P0.05),工程复垦能够显著提高土壤过氧化氢酶活性(P0.05),却不能显著提高土壤微生物量(P0.05).表层土壤中,微生物量C/N比值表现为人工林地和天然草地显著高于其他土壤(P0.05),深层土壤则为荒裸地最高.从垂直分布上看,土壤酶活性和土壤微生物量C、N随着土壤深度的增加而降低.相关分析表明,土壤酶活性和微生物量与土壤养分含量之间密切相关,说明土壤酶活性和微生物量可以作为评价排土场土壤质量的生物学指标.3种恢复措施对土壤质量的改善能力依次为人工林地天然草地工程复垦地,在林种的选择上为乔木灌木.     

低浓度Pb^2＋对Cd^2＋污染下冬小麦幼苗根微域土壤水解酶活性及与根微域土壤生化特征关系的影响

采用盆栽试验法探讨了Cd^2＋、低于国家“土壤环境质量标准”规定的II类土壤环境基准值300mg-kg^-1干土时的Pb^2＋与Cd^2＋复合处理对冬小麦幼苗根微域土壤磷酸酶、转化酶和脲酶活性及与根微域土壤微生物数量和生化特征关系的影响特征。结果表明：（1）Cd^2＋对冬小麦幼苗根微域土壤转化酶、脲酶和磷酸酶活性表现为显著抑制效应;而低浓度Pb^2＋主要表现为协同Cd抖污染抑制根微域土壤水解酶活性效应;（2）Cd^2＋处理下,磷酸酶活性与微域土壤有机质含量呈极显著正相关;转化酶活性与细菌、真菌和放线菌数量呈显著负相关,与有机质呈显著正相关;脲酶活性与细菌、真菌和放线菌数量及微生物量碳表现为极显著正相关;（3）Pb^2＋／cd^2＋处理下,碱性磷酸酶活性与微生物量碳表现为显著正相关;转化酶活性与全氮含量表现为显著负相关,与有机质含量呈极显著正相关;脲酶活性与全氮呈极显著正相关,与有机质为极显著负相关,总体来讲,Cd^2＋／Pb2＋与Cd^2＋处理之间酶活性与生化特征的关系存在明显差异;同时Pb^2＋／Cd^2＋处理下磷酸酶、转化酶和脲酶活性与土壤微生物数量之间的相关性特点与Cd^2＋处理下也明显不同。     

黄土丘陵区不同土地利用类型下土壤酶活性和养分特征

研究了土地利用类型对土壤酶活性和土壤养分的影响.首先通过最小显著性差异(LSD)评价各样地之间和同一样地土壤剖面四个不同层次的土壤酶活性和养分的差异,其次分析四种土壤酶(转化酶、碱性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶)活性和土壤养分之间相关性;最后以农地为对照,应用土壤恢复指数研究不同土地利用类型对土壤的改良效果.研究结果表明,同农地相比,不同土地利用类型的表层(0～5 cm)土壤四种酶活性、全氮、有机质和碱解氮含量均有所提高,且在同一土地利用类型下表层土壤酶活性和养分均显著大于下部各土层.相关性分析表明,土壤四种酶活性与有机质、全氮、碱解氮呈极显著正相关关系.同农地相比,其余土地利用类型表层土壤质量显著提高,而以杨树、侧柏、油松、仁用杏和刺槐5种人工林地的土壤质量提高最为明显,同龄树种中,杨树对土壤的恢复效果大于刺槐和油松.     

衡阳紫色土丘陵坡地土壤酶活性对植被恢复的响应

以典型的衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段为研究对象。采用空间代替时间序列的方法,选用立地条件基本相似的裸荒地、草本群落、灌木群落和乔木群落4种类型表示恢复的4个阶段,通过调查取样和实验分析,探索不同恢复条件下0-10、10-20、20-40 cm土层酶活性的分布特征,以及土壤酶活性对植被恢复的响应。结果表明：1）随着恢复的进行,脲酶、蔗糖酶与碱性磷酸酶活性显著增加（P＜0.05）,过氧化氢酶活性显著减小（P＜0.05）。2）随着土层的加深,脲酶、蔗糖酶与碱性磷酸酶活性显著减小（P＜0.05）,过氧化氢酶活性显著增加（P＜0.05）。3）脲酶、蔗糖酶与碱性磷酸酶之间呈极显著正相关（P＜0.01）,且均与土壤含水量、物理性黏粒、土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效钾、阳离子交换量呈极显著正相关（P＜0.01）,与容重及pH值呈显著或极显著负相关（P＜0.05或P＜0.01）。4）过氧化氢酶与脲酶呈极显著负相关（P＜0.01）,与蔗糖酶与碱性磷酸酶相关性不显著（P＞0.05）,与土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效钾及阳离子交换量呈显著或极显著负相关（P＜0.05或P＜0.01）,与 pH 值呈显著正相关（P＜0.05）。5）土壤脲酶、蔗糖酶与碱性磷酸酶可敏感地反映植被过程中土壤质量的变化,植被恢复可改善表层与深层土壤的生物学性质。     

沼液对甘蓝连作土壤生物学性质的影响

以施用化肥225 kg/hm2为对照,设置两种不同的沼液用量(以纯氮计):沼液I(168 kg/hm2)和沼液II(225 kg/hm2),通过连续3 a的甘蓝种植试验,研究沼液对甘蓝连作土壤微生物区系、土壤酶活性以及土壤养分与土壤酶活性之间的相关性.结果表明:1)施用沼液显著改善了连作土壤的微生物区系,溶磷细菌、解钾细菌、氨化细菌、固氮菌和放线菌的数量显著增加;同时抑制了真菌的富集.两种不同用量的沼液处理较化肥处理的土壤细菌/真菌(B/F)值分别提高了142.7%和202.3%.2)在225 kg/hm2等氮水平下,施用沼液显著提高了土壤的蔗糖酶、磷酸酶和蛋白酶活性,较之化肥处理分别提高了63.96%、137.61%和139.66%;同时显著降低了土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性.3)土壤养分与土壤酶活性相关性分析表明,有机质含量与土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性呈显著正相关,与过氧化氢酶活性呈显著负相关,而与多酚氧化酶活性无明显相关性;磷酸酶活性与土壤速效磷含量呈显著正相关;蛋白酶活性与土壤碱解氮、全氮含量呈显著正相关.表4参24     

长期不同施肥方式下土壤酶活性与肥力因素的相关性

利用常熟农业生态国家野外试验站长期定位试验,对长期不同施肥方式下(无肥、化肥、化肥 秸秆,始于1989年,采用稻麦轮作方式)土壤酶活性和水稻土养分的相关性进行了研究,探讨长江三角洲地区施肥管理措施对土壤酶活性的影响以及土壤酶活性作为土壤肥力质量指标的可能性.结果表明,土壤酶活性对长期不同施肥管理方式有明显的响应,化肥处理比无肥处理中土壤脲酶、转化酶、酸性磷酸酶活性分别提高108.7%、170.2%和58.0%,化肥 秸秆处理比单施化肥处理中相应酶活性分别提高30.7%、85.5%和25.8%,三种施肥管理方式之间土壤酶活性差异性显著(P<0.05);土壤脲酶、转化酶和碱性磷酸酶活性之间呈极显著的正相关,脲酶与转化酶、碱性磷酸酶的相关系数为0.915和0.942,转化酶与碱性磷酸酶的相关系数为0.918 (P<0.01),三者均与土壤速效磷均存在极显著的正相关,相关系数分别为0.884、0.846、0.824 (P<0.01);三种酶活性与作物产量之间的相关系数分别为0.845、0.812、0.824(P<0.01),土壤酶活性和作物产量之间的相关性优于土壤养分和作物产量之间的相关性,这说明土壤酶活性和施肥方式呈密切的相关性,可将其作为评价土壤肥力的指标.     

子午岭植被演替过程中土壤生物学特性的动态

土壤生物学特性在土壤有机质的形成和降解、营养循环等方面起重要作用。植被的恢复演替显著影响土壤生物学特性,尤其影响土壤酶活性。植被演替过程中土壤酶活性的研究结果表明,随着植被恢复年限的延长,土壤脲酶和转化酶的活性逐渐提高,17 a达到最大值,随后有所降低。土壤酶活性和土壤化学特性和微生物量的相关性分析表明,土壤转化酶和脲酶不仅互相之间具有显著的相关性,而且它们与土壤有机碳、全氮、微生物碳氮之间都具有显著的正相关性,说明土壤酶活性与土壤有机质紧密相关,与微生物的大小紧密相关,所以土壤酶活性可以表征土壤生物学肥力。     

黄河三角洲不同植被类型土壤酶活性的季节变化

黄河三角洲自然保护区的酶活性季节特征一定程度影响了该地植被分布类型,为研究黄河三角洲自然保护区不同植被土壤酶活性的季节特征,分别选取碱蓬(Suaeda salsa)、柽柳(Tamarix chinensis)、芦苇(Phragmites communis)、刺槐(Black Locust)和高粱(Sorghum)5种典...     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤酶活性的演变研究

研究了毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的响应过程,并对其与土壤养分的相关关系进行分析。结果表明,随沙漠化程度的加剧,土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均降低,随土层深度的增加,土壤脲酶活性呈降低趋势,土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶并未表现出规律性变化,沙漠化过程破坏了土壤酶的活性,三种酶活性能较为敏感地反映土壤环境的变化;相关性分析结果显示,土壤三种酶活性之间存在着极显著正相关性．且三种酶活性与土壤有机质和全氮含量之间同样存在极显著正相关性,表明三种酶在相互作用过程存在共生关系,且能够作为衡量土壤肥力的重要指标。土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性变化可作为衡量沙漠化环境变化的重要指示性指标,并可为进一步揭示沙漠化的生物学规律提供依据。     

铜尾矿区9种优势植物体内重金属和氮磷含量研究

以杨山冲铜尾矿废弃地人工覆土上生长的9种优势植物为研究对象,探讨不同植物对尾矿基质中重金属和氮磷的吸收特性以及与基质理化性质之间的关联。土壤样品采集时沿基质垂直方向分为4层：A层（覆土层0~5 cm）、B层（覆土层5~20 cm）、C层（尾砂层20~25 cm）、D层（尾砂层25~40 cm）,植物样品采集时草本植物分地上和地下2部分、木本植物分根、茎和叶3部分采集。结果表明：随着9种植物生长,A层和B层基质理化性质得到明显的改善。主要表现在A层中w（总氮）、w（氨氮）、w（硝氮）、w（有效磷）和w（有机质）显著高于C、D层（P〈0.05）,B层中w（有效态Cu）、w（有效态Zn）显著低于A、C、D层（P〈0.05）。9种优势植物对Cu、Pb、Zn的吸收和积累能力具有明显差异性,其中草本植物以根系积累为主,木本植物以叶片积累为主。草本植物对尾矿基质表现出较强的适应性和耐性,其中毛叶荩草（Arthraxon prionodes）根系中Cu、Pb、Zn的富集量均最大,耐性表现最突出,是较为理想的铜尾矿基质的修复物种。另外,本研究还发现,9种植物体内氮磷质量分数也各不相同,其中木本植物叶中氮磷质量分数均大于根、茎。木本植物体内w（总氮）与w（总磷）、w（Cu）、w（Zn）相关性较好,草本植物体内w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）之间相关性较好,表明彼此之间存在一定的促进作用。     

川西亚高山、高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态特征

为深入了解川西亚高山/高山森林冬季生态学过程,于2008年11月─2009年10月,在土壤冻结初期、冻结期和融化期及植被生长季节,研究了不同海拔岷江冷杉林（Abies faxoniana）土壤微生物生物量和酶活性动态。各海拔森林土壤在冬季维持着较高的微生物生物量含量和酶活性,并随土壤冻融过程不断变化。土壤有机层和矿质土壤层冬季微生物生物量碳和氮含量及转化酶和尿酶活性均表现出受冻结初期土壤冻融循环影响显著降低,在冻结期变化不明显,在融化期急剧增加至融化后显著降低的趋势,且土壤有机层微生物生物量含量和酶活性在融化期具有一个明显的年高峰值。海拔变化显著影响了土壤酶活性,但对土壤微生物生物量不显著。土壤温度与土壤微生物生物量含量相关显著。这表明季节性冻融期是土壤生态过程的重要时期,土壤冻融格局显著影响川西亚高山/高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态。     

上海市沿海防护林下土壤养分、微生物及酶的典型相关关系

以上海市沿海防护林为研究对象,选择6种不同树种的防护林带,采集0～10、10～20、20～40、40～60cm四层土样为研究材料,运用典型相关分析法,对防护林地土壤养分因子、微生物因子和酶活性因子中每两组变量间的相关性进行了分析。结果表明：三组变量土壤养分、微生物、酶活性中,每两者之间均有显著的典型相关变量存在,而且基本能够代表变量总体相关信息;土壤养分和土壤微生物间的相关主要由全氮、速效磷含量与微生物生物量氮、微生物生物量碳和微生物生物量磷引起;土壤养分与土壤酶活性间的相关性主要由全氮、有效磷、水解氮含量与脲酶、蛋白酶活性的相关性引起;土壤微生物与土壤酶活性间的相关性主要是由微生物生物量氮、微生物生物量磷与脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶活性的相关性引起;不同林地不同土壤层次的养分、微生物及酶活性在各对典型变量上的聚集趋势可为防护林建设过程中的树种选择与土壤健康诊提供一定的依据。     

三江平原小叶章湿地土壤酶活性的季节动态

选取三江平原小叶章（Calamagrostis angustifolia）沼泽湿地为研究对象,于5—9月采集0～20cm土壤样品,分析了小叶章湿地土壤酶活性的季节动态变化,并探讨了其与土壤有机碳和全氮含量的关系。结果表明：小叶章湿地土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性具有明显的季节变化特点,变异系数分别为13.1%、7.9%、13.6%、9.8%、5.0%、27.0%。土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、纤维素酶活性具有相似的动态规律,均在6月份出现一个波峰值,但最大值出现的月份不同,脲酶、蔗糖酶、纤维素酶在9月份时的酶活性最高,而酸性磷酸酶和过氧化氢酶在6月份时酶活性最高。淀粉酶活性动态规律表现为5—7月酶活性降低,而后酶活性升高,9月份酶活性最高,此时淀粉酶的水解能力最大。并且,随着季节变化,小叶章湿地土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶活性与有机碳含量显著正相关（p〈0.05）,淀粉酶、酸性磷酸酶活性与土壤全氮含量显著正相关（p〈0.05）。     

秸秆与氮肥配施对辽西旱区土壤酶活性与土壤养分的影响

通过田间试验研究了玉米（Zea mays L.）秸秆与氮肥配施对耕层土壤酶活性及土壤养分的影响。试验设4个秸秆还田量水平,2个施氮量水平。结果表明：在秸秆配施氮肥条件下,耕层土壤中性磷酸酶、脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性以及有机质和全氮质量分数均表现为随着玉米秸秆还田量的增加而提高,而硝态氮（3NO-N）和铵态氮（＋4NH-N）质量分数则表现为随着玉米秸秆还田量的增加而减少,4种土壤酶活性与土壤有机质和全氮质量分数均呈显著正相关,与土壤硝态氮和铵态氮质量分数则呈显著负相关。玉米秸秆还田量9 000 kg.hm-2配施氮肥量420 kg.hm-2是辽西风沙半干旱区效果较好的技术措施。     

污水灌溉区土壤肥力及酶活性特征研究

通过野外调查和采样分析,研究了石家庄栾城县不同污水灌溉时间（0-52a）和不同层位（0-100cm）耕地土壤肥力及酶活性的分布特征。研究结果表明：与清灌对照点相比,污水灌溉区表层（0-20cm）土壤有机质含量、全氮含量、全磷含量、蔗糖酶活性、脲酶活性和磷酸酶活性、亚表层（20-40cm）蔗糖酶活性、磷酸酶活性和下层（40-60cm）蔗糖酶活性均相对较高,而下层有机质含量、全氮含量和底层（60-100cm）全氮含量均相对较低。4层土壤阳离子交换量和过氧化氢酶活性较对照点均无明显的变化规律。表层土壤全氮含量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性、亚表层有机质含量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性、下层蔗糖酶活性与污灌时间之间均存在显著相关性沪〈0．05）。上述特征反映了土壤肥力及酶活性对污灌的响应具有明显的层位效应和非同步性,而这些响应是由于污水中的营养物质输入土壤后引发微生物活性提高的“激发效应”所致。