香港人工林改造对林分土壤理化性质、土壤微生物生物量及土壤酶活性的季节影响

土壤理化性质、土壤微生物及土壤酶活性是土壤生态系统的重要组成部分,研究林分改造对土壤因子的影响,可为人工林改造与林地土壤质量恢复提供科学依据。文章对香港地区20年生尾叶桉(Eucalyptus urophylla)和马占相思(Acacia mangiumin)人工林进行间伐套种处理(套种密度为1 665 plants·hm~(-2),以不间伐林分为对照),采用野外调查与室内试验相结合的方法分析间伐套种3 a后2种林分的土壤理化性质、土壤微生物生物量和土壤酶活性的季节变化。结果表明,(1)间伐套种3 a后,各林分土壤均呈酸性,间伐对林分土壤容重和孔隙度影响不显著,但提高了冬夏季林分土壤电导率。(2)间伐套种对冬季和夏季2种林分土壤理化性质的影响存在差异。与未间伐林分相比,间伐套种减少了冬季尾叶桉林分土壤养分的消耗,但提高了夏季林分土壤养分的含量。间伐套种降低了冬季马占相思林分土壤氮素含量及夏季土壤交换性Ca含量,提高了冬季林分土壤交换性元素和夏季土壤氮素含量。(3)无论是间伐套种林分还是未间伐林分,夏季2种林分的土壤微生物生物量C(226.35~619.44 mg·kg~(-1))和微生物生物量N(21.18~52.44 mg·kg~(-1))均高于冬季。间伐套种处理促进了尾叶桉林分土壤微生物生物量的增加,而马占相思林分则相反。(4)间伐套种处理对2种林分过氧化氢酶活性的季节影响不显著,对尾叶桉的土壤磷酸酶和脲酶的季节影响不一致,但降低了马占相思林分的土壤酶活性。(5)综合分析,间伐套种处理改善了尾叶桉林分的土壤理化性质,提高了土壤微生物生物量和土壤酶活性;但对马占相思林分的土壤肥力改善作用并不明显。     

双季稻区冬种覆盖作物对土壤微生物量的影响

利用氯仿熏蒸浸提法研究了南方双季稻区4种冬季覆盖作物对土壤微生物量碳、氮周年动态的影响.结果表明:冬季种植紫云英(Astragalus sinicus L.)、黑麦草(Lolium multiflroum Lam.)和马铃薯(Solanum tuberosum L.)土壤微生物量碳含量分别为:248.8mg·kg-1、256.7mg·kg-1和238.9mg·kg-1均显著高于冬闲田的218.3 mg·kg-1(P<0.05),增幅为9.43%～17.59%;冬季种植油菜(Brassica campestris L.)土壤微生物量碳比冬闲田提高了0.63%,没有显著性差异.4种覆盖作物土壤微生物量氮含量分别为:紫云英,100.3 mg·kg-1、黑麦草,153.8 mg·kg-1、马铃薯,99.9 mg·kg-1和油菜,86.2 mg·kg-1,均显著高于冬闲田,73.5 mg·kg-1(P<0.05).对比冬闲田,各个覆盖作物均显著提高土壤有机质含量(P<0.05).说明种植冬季覆盖作物可以提高土壤有机质含量和有效养分含量,促进了土壤微生物的活动,有利于保持土壤肥力.     

冬绿肥-春玉米农田生态系统服务功能价值评估

冬闲田种植绿肥是中国华北地区农业种植结构调整的重要措施之一。文章基于农田生态系统服务功能价值理论,结合绿肥作用特性,选取农产品供给、气体调节、土壤养分累积、土壤保持和水分涵养5类服务功能,采用生态经济学方法,构建了冬绿肥-春玉米农田生态系统服务功能价值评估体系。在此基础上,对华北主要豆科绿肥作物毛叶苕子(Vicia villosa Roth)和非豆科绿肥作物二月兰(Orychophragmus violaceus)轮作春玉米农田生态系统服务功能价值进行评估并与春玉米单作对照。结果表明,二月兰、毛叶苕子轮作春玉米农田生态系统服务功能总价值分别为7.14和6.90万元·hm-2,较常规春玉米单作分别提高23.45%和19.15%。冬绿肥-春玉米农田生态系统各项服务功能中,气体调节价值最高,占总价值的60.84%~61.13%;其次为农产品供给功能价值,占总价值的19.92%~20.30%;其他功能价值贡献率从大到小依次为水分涵养功能、土壤养分累积功能和土壤保持功能。两种冬绿肥轮作春玉米农田生态系统在土壤养分累积功能价值上表现差异最大,二月兰-春玉米主要表现为提高土壤有效磷和有机质累积价值,毛叶苕子-春玉米则主要表现为提高土壤碱解氮累积价值。该研究实现了对冬绿肥引入农田的综合价值核算,有利于全面认识绿肥的综合效益,同时可为种植绿肥的生态补偿政策提供理论依据。     

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。     

蚯蚓粪肥输入促进水稻土有机磷矿化的机制研究

采用盆栽试验,以小白菜(Brassica chinensis L.)为试验作物,设置4个蚯蚓粪肥处理,分别为对照(CK,0 g·kg~(-1))、低量(A1,40 g·kg~(-1))、中量(A2,80 g·kg~(-1))、高量(A3,120 g·kg~(-1)),每个处理4次重复,于小白菜移栽后0、7、14、21d和35d采集土壤样品并测定各指标,研究蚯蚓粪肥对水稻土有机磷矿化以及微生物活性的影响。结果表明,(1)蚯蚓粪肥对小白菜根际土和非根际土微生物生物量碳、微生物生物量磷均有显著影响(P0.05),各处理组中非根际土微生物生物量碳磷比均低于根际土1.9-2.0倍。(2)培养期间,蚯蚓粪肥处理的水稻土酸性磷酸酶活性、有效磷及各磷形态含量相比对照组均有显著性提高。(3)处理组土壤各指标相关性分析结果表明:土壤微生物生物量磷、酸性磷酸酶活性均与中稳定性有机磷Na OH-P_o存在显著负相关关系;在A2和A3水平下,微生物生物量磷与活性有机磷Na HCO_3-P_o之间存在显著负相关关系,Na HCO_3-P_o与Na OH-P_o存在显著正相关关系,稳定态有机磷C.HCl-P_o与Na OH-P_o、Na HCO_3-P_o均呈显著负相关关系。研究表明,蚯蚓粪肥极显著提高土壤NaOH-P_o含量和酸性磷酸酶活性,有效促进Na OH-P_o活化的同时提高了微生物对磷的贮存,其中非根际土微生物对磷的固定强于根际土;蚯蚓粪肥在加速土壤Na HCO_3-P_o和Na OH-P_o矿化的同时也促进了C.HCl-P_o生成,其中微生物生物量磷对C.HCl-P_o的合成具有促进作用。     

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。     

经营模式对大渡河干暖河谷黄果柑坡地果园土壤微生物生物量和酶活性的影响

坡地果园是大渡河干暖河谷主要的土地利用方式之一,而土壤生物学特性是土壤肥力的关键组成部分.为了解不同经营管理措施下坡地果园的土壤生物学特性,比较研究黄果柑坡地果园不同经营模式(散户和集体经营)和不同坡位(下坡、中坡和上坡)的土壤微生物生物量和酶活性变化,并探讨它们与细根生物量、土壤养分等的关系.结果显示:经营模式和坡位导致土壤微生物生物量和酶活性差异明显.土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮及酶活性在不同坡位间表现为下坡中坡上坡;与散户经营的坡地果园相比,集体经营的土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、亮氨酸酶活性平均分别增加32%、13%和22%,而过氧化氢酶活性降低39%;土壤多酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶以及N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶活性在不同经营模式间相对稳定.进一步分析表明,土壤微生物生物量和酶活性与不同经营模式和不同坡位的黄果柑果园细根生物量、土壤通气度、土壤有机质等存在显著正相关(P 0.05).上述结果表明不同经营措施和坡位微地形导致的植物根系与土壤理化性质会影响土壤微生物生物量与酶活性,在果园后期应进行地面植物和相关的水肥管理,有助于增加与土壤碳、氮循环相关酶的活性,促进土壤养分循环,进而提高土壤肥力.(图4表2参42)     

典型城市森林旱季土壤团聚体稳定性与微生物胞外酶活性耦合关系

为了探究典型城市森林土壤团聚体稳定性旱季变化特征及影响因子,以广州市不同演替阶段的针叶林(Pine forest,PF)、针阔混交林(Mixed pine and broadleaf forest,MF)、常绿阔叶林(Broad-leaved evergreen forests,BF)为研究对象,分析表层土(0—10 cm)和剖面土(10—30 cm)团聚体稳定性、理化性质和微生物生物量及胞外酶活性等相关因子特征,以及土壤团聚体稳定性驱动因素与影响因素的耦合关系。结果表明,(1)土壤团聚体机械稳定性的平均重量直径(D_(MW))随土壤深度增加呈减小趋势,相反,几何平均直径(D_(GM))和重量分形维数(D_m)随土壤深度增加呈增大趋势。土壤团聚体水稳性的D_(MW)和D_(GM)呈MFBFPF,而D_m变化与之相反。(2)土壤微生物酶活性易受磷限制,其受限制程度呈MFBFPF,与土壤团聚体水稳性在森林类型中变化规律一致。(3)土壤理化性质、微生物生物量、酶活性等因子对土壤团聚体机械稳定性整体空间差异解释程度为13.3%,而对土壤团聚体水稳性整体空间差异解释程度为40.0%。(4)土壤微生物熵和微生物胞外酶活性是土壤团聚体稳定性的主要驱动因子,水稳性主要受微生物生物量碳和酸性磷酸酶活性影响,而其机械稳定性主要受微生物生物量氮磷影响。(5)演替后期的针阔混交林和常绿阔叶林土壤表现出较高的碳利用效率及较低的氮利用效率,微生物可通过调控微生物生物量和调节碳氮元素利用效率来改善演替后期群落受磷限制状况,进而影响土壤团聚体稳定性。研究结果可为城市森林土壤质量评价和生态环境保护提供理论依据。     

矿区周边农田冬种蚕豆、油菜对土壤性质的影响及作物镉铅累积特征

蚕豆和油菜是云南铅锌矿周边农田主要的冬季作物.通过大田试验,以空闲地为对照,研究冬种蚕豆和油菜对土壤速效养分含量、微生物数量与酶活性的影响及其镉(Cd)、铅(Pb)累积特征,结果表明:(1)与冬季空闲地相比,种植蚕豆显著增加四月农田土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量,分别增加1.8倍、30.08%和72.5%;种植油菜显著增加二月和四月农田土壤速效钾的含量,增幅为9.2%和106.5%.(2)种植蚕豆和油菜均显著增加二月和四月土壤细菌、放线菌和真菌的数量,以及四月农田土壤脲酶和过氧化氢酶的活性,且种植蚕豆土壤微生物数量增长大于种植油菜.(3)蚕豆主要在根部累积Cd和Pb,含量分别为11.7和107.6 mg/kg;油菜主要在根和茎叶累积Cd和Pb.(4)土壤细菌和放线菌数量、土壤脲酶活性与速效养分含量间呈显著或极显著正相关,土壤细菌数量与脲酶活性间呈极显著正相关.可见,冬季种植蚕豆和油菜显著改变铅锌矿周边Cd、Pb污染农田土壤的化学与生物学性质,并存在农作物Cd、Pb含量偏高的环境风险.     

炼山及遮阳网覆盖对马尾松人工林土壤微生物生物量碳和氮的影响

以炼山和不炼山的马尾松人工林为研究对象,采用遮阳网地表覆盖的方法,在炼山和覆盖后第60天(d 60)、d 150和d 300动态采集不同层次土壤样品,研究土壤微生物生物量碳和氮及其格局的动态过程.结果表明:炼山对覆盖后d 60、d 150和d 300土壤微生物生物量氮的影响显著(P0.05),分别降低了21%-63%、63%-108%、52%-97%.遮阳网覆盖可以明显增加炼山和不炼山环境下土壤微生物生物量碳和氮含量,但并不能完全改变炼山对土壤微生物生物量的负面效应.较之遮光率100%的遮阳网,遮光率85%的遮阳网覆盖更有效地促进了土壤微生物生物量的增加,可能更为有效地促进土壤微生物群落的恢复.同时,炼山和遮阳网覆盖均不能显著改变土壤微生物生物量碳氮比(P0.05).此外,炼山和覆盖后d 60时3个土壤层次土壤微生物生物量并无显著差异(P0.05),但d 150和d 300,15-30 cm土壤微生物生物量显著低于其他两个土层(P0.05),且以无遮阳网覆盖处理更为明显.     

青藏高原不同年限日光温室中高寒草甸土壤机械组成、养分与微生物活性变化

选取青藏高原东部种植年限分别为5、10和15 a的日光温室以及天然草地为研究对象,探讨了大棚蔬菜栽培对高寒草甸土壤机械组成、养分含量以及微生物活性的影响。结果表明:(1)随着种植年限的延长,土壤粒径呈变细的趋势。与对照相比,种植5、10和15 a后,温室土壤10!m粒径颗粒质量分数分别提高8.5、19.3和20.3百分点;(2)除铵态氮(NH_4~+-N)外,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、硝态氮(NO_3~--N)、全磷(TP)、有效磷(PO_4~(3-)-P)含量和阳离子交换量(CEC)随着种植年限的延长而升高,表现出显著积累趋势。种植10 a的温室土壤TP和PO_4~(3-)-P含量达到最大值,分别为1.4 g·kg~(-1)和80.8 mg·kg~(-1)。与对照相比,种植15 a的温室土壤SOC、TN、AN、NO_3~--N含量和CEC分别增加55.1%、93.8%、48.5%、138.3%和81.8%;(3)温室土壤微生物活性随种植年限的延长而增强。与对照相比,种植5 a的温室土壤脲酶和酸性磷酸酶活性分别升高46.2%和41.7%,种植10 a的温室土壤微生物生物量氮(MBN)含量和蔗糖酶活性分别升高66.7%和26.6%,种植15 a的温室土壤微生物生物量碳(MBC)含量和过氧化氢酶活性分别升高50.3%和100.0%。可见,日光温室栽培改善了高寒草甸土壤理化性质,提高了土壤微生物活性。     

汶川地震受损区恢复初期植物与微生物生物量、土壤酶活性对土壤呼吸的影响

为了解汶川地震灾区不同恢复方式土壤呼吸差异性及其影响因素,选取干旱河谷气候区与亚热带季风气候区,设置受损治理、未受损、自然恢复3种恢复方式的固定样地,于2015年9月到2016年9月测定土壤呼吸、植被生物量、土壤微生物生物量和土壤酶活性,分析各指标的季节变化特征及与土壤呼吸的相关关系.结果显示:土壤呼吸速率和9种生物学性质(植被地下生物量和总生物量、土壤微生物量碳和氮含量、土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶和蔗糖酶活性)在两个气候区的季节变化特征整体表现为冬春低、夏秋高.两个气候区的土壤呼吸速率、植物生物量、微生物量碳和氮含量、脲酶和蔗糖酶活性以及亚热带季风气候区碱性磷酸酶和纤维素酶活性、干旱河谷气候区的过氧化氢酶活性均表现为未受损区受损治理区自然恢复区,在受损治理区和自然恢复区各指标的恢复率介于11%-114%.两个气候区土壤呼吸的影响因子存在差异性,干旱河谷气候区主要为植物总生物量、地下生物量、微生物量氮含量以及土壤脲酶活性,亚热带季风气候区主要为碱性磷酸酶、纤维素酶活性.本研究表明不同恢复方式区域土壤呼吸速率存在差异性,群落植被生物量、微生物生物量与土壤酶活性是影响土壤呼吸的主要因子.(图5表2参28)     

华北地区几种冬闲覆盖作物碳氮蓄积及其对土壤理化性质的影响

充分利用华北地区冬季空闲耕地及光热资源,以冬闲耕地为对照,研究二月兰（Orychophragmus violaceus）、毛苕（Vicia uillosa Roth.）、黑麦草（Secale cereale L.）、草木樨（Melilotus officinalis）、紫花苜蓿（Medicago satiua L.）5种不同冬闲覆盖作物地上部、地下部以及总碳、氮的蓄积量及其对土壤理化性质的影响。结果表明：5种覆盖作物总干物质质量在4.6-8.82 t.hm-2之间,是冬闲田干物质质量的1.6-3.1倍。5种覆盖作物全碳蓄积量在1.80-3.14 t.hm-2之间,是冬闲田碳蓄积量的1.9-3.3倍。与对照相比,各覆盖处理均明显提高氮素蓄积,尤以苜蓿最佳,达到了202.8 kg.hm-2,差异显著。试验选择5种肥覆盖均可提高土壤有机质质量分数（0.90-2.86 g.kg）;黑麦草覆盖可明显降低土壤容重（0.08 g.cm3）;毛苕和苜蓿栽培均可显著降低土壤pH,但同时土壤盐分有所增加;二月兰和黑麦草栽培在提高土壤水分含量方面表现最好。     

磷对铝胁迫下荞麦根际土壤铝形态和酶活性的影响

采用土培法,以耐铝性明显差异的两个荞麦Fagopyrum esculentum基因型“江西养麦”(耐性)和“内蒙荞麦”(敏感)为材料,研究铝胁迫下磷对荞麦生长和根际土壤铝形态、土壤酶活性的影响.结果表明,0.4 g·kg~(-1)铝配施0.2 g·kg~(-1)磷的内蒙和江西荞麦根系生物量分别比不施磷组增加了67.9%和21.2%,磷能显著缓解铝对荞麦根系生长的抑制,提高根系生物量和根冠比.磷铝互作下根际土壤的交换态铝含量显著降低,毒性较小的吸附态羟基铝和络合态铝含量显著增加.根际土壤酶活性变化复杂,过氧化氢酶活性与磷质量分数呈正相关,w_p=0.2 g·kg~(-1)对铝胁迫下荞麦根际土壤转化酶活性最有利.说明施磷降低铝胁迫根际土壤的交换态铝含量,提高土壤过氧化氢酶活性,减缓铝毒对植株生长的抑制作用.     

生物炭对旱作农田土壤理化性质及作物产量的影响

生物炭因其结构和功能特性受到国内外学者广泛关注,在农业土壤改良培肥、固碳减排等方面展现出巨大的应用潜力,但基于田间长期定位试验,开展生物炭对大田土壤理化性质及作物产量的影响研究尚不多见。以西南地区玉米(Zea mays L.)-油菜(Brassica campestris L.)轮作农田为研究对象,通过不同生物炭添加比例的田间定位试验研究了生物炭施用对旱作农田土壤容重、pH值、有机质、矿质态氮、有效磷、含水量等理化性质以及作物产量的影响,试验共设4个处理:单施复合肥、尿素(C0);复合肥、尿素+20 t·hm-2生物炭(C2);复合肥、尿素+50 t·hm-2生物炭(C5);复合肥、尿素+100 t·hm-2生物炭(C10)。结果表明:与C0对比,C5和C10处理均显著降低了土壤容重,降低幅度分别为14.6%和32.5%;C2、C5和C10处理土壤年均pH比对照组分别提高了0.10、0.17和0.15个单位;处理组土壤中有机质含量比对照组分别提高44.9%、137.7%和297.2%;土壤硝态氮含量比对照组分别提高了38.0%、26.3%和88.4%;土壤有效磷含量分别提高了34.8%、135.0%和232.2%;生物炭处理下土壤年均含水量比对照组分别提高了8.8%、29.1%和44.7%。玉米、油菜籽实和均表现为生物炭处理高于对照组。玉米籽实提高7.6%~20.3%,玉米根茎叶生物量提高8.6%~46.8%;油菜籽实产量提高显著,高于对照组15.7%~35.4%,根茎叶生物量提高-17.2%~30.3%。综合来看,本试验条件下,生物炭施用有利于降低土壤容重,提高土壤pH、有机质含量、NO3--N含量、有效磷含量、含水量,显示出生物炭作为土壤改良剂施用于农田能有效改良土壤理化性质和提高耕作性能。     

模拟降水量变化对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤酶活性的影响

土壤酶是土壤生物化学过程的参与者,在森林土壤有机物的矿质化和腐殖化过程中起着重要作用;研究降水量变化对土壤酶活性的影响对于揭示全球降水格局变化背景下土壤有机物的矿化与腐殖质的合成过程具有重要意义.从2013到2015年,以华西雨屏区天然常绿阔叶林为研究对象,通过布设减雨架和人工喷洒方式对降水量进行调控,设置了对照(Ctr)、减少10%降水量(Dr)和增加10%降水量(W)3种处理,研究降水量变化对土壤酶活性和有机质含量的影响.结果表明:Dr处理下土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性分别提高了4.0%、4.3%和2.1%,过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性分别降低了3.9%、5.9%和10.3%;W处理下蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性分别降低了12.4%、6.4%和14.4%,过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性分别提高了5.8%、3.9%和3.8%.多元线性回归分析表明,土壤微生物生物量碳(MBC)、NH_4~+-N含量和含水量是土壤酶活性变异的主导因子.Dr处理降低了土壤有机质含量,而W处理提高了土壤有机质含量.相关性分析表明,土壤有机质含量与土壤水解酶活性呈负相关关系,与氧化还原酶活性呈正相关关系.上述结果说明降水量变化通过影响土壤理化性质改变了华西雨屏区天然常绿阔叶林的土壤酶活性,进而影响了土壤有机质含量,对土壤有机质的转化过程产生了重要影响.(图2表5参47)     

长期种植紫花苜蓿对复垦土壤碳氮磷养分转化的影响

为研究长期种植紫花苜蓿对复垦土壤质量改善和生物改土的效果,以种植作物地和撂荒地为对照,分析建筑复垦地多年种植紫花苜蓿土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量的化学计量特征变化。结果表明,长期种植紫花苜蓿显著降低土壤电导率(EC),对表层土壤保水效果较好,显著提升土壤有效养分含量(P<0.05);与作物地和撂荒地相比,苜蓿地土壤SOC和TN含量显著提高(P<0.05),但0～20 cm土壤TP含量显著低于作物地。3种土地利用类型0～20 cm土壤化学计量差异显著,苜蓿地土壤C/N显著低于作物地和撂荒地(P<0.05),而土壤C/P和N/P则表现为苜蓿地显著高于作物地和撂荒地(P<0.05)。种植紫花苜蓿有助于提升土壤有机碳氮活性组分,0～20 cm土层苜蓿地颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量较作物地分别提高88.38%、17.24%和39.16%(P<0.05),苜蓿地颗粒有机氮(PON)、微生物生物量氮(MBN)和酸解有机氮组分含量最高,PON和MBN比作物地显著提高135.29%和17.39%,较撂荒地...     

土壤酶和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应及其影响因子研究

土壤酶和微生物量碳是反映土壤健康的重要微生物性质指标。土壤重金属污染能够对土壤微生物性质产生影响,然而土壤酶和微生物量碳对土壤重金属污染的响应受到土壤本身理化性质的影响。通过北京市建成区233个样点的数据监测和实验室模拟,研究了土壤脲酶活性和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应以及受土壤理化性质的影响。研究结果表明:在野外主要重金属污染的浓度范围内(Cd 0.003~0.98μg·g-1,Cu 13.4~207.9μg·g-1,Zn 29.4~322μg·g-1,Pb 4.02~174μg·g-1),土壤脲酶活性、微生物量碳(MBC)和有机碳(SOC)的含量与土壤中Cd、Cu、Zn和Pb的浓度正相关,而微生物量碳占有机碳的比率(MBC/SOC)与重金属浓度负相关;脲酶活性、MBC/SOC与重金属浓度建立的相关关系只能解释总变异的5%~10%。实验室模拟试验表明,土壤酶活性受土壤重金属含量和土壤性质联合效应的影响;土壤有机质含量和pH是影响酶活性的主要土壤理化性质。引入土壤有机碳含量和pH两个参数,重新建立脲酶活性、MBC/SOC与土壤中重金属浓度的关系,建立的相关关系的决定系数变大,能够解释总变异的14%~17%。     

玉米/花生间作条件下土壤环境因子的相关性和主成分分析

玉米/花生间作具有明显的间作优势,对作物生长和产量均有促进作用。为了阐明玉米/花生间作效应机制,测定了玉米/花生间作根际土壤养分含量、酶活性和微生物数量的变化规律,并对这些环境因子进行相关性和主成分分析。结果表明,与单作玉米和单作花生相比,玉米/花生间作显著提高了根际土壤的全氮、有效氮、有效磷含量以及脲酶和酸性磷酸酶活性,促进了间作玉米根际土壤细菌和微生物总数量显著增加。相关分析表明,有效磷含量与脲酶和酸性磷酸酶活性呈极显著正相关(P<0.01),脲酶活性和酸性磷酸酶活性显著正相关(P<0.05),真菌和放线菌数量显著正相关(P<0.05)。总钾含量和p H值、蔗糖酶活性呈显著负相关(P<0.05),蛋白酶和过氧化氢酶呈极显著负相关(P<0.01)。主成分分析获得3个主成分,解析贡献率分别为48.981%,43.617%和7.402%。第一主成分主要是放线菌、真菌、有效磷等组成,第二主成分主要为有机质和p H,第三主成分主要是总氮和细菌。经标准化后计算栽培措施得分显示:间作花生得分最高1.937,其次是间作玉米1.008,两者均显著高于单作玉米和单作花生。该研究表明玉米/花生间作系统的生态环境优于单作系统,机制解析为玉米/花生间作可明显促进土壤有效氮磷含量、脲酶和酸性磷酸酶活性及微生物数量的增加,进而改善土壤微生态环境。     

增温和生物炭添加对麦田土壤养分和微生物生物量的影响

研究全球变暖和生物炭添加对农田土壤养分和土壤微生物生物量的影响,可为生物炭在农业生产中的应用提供理论参考。采用开顶式(open-top chamber, OTC)模拟增温方法,设置CK(未增温)、T1、T2和T3不同温度梯度处理,分别添加竹质生物炭20 t·hm~(-2)(BC1)和不添加(BC0)处理。结果表明,OTC法使T1、T2和T3处理平均气温较CK分别增加0.5、1.0和1.6℃。不加生物炭单独增温条件下,与CK相比,土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量均极显著增加,T1、T2和T3处理微生物生物量碳(MBC)含量分别增加70%、72.4%和114.39%,微生物生物量氮(MBN)含量分别增加45.02%、71.71%和72.23%,微生物生物量磷(MBP)含量分别增加39.43%、73.71%和202.31%,均达到极显著水平(P0.01)。未增温单独添加生物炭条件下,与未添加生物炭相比,土壤SOM、TN、TK和AK含量极显著增加,全磷(TP)含量显著增加,MBC、MBN和MBP含量均呈显著增加趋势(P0.05)。与未增温未添加生物炭相比,增温与生物炭共同作用处理土壤MBC、MBN和MBP含量均增加,最大增加量分别达到154.34%、87.85%和197.60%。增温和生物炭共同作用可极显著增加土壤pH以及TN、AN和AP含量,可显著增加土壤SOM含量,同时也可极显著增加MBN/TN比值。相关分析和冗余分析表明,土壤性质对微生物生物量变化的影响由高到低为SOMAPAKANTKPHTPTN,其中土壤养分中SOM、AP和AK含量是影响土壤微生物生物量的主要因素。在全球变暖背景下,添加生物炭通过加速土壤元素循环过程而增加土壤微生物生物量。