耕作方式对土壤微生物和土壤肥力的影响

通过2年田间定位试验,对比研究了免耕+秸秆覆盖、旋耕+秸秆覆盖和传统耕作:三种耕作方式对土壤温度、土壤呼吸速率、土壤微生物数量和土壤肥力状况的影响.结果表明:秸秆覆盖对地温的影响存在"双重效应";土壤温度、土壤呼吸速率和土壤微生物量碳三者之间存在凸面关系;秸秆还田后耕作措施对土壤0～10和10～20 cm的微生物数量的影响不同,但均能增加土壤微生物量;土壤微生物能够加快秸秆中的有机碳向土壤有机质的转化速率;土壤微生物量碳可以作为反映土壤生产力状况的重要生物学指标之一.     

植物多样性对土壤微生物的影响

生物多样性强烈地影响生态系统的过程.生态系统过程的变化可导致生物多样性衰减并因此导致生态系统功能衰退.植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性有成正比的影响.土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随植物种数量的对数和植物功能组的数量而直线上升.其原因可能是由植被流入土壤的物质和能量的多样性和数量的增加,也可能是由土壤动物区系起作用的土壤微生境的多样性的增加造成的.由于植物多样性的丧失所引起的植物生物量的减少对分解者群落有强烈的影响微生物生物量将可能减少,因为在大多数陆地生态系统中,有机碳源限制着土壤微生物的活性.     

种植冬绿肥对红壤幼龄橘园土壤微生物量碳、氮和酶活的影响

种植绿肥是培肥改良果园土壤、提高水果产量品质的有效措施。为筛选适宜江西红壤幼龄橘园种植的冬绿肥品种,在橘园行间播种毛叶苕子（Viciavillosa Roth）、肥田萝卜（Raphanus sativus）、黑麦草（Lolium perenne）、鼠茅草（Vulpia myuros）等4种冬绿肥,研究种植不同冬绿肥对土壤化学性质、微生物量碳、氮和酶活性的影响。结果表明,与自然生草相比,短期种植冬绿肥对土壤pH、有机质和全氮的影响较小,对土壤速效养分有一定的提升效果,但均未发生显著变化。种植冬绿肥明显改善了土壤生化性质,使土壤MBC和MBN分别增加47.9%-114%和75.9%-292%,使MBC/MBN降低14.2%-53.7%,其中鼠茅草和黑麦草处理效果最佳;种植冬绿肥还提高了土壤过氧化氢酶（1.70%-20.0%）、酸性磷酸酶（15.8%-78.9%）、脲酶（13.8%-46.6%）、转化酶（13.7%-55.5%）、过氧化物酶（120%-218%）、多酚氧化酶（4.70%-55.2%）等6种酶的活性,仍以鼠茅草和黑麦草的效果最佳。运用主成分分析对各处理的土壤生化性质进行综合评价...     

耕作方式对华北冬小麦田土壤微生物生物量碳分布特征的影响

土壤微生物生物量碳（SMBC）反映了土壤有机碳（SOC）情况,其值大小代表了土壤肥力的高低,研究不同耕作方式SMBC的变化特征及其影响因素具有重要意义。试验于2001年在中国科学院栾城农业生态系统实验站开始,试验设置翻耕（CT）、旋耕（RT）、免耕（NT）三个处理。利用熏蒸提取-容量分析法研究了不同耕作处理2007～2008年冬小麦生育期的SMBC分布特征及影响因素。结果表明SMBC具有时空变化特征：在冬小麦生育期中,各SMBC处理均随着时间波动起伏,并在小麦返青期和扬花期达到峰值;空间分布上SMBC含量随土壤深度的增加而降低。不同耕作处理间差异显著,0～5 cm土层SMBC以NT最高,CT最低;5～10 cm土层RT与CT相当,NT最低;10～20 cm土层以CT最高,NT最低;20～30 cm各处理均较低,NT亦为最低。对不同处理SMBC层化率分析显示：NT具有明显的表层富集现象;RT处理0～10 cm SMBC分布均匀;CT处理0～20 cm SMBC分布均匀。对SMBC的影响因素分析表明：土壤有机碳是SMBC空间分布的主要影响因素,二者呈显著正相关。而土壤温度和土壤含水量是影响SMBC季节变化的主要外界因素。     

铝对土壤微生物区系组成的影响

通过大豆盆栽试验,研究了金属铝对土壤微生物区系组成的影响。结果表明,当铝质量分数<1.1 g/kg时,土壤细菌、放线菌的数量随着铝质量分数的增加而增加;当铝质量分数>1.1 g/kg时,土壤细菌、放线菌的数量随着铝质量分数的增加而减少。铝对丝状真菌的生长具有明显的促进作用。在低质量分数下,铝对土壤氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌具有一定的刺激作用;当质量分数>1.1 g/kg时,则表现为抑制作用,最大抑制率分别达48%、96%和95%;土壤硝化细菌、反硝化细菌可以作为铝污染土壤生态环境的指示菌。自生固氮菌的数量随铝质量分数的升高而逐渐下降。铝对土壤微生物区系产生抑制作用的临界质量分数在1.3 g/kg左右。     

西瓜连作对热区土壤微生物多样性的影响

连作障碍一直是困扰人们的一个难题。应用RAPD技术对热区西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.et Nakai]连作土壤微生物多样性进行研究,为解决西瓜连作障碍提供科学的理论依据。通过对RAPD进行条件优化和引物筛选,筛选出18条RAPD随机引物用于西瓜根根际土壤DNA的扩增,共扩增出154条谱带。154条谱带均为多态性带,PPB为100%,平均每个引物产生8.56条带。并应用RAPD分析不同茬数西瓜4个生育期中根际及非根际土壤微生物多样性和群落变化,以及同一茬数土壤微生物群落各指数在4个不同时期的变化趋势。结果显示,西瓜连作不同生长期根际和非根际土壤微生物多样性的变化均较大,丰富度指数、Dsh和Jsh的变异系数均在29%以上。单因素分析显示,西瓜连作对不同生长期根际微生物多样性的影响显著(P0.05)。进一步分析表明,取样温度与根际、非根际微生物多样性指数呈显著正相关,相关性系数达0.82以上。西瓜连作根际土壤微生物多样性显著下降,不同生长期,根际微生物多样性受连作影响不同,第二茬初果期土壤微生物多样性受影响最大,第3茬初果期次之,变异系数分别达22.43%和15.53%。     

林下植被对土壤微生物群落组成与结构的影响

植被和土壤微生物是生态系统的重要组成部分,研究二者之间的联系对森林经营管理和生态恢复实践具有重要的指导意义.目前相关研究主要集中于乔木层对土壤微生物的影响,林下植被层对土壤微生物的潜在作用常被忽视.本文从林下植被对土壤微生物群落组成与结构的影响及其作用机理两个方面进行总结:(1)林下植被对土壤微生物有重要的影响,其作用结果有正面、负面和没有影响几方面;(2)作用途径为通过分泌物和凋落物归还的质与量等直接影响土壤微生物群落结构和组成,也通过影响土壤微气候环境、土壤营养有效性和p H、改变乔木层和其他土壤微生物类群而间接影响土壤微生物;(3)在林下植被对土壤微生物影响的研究中,试验方法多采用磷酸脂肪酸(PLFA)法,而最新土壤微生物的测定方法(如高通量测序等)应用较少.今后林下植被影响土壤微生物群落的研究重点在于(1)提高土壤微生物测定方法的准确性;(2)扩展研究方向;(3)与应用方面相联系.     

纳米TiO_2对耕作红壤土壤微生物活性的影响

作为最为常用的纳米材料,纳米TiO2潜在的生态环境负面效应已日渐引起重视。土壤微生物活性是土壤微生物群落生长状况的整体表现,是反映土壤污染、表征土壤质量、衡量土壤生态系统管理措施和扰动变化的敏感指标。本研究将纳米TiO2均匀混合于耕作土壤,以土壤—纳米TiO2—微生物体系为研究对象,通过对耕作红壤的现场实验,综合土壤微生物菌落数、呼吸强度和蛋白酶活性等参数,较为真实的反映了纳米TiO2对土壤微生物活性的影响。数据表明,在整个90 d的试验周期内,空白对照土样土壤微生物菌落数变化范围是3.59~3.92 CPU(107·g-1)、土壤呼吸强度变化范围是0.49~0.61(mg·g-1)、土壤蛋白酶活性变化范围是0.068~0.081(mg·g-1)。耕作红壤掺杂不同剂量(0.1、0.2、0.5、1、3 mg·g-1)纳米TiO2后,土壤微生物菌落数、呼吸强度和蛋白酶活性等参数均低于空白对照土样,说明土壤微生物活性受纳米TiO2抑制,且纳米TiO2剂量越大,抑制作用越明显。研究结果对综合评判人工纳米材料的生态环境效应可提供数据支撑。     

不同耕作方式对冬小麦田杂草群落多样性的影响

为了研究不同耕作方式对农田杂草群落多样性的影响,通过安徽巢湖市西宋村长期定位实验,采用样方法,对不同耕作方式条件下冬小麦田杂草的种类、密度、盖度等相关指标进行调查研究,分析了杂草的优势度、生态位宽度与生态位重叠值。结果表明:(1)秸秆还田能有效降低田间杂草群落的密度,其中秸秆粉碎还田优于秸秆直接还田,对应的杂草密度下降40%,多样性指数和丰富度指数分别提高30%和130%。(2)各处理的优势种是稗和野燕麦,对应优势度的均值分别为1. 460 6和2. 024 5,与其他植物的生态位重叠值均达到0. 721以上。(3)优化施肥使麦田杂草多样性指数增加35%,缓控施肥使麦田杂草多样性指数增加75%。耕作方式对农田杂草群落具有明显的影响。     

不同耕作方式对土壤性质与玉米生长的影响研究

通过种植前对土壤进行不同耕作处理试验,探讨不同耕作方式和耕作深度（30 cm,35 cm,45 cm）对土壤理化性状及玉米（Zea mays L）根系生长的影响。结果表明,三种耕作方式对土壤容重、土壤含水量、土壤微生物总量、玉米根系生长的影响表现为：深松耕作〉传统耕作〉免耕。其中,深松耕作对表层土壤（0～25 cm）容重降低作用大于深层土壤（25～45 cm）;对增加土壤含水量、增加土壤微生物总量、促进玉米根系生长方面的作用,深层土壤大于表层土壤;从不同耕作深度进行比较,深松45 cm〉深松35 cm〉深松30 cm〉传统耕作,即耕作越深,对土壤物理性状和作物根系生长影响越大。不同耕作处理间玉米产量无显著性差异。综合研究区的土壤性质、作物生长、自然环境等因素,雨养农区可采用免耕—深松的循环耕作模式,改良土壤性质,提高经济效益。     

西藏青稞和豌豆根际土壤微生物多样性及结构组成研究

青稞和豌豆都是西藏主要的粮食作物,都具有耐寒、抗逆能力强以及适应性广等特点,在西藏有悠久的种植历史。通过采用高通量测序技术,以林芝市加兴乡青稞和豌豆根际土壤微生物为研究对象,探究林芝市加兴乡青稞和豌豆根际土壤微生物多样性特征。结果表明,豌豆和青稞根际细菌Shannon多样性排序：豌豆>青稞。豌豆和青稞根际细菌主要菌门为厚壁菌门(Firmicuts)、放线菌门(Actinobacteria)、变形杆菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),豌豆优势菌属为梭菌属(Clostridium),青稞优势菌属为杜擀氏菌属(Duganella)。NMDS分析表明,豌豆与青稞两者之间的根际微生物组成存在较大差异。LEfSe多级物种层级分析表明,放线菌门(Actinobacteria)和Nitrospirdce菌门在豌豆根际细菌样本中明显富集,厚壁菌门(Firmicutes)在青稞根际细菌样本中明显富集。通过分析豌豆和青稞根际微生物多样性,为豌豆和青稞筛选根际促生菌。     

诺氟沙星对土壤微生物碳代谢功能多样性的影响

为了解诺氟沙星在环境中的残留对土壤微生物的影响,借助BIOLOG法对诺氟沙星作用下土壤微生物的碳源利用及代谢功能多样性进行了研究.研究发现,用药后d 7、d 21、d 35,用药组(诺氟沙星含量1μg g-1、10μg g-1、100μgg-1)BIOLOG微平板上平均每孔颜色变化率(Average well color development,AWCD)均低于对照组;用药d 7,1μg g-1、10μg g-1、100μg g-1组土壤微生物丰富度指数与多样性指数显著低于(P<0.05)对照组,d 21,10μg g-1、100μg g-1组与对照组差异显著,d 35仅100μg g-1组与对照组差异显著.结果表明,诺氟沙星影响了土壤微生物群落的碳代谢功能,包括代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的诺氟沙星对土壤微生物群落代谢功能的影响也不相同.100μg g-1的诺氟沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落的碳代谢功能,土壤中诺氟沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.     

重金属镉对水田土壤微生物基因多样性的影响

采用16S rDNA DGGE分析技术,探讨了不同处理时间、不同浓度镉胁迫条件下水田土壤微生物种群的基因多样性.研究发现,随着处理时间的不同,各处理间的土壤微生物基因多样性差异存在明显不同,培养初期镉对土壤微生物种群毒害作用非常明显,土壤微生物基因多样性下降,但培养后期不同处理之间DNA基因型差异很小,丰度差异较大.在土壤培养初期、含镉3～10 mg/kg的培养基上出现一条新增条带,为对照及低镉浓度土壤所没有,镉形态稳定后会消失,说明土壤中可能存在适官镉浓度下良好生长的微生物种,经序列测定及与网上比对分析.与一株Uncultured bacterium sp.具有96%的相似率,初步确定为一不可培养细菌种,以其作为淹水条件下镉污染初期的报告基因有一定的可行性.     

绿肥轮作对植烟土壤酶活性与微生物量碳和有机碳的影响

为探讨绿肥作物改良土壤的生态作用,试验以冬闲连作地为对照,在云南曲靖和晋宁烟草种植区,研究了小麦轮作收获后留根茬（20 cm左右）翻压后种植烟草（麦-烟）,紫花苕子收获后留根茬（30 cm左右）翻压后种植烟草（绿-烟）及豆类轮作（豆-烟）收获后根茬及秸秆全部移除地外种植烟草的4种轮作模式,结果表明：绿-烟和豆-烟复种模式下,植烟生长期内根区土壤酶活性（SEA）、土壤微生物量碳（SMBC）及土壤有机碳（SOC）均高于麦-烟复种及冬闲连作地,并且差异达显著或极显著水平;不同复种模式的SMBC、SOC及SMBC/SOC间呈显著相关性,对提高土壤SEA、SMBC与SOC质量分数影响为：绿-烟〉豆-烟〉麦-烟〉冬闲地。研究认为,SEA及SMBC/SOC可作为评价轮作模式影响烟地红壤质量变化的生物学指标。     

土地利用方式对土壤动物多样性的影响

为了解不同利用方式下土壤动物多样性状况及其演变,对广州市东部郊区的水稻田、蔬菜地、果园旱地和林地4种土地利用类型0～5、5～10、10～15、15～20cm土层进行了土壤动物取样调查,共获得土壤动物24683只,分别隶属于4门10纲23类。统计分析结果表明,土壤动物多样性受土地利用方式的影响明显。果园旱地和林地的个体数显著高于蔬菜地和水稻田,但果园旱地与林地、蔬菜地与水稻田之间无显著差异;果园旱地和林地的土壤动物类群数显著高于水稻田,但果园旱地与林地、林地与蔬菜地、蔬菜地与水稻田之间的差异不显著;林地和果园旱地的复杂性指数显著高于蔬菜地,但林地与果园旱地和水稻田、水稻田与蔬菜地之间的差异不显著（P〈O．05）。土壤动物的个体数和类群数量随着土壤深度的增加而明显减少,但不同土地利用方式下各层土壤动物的丰富度及其随土层加深而递减的程度则有明显不同,其中,林地和果园旱地的土壤动物在不同土层中较丰富,垂直变化比较和缓,水稻田和蔬菜地的类群数和个体数则随土层的加深而急剧减少。     

铜矿重金属污染对土壤微生物群落多样性和酶活力的影响

重金属污染导致土壤环境质量的恶化,而土壤微生物的群落多样性和土壤酶活力是评估污染程度的重要指标。该研究选择了安徽铜陵铜矿附近受重金属复合污染的4个土壤样本,评估和比较了样本中5种重金属(砷、镉、锌、铅和铜)的污染程度;研究和分析了土壤细菌和真菌群落的多样性以及土壤酶活力。结果表明,(1)从样本S1到S4,综合污染指数分别为0.71、3.85、4.37和8.47;S1样本尚未受到重金属污染,而S2、S3和S4样本受到不同程度重金属砷、镉、锌和铜的污染;以镉污染为主,不存在铅污染。(2)从样本S1到S4,随着综合污染程度的增加,土壤中脲酶、磷酸酶和脱氢酶的酶活力均呈现降低的趋势,且磷酸酶和脱氢酶的酶活力与镉、锌和铅的浓度呈显著负相关,而脲酶酶活力与重金属浓度没有明显的相关性。(3)随着综合污染指数的上升,细菌和真菌群落的多样性均下降,且真菌群落物种丰富度的变化明显于细菌。该研究对矿区土壤重金属生物治理及环境修复具有重要意义。     

土壤耕作方式对双季稻镉积累分配特性的影响

为探讨镉污染稻田双季稻最优土壤耕作方式,于2015年～2017年,以陵两优211与威优46为材料,在湖南湘潭中度镉污染稻田开展定位试验,比较研究了双季免耕(G1)、双季翻耕(G2)、双季旋耕(G3)、早旋晚免(G4)、早翻晚免(G5)等5种土壤耕作方式下双季稻镉积累分配特性.结果表明:(1)晚稻根镉含量以成熟期最高,但早稻规律不明显.土壤耕作方式明显影响根镉含量,免耕处理最高,翻耕处理最低;(2)翻耕可降低早稻成熟期茎镉含量,但晚稻成熟期茎镉含量的处理间差异存在年际间差异;(3)早、晚稻叶镉含量随生育进程推进表现持续增长趋势,不同土壤耕作方式间叶镉含量差异显著,多年免耕可降低叶镉含量,而多年旋耕可提高叶镉含量;(4)水稻齐穗至成熟期穗镉含量一般呈持续增长趋势,其增幅以翻耕处理最大,免耕处理最小;(5)3年早稻地上部镉累积量均以G5处理最高,而晚稻地上部镉累积量2015年以G5处理最高,2016和2017年以G2处理最高,3年均以G1、G4、G5处理较低.可见,土壤耕作方式对双季稻镉积累分配有明显影响,翻耕促进水稻地上部镉积累,而免耕可降低水稻穗部镉含量和地上部镉累积量.     

模拟增温对土壤真菌群落组成及多样性的影响

为探讨温度变化后土壤微生物中真菌的变化情况,利用野外模拟增温小室(OTC)对青藏高原高寒草地0—15 cm和15—30 cm土层进行增温,采用Illumina-MiSeq高通量测序技术和成对的通用引物gITS-7F和4R对土壤真菌2区进行测序,研究青藏高原高寒草地生态系统中土壤真菌多样性对温度的响应,同时采用典型相关性分析方法研究土壤理化性质、地上植被指标以及环境三参数对土壤真菌的影响。研究表明,(1)真菌群落稀释性曲线发现物种的丰富度(observedspecies):Ma (0—15 cm不增温)Mb (15—30 cm不增温)Fb (15—30 cm增温)Fa (0—15 cm对照)。(2)土壤真菌群落Alpha多样性指数表明,Shannon指数和Simpson指数均呈现MbFbMaFa,而Chao1指数呈现MbFaMaFb。说明相较于对照,增温会使真菌群落多样性有所降低。(3)通过测序分析,土壤中真菌检测出数量较多的门,包括子囊菌门(Ascomycota 47.4%—66.6%)、担子菌门(Basidiomycota 7.0%—14.8%)、接合菌门(Zygomycota 3.4%—17.2%)等,但依然有6.7%—38.7%无法鉴定到门的物种。(4)pH、微生物氮与真菌存在显著相关关系(P0.05),相关系数分别为r=0.321 8,r=0.231 8。总之,研究发现增温使土壤真菌丰富度和群落多样性降低,优势菌种为子囊菌门、担子菌门和接合菌门,土壤pH和土壤微生物氮是高寒草地土壤真菌多样性的重要影响因子。研究结果可为预测全球变暖生态系统的变化方向提供数据基础。     

河流底泥施用对土壤微生物群落功能多样性和小麦生长的影响

设置0（对照）、20、60和100g·kg-1 3个底泥施用量水平,研究施用底泥对冬小麦籽粒Cd含量以及土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,60和100g·kg-1底泥施用处理小麦穗质量和千粒重显著高于对照（P〈0．05）。各处理间小麦籽粒cd含量无显著差异。与对照相比,施用底泥并没有显著改变土壤中可培养细菌、真菌和放线菌的数量。整个培养过程中土壤微生物平均颜色变化率（IAWCD）以及96h时微生物多样性指数（Shannon指数、Simpson指数、McIntosh指数）在对照与底泥施用处理间无显著差异。主成分分析（PCA）表明,仅有占总变量方差14．22％的PC3能识别出对照土壤微生物群落碳源利用谱与底泥施用处理间的差异,而PCI（21．76％）、PC2（16．32％）和PC4（11．62％）则无法将对照与底泥施用处理区分开来。可见,该试验条件下合理的底泥施用量并不会对小麦籽粒Cd含量、微生物功能多样性和土壤质量产生显著影响。