Effects of sepiolite and biochar on microbial diversity in acid red soil from southern China

Sepiolite and biochar can immobilize heavy metals and organic pollutants in soil effectively, but their impact on the soil microbial community and diversity is still unclear. High-throughput Illumina MiSeq method was used to study the effects of sepiolite and biochar on the diversity of microbial communities in acid red soil amended with cadmium and atrazine. A total of 47,472 microbiological Operational Taxonomic Units (OTUs) were found in all the treated soil samples. Sepiolite and biochar enriched the diversity of soil microbes at different classification levels and OTUs, but the effect of biochar was stronger than that of sepiolite. A Venn diagram showed that compared with other treatments, adding 2% biochar could promote the growth of specific microbes, which is better than the case for 5% biochar. The heat map of species abundance cluster showed that the dominant microbes in soil were different for different treatment doses of sepiolite and biochar. Among all the soil treatments, the top ten dominant bacterial phyla (from high to low dominance) were: Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes, Acidobacteria, Gemmatimonadetes, Chloroflexi, Planctomycetes, Cyanobacteria­, and Verrucomicrobia. The addition of sepiolite and biochar promoted the restoration of the microbial community diversity in contaminated soil.     

The effect of imazethapyr on soil microbes in soybean fields in northeast China

Large quantities of herbicides are used on agricultural soils, but the effects of herbicides on the structure of the soil microbial community have not been well investigated. In this study, soil from three soybean fields was investigated. The herbicide imazethapyr was applied in one year to soil 1 and in two sequential years to soil 2. Control soil received no imazethapyr. Microbial biomass and community structure were characterised using chloroform fumigation–extraction and phospholipid fatty acid (PLFA) determination. The imazethapyr residue was 1.62 μ g·kg^?1 in soil 1 and 1.79 μ g·kg^?1 in soil 2. The microbial biomass carbon and total PLFAs for soil 2 were much higher than for the other soils. PLFA profiles showed that fatty acids for Gram-negative and Gram-positive bacteria, as well as total bacteria and total fungi in soil 2 were higher than in other samples. Principal component analysis of the PLFAs showed that the structure of the microbial community differed substantially among the three different soybean field soils. Application of the herbicide imazethapyr to soybean fields clearly changed the soil microbial biomass and shifted the structure of the microbial community.     

庐山植物园11种植物的根际土壤氮磷有效性和酶活性

通过比较不同种源植物的土壤理化性质与生物学活性的差异及根际效应,探讨不同种源植物对庐山酸性山地土壤的环境适应性。在庐山植物园内选择引种多年的11种不同种源的常绿树种,在生长季节中采集根际土和非根际土,测定有机碳含量、碱解氮及有效磷含量、脲酶和酸性磷酸酶活性,并分析各树种根际土壤氮磷养分及酶活性的根际效应。结果表明,（1）不同树种之间的根际土壤酸性磷酸酶（P〈0.01）、有效磷（P〈0.05）和碱解氮（P〈0.01）存在明显差异,而脲酶没有差异。（2）根际与非根际土壤氮磷有效性和酶活性表现出不同的特征,大部分树种根际土壤有效磷及酸性磷酸酶存在一定的根际效应（R/S〉1）,例如红花木莲Manglietia insignis、桂南木莲Manglietia chingii及云南拟单性木兰Parakmeria yunnanensis的根际与非根际土壤有效磷含量存在显著差异（P〈0.05）,红花木莲、桂南木莲、巴东木莲Manglietia patungensis、红茴香Illicium henryi及红皮糙果茶Camellia crapnelliana与乡土树种云锦杜鹃Rhododendron fortunei根际与非根际土壤酸性磷酸酶存在显著差异（P〈0.05）。但是,根际与非根际土壤碱解氮和脲酶差异不明显,有的甚至出现脲酶的根际负效应（R/S〈1）,如巴东木莲和红花木莲等树种根际土壤低于非根际土壤（P〈0.05）。（3）不同种源树种影响下的土壤有效磷和酸性磷酸酶的根际效应（R/S比值）明显,原产西南地区的树种如桂南木莲、云南拟单性木兰和巴东木莲与华南地区的红花木莲、红茴香等土壤有效磷的根际效应（R/S〉1.5）比原产华东亚热带地区的深山含笑Michelia maudiae和云锦杜鹃更明显,相应的酸性磷酸酶的根际效应也较高。土壤脲酶和碱解氮的根际效应却不明显。（4）土壤有机碳与碱解氮、有效磷和酸性磷酸酶存在显著正相关关系（P〈0.01）,土壤碱解氮与有效磷（P〈0.01）和酸性磷酸酶（P〈0.05）具显著正相关关系,酸性磷酸酶与pH值（P〈0.05）显著负相关,说明根际土壤有机物质的积累对根际微区的理化环境及根际土壤养分活性具有重要影响。     

保护性耕作土壤线虫成熟度及区系分析

土壤线虫的生活史和功能多样性能够反映土壤健康质量和生态环境的演变,耕作措施的改变可能通过影响土壤环境进而影响土壤线虫的生活史和功能多样性,然而关于保护性耕作条件下土壤线虫成熟度及区系分析的研究,国内外尚鲜见报道。为了深入揭示土壤线虫对保护性耕作土壤生态环境变化的生物指示作用,以辽宁彰武县保护性耕作示范推广基地土壤为研究对象,通过实地调查和取样分析,对比研究了传统犁耕和6年保护性耕作（免耕秸秆覆盖）条件下的土壤线虫成熟度指数及区系分析。研究发现,与犁耕相比,保护性耕作显著降低了表层土壤自由生活线虫成熟指数MI、总成熟指数MMI、c-p值为2~5的自由生活线虫成熟指数MI2–5和总成熟指数MMI2–5,降低幅度分别为11%、9%、9%和10%,然而对植物寄生线虫成熟指数PPI以及PPI/MI比值的影响不明显。线虫区系分析结果表明,保护性耕作土壤线虫的富集指数EI和结构指数SI,比犁耕土壤分别显著降低56%和24%。保护性耕作造成的土壤pH降低和可能带来的土壤农药污染,可能是导致其上述影响的主要原因。简单相关分析和主成分分析结果证明,线虫成熟指数MI、MMI、MI2–5和MMI2–5以及结构指数SI与土壤pH关系密切。综上,土壤线虫生活史多样性和功能多样性对于揭示保护性耕作对土壤环境的影响具有良好的作用。     

气相色谱／质谱测定电子垃圾拆解区土壤中四溴双酚A的方法

本研究建立气相色谱/质谱来测定电子垃圾拆解区土壤中四溴双酚 A（TBBPA）的方法。该化合物通过超声波辅助萃取,溶剂选择V（丙酮）﹕V（正己烷）=1﹕1或乙酸乙酯;净化柱选择酸化的氟罗里硅土和无水硫酸钠混合物或CleanertC18-SPE进行净化;净化液浓缩后经衍生反应,衍生试剂选用N,O-双（三甲基硅烷基）三氟乙酰胺（BSTFA）和含1%的三甲基氯硅烷（TMCS）。该方法测定电子垃圾拆解区土壤中TBBPA的检出限为（S/N=3）0.1μg·kg^-1加标回收率平均值为92.7%（n=5）,重现性RSD为2.52%（n=5）;线性范围是20～400μg·kg^-1相关系数0.999。该方法用于调查电子垃圾拆解区土壤中四溴双酚A,范围值为5.17～218.00μg·kg^-1其周围农田土壤中四溴双酚A,范围值为0.312～4.170μg·kg^-1     

土壤种子库研究方法评述

土壤种子库（soil seed bank,SSB）是指存在于土壤表面和土壤中的全部存活种子的总和。开展对土壤种子库的研究,对于分析了解过去地上植被植物群落和预示未来植被发展方向具有重要的指导意义,而对于土壤种子库研究方法的探讨则是开展土壤种子库基础实验研究的基础和支撑。本文从土壤种子库的取样时间、取样方法、取样大小和数量、鉴定方法四个方面归纳了土壤种子库的研究方法,理论分析了同位素应用于土壤种子库中种子年龄结构测定的可行性,以及植冠种子库的研究方法,并探讨了提高土壤种子库中种子萌发率的新方法。综合分析来看：（1）土壤种子库的取样时间、取样方法、取样大小和数量、鉴定方法是土壤种子库研究方法需要关注的四大关键问题,对土壤种子库的实验结果具有显著的直接影响。不同的取样时间代表的土壤种子库的内容和意义不同,取样方法、大小和数量则应根据研究区和研究内容来确定,鉴定方法也应根据具体实验区研究的物种数来考量;（2）理论上在利用同位素来测定土壤种子库中种子年龄结构是可行的,但若想广泛应用于实验中仍需进一步的深入研究;（3）目前对植冠种子库的研究方法也仅仅局限于直接计数法和间接计数法,对植冠种子库的研究方法的探讨则急需加强;（4）同时总结和提出了4种提高土壤种子库中种子萌发率的方法,未来在利用种子萌发法时,应加强注意和应用这4种方法来测定土壤种子库。     

湘东丘陵区不同类型土壤活性碳组分的剖面分布与差异

土壤活性碳组分是土壤健康变化的指示器。选取湘东丘陵区3种不同母质发育的林地土壤（紫色土、板岩红壤和花岗岩红壤）,研究土壤颗粒有机碳（POC）和溶解性有机碳（DOC）的剖面分布规律,并分析POC、DOC与土壤有机碳（SOC）、土壤质地的关系。结果表明：土壤剖面POC、DOC质量分数分别介于0．29～3．87g·kg。和15．01～311．34mg·kg^-1,随剖面加深而大幅降低。土壤剖面POC储量介于8．61一16．54t·hm^-2,以花岗岩红壤最高,板岩红壤最低;而DOC储量介于380．76～1184．83kg·hm^-2,以板岩红壤最高,紫色土最低。POC占SOC的比例（POC／SOC）介于6．42％～46．25％,其中紫色土和板岩红壤POC／SOC随土层加深而降低,而花岗岩红壤则完全相反。DOC占SOC的比例（DOC／SOC）介于O．35％～3．02％,其中紫色土DOC／SOC随土层加深而降低,板岩红壤与花岗岩红壤DOC／SOC则以B层最高。由此可见,不同母质发育的土壤类型,碳库质量和脆弱程度不一。从维持地力和环境健康的角度,应对不同母质发育的土壤制定不同的开发利用方案。     

施肥对不同肥力水平春玉米农田土壤有机碳及其组分的影响

选取辽河灌区不同肥力水平春玉米(Zea mays ssp. mays L.)农田土壤为研究对象,通过连续3年田间定位试验研究施肥对不同层次土壤有机碳组分(TOC、ASOC、LFOC、DOC和MBC)的影响,分析土壤有机碳组分的产量效应.结果表明,连续种植春玉米能够显著增加低产田土壤w(TOC),增加各产田土壤w(ASOC)和w(MBC),降低各产田土壤w(LFOC),土壤w(DOC)变化较小.施肥使土壤w(TOC)增加了-13.41%~7.54%,平均增加了0.16%;使高产田表层(0~10 cm)土壤w(TOC)显著增加,低产田犁底层(20~40 cm)土壤w(TOC)显著降低.施肥使土壤w(ASOC)增加了-13.98%~72.22%,平均增加了15.82%;使低产田犁底层和高产田耕层(10~20 cm)土壤w(ASOC)显著增加,中产田耕层土壤w(ASOC)显著降低.施肥使土壤w(LFOC)增加了-42.60%~168.57%,平均增加了48.83%;使中产田表层和犁底层、高产田表层和耕层土壤w(LFOC)显著增加,高产田犁底层土壤 w(LFOC)显著降低.施肥使土壤 w(DOC)增加了-42.74%~51.29%,平均增加了9.36%;使中产田耕层和犁底层、高产田表层和耕层土壤 w(DOC)显著增加,低产田耕层土壤 w(DOC)显著降低.施肥使土壤 w(MBC)增加了-1.16%~19.97%,平均增加了9.32%,除中产田耕层土壤之外其他土层土壤w(MBC)均有所增加.施肥主要提高土壤ASOC和LFOC含量,促进土壤DOC的变化.施肥显著增加低产田土壤有机碳组分含量,促进中产田土壤有机碳组分变化,增加高产田土壤有机碳耗损.施肥主要增加表层(0~10 cm)土壤有机碳组分含量,耗损犁底层(20~40 cm)土壤有机碳,调解耕层(10~20 cm)土壤活性有机碳组分.施肥对微生物可利用性及结构不同的活性有机碳组分影响不同;高、中、低产田因其土壤理化性状及有机碳本底值不同,对施肥的响应存在差异.施肥总体增加土壤活性有机碳各组分含量,同时通过改变微生物及玉米根系活力影响活性有机碳含量及组分.土壤中有机碳组分与产量的回归方程为(产量)=-4665.61-0.008×w(SOC)-0.421×w (ASOC)-0.777×w (LFOC)+5.370×w (DOC)+33.408×w (MBC).ASOC和MBC具有土壤肥力指示作用,施肥主要通过调控土壤ASOC提高玉米产量.     

水位对小叶章湿地CO2、CH4排放及土壤微生物活性的影响

湿地生态系统对全球碳平衡和气候变化起着极其重要的作用,而水位波动将影响湿地生物地球化学过程,导致温室气体通量变化,为了明确湿地生态系统温室气体通量以及土壤微生物活性对水位梯度的生态响应,通过野外盆栽培养试验,设T1:-5 cm,T2:0 cm,T3:5 cm,T4:10 cm 4种水位梯度,T1和T2模拟湿地非淹水的水分状况,T3和T4模拟淹水状况,研究了不同水位梯度下小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地CO2、CH4通量、土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性的变化规律.结果表明:不同水位条件下,小叶章湿地系统CO2和CH4通量差异较大,-5 cm水位时小叶章湿地CO2通量为(643.35±61.89) mg·m-2·h -1,随着水位增加,CO2通量依次降低6.9%、12.1%、40.0%,且水位升高到10 cm时,小叶章湿地CO2排放量显著降低(P<0.05);而CH4通量则随水位增加呈显著增加趋势,通量变化为(1.52±0.12)~(5.34±0.61) mg·m-2·h-1;水位对微生物活性影响显著,非淹水条件下小叶章湿地土壤微生物量碳、氮含量以及土壤蔗糖酶、淀粉酶活性高于淹水土壤,且随着淹水位增加,微生物活性显著降低.