氮沉降对土壤微生物影响的研究进展

土壤中氮沉降增加作为全球环境变化的重要现象之一,给人类带来了巨大挑战。笔者综述了近年来氮沉降对土壤微生物的影响研究,从土壤微生物生物量、群落结构和多样性、微生物活性、功能基因与底物利用等方面进行总结分析。综合来看,氮沉降对土壤微生物的影响主要表现为:1土壤微生物生物量、真菌生物量以及真菌与细菌生物量比值下降;2外生菌根真菌子实体生产力和外生菌根丰度下降,外生菌根真菌群落结构组成改变;3丛枝菌根真菌群落结构组成改变,但氮沉降对丛枝菌根真菌的多样性和对腐生真菌的影响结果存在较大争议;4细菌群落结构组成改变,贫营养细菌丰度下降,富营养细菌丰度上升;5土壤微生物活性下降,某些功能基因丰度下降,对复杂有机碳、氮的代谢能力下降。同时,相关研究报道表明:氮沉降可以直接或通过降低土壤p H,增加微生物的碳限制,改变底物的数量和质量等途径间接对微生物生物量和群落结构产生影响。     

峨眉山不同海拔森林土壤微生物和酶活性特征

为了更全面地认识高山土壤生态过程,在四川省峨眉山4个典型植被带分布海拔(3010,2 433,1 575,775 m)上采集土样,测定了不同海拔土壤水温含量,微生物(细菌、真菌、放线菌)数量,微生物生物量(微生物生物量碳和氮)和土壤酶(蔗糖酶、蛋白酶、过氧化氢酶)活性。结果表明,土壤温度和含水量随海拔变化呈现有规律的变化趋势;随着海拔的升高,土壤中细菌数量呈降低的趋势,而土壤蔗糖酶和蛋白酶活性则呈增加的趋势;在 1 575 m 海拔处,土壤真菌数量和放线菌数量显著升高(p<0.05),而微生物生物量含量和过氧化氢酶活性则显著低于其他海拔处(p<0.05);高海拔样地有机质含量即使处于较高水平,但受低温等环境影响仍然呈现较低的微生物数量水平,说明峨眉山高山土壤有机质含量对微生物数量的影响较小,相关性也不明显。该研究结果弥补了峨眉山土壤生态过程研究的不足,也为峨眉山土壤养分循环和植被分布格局提供了理论基础。
     

花前光照亏缺对水稻根际土壤微生物生态效应的影响

在大田条件下,以超级稻"II优航2号"为试验材料,水稻拔节期至始穗期设置55%和85%两个遮光强度,以全生育期正常自然光为对照,研究花前光照亏缺对水稻根际土壤微生物生态效应的影响,为光贫乏区土壤良性生态循环和超级稻栽培技术研究提供依据.结果表明,水稻拔节期至始穗期弱光胁迫条件下,在水稻生长的孕穗期、始穗期、灌浆期、收获期,显著降低了水稻根际土壤微生物细菌、放线菌、氨化细菌、硝酸细菌、好气性自生固氯菌数量,增加了真菌、反硝化细菌、反硫化细菌数量,从而导致土壤微生物生物量C和N含量减少,抑制了根际土壤中脲酶、磷酸酶的活性.而且,随着弱光胁迫强度和时间的增加,水稻根际土壤微生物细菌、放线菌、氨化细菌、硝酸细菌、好气性自生固氮菌的生长和土壤微生物生物量C、N的含量和土壤中脲酶、磷酸酶的活性受抑制程度加重,真菌、反硝化细菌、反硫化细菌生长的促进作用增强.说明花前光照亏缺降低了稻田根际微生物生物量和土壤酶活性,改变了根际微生物群落结构,破坏了稻株生长的根际微生态环境.     

黔中地区连栽马尾松林对土壤微生物的影响

通过采用微生物培养法和土壤微生物生化活性实验法,测定连栽马尾松林地中细菌、放线菌和真菌三大类微生物数量、微生物生化活性以及酶活性,探讨在相似立地条件下,一、二代马尾松林土壤微生物数量、微生物生化活性和土壤酶活性的变化状况。结果表明,二代马尾松林土壤微生物数量、微生物生物量碳强度、呼吸作用强度、硝化作用强度、蔗糖酶以及过氧化氢酶活性均高于一代马尾松林。     

“黑麦草-水稻”草田轮作系统的根际效应3.黑麦草根系对土壤生物性状的影响

在证实冬种黑麦草改善土壤理化性状的同时,研究对土壤生物性状的影响,结果表明：冬种黑麦草增加了土壤酶的活性,使脲酶活性提高了２．７５倍,转化酶活性提高了９２．６％;土壤微生物生物量增加１３倍;改善了土壤的微生物区系,细菌数量增加１．２倍,放线菌数量增加３．４倍,真菌数量下降了４４％．这些生物性状的改善,对提高地力和后作水稻的生长和发育具有良好的作用．     

生活污水灌溉对土壤微生物生物量及酶活性的影响

为了研究生活污水灌溉对土壤微生物生物量和酶活性的影响,采用不同污水灌溉量（0,300,600,900,1200,1500m3／（hm。·week））,进行了生活污水杨树林地灌溉试验．结果表明：随着污水灌溉量增加,土壤微生物生物量碳、生物量氮、生物量磷含量增加,多酚氧化酶、尿酶、磷酸酶活性增强,在一定灌溉量达到最大值后,随着灌溉量的增加而降低．较低灌溉量改善了土壤微生物学性质,灌溉量过大,土壤微生物生物量含量与酶活性降低,土壤质量下降．     

秸秆生物炭及秸秆对大豆生长及土壤微生物活性的影响

为了明确不同秸秆利用方式对作物生长及土壤微生物的影响,采用盆栽试验,研究秸秆直接添加和秸秆生物炭添加对大豆生长状况、根际土壤有机碳及微生物群落功能多样性的影响.结果表明:秸秆生物炭添加(MB和WB)能有效提高大豆盛花期地下生物量.秸秆直接添加(M和W)能显著增加大豆花期根际土壤有机碳的含量,玉米秸秆直接添加处理(M)下的有机碳含量最高,为21.15 mg/g.大豆成熟期,秸秆生物炭添加处理(MB和WB)下土壤有机碳含量较空白处理(CK)显著增加,玉米秸秆添加处理(M)下根际土壤有机碳含量显著高于小麦秸秆添加处理(W).不同秸秆利用方式下大豆根际土壤平均颜色变化率(AWCD)随时间延长而增加,MB和WB处理较M和W处理能显著提高成熟期大豆根际土壤AWCD值.因此,可利用秸秆生物炭添加改善大豆根际土壤微生物活性,提高土壤碳贮量.     

放牧强度对草甸草原土壤微生物数量和微生物生物量的影响

研究了内蒙古锡林郭勒草甸草原不同放牧强度样区的土壤微生物类群数量和微生物生物量.结果表明,草甸草原土壤中各类群微生物的数量关系为细菌＞自生固氮菌＞放线菌＞真菌(主要为霉菌);微生物生物量碳、氮含量均随放牧强度的增大而逐渐减小;重牧区的微生物数量和微生物生物量与对照区、轻牧区差异极显著(P＜0.01).相关性分析表明,土壤微生物数量与微生物生物量呈显著或极显著正相关.     

生物炭对土壤修复的研究进展

我国农业已逐步由粗放型经营转变为集约型经营，绿色低碳模式逐渐成为农业发展的新方向。生物炭是一种新型生物材料，主要以农业废弃物为原材料经高温加工而成，富含碳元素及其他植物所需的微量元素,孔隙结构发达，表面积巨大，对土壤具有修复作用。生物炭的优良性质使其近年来在农业生产和生态环境保护方面得到了广泛应用和关注。重点综述了生物炭对土壤性质（pH和田间持水量）、土壤养分、土壤酶活性以及土壤微生物群落的影响，对国内外研究动态和研究热点进行了简要归纳，通过思考和分析，对生物炭未来的研究方向提出合理建议，以期为今后生物炭的深入研究提供依据。     

苄嘧磺隆对稻田土壤微生物及酶活性的影响

土壤微生物及酶活性是描述土壤质量的重要生物学参数.在实验室控制条件下,研究了0、5、20、50 mg/kg苄嘧磺隆对土壤中细菌、放线菌和真菌数量及蔗糖酶、脲酶活性的影响.结果 表明:苄嘧磺隆对细菌、放线菌和真菌的生长均有抑制作用,且和苄嘧磺隆浓度呈显著正相关(P < 0.05).苄嘧磺隆对蔗糖酶表现出先抑制再恢复的效应,抑制效应和苄嘧磺隆的浓度呈极显著正相关(P < 0.01);而对脲酶活性表现出抑制、恢复再抑制的效应,抑制效应和苄嘧磺隆的浓度呈显著正相关(P < 0.05).     

生物炭对杨树人工林土壤微生物量及碳源代谢多样性的影响

生物炭不仅可以改良土壤理化性质,并且能够帮助土壤长期固碳从而减缓温室气体的排放。以江苏东台杨树人工林土壤为对象,设计4种生物炭添加量CK(0)、T1(40 t/hm²)、T2(80 t/hm²)、T3(120 t/hm²),探究生物炭及其季节动态变化对土壤理化性质、微生物量和碳源代谢的影响。结果表明:生物炭施入降低土壤含水率,却使得土壤pH升高; 生物炭导致土壤微生物量氮(SMBN)下降,并且SMBN具有明显季节动态变化,即冬春偏高、夏秋相对较低; 而生物炭没有明显改变土壤微生物量碳(SMBC),但SMBC季节动态变化明显。高浓度生物炭(T3)显著提高了微生物在Biolog平板上的AWCD(平均单孔颜色变化率),但对碳源代谢多样性影响不显著。主成分分析表明,相比不同的施炭处理,同一处理季节的差异更显著地影响了微生物碳源的代谢模式。     

不同施肥模式对杨树人工林土壤微生物生物量C、N、P的影响

以江苏东台林场5年生杨树人工林为对象,在2012年6月设置了不同施肥处理(N、P、K复合肥,T1; 有机肥,T2; 生物炭,T3; N、P、K复合肥+生物炭,T4; 有机肥+生物炭,T5; 对照,CK),并在2012年8月至2013年6月期间每2个月1次共进行6次重复土壤取样,研究了不同施肥模式对土壤微生物生物量C、N、P(SMBC、SMBN、SMBP)的影响。结果显示:①5种施肥模式均显著提高了SMBC和SMBN,但对SMBP的影响较小,仅T1处理与对照间达到显著性差异; ②在0～10 cm土层仅T5处理显著降低了SMBC与SMBN的比值,在≥10～25 cm土层各处理SMBC与SMBN的比值均未显著下降,而在≥25～40 cm土层T1、T2、T4和T5处理的SMBC与SMBN的比值均显著下降,表明不同施肥模式对土壤N供应能力的改善作用随土层深度的增加而增加。综合分析表明,T4处理最有利于提高杨树人工林SMBC、SMBN和SMBP的含量,同时有利于提高土壤对植物生长所需有效N的供给,因此T4处理即N、P、K复合肥+生物炭可作为该区域杨树人工林的最佳施肥模式。     

不同施肥模式对杨树人工林土壤微生物功能多样性的影响

土壤微生物多样性是维持人工林土壤生产力的重要组成部分。为了解不同施肥处理对杨树人工林土壤微生物多样性的影响,以苏北沿海地区8年生杨树人工林为对象开展施肥试验,共设置6种施肥处理:CK(对照)、T1(NPK复合肥)、T2(有机肥)、T3(生物炭)、T4(NPK复合肥+生物炭)、T5(有机肥+生物炭),采用Biolog-Eco法测定了土壤微生物的功能多样性。研究结果表明:①各种施肥处理都不同程度地促进了土壤微生物的生长。T4、T5处理增加了土壤pH、TC(全碳)、TC/TN(全碳氮比),它们的土壤微生物量也显著最高。T3处理可能改变了土壤微生物群落结构。②T2、T3、T4、T5处理都增加了土壤微生物整体活性和碳源利用能力,其中T5处理碳源利用能力显著高于其他处理,而T1处理减弱了微生物碳源利用。③土壤微生物对碳源的利用能力存在季节差异,在不同季节从强到弱依次表现为夏季、春季、秋季、冬季; 生物炭配施有机肥改变了微生物对碳源利用能力的季节动态,表现为春季最高。     

甲胺磷影响下土壤微生物群落结构的动态平衡

采用磷脂脂肪酸(PLFA)作为一种微生物分子标靶,研究不同浓度甲胺磷(C2H8ONPS)输入对土壤微生物群落的影响。结果表明：与对照土壤相比,高浓度甲胺磷分别使细菌PLFAs显著提高 0.85 nmol/g,而使真菌PLFAs显著下降 0.87 nmol/g。甲胺磷并没有使土壤微生物总量发生显著变化,真菌丰度下降和抵抗性细菌群落上升形成了土壤微生物群落结构的动态平衡。分析认为,由甲胺磷输入而产生的H+可能导致这一微生物群落结构的变化。     

喀斯特石漠化山地退化土壤生态修复研究进展

喀斯特山地特殊的地质地貌和气候特点导致其土壤发育缓慢、土层浅薄、水土流失严重,在人为活动干扰下极易退化形成石漠化景观。笔者分析了喀斯特石漠化成因与治理措施,喀斯特山地土壤特点及存在的问题,总结了喀斯特山地退化土壤不同类型修复技术和修复措施对土壤理化性质及微生物特性的改良作用,并通过收集相关文献数据,采用Meta统计分析方法,比较和分析了生物炭、化肥、有机肥、化肥有机肥混施、生物炭基肥、生物覆盖和生物结皮等不同措施对喀斯特退化土壤物理性质、土壤水分、土壤侵蚀、土壤肥力、土壤微生物群落结构组成和类群多样性的影响差异和作用机理。总结认为:喀斯特山地土壤生态系统是植被恢复的重要基础,改善土壤质量是提升喀斯特植被生态修复成效的主要技术措施之一。施用生物炭和生物结皮技术可降低土壤容重,增加土壤孔隙度和保水性能,具有显著的土壤改良效应;施用生物炭和生物炭基肥对土壤肥力的改良效应更为显著;生物覆盖技术可显著降低土壤侵蚀量。今后应在不同区域喀斯特山地退化土壤生态修复关键限制因子辨识、土壤改良集成技术对喀斯特退化土壤的生态修复效果、新型生物炭基菌肥研发、土壤固碳增汇技术等领域开展进一步研究。     

耕作措施对新疆绿洲棉田土壤微生物量及酶活性的影响

研究了新疆典型植棉区不同耕作措施对连作棉田土壤微生物量碳、氮和酶活性的影响,旨在揭示连作棉田耕地质量的变化,以及为新疆棉区维持棉田高产、高效的土壤可持续生产能力提供依据。结果表明,棉田长期连作,随着连作年限的延长,土壤微生物量碳、氮和脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性呈现出递增的趋势。长期连作的棉田经过水旱轮作后土壤微生物量碳、氮和脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性又能明显升高;而经深翻的处理后土壤微生物量碳、氮含量和酶活性在表层0～20cm土层有所下降,而在20—40cm土层明显升高。     

内蒙古典型草原土壤微生物生物量及其周转与流通量的初步研究

对内蒙古典型草原的土壤微生物数量和微生物生物量进行了测定和分析.典型草原不同生态分布类型的土壤微生物量大小有显著不同,土壤微生物的数量与生物量的分布规律基本一致,且与土壤有机质的分布相关联.土壤中微生物生物量碳在96.4～422.6mg/kg干土之间,占土壤有机碳的1.62%～4.82%.除沙地稀树草原土壤表层外,微生物垂直分布有随土层加深而递减的趋势.过度放牧将导致土壤微生物活性的下降.通过测定羊草草原土壤微生物量碳的动态变化,对微生物的通量和周转进行了分析,一个牧草生长季内微生物生物量碳的通量为52.69g/m2a,周转时间约为1.25年.     

子午岭次生林恢复演替中土壤微生物量的变化动态

研究子午岭林区次生林演替过程中微生物量和w(微生物量碳)/w(有机碳)的动态.结果表明:随着次生林演替,微生物量变化趋势不明显,土壤有机碳的变化趋势与微生物量的变化趋势相似;微生物量与有机碳高度相关(P《0.01),说明子午岭次生林演替,微生物量与土壤肥力密切相关.次生林演替时间与w(微生物量碳)/w(有机碳)具有显著的相关性(P《0.01),而且w(微生物量碳)/w(有机碳)随着演替时间的延长而提高,由此认为:w(微生物量碳)/w(有机碳)可成为黄土高原次生演替土壤有机碳变化的敏感指标.