施用生物炭对土壤微生物的影响

作为生物质材料的热解产物,生物炭被认为是很有前景的环境污染治理与生态修复材料.多方面的研究说明,生物炭的多孔、大比表面积、丰富的官能团等性能,使其具有"锁定"碳,固定土壤污染物,改善土质等功能,从而从土壤物理化学的角度证实了生物炭在土壤污染治理与改良方面的作用,但至于生物炭对土壤微生物的影响及其长期效应尚处于起步阶段.本文总结分析了近年来国内外生物炭与土壤微生物相关的研究成果,得出生物炭能通过改变土壤资源储备(如可利用C、营养物质、水分等)、非生命成分(如p H、CEC等)等理化性质,加快土壤细菌和真菌的生长与繁殖,影响土壤微生物群落结构和功能.可见,生物炭土地利用的优点不容置疑,为了实现其规模化应用,生物炭的施用剂量、生物炭-微生物-污染物的作用机理等问题亟待深入地研究,生物炭对土壤微生物及养分循环的长期影响还有待于系统地展开.     

秸秆腐解剂在秸秆还田中的效果研究初报

在大田、微区和盆栽条件下,研究了秸秆腐解剂对小麦、水稻生长及产量的影响,同时研究了秸秆腐解剂对小麦、水稻秸秆腐解速率及对土壤肥力的影响。结果表明,稻、麦秸秆还田时施用秸秆腐解剂对提高稻、麦产量具有明显的增产效果,增产的原因是穗数和粒数增加;稻、麦秸秆还田量不同时,还田量大且配施秸秆腐解剂的效果较还田量小好;麦秸秆还田方式不同时,麦秸以栽稻前耕翻还田且配施秸秆腐解剂的效果较好,上水沤制的效果较差;秸秆腐解剂能促进稻、麦秸秆较快腐解,减轻和防止多量秸秆还田给作物生长带来不利影响,并可稳定和提高土壤养分含量。     

镇江内江湿地植物群落演替过程中土壤养分动态研究

镇江内江湿地是由长江携带的泥沙在镇江内江特有的水文条件下淤积而成,形成于江滩裸地上的植物群落开始了群落的原生演替过程。在此过程中,湿地的土壤养分状况随着植被的演替更迭,发生着协同演化的过程。为了进一步丰富群落演替理论,通过研究群落演替过程中不同阶段以及同一演替阶段不同层次土壤养分状况的时空变化,探索演替过程中的不同植被类型和土壤养分变化的内在联系及其互作效应。结果表明,随着演替进行,土壤的养分状况趋于改善,土壤有机质、全氮和速效磷含量呈上升趋势,只有速效钾的含量在后期芦苇阶段明显降低,这主要是由于收割芦苇将富含钾素的芦苇植株带出湿地系统所致。由于植物根系分布及枯落物多少的差异,使得各营养成分的垂直分布各异。     

土壤中乐果与微生物的相互作用研究

采用室内模拟实验,研究了土壤中乐果与微生物的相互作用.结果表明:(1)50、500、5 000 mg·kg-1的乐果在灭菌土中的降解速度十分缓慢,加药后15d,50 mg·kg-1的降解率为69.3%,500 mg·kg-1的降解率为26.7%,5 000 mg·kg-1的降解率为19.6%.在施过乐果的土壤中的降解速度非常迅速,加药后15d,50 mg·kg-1的降解率为99.7%,500 mg·kg-1的降解率为78.4%,5 000 mg·kg-1的降解率为54.6%.在未施过乐果的土壤中的降解速度则介于二者之间.说明微生物在乐果的降解中起着非常重要的作用,同时,施药可以诱发乐果降解菌的生成从而加速乐果的降解.(2)在各处理的土壤中,50 mg·k-1的乐果对细菌数星有一定的刺激作用,500、5 000 mg·kg-1的乐果抑制细菌的生长.且随质量浓度的升高,抑制作用增强.但随加药时间的延长,又有所恢复.3种不同质量浓度的乐果对土壤真菌和放线菌种群数量的影响均表现为明显的抑制作用,且随药剂质量浓度的提高和加药时间的延长抑制趋势越明显.因此,可以选择真菌和放线菌作为土壤受乐果污染的敏感指示菌.(3)在同样处理条件下,施过乐果土壤中的微生物种群数量并不比未施过乐果土壤中的占优势,表明乐果在施过药的土壤中降解速度的加快并不是由微生物的数量决定的,而是由它们的降解能力决定的.     

不同耕作和培肥模式对豫中冬小麦田土壤腐殖质及微生物区系的影响

了解不同耕作与培肥模式对麦田土壤的影响,对提升麦田土壤地力及促进小麦的持续高产具有重要的意义。试验于2011-2012年在许昌县陈曹乡史庄村小麦试验田进行,以周麦22为试验材料,分别于孕穗期、开花期和成熟期取土测定土壤微生物与腐殖质含量。借助方差分析和相关分析等经典统计方法研究了不同耕作模式（浅耕15~20 cm;深耕35~40 cm）和培肥模式（单施化肥;化肥增施有机肥）对麦田土壤腐殖质与微生物的影响。试验结果表明：深耕增施有机肥能够显著提高小麦生育后期0~5和5~20 cm耕层土壤富里酸含量（p〈0.01）。增施有机肥有利于小麦生育后期各耕层土壤胡敏酸含量的积累（p〈0.05）,其中20~40 cm耕层土壤增幅最为明显,成熟期深耕增施有机肥与浅耕增施有机肥和开花期相比增幅分别达253.85%与300.00%;深耕增施有机肥能够显著提高小麦孕穗期与成熟期5~20 cm耕层土壤细菌数量（p〈0.01）,成熟期浅耕增施有机肥与深耕增施有机肥处理细菌数量和开花期相比增幅分别达690.38%和508.75%,其中深耕增施有机肥处理与其它三个处理相比细菌数量最多且差异极显著（p〈0.01）。增施有机肥能够显著提高小麦成熟期0~5与20~40 cm耕层土壤真菌数量（p〈0.01）,深耕增施有机肥能够显著提高小麦孕穗期5~20 cm耕层土壤真菌数量（p〈0.01）。深耕增施有机肥能够显著提高小麦生育后期20~40 cm耕层土壤放线菌数量（p〈0.05）。相关分析表明,在本研究培肥和耕作模式下麦田土壤腐殖质组分的含量与微生物区系的数量呈正相关关系。     

吉林西部草地生态系统不同退化演替阶段土壤有机碳变化研究

草地盐碱化是吉林西部典型的生态环境问题。针对吉林西部具有＂羊草群落（Leymus chinense）→羊草-虎尾草群落（Carex duiuscula）→羊草-碱茅群落（Puccinellia distans）→碱蓬群落（Suaeda glauca）＂直至退化为盐碱地的逆向演替规律,本文选取大安市姜家甸草场为典型区进行野外样地调查,收集不同演替阶段植物样品30份,土壤剖面样品100份,表土样品40份,监测群落生态特征、土壤理化性质,计算土壤有机碳储量。分析结果表明：随着退化演替的进行,羊草-虎尾草群落的多样性指数、植被生物量、土壤有机质最高,土壤含水率及全N指数逐渐降低,土壤的pH值及土壤容重升高,土壤有机碳含量在0～100cm各土层呈现出先升高再降低的趋势,其中0～40cm内变化显著,50～100cm内相差不大,1m土壤有机碳密度从羊草群落的75.37t·hm-2升高到羊草-虎尾草群落的76.11t·hm-2,至盐碱地减少到52.21t·hm-2,约减少30%。研究结果对吉林省合理放牧、草地固碳量的增加和土壤碳储量的提高都有指导意义。     

微生物混合堆制法处理油污土壤的净化效果

堆制处理工艺是处理油污土壤的一种强化的生物处理工艺。在两种油污土样的堆制中投加了四株高效石油降解菌,处理60d后考察投加了混合菌的净化效果,主要包括油污中饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质、总烃碳数组分相对含量的变化以及土壤中重金属含量及其水溶性的变化。结果表明:饱和烃的绝对去除量以及去除率都要高于其它三者;土样1和土样2总烃碳数组分百分比的变化幅度差别较大,呈现低碳数下降、高碳数升高的趋势,可见添加的高效石油降解菌以利用中低碳数烃类为主;该复合微生物堆制处理法对土壤的重金属污染基本无影响。     

Ecotoxicological effect of zinc oxide nanoparticles on soil microorganisms

The widespread production and use of zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) in recent years have posed potential threat to the ecosystem. This study aimed to investigate the ecotoxicological effect of ZnO-NPs on soil microorganisms using laboratory microcosm test. Respiration, ammonification, dehydrogenase (DH) activity, and fluorescent diacetate hydrolase (FDAH) activity were used as ecotoxicological parameters. The results showed that in the neutral soil treated with 1 mg ZnO-NPs per g soil (fresh, neutral), ammonification was significantly inhibited during the study period of three months, but the inhibition rate decreased over increasing time. Inhibition in respiration was observed in the first month of the test. In various ZnO-NPs treatments (1 mg, 5 mg, and 10 mg ZnO-NPs per g soil), DH activity and FDAH activity were inhibited during the study period of one month. For both enzyme activities, there were positive dose–response relationships between the concentration of ZnO-NPs and the inhibition rates, but the curves changed over time due to changes of ZnO-NPs toxicity. Soil type affected the toxicity of ZnO-NPs in soil. The toxicity was highest in the acid soil, followed by the neutral soil. The toxicity was relatively low in the alkaline soil. The toxicity was not accounted for by the Zn²⁺ released from the ZnO-NPs. Direct interaction of ZnO-NPs with biologic targets might be one of the reasons. The adverse effect of ZnO-NPs on soil microorganisms in neutral and acid soils is worthy of attention.     

蔬菜土壤微生物种群数量与土壤重金属含量的关系

对呈贡县蔬菜土壤微生物种群数量和土壤重金属质量分数进行大田调查分析，结果表明，土壤微生物种群数量和微生物多样性指数变化较大，土壤微生物种群数量总体水平较高，但微生物多样性指数偏低，其中以细菌占较大的优势；土壤重金属对土壤微生物数量和微生物多样性均有一定的影响，其中土壤中Pb和Cu的质量分数与土壤微生物种群数量显著相关；土壤重金属综合污染指数与真菌／细菌个数比例、真菌／放线菌个数比例与微生物多样性指数均呈显著的指数相关。随着重金属综合污染指数的增加，微生物多样性指数呈指数式地迅速下降。     

植被根系及其土壤理化特征在高寒小嵩草草甸退化演替过程中的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系。结果表明,不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸群落植被根系和蕴育植被根系的土壤量发生了明显的变化。特别是0~10 cm土层的植被根系在重度退化阶段显著高于其它退化演替阶段（P〈0.05）,而蕴育植被根系的＂载体＂量在重度退化阶段显著低于其它退化演替阶段（P〈0.05）,根土比（根和土的重量比）明显高于其它退化演替阶段（P〈0.05）;随着退化演替阶段的进行,高寒小嵩草草甸群落物种数、地上部分、植被根系锐减,群落结构和功能明显发生变化;不同退化演替阶段,植被根系（0~40 cm）的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中N、P含量存在一定的相关性;不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸土壤理化特性的变化影响草地群落地上部分和植被根系;土壤的稳定性是草地生产稳定和恢复的重要因素,在评价与改良退化草地时,要充分了解土壤的退化程度。在高寒草甸地下根系取样方法难以统一,而且土壤表层根系和土壤很难难以分离,加之根系采样破坏性大、工作量大,根土比可能是指示高寒草甸退化程度相对可靠的量化指标。     

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。     

Dynamics of soil organic matter in primary and secondary forest succession on sandy soils in The Netherlands: An application of the ROMUL model

We applied the simulation model ROMUL of soil organic matter dynamics in order to analyse and predict forest soil organic matter (SOM) changes following stand growth and also to identify gaps of data and modelling problems. SOM build-up was analysed (a) from bare sand to forest soil during a primary succession in Scots pine forest and (b) on mature forest soil under Douglas fir plantations as an example of secondary succession in The Netherlands. As some of the experimental data were unreliable we compiled a set of various scenarios with different soil moisture regime, initial SOM pools and amount and quality of above and below ground litter input. This allowed us to find the scenarios that reflect the SOM dynamics more realistically. In the Scots pine forest, total litter input was estimated as 0.50 kg m⁻² year⁻¹. Two scenarios were defined for the test runs: (a) forest floor moisture regimes—‘dry, mesic and hydric’ and (b) augmenting a root litter pool with three ratios of needles and branches to roots: 1:1, 1:1.5 and 1:2.0. The scenario finally compiled had the following characteristics: (a) climate for dry site with summer drought and high winter moisture of forest floor; (b) a litter input of 0.25 kg m⁻² year⁻¹ above ground and 0.50 kg m⁻² year⁻¹ below ground; (c) a low nitrogen and ash content in all litter fall fractions. The test runs for the estimation of the initial SOM pools and the amount and proportion of above and below ground litter fall were also performed in the Douglas fir plantation. The inputs of above ground litter tested in various combinations were 0.30 and 0.60 kg m⁻² year⁻¹, and below ground litter 0.30, 0.60 and 0.90 kg m⁻² year⁻¹. The scenario that fitted the experimental data had an SOM pool of 20–25 kg m⁻², an aboveground litter input of 0.6 kg m⁻² year⁻¹and a below ground litter input of 0.9 kg m⁻² year⁻¹. The long-term simulation corresponded well with the observed patterns of soil organic matter accumulation associated with the forest soil development in primary and secondary succession. During primary succession in Scots pine forest on dry sand there is a consistent accumulation of a raw humus forest floor. The soil dynamics in the Douglas fir plantation also coincide with the observed patterns of SOM changes during the secondary succession, with SOM decreasing significantly under young forest, and SOM being restored in the older stands.     

蚯蚓活动对锌污染土壤微生物群落结构及酶活性的影响

以不同质量分数Zn污染高沙土为材料,研究在重金属污染土壤中,蚯蚓活动对土壤微生物数量和各种酶活性的影响。试验结果表明:Zn的加入使土壤蔗糖酶、脲酶活性降低,而对磷酸酶活性没有影响,加Zn量在300mg·kg-1以下时对微生物量碳有促进作用,高于该水平则表现为抑制作用。接种蚯蚓后,土壤细菌和放线菌的群落数明显提高,除各别处理外均达到显著差异,真菌数量没有变化;土壤磷酸酶、蔗糖酶、脲酶等酶活性也因接种蚯蚓而显著提高(p<0.05),随土壤Zn污染质量分数变化,蚯蚓对三种酶活性的影响趋势不同。蚯蚓活动对土壤酶活性的提高一定程度上缓解了重金属对酶的抑制作用。试验结果还表明蚯蚓活动显著提高了各处理土壤的NO3--N含量,相关散点图显示NO3--N含量和植物地上部生物量,地上部Zn质量分数及植物地上部Zn吸收总量间都有明显相关性(r=0.517,r=0.532,r=0.607)。试验初步验证了蚯蚓对Zn污染土壤中微生物和酶活性的改善作用。     

不同土地利用方式下土壤微生物数量与土壤肥力的关系

选取了6种不同土地利用方式,分别对土壤微生物数量变化及其与土壤养分的相互关系进行了研究,结果表明,不同土地利用方式下土壤微生物总量各有差异,具体表现为干鱼塘底泥>菜地>水稻田>果园>粮作旱地>荒草地;但从土壤微生物多样性指数来看,则表现为粮作旱地>菜地>果园>荒地>水稻田>鱼塘底泥。土壤中微生物总量与微生物多样性指数二者的变化趋势不一致,因此评价土壤生物多样性指数应将二者结合起来。微生物数量与土壤大多数养分含量(除有效磷和全钾之外)之间存在着一定的正相关关系,即土壤微生物数量随土壤养分含量的增加而增加。     

Potentials and limitations of using large-scale forest inventory data for evaluating forest succession models

Forest gap models have been applied widely to examine forest development under natural conditions and to investigate the effect of climate change on forest succession. Due to the complexity and parameter requirements of such models a rigorous evaluation is required to build confidence in the simulation results. However, appropriate data for model assessment are scarce at the large spatial and temporal scales of successional dynamics. In this study, we explore a data source for the evaluation of forest gap models that has been used only little in the past, i.e., large-scale National Forest Inventory data. The key objectives of this study were (a) to examine the potentials and limitations of using large-scale forest inventory data for evaluating the performance of forest gap models and (b) to test two particular models as case studies to derive recommendations for their future improvement.     

秸秆还田配施化肥及微生物菌剂对水田土壤酶活性和微生物数量的影响

土壤微生物学特性是表征土壤质量的重要生物学指标。通过田间试验研究了秸秆还田配施不同配比化肥及微生物菌剂对水田土壤酶活性和微生物数量的影响。结果表明,与单施秸秆相比,秸秆还田配施N、P、K及微生物菌剂后,土壤过氧化氢酶、转化酶和尿酶活性分别提高了37.5%~68.8%、32.3%~61.5%和48.8%~102%,细菌和真菌数量分别提高了95.3%~174%、286%~351%,放线菌数量减少了34.5%~39.4%,差异显著。统计分析显示,土壤过氧化氢酶与尿酶活性之间及其酶活性与微生物数量之间关系密切。氨化细菌和硝化细菌数量主要控制土壤过氧化氢酶活性,真菌数量是转化酶活性的主要影响因素,而尿酶活性主要受细菌数量影响。秸秆还田配施微生物菌剂及平衡施肥可以促进酶活性的增强,使土壤微生物群落物种个体数增加更多,分布更为均匀。过量施用氮肥会抑制土壤酶活性和微生物的生长和繁殖。     

季风常绿阔叶林演替系列菌根资源及其与群落多样性的关系

随着森林生态系统的正向演替,植物物种多样性、群落结构、生产力以及土壤条件均会发生显著的变化,这些变化对菌根类型和多样性会产生不同程度的影响。为了探讨群落结构和功能的变化对菌根资源可能产生的影响,选择季风常绿阔叶林及其演替系列上的代表性森林生态系统为对象,对菌根化根系、菌根类型和菌根真菌孢子密度进行调查,并结合已有的群落信息和土壤养分状况,分析在森林演替过程中菌根资源的变化情况和可能的影响因素。结果表明:季风常绿阔叶林各演替阶段的森林生态系统中菌根化比例接近70%,但不同演替阶段森林的优势菌根类型存在明显的差异。处于演替初期的马尾松(Pinus massoniana)林以丛枝菌根为主,占菌根总数的78%;演替中期的针阔叶混交林中的外生菌根占有绝对优势,占75%,是丛枝菌根的3倍;演替顶级的季风常绿阔叶林中的外生菌根和丛枝菌根的比例相当。马尾松林的菌根真菌孢子密度最高,每20 g风干土壤中的孢子数量高达2 925个,是针阔叶混交林的2.5倍,季风常绿阔叶林的2倍。演替系列上的森林生态系统的菌根类型的差异与植物物种多样性和群落结构,尤其是林下的灌木、草本层密度存在一定的相关性,同时也受土壤养分状况的影响。马尾松林具有较丰富的草本植物和较高的草本层密度,并且该森林的土壤相对贫瘠,这些条件都有利于丛枝菌根真菌侵染草本植物的根系形成丛枝菌根并产生大量孢子。针阔叶混交林中外生菌根的优势主要受该森林中外生菌根植物在群落组成上的绝对优势影响。季风常绿阔叶林的物种丰富,群落结构复杂,因此该森林呈现了两种类型菌根优势相当的现象。该文的结果表明,随着季风常绿阔叶林演替的进行,菌根资源在类型上会出现较大的分异,而这种变化受植物物种数量、群落结构的影响,与土壤养分状况存在一定的关系,并且不同演替阶段森林生态系统影响菌根组成的因素存在差异。     

复合菌剂对盆栽番茄土壤理化性质及微生物活性的影响

通过盆栽对照试验的方法,研究复合菌剂C1、C2对土壤理化性质及微生物活性的影响,结果表明：与对照相比,施用复合菌剂C1、C2能够减少土壤真菌的数量,在施菌剂早期可以增加土壤细菌的数量,对土壤放线菌影响较小;提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等土壤养分的质量分数,降低土壤酸度;同时还能够显著地增强土壤脲酶、磷酸酶、纤维素酶及过氧化氢酶的活性。进一步对各处理的土壤因素进行主成分分析,结果显示PC1为土壤碱解氮、速效磷、速效钾,PC2为土壤矿化氮、脲酶、纤维素酶。综合评价土壤质量,复合菌剂C2在各处理中综合得分最大。     

根系及其主要影响因子在森林演替过程中的变化

统计分析了国内外主要森林生态系统演替过程中根系生物量及其分布的变化，并探讨了相关的影响因子及其动态。结果发现，根系生物量随林龄和演替的进行而增加，演替群落的根冠比呈减小趋势。一般来说，根系的垂直分布是较浅的，尤其是细根。根系分布范围与地下部生态位的变化能够反映其可以利用的资源范围以及它在演替过程中的作用和地位。在森林演替初期，群落根系分布较浅，可塑性强，且水平根系发达；演替中期的根系呈镶嵌分布，分布范围加深，根系密度增加；演替后期的根系分布趋于稳定，地下生态位分离程度加剧，根系结构具有相对明显的分层。在演替过程中，根系的这种分布特征受自身条件和生态因子的影响，文章论证了这些影响因子本身在演替过程中也是动态变化的，进一步说明了根系分布动态规律存在的必然性。在演替过程中，根系生物量及其分布动态的研究，可以为森林群落动态学提供新的理论基础，是未来地下生态学研究的焦点之一。最后，分析了根系研究中亟待解决的问题和今后的发展重点，提出新的展望。     

2种入侵植物对根际土壤微生物种群及代谢的影响

选取2种入侵植物（一年蓬Annual Fleabane及加拿大蓬Erigeron Canadensis）及本土植物（艾蒿Artemisia argyi）的根际土壤微生物种群为研究对象,以分析不同根际土壤微生物种群的数量及测定根际土壤微生物酶活的活性为切入点来探析入侵植物对土壤微生物的影响及其响应机制。结果显示：2种入侵植物显著增加了其根际土壤中的细菌的数量,而显著抑制了真菌与放线菌的数量。另外,入侵植物一年蓬显著抑制其根际土壤中纤维素酶的活性,而3种植物的根际土壤硝酸还原酶活性无显著差异。入侵植物对其他3种土壤酶（即转化酶、脲酶及酸性磷酸酶）活性的影响却呈现出截然相反的影响,即一年蓬显著增加了3种根际土壤酶的活性,而加拿大蓬却显著减少了3种根际土壤酶的活性。导致这种现象的原因可能是不同入侵植物的根系释放不同的化学物质进而对土壤微生物的数量和活性造成不同的影响。