自然演替过程中铜尾矿土壤酶活性的变化

铜陵矿区堆放了大量不同时期的铜尾矿,形成大量铜尾矿废弃地,其中的大部分铜尾矿废弃地处于自然生态恢复状态。并形成典型的原生演替系列。为探讨废弃地自然生态恢复中不同演替阶段植物群落变化与土壤酶活性变化的关系,对铜陵3处不同时期弃置的尾矿废弃地进行了调查。随着自然生态系统演替的进行,尾矿中土壤酶活性逐步提高,维管植物群落下尾矿中土壤酶活性〉隐花植物结皮下尾矿中土壤酶活性〉裸地处土壤酶活性;位于植物群落下的尾矿废弃地中脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶的活性从表层至下层逐渐降低。不同植物群落对尾矿中土壤酶活性影响有很大差异,位于木贼群落下的尾矿中几种土壤酶的活性高于位于白茅群落和中华结缕草群落下的尾矿中酶的活性。相关分析表明,土壤酶活性与有机质、总N表现出显著的正相关。     

种植香根草对铜尾矿废弃地基质化学和生物学性质的影响

通过实地调查取样和室内分析,研究铜陵水木冲铜尾矿废弃地不同时期种植香根草(Vetiveria zizanioides L.)群落(近期种植香根草群落(V.zizanioides communities were established in the recent stage,JX),中期种植香根草群落(V.zizanioides communities were established in the middle stage,ZX)和早期种植香根草群落(V.zizanioides communities were established in the early stage,OX))对尾矿基质化学性质、微生物量和土壤酶活性的影响,探讨人工植被恢复对铜尾矿废弃地基质系统的修复作用。结果表明:香根草的定植能延缓铜尾矿的酸化过程,且随着香根草定植时间的延长,0—5 cm和5—20 cm层尾矿基质中总氮和速效磷含量提高(其中,0—5 cm层总氮积累更加显著),OX下0—5 cm表层基质总氮和速效磷的平均值分别是JX下的4.64倍和22.44倍。基质微生物量C、N含量和脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶活性也随香根草种植时间的延长而有不同程度的升高,且基质化学性质对微生物量和酶活性有影响,其中基质微生物量C、N含量、脱氢酶和过氧化氢酶活性均与电导率呈显著或极显著负相关性;而基质微生物量N和4种酶活性均与总氮含量呈显著或极显著正相关性,表明总氮含量是影响基质微生物量N和酶活性的主要因子;基质微生物量N、脱氢酶和过氧化氢酶活性还与速效磷含量呈极显著正相关性。基质中Cu、Pb含量对脱氢酶、过氧化氢酶活性和微生物量均有显著抑制作用,而Zn对基质微生物活性有一定的激活作用。生长在尾矿废弃地上的香根草不仅显著地改善了铜尾矿废弃地的基质化学性质,且有利于基质微生物量和酶活性的增加,是一种良好的矿业废弃地生态修复物种。     

铜尾矿废弃地生物土壤结皮固氮微生物多样性

生物土壤结皮能够有效提高矿业废弃地有机质和氮的积累,促进植被的恢复.本研究基于固氮微生物的nifH基因多样性,以铜陵铜尾矿废弃地3种类型的生物土壤结皮(藻结皮、藓结皮和藻-藓混合结皮)为对象,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究生物土壤结皮中固氮微生物的多样性以及废弃地植物群落发育对其产生的影响.结果表明： 尾矿库裸地表面的藻结皮的固氮微生物多样性最高,其次为维管植物群落下的藻-藓混合结皮,苔藓结皮的固氮蓝藻多样性最低;随着维管植物群落高度和盖度的增加,固氮微生物多样性降低,铜尾矿废弃地的pH、水分、有机质、养分含量(氮和磷)以及有效态和总重金属浓度对固氮微生物多样性的影响均不显著.测序和系统发育分析表明,废弃地结皮中固氮微生物以蓝藻为主,主要为不具有异形胞的丝状蓝藻.
     

鸡粪改良铜尾矿对3种豆科植物生长及基质微生物量和酶活性的影响

基质改良和耐性植物种选择是重金属矿业废弃地人工生态恢复的关键。通过室内盆栽试验研究不同比例腐熟鸡粪改良铜尾矿后对3种豆科植物决明(Cassia tora)、田菁(Sesbania cannabina)、菽麻(Crotalaria juncea)生长和尾矿基质中土壤微生物量C、N及过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和脱氢酶活性的影响。结果表明:添加鸡粪改良处理后3种植物茎叶生物量、根系生物量和体内总磷含量均有提高,植物体内总氮含量则只有菽麻明显增加。添加鸡粪可提高尾矿基质中微生物量C以及脲酶和脱氢酶活性,其中菽麻生长的尾矿基质中微生物量C含量增加最显著。尾矿基质中微生物量C与基质中总氮、有效磷呈显著正相关,菽麻生长的尾矿基质中微生物量C与基质中有效态Cu、Zn呈显著负相关。田菁、菽麻生长的尾矿基质中脲酶、脱氢酶与基质中总氮、有效磷呈显著正相关,决明、菽麻生长的尾矿基质中脱氢酶与基质中微生物量C呈显著正相关,决明生长的尾矿基质中脲酶、脱氢酶与基质中有效态Zn呈显著负相关。综合分析表明,铜尾矿∶鸡粪=250∶1的处理方式可作为鸡粪改良铜尾矿基质较好的一种比例模式,该处理方式下菽麻可作为铜尾矿生态修复优选植物种。     

荒漠藓类植物死亡对表层土壤酶活性的影响

土壤胞外酶作为土壤生物化学反应的催化剂, 直接驱动了土壤物质循环和能量流动过程。全球气候变化和土地利用类型改变致使维持荒漠地表稳定的生物土壤结皮中的藓类植物出现不同程度的死亡, 然而, 藓类植物的死亡将如何影响荒漠表层土壤养分循环过程仍缺乏研究。该研究选取新疆古尔班通古特沙漠优势藓类结皮为研究对象, 测定了自然存活及自然死亡藓类结皮下不同土层(0-2、2-5、5-10、10-20 cm)碳氮磷循环相关酶活性。结果发现: 除蔗糖酶外, 藓类植物死亡显著影响了β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、脲酶、硝酸还原酶、植酸酶和碱性磷酸酶活性, 并随土壤深度的增加酶活性逐渐递减。同时, 藓类植物死亡显著抑制了植酸酶活性, 促进了与碳氮磷循环相关的土壤酶活性。土壤碳氮循环相关酶活性与土壤有机碳、全氮、NO₃^--N和NH₄⁺-N含量显著正相关, 与pH显著负相关; 植酸酶、碱性磷酸酶活性与土壤全磷、速效磷含量相关性不显著。荒漠藓类植物的死亡, 在短期内显著改变了土壤酶系统, 加速了土壤养分循环。     

不同植被恢复模式对铁尾矿微生物和酶活性的影响

对河北省迂安市马兰庄镇铁尾矿不同恢复模式土壤微生物和酶活性进行了分析。结果表明：不同铁尾矿中主要微生物数量存在显著差异,在总体数量上,细菌最多,放线菌次之,真菌较少;在表层0～20cm,土壤微生物数量和土壤酶活性均表现为人工林〉自然恢复〉新尾矿;土壤微生物数量和土壤酶活性随采样深度的增加而显著降低;尾矿土壤微生物和土壤酶之间均呈正相关,但相关程度有所不同。自然恢复和人工林恢复均能够增加尾矿库的微生物数量和土壤酶活性,人工林的恢复效果高于自然恢复。     

古尔班通古特沙漠生物土壤结皮对土壤氮库垂直分布特征的影响

生物土壤结皮在干旱区氮素地球化学循环中具有重要作用,研究不同生物土壤结皮下不同形态氮素含量的变化,解析生物土壤结皮对土壤养分影响过程和范围,有助于进一步理解生物土壤结皮的生态功能。本研究以古尔班通古特沙漠藻-地衣混生结皮和藓类结皮两种生物土壤结皮为研究对象,以裸沙为对照,测定生物土壤结皮层和0—100 cm内8个土层全氮、无机氮、可溶性有机氮、游离态氨基酸氮、微生物生物量氮等氮库含量,和土壤脲酶、硝酸盐还原态酶、亮氨酸氨基肽酶等土壤胞外酶活性。结果表明：1)结皮层各形态氮素含量和各土壤酶活性显著高于其下层土壤,结皮层和结皮下各层土壤氮库整体上表现为藓类结皮>藻-地衣混生结皮>裸沙;土壤氮库各形态氮素含量和土壤酶活性在垂直分布上均呈现先显著下降(0—20 cm)后稳定(20—100 cm)的趋势;在20—30 cm土层,除裸沙的无机氮、铵态氮以及藻-地衣混生结皮的硝态氮外,其余速效氮(无机氮、硝态氮、铵态氮)含量具有增加的特点。2)土壤各氮库含量与全磷、有机碳、电导率、土壤脲酶和亮氨酸氨基肽酶活性呈正相关,与pH、土壤含水率呈负相关。3)利用氮循环相关指标建立土壤氮循环多功能...     

免耕与留茬对土壤微生物量C、N及酶活性的影响

2005～2008年在内蒙古呼和浩特市清水河县进行定位试验,设免耕留低茬(NL)、免耕留高茬覆盖(NHS)和传统耕翻(T)3种耕作处理方式.结果表明:(1)免耕留高茬覆盖及免耕留低茬长期实施,能显著提高表层土壤有机质、全氮、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量,且免耕留高茬覆盖处理比传统耕翻分别提高了11%、41%、22%、15%、29%、27%、13%;在测定各个时期内,土壤各营养指标含量整体趋势为NHS＞NL＞T.(2)免耕留高茬覆盖及免耕留低茬耕作方式有利于提高土壤微生物量C、N含量,在各测定时期均以免耕留高茬覆盖处理的土壤微生物量C、N含量最高,传统耕翻最低.与传统耕翻相比,免耕留高茬覆盖处理土壤微生物量C、N含量分别平均提高了69%、43%;测定各个时期,不同处理土壤生物量C、N含量均以7月份含量最高、5月份次之、10月份最低.(3)免耕留高茬覆盖及免耕留低茬处理土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性和脲酶活性高于传统耕翻,整个测定期内免耕留高茬覆盖处理4种酶平均活性,分别较传统耕翻增加了57%、82%、93%和25%;春季土壤酶活性开始增强,在7月份蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶活性达到最大值,而碱性磷酸酶的峰值出现在6月份.土壤微生物量C、N及土壤酶活性是评价土壤质量的重要因子.     

荒漠藓类结皮斑块中土壤理化性质、酶活性及微生物生物量分布的边缘效应

藓类结皮是荒漠地表生物土壤结皮的主要类型之一,能影响荒漠地表稳定、土壤水分与养分以及种子植物生长等。自然状态下,藓类结皮通常呈现出典型的斑块状分布特征。本研究以新疆北部古尔班通古特沙漠藓类结皮为对象,在斑块尺度上,将藓类结皮斑块从中心至边缘划分3个圈层,分析了藓类结皮斑块中心到边缘不同圈层土壤理化性质、酶活性及微生物生物量的变化特征。结果表明:土壤有机质、全氮、全钾显著受边缘效应影响,中心圈层含量显著高于边缘圈层,其他土壤指标在3个圈层无显著差异;边缘圈层处脲酶和过氧化氢酶活性显著低于内部2个圈层,而蔗糖酶及碱性磷酸酶活性在3个圈层均无显著差异;微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)从中心向边缘圈层均呈降低的趋势,且边缘圈层显著低于内部2个圈层;同时,各土壤理化性质、酶活性和微生物生物量在斑块内部2个圈层均无显著差异;通径分析表明,影响脲酶活性的直接因素和主要因素均为有机质;过氧化氢酶活性与SMBC更易受边缘效应的影响,各因素中距离对二者的直接通径系数最高,分别达到-1.108及-1.224;有机质、p H值、速效K以及全K对SMBN直接通径系数均较大,但各因素通过有机质对SMBN的间接通径系数也较大,SMBN受土壤理化性质及距离多个因素的直接及间接影响;此外,过氧化氢酶活性及SMBC的剩余项的通径系数均较大,表明受其他未被考虑因素的较大影响。     

黄土丘陵区不同类型生物结皮下的土壤生态化学计量特征

生物结皮在土壤养分累积和循环中起着重要作用.本研究以黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻藓混合结皮、藓结皮、地衣结皮和普通念珠藻结皮6类典型生物结皮为对象,分析不同类型生物结皮土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量学特征,研究不同类型生物结皮对土壤养分的影响.结果表明:不同类型生物结皮土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P差异显著;生物结皮层C、N、P、C/N、C/P、N/P均显著高于0~10 cm土层土壤.6类生物结皮土壤C、N含量均随土层加深而下降,P含量受土层深度影响较小.对于生物结皮层,藓结皮C、N、P含量分别为27.07、2.42、0.67 g·kg^-1,显著高于其他类型生物结皮.念珠藻结皮的0~2 cm土层土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P显著高于其他类型生物结皮.     

黄土高原纸坊沟流域不同植物对土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响

为了解不同植被类型对土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响,以黄土高原纸坊沟流域的9种植物为研究对象,选取撂荒地为参照,分析了各类植被植物根际土土壤微生物生物量、土壤酶活性及其与土壤理化因子的相关性.结果显示:(1)与撂荒地相比,经过植被恢复后,乔木和灌木植被下土壤肥力、微生物生物量和土壤酶活性均有所提高,而草本植被下土壤的碱解氮含量、微生物生物量磷、脲酶活性和过氧化氢酶活性却有所降低.(2)不同植被类型土壤微生物生物量碳和氮、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性符合灌木＞乔木＞草本的规律;土壤微生物生物量磷、脲酶和过氧化氢酶活性符合乔木＞灌木＞草本的规律.(3)土壤微生物生物量碳、氮、磷与土壤有机质、全氮及全磷含量呈极显著正相关;4种土壤酶活性与土壤有机质、全氮及碱解氮含量呈极显著正相关.研究表明,黄土高原纸坊沟流域土壤微生物生物量和土壤酶活性受植被类型及土壤养分等因素的共同影响,且人工灌木植被对土壤的恢复作用高于乔木和草本植被.     

黄土丘陵区小流域侵蚀环境对土壤微生物量及酶活性的影响

土壤侵蚀环境直接影响土壤的特性,对土壤微生物的形成和稳定具有重要的影响。土壤微生物量推动着土壤的物质循环和能量流动,对土壤中各种环境的变化有很强的敏感性。土壤酶活性能表示土壤微生物功能的多样性,与土壤微生物量有着紧密的联系。为了探究不同侵蚀环境对土壤微生物量和酶活性的影响,以黄土丘陵区陈家坬小流域为研究区,选择5种不同侵蚀环境下0—10cm和10—20cm土层的土壤为研究对象,对土壤微生物量及其土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性进行了研究。结果表明:(1)土壤微生物量碳、氮、磷含量均表现为0—10cm大于10—20cm土层;土壤微生物量碳和磷在阴沟坡最大,在阳梁峁坡和峁顶较小,且阴沟坡和峁顶差异显著;土壤微生物量氮在阳沟坡最大,阴阳梁峁坡最小,差异性显著(P0.01)。(2)土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均表现为0—10cm大于10—20cm土层,且在不同侵蚀环境下均表现为阴梁峁坡最大,阳梁峁坡最小。(3)相关性分析表明,土壤微生物量碳、氮、磷与土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性之间均有极显著的正相关。     

黄土高原水蚀风蚀交错区藓结皮对土壤酶活性的影响

以黄土高原水蚀风蚀交错区黄绵土和风沙土上发育30年的典型藓结皮为对象,分6层采集0～12 cm土层土样,研究了藓结皮对不同土层4种水解酶活性的影响及其与土壤养分的关系.结果表明: 与无结皮相比,黄绵土藓结皮的脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性分别提升了2.4、7.6、20.7、2.4倍,而风沙土藓结皮的这4种水解酶活性分别提升了3.5、22.2、22.3、2.0倍;黄绵土和风沙土藓结皮的体积含水量分别降低了6.5%和0.8%,温度分别降低了0.8和2.5 ℃;黄绵土藓结皮的有机质、碱解氮和速效磷含量分别提升了2.5、2.9和3.6倍,风沙土分别提升了3.6、3.0和6.6倍.4种水解酶的活性与土壤养分含量呈显著正相关,与土壤含水量呈显著负相关;而土壤温度与脲酶活性呈显著正相关,与蛋白酶活性呈显著负相关.黄土高原水蚀风蚀交错区2种土壤藓结皮均能显著提升水解酶活性,这是藓结皮加速土壤养分周转的重要因素;通过改变土壤含水量和温度等酶促反应条件间接影响酶活性,是藓结皮促进土壤酶活性的重要途径.     

科尔沁沙质草地沙漠化过程中土壤生物活性的变化

选择相邻地段的固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘为对象,研究了科尔沁西部沙质草地沙漠化过程中土壤微生物量、土壤酶活性和土壤养分的变化特征以及三者之间的相关关系.结果表明:土壤养分含量、土壤酶活性和微生物量均随土壤深度的增加而逐渐降低;沙漠化过程中土壤养分严重丧失,土壤微生物量碳、氮、磷,以及土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、磷酸单酯酶、脱氢酶、多酚氧化酶和硝酸还原酶的活性均随沙漠化程度的加剧而大幅度下降;土壤生物活性对土壤沙漠化比较敏感,在固定沙丘到半固定沙丘的转化过程中土壤生物活性下降最快;土壤微生物量、土壤酶活性以及土壤养分之间均存在显著的相关关系.     

不同土地管理方式对黑土土壤微生物量碳和酶活性的影响

在中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验区,对比研究了黑土自然恢复、休闲裸地和种植作物3种管理方式对0～10、20～30和40～50cm深度土壤的微生物量碳和脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和转化酶活性的影响．结果表明：0～10cm表层土壤的微生物量碳和土壤酶活性均表现为自然恢复〉种植作物〉休闲裸地处理,而20～30cm和40～50cm深度土壤的微生物量碳和土壤酶活性虽也存在差异,但不如表层土壤变化显著．自然恢复和种植作物处理的土壤微生物量碳和土壤酶活性均随土层深度增加而降低,而休闲裸地处理的土壤微生物量碳和脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性却以20～30cm土层为高．相关分析表明,土壤全碳和全氮、土壤全碳和微生物量碳、土壤微生物量碳和4种土壤酶活性之间都存在极显著的正相关关系．土壤酶活性和土壤微生物量碳两项指标表明在自然恢复条件下黑土土壤质量较好．     

海拔对高山峡谷区土壤微生物生物量和酶活性的影响

为了解土壤微生物生物量和酶活性随海拔的变化特征,以川西海拔1563 m到3994 m的高山峡谷区的干旱河谷、干旱河谷-山地森林交错带、亚高山针叶林、高山森林和高山草甸土壤为研究对象,采用原位培养法研究了5种不同海拔生态系统中有机层(0～15 cm)和矿质层(15～30 cm)土壤微生物生物量碳氮、土壤蔗糖酶、脲酶及酸性磷酸酶活性的变化.结果表明:有机层土壤中微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性呈现出先增加后减少再增加的变化特征,从2158 m开始不断增加,到3028 m左右达到峰值后减少,在3593 m出现最小值后,逆势增加直到3994 m后再次减少;矿质层土壤的微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性表现为亚高山针叶林(3028 m)>高山草甸(3994 m)>干旱河谷-山地森林交错带(2158 m)>高山森林(3593 m)>干旱河谷(1563 m).各海拔梯度土壤有机层的微生物生物量和酶活性显著高于矿质层.高山峡谷区土壤微生物生物量与土壤酶活性呈极显著正相关.土壤微生物生物量和土壤酶与土壤含水量、有机碳和全氮呈极显著正相关,土壤蔗糖酶与土壤全磷含量呈极显著正相关,土壤酸性磷酸酶与土壤全磷和土壤温度呈极显著正相关.可见,高山峡谷区海拔变化引起的植被和其他环境因子的变化显著影响了土壤生化特性.     

重金属Cd、Zn、Cu、Pb对土壤微生物和酶活性的影响

采用室内培养实验(25℃),研究了不同培养时间下重金属Cd、Zn、Cu、Pb(浓度分别为50,800,400,800mg.kg-1)污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性随着培养时间的增加而显著下降,在培养20d的时候达到最小值,然后酶活性缓慢升高。Cu对脲酶活性以及Cd对酸性磷酸酶和脲酶活性的抑制作用随时间增加而增加。土壤微生物生物量碳、细菌、真菌和放线菌数量随培养时间的增加均表现出先降低后升高的变化趋势。Cd和Cu对微生物生物量氮的抑制作用则随着培养时间的增加而增强,在培养30d时微生物生物量氮到达最低值,分别较培养10天减少了12.6%和16.5%。     

种植转Bt基因抗虫棉对土壤生物学活性的影响

采用温室盆栽实验,研究了种植转Bt基因棉（苏抗103）和同源常规棉（苏棉12）对根际土壤生物学活性的影响。结果表明：与对照常规棉相比,种植转Bt基因棉对根际土壤脱氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和土壤呼吸的影响因生育期而异,土壤脲酶、蛋白酶和微生物量C在各生育期均没有显著差异;土壤蔗糖酶、土壤脱氢酶和土壤呼吸分别只在苗期（苏抗103〉苏棉12,增幅为25．5％）、花铃期（苏抗103〉苏棉12,增幅为21．6％）、花铃期（苏抗103〉苏棉12,增幅为36．1％）存在显著差异;土壤磷酸酶在花铃期和吐絮期活性显著下降（降幅分别为22．1％和32．9％）。