高寒草甸不同植被土壤微生物数量及微生物生物量的特征

用稀释平板法和氯仿熏蒸法研究了藏嵩草草甸、小嵩草草甸、矮嵩草草甸、禾草草甸、杂类草草甸及金露梅灌丛土壤的微生物数量、生物量及有机质的变化特征.结果表明:0～40 cm土层细菌和放线菌数量、微生物生物量碳和土壤有机质含量均以藏嵩草草甸最高,其微生物生物量及土壤有机质显著高于其它5种植被;真菌数量以金露梅灌丛最高;由表层到深层,随着土壤深度的增加以上各项指标均呈下降趋势.通径分析表明:土壤各生物环境因子之间存在着不同程度的相关性;土壤微生物数量、生物量及土壤有机质含量均与土壤水分含量存在显著的相关关系,说明土壤水分是调节高寒草甸生态系统土壤微生物代谢及物质转化的关键因子.     

黄土丘陵区土壤质量评价指标研究

针对黄土丘陵区侵蚀土壤最主要的功能--生产力和抗侵蚀能力,运用敏感性分析、主成分分析和判别分析法,对10种土地利用类型、208个样点的32项土壤属性指标进行了筛选.结果表明,在黄土丘陵区,土壤速效磷含量、抗冲性、渗透系数、活性有机碳、有机质、脲酶作为土壤质量评价的高度敏感指标,是土壤质量恢复与调控的主要目标.土壤生物指标属于高度敏感和中度敏感指标.黄土丘陵区侵蚀土壤的29项理化及生物属性指标可以被归纳为5个土壤质量因子:有机质因子、质地因子、磷因子、孔隙因子和微结构因子.5个因子中,孔隙因子在不同土地利用方式之间差异不显著,其余4个质量因子在不同土地利用方式之间差异极显著.黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价指标为有机质、渗透系数、抗冲性、CEC、蔗糖酶、团聚体平均重量直径、速效磷、微团聚体平均重量直径.其中,有机质、渗透系数、抗冲性是表征黄土丘陵区侵蚀土壤质量的关键指标.     

土壤活性有机质及其与土壤质量的关系

活性有机质是土壤的重要组成部分 ,主要包括溶解性有机碳、微生物生物量、轻组有机质。它在土壤中具有重要作用 :(1)可以表征土壤物质循环特征、评价土壤质量 ,可以作为土壤潜在生产力以及由土壤管理措施引起土壤有机质变化的早期指标 ;(2 )在养分周转中起重要作用 ,是植物的养分库 ,可以提供植物所需要的养分如氮、磷、硫等 ;(3)能稳定土壤结构 ,对维持团粒结构稳定性有重要作用。从土壤养分、土壤物理、化学性质方面讨论了活性有机质与土壤质量的关系。土壤中的溶解性有机碳、微生物生物量碳氮含量与土壤有机碳、全氮和碱解氮等物质的含量呈正相关。活性有机质受土壤质地、含水量、温度等因素影响 ,与土壤酸碱度、阳离子交换量等也有关。土壤微生物生物量碳和微生物量 C/有机碳比与土壤粘粒、粉粒含量呈正相关、与砂粒含量呈负相关     

长期不同施肥方式对黄潮土肥力特征的影响

依托黄潮土35 年长期定位试验,以2种土壤物理肥力指标、8种土壤化学肥力指标和5种土壤生物肥力指标进行主成分分析,最后将各主成分得分系统进行聚类分析.结果表明: 不同施肥方式对土壤肥力指标影响显著.施用有机肥处理(M、MN、MNP、MNPK)与NPK处理相比,土壤容重显著降低,而土壤孔隙度、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、微生物生物量和过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性均显著增加;通过主成分分析可将原15个土壤指标降维,提取出2个主成分,反映了原信息量的85.5%,且无原变量丢失.土壤容重、孔隙度、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾、微生物生物量、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性在第1主成分上有较高因子负荷,全钾和pH在第2主成分上有较高因子负荷;以2个主成分得分为新指标进行聚类,得到长期不同施肥方式对黄潮土的培肥效果排序为MNPK＞MNP＞M、MN＞NPK＞N、NP＞CK.可见施用有机肥对黄潮土培肥效果更显著,以有机肥配施氮磷钾化肥方式效果最优.     

长期施肥下农田土壤-有机质-微生物的碳氮磷化学计量学特征

探讨外源养分的输入对土壤系统内碳、氮、磷化学计量特征的影响,对于深刻认识农田土壤有机碳(C)和养分循环及其相互作用过程具有重要意义。以26年的农田长期定位施肥试验为平台,分析长期不同施肥条件下土壤、有机态及微生物生物量碳、氮、磷含量及其化学计量学特征,并根据内稳性模型y=c x~(1/H)计算其化学计量内稳性指数H。结果表明:与长期撂荒处理(CK_0)相比,种植作物条件下26年化肥配施有机肥处理(MNPK和1.5MNPK)显著降低微生物生物量氮含量,但显著提高了微生物生物量磷的含量。相对于撂荒处理,即使长期配施化肥磷处理(NP、PK、NPK),其土壤有机磷降低显著。对于C∶N比而言,化肥配施有机物料处理(秸秆或有机肥)的土壤C∶N比、有机质C∶N及微生物生物量C∶N比均显著低于化肥处理(N、NP、PK和NPK)。对于C∶P比而言,相对于撂荒处理,26年施用磷肥(化肥磷或有机磷)显著降低了土壤C∶P比和微生物生物量C∶P比,而CK和偏施化肥处理(N、NP和PK)显著降低了土壤有机质C∶P比。对于土壤N∶P比而言,撂荒处理土壤N∶P比显著高于其他处理,而撂荒处理土壤有机质N∶P比显著高于CK和化肥处理,表明不施肥或化肥条件下作物种植加剧了土壤有机质中氮素的消耗。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比的内稳性指数H分别为0.24、0.75、0.64,不具有内稳性特征。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比分别与土壤C∶N、C∶P、N∶P比呈显著正相关关系,但与土壤有机质碳氮磷化学计量比之间无显著相关性。表明土壤碳、氮、磷元素的改变会直接导致微生物生物量碳、氮、磷化学计量比的改变,但微生物生物量碳氮磷化学计量比对土壤有机质碳氮磷化学计量比无显著影响,土壤有机质的碳氮磷计量比可能更多是受到作物和施肥等养分管理措施的影响。     

沙地樟子松人工林土壤理化性质与微生物生物量的动态变化

为揭示不同林龄沙地樟子松人工林土壤理化性质和微生物生物量的动态和相互关系,以毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地不同林龄樟子松人工林为对象,分析土壤理化性质、土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮变化规律。结果表明:樟子松人工林土壤理化性质随林龄增加在不同沙地中表现不同,毛乌素沙地土壤容重和养分含量明显降低,科尔沁沙地土壤孔隙度和养分含量明显升高,呼伦贝尔沙地土壤养分则呈现先增加后降低趋势。与土壤理化性质变化趋势类似,毛乌素沙地樟子松人工林土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而降低,科尔沁沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而升高,呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加呈先增加而后降低趋势。影响毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量碳、氮的主要因子分别是硝态氮、铵态氮和有机质含量。毛乌素与科尔沁沙地樟子松人工林主要限制因子为土壤氮,而呼伦贝尔沙地樟子松受土壤有机碳限制较强。     

人工油松林（Pinus tabulaeformis）恢复过程中土壤微生物生物量C、N的变化特征

采用时空替代法,选取15a（PF15）、25a（PF25）、30a（PF30）的人工油松林作为样地,并选取灌丛作为参考植被,研究了植被恢复过程中土壤微生物生物量C、N以及土壤养分的变化特征,同时探讨了它们之间的相互关系。研究结果表明随着恢复的进行,土壤质量得到了改善,主要表现为有机碳、全氮、粘粒含量、土壤含水量的上升和pH值、容重的下降。土壤微生物生物量C、N分别在155.00~885.64mg/kg和33.73~237.40mg/kg的范围内变化。土壤微生物生物量C、N在植被恢复的初期显著低于灌丛,而后随着恢复的进行逐步增长。土壤微生物生物量C、N与植被恢复时间的相关性没有达到统计学上的显著水平,但是土壤微生物生物量C与土壤有机碳、全氮、全磷呈显著正相关,这表明植被恢复过程中土壤微生物生物量与土壤养分状况关系密切,植被恢复通过改善土壤养分状况间接地影响土壤微生物生物量的变化。Cmic/TOC在1.38%~4.75%的范围内变化。Cmic/TOC随着植被恢复不断下降,Cmic/TOC与植被恢复时间和土壤有机碳呈显著负相关,这表明植被恢复过程中,惰性有机质积累导致供应土壤微生物的活性有机质减少,Cmic/TOC同时受土壤有机质的数量和质量影响。     

库布齐沙地两种植被恢复类型根际土壤微生物和土壤化学性质比较研究

油蒿(Artemisia ordosica)与中间锦鸡儿(Caragana intermedia)是库布齐沙地分布广泛的优良固沙植被类型,在植被恢复过程中受到关注。以库布齐沙地自然恢复的油蒿群落与人工种植的中间锦鸡儿群落为研究对象,以流动沙地为对照,采用野外调查、室内生化实验与统计分析相结合的方法,分析两种植被恢复类型根际与非根际土壤微生物、土壤化学性质的差异,研究土壤微生物与土壤化学性质间的相关关系,并运用综合指数法评价两种植被恢复类型对土壤生态系统的恢复效果,为库布齐沙地植被恢复与重建提供科学依据。主要结论如下:(1)与流沙对照相比,两种植被恢复类型根际、非根际土壤微生物数量、微生物生物量碳、氮含量均有不同程度的提高,其中,自然恢复的油蒿群落根际土壤微生物总数、细菌数量、微生物量碳和氮含量均显著高于中间锦鸡儿根际,真菌和放线菌数量分布表现为中间锦鸡儿油蒿;(2)两种植被恢复类型根际、非根际土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效钾含量均比流动沙地有不同程度地提高,其中,油蒿根际、非根际土壤有机质、全氮、速效氮含量显著高于中间锦鸡儿;(3)影响油蒿和中间锦鸡儿群落土壤微生物数量、生物量碳和氮的土壤因子是有机质、p H值、全氮、速效氮、速效钾、速效磷,其中,对两种植被恢复类型土壤微生物数量和生物量有正向促进作用的主要因子是土壤有机质、速效钾和全氮含量;(4)运用综合指数法计算出基于14个土壤指标的土壤质量综合指数(SQI),SQI值排序为:油蒿根际中间锦鸡儿根际油蒿非根际中间锦鸡儿非根际流沙对照。自然恢复的油蒿群落对土壤质量的改良效果显著优于人工种植的中间锦鸡儿群落,是库布齐沙地生态恢复的适合途径之一。     

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.     

杉木人工林土壤微生物群落结构特征

采用氯仿熏蒸法、稀释平板法和磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)方法,分析了常绿阔叶林转变成杉木人工林后土壤微生物种群数量和群落结构的变化特征.结果表明:常绿阔叶林转变为杉木人工林后,林地土壤的微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数降低.杉木人工林地总PLFAs、细菌PLFAs、真菌PLFAs比常绿阔叶林分别降低了49.4％、52.4％和46.6％,革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs远低于常绿阔叶林.杉木人工林根际土壤微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数显著高于杉木人工林林地土壤,根际土壤中总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs的含量也高于林地土壤,但真菌PLFAs和细菌PLFAs之比却低于林地土壤.对土壤微生物群落结构进行主成分分析发现,第1主成分和第2主成分共解释了土壤微生物群落结构变异的78.2％.表明常绿阔叶林与杉木人工林土壤的微生物群落结构间存在差异.     

Finding A Niche for Soil Microbial Toxicity Tests in Ecological Risk Assessment

Soil microbial toxicity tests are seldom used in ecological risk assessments or in the development of regulatory criteria in the U.S. The primary reason is the lack of an explicit connection between these tests and assessment end-points. Soil microorganisms have three potential roles with respect to ecological assessment endpoints: properties of microbial communities may be end-points; microbial responses may be used to estimate effects on plant production; and microbial responses may be used as surrogates for responses of higher organisms. Rates of microbial processes are important to ecosystem function, and thus should be valued by regulatory agencies. However, the definition of the microbial assessment endpoint is often an impediment to its use in risk assessment. Decreases in rates are not always undesirable. Processes in a nutrient cycle are particularly difficult to define as endpoints, because what constitutes an adverse effect on a process is dependent on the rates of others. Microbial tests may be used as evidence in an assessment of plant production, but the dependence of plants on microbial processes is rarely considered. As assessment endpoints are better defined in the future, microbial ecologists and toxicologists should be provided with more direction for developing appropriate microbial tests.     

Soil Microbial Communities and Ecological Risk Assessment: Risk Assessors’ Perspective

In the past, ecological risk assessments (ERAs) have generally overlooked the soil microbial community when evaluating the impacts of contaminants in soil. However, the soil microbial community, which includes bacteria and fungi, performs functions necessary for overall ecosystem health, including nitrogen fixation, nutrient cycling, and even degradation of contaminants. The incorporation of the soil microbial community into ERA requires the compilation of adequate toxicity data to complete the hazard assessment phase of the risk assessment. A variety of soil microbial toxicity tests exist that provide rapid and inexpensive results. Surveys of the microbial community at a contaminated site may also provide insight as to their functioning in the presence of contaminants. This paper explores the use of toxicity tests and surveys to evaluate chemical toxicity to microbes. However, many questions related to the best methodological approach to an ERA of the soil microbial community have yet to be answered.     

库布齐沙漠不同人工固沙灌木林土壤微生物量与土壤养分特征

在库布齐沙漠东段选取人工油蒿+杨柴半灌木混交林、人工柠条锦鸡儿灌木林和人工沙柳灌木林3种人工固沙灌木林为对象,以流动沙地为对照,研究了不同人工固沙灌木林土壤微生物生物量碳和氮、土壤微生物数量、土壤养分变化特征及其相互间的关系,并运用综合指数法对不同人工固沙灌木林的土壤恢复效果进行评价.结果表明: 与流动沙地相比,3种人工固沙灌木林土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量均有不同程度的提高,表现为油蒿+杨柴林地＞柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地,且均随土层加深而依次降低;3种人工固沙灌木林土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮均较流动沙地有不同程度的提高,油蒿+杨柴林地土壤微生物生物量碳氮和细菌相对数量高于柠条锦鸡儿林地和沙柳林地,而真菌与放线菌相对数量则表现为柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地＞油蒿+杨柴林地;影响3种人工固沙灌木林土壤细菌相对数量、微生物生物量碳和氮的因素是土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量及C/N,而放线菌、真菌相对数量主要受土壤全磷、速效氮和速效磷含量的影响;不同人工固沙灌木林土壤质量排序为:油蒿+杨柴林地＞柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地＞流动沙地,表明不同人工固沙灌木林的建植均能提高沙漠土壤质量,其中营造油蒿+杨柴半灌木混交林对提高土壤综合质量效果最好.     

Assessing the Environmental Risks of Silver from Clothes in an Urban Area

The environmental risks from the use of silver-containing clothes (“silver clothes”) were assessed for an urban area. First, we evaluated whether the use of silver clothes may cause contamination of wastewater treatment sludge that exceeds certain risk thresholds. Second, we assessed the risk of silver exposure to earthworms from applying the sludge as fertilizer to agricultural land. The most critical parameter was the concentration of silver in silver clothes, for which estimates in the literature vary by more than five orders of magnitude. For concentrations at the high end of that parameter range, there is considerably increased concentration of silver in the sludge, and toxic effects on earthworms even at modest use rates of silver clothes suggest high risk. At the low end, no risks can be expected. The main recommendation from this study is that if silver is used in clothes, the silver concentration must be kept at the lower end of the range applied in this study if risks are to be avoided. This can be done either by design choices of companies, or by regulation. If the function of the applied silver is not maintained at these lower levels, the use of silver clothes should be minimized.     

Prevalence of Soil Mouthing/Ingestion among Healthy Children Aged 1 to 6

Ingestion of non-food items/mouthing behavior results in exposure of children to contaminants in soil/dust. We characterize the prevalence of such behaviors in healthy children. The relative frequency of such behaviors was assessed by parent interviews for 533 children age 1 to 6. Thirty-eight percent of children put soil in their mouths at least monthly, 24% at least weekly, and 11% daily. High-risk behavior decreased quickly for children aged 2 or more, but was still reported at least monthly by 3 to 9% of parents of children up through age 6. Highest outdoor object mouthing rates occur among 1-year-old children, who are reported to play daily in sand/dirt and have generally high levels of mouthing. Such children may have higher soil/dust ingestion and higher exposure to contaminants when soil/dust contains lead or other agents. These high-risk groups may help focus educational interventions and/or risk assessments.     

土壤质量与土壤质量指标及其评价

土壤作为一种重要的自然资源可以为人类生产食物和纤维,并维持地球生态系统.土壤也是植物生长的媒介、水、热和化合物的源、水分的过滤器和废物分解的生物介质.土壤与水、气和植物互作并抑制环境的波动.土壤可以调节很多控制水气质量和促进植物生长的生态过程.土壤质量概念的引入使我们更全面地理解土壤,也有助于合理地使用和分配劳力、能源、财政和其它投入.土壤质量也提供了一个通用的概念使得专业人员、生产者和公众明白土壤的重要性.此外,它也是一个评价管理措施和土地利用变化对土壤影响的评价工具.土壤质量由土壤的物理、化学和生物性质组成,MDS已被科学家们提出用于土壤质量评价.国际上比较常用的评价方法主要有多变量指标克立格法、土壤质量动力学方法、土壤质量综合评分法和土壤相对质量法.人类对土地不和谐地利用和管理可以导致全球生物地球化学循环发生改变和加快土壤性质变化的速度,当前世界各地土壤退化相当严重,已日益威胁到人类赖以生存的土地资源.在探讨相关概念的基础上综述了近年来土地利用变化对土壤理化质量和生物质量的影响进展,以引起国内外学者对土地利用变化对土壤质量影响研究的重视,从而为探讨土地利用对土壤质量影响的机理和规律以及退化土地的恢复和区域土地资源管理以及土地的持续利提供理论依据.土壤质量未来的研究应该集中在土壤质量指标与评价方法;土壤质量变化的发生条件、过程、影响因素及其作用机理与时空规律性;尺度问题的研究;土壤质量保持与提高的途径及其关键技术研究.     

Evaluating “Hot Spots” of Soil Contamination (Redux)

Every day, thousands of soil samples are collected from properties suspected of being contaminated. The samples are sent to laboratories where the chemical constituents are quantified. Frequently, one or more samples are identified as constituting a “hot spot” of soil contamination. The consequences of such a determination—more sampling, more remediation, more reporting—are often quite expensive. Yet despite the often costly consequences of identifying a “hot spot,” there appears no supportable methodology for objectively deciding which spots are “hot” and which are “not.” This can lead to situations where sampling episodes are required to demonstrate that there is not a problem, even though just exactly what would comprise a “problem” is not particularly clear and sometimes is not stated. The authors provide a review and analysis of common and published information concerning “hot spots.” They then present a different point of view about “hot spots” from those in common practice, a point of view that will challenge many environmental professionals to reconsider how they evaluate sampling results.