格氏栲天然林与人工林根际土壤微生物及其生化特性的研究

通过对格氏栲天然林（约１２０年生）和人工林（２８年生）根际土壤和全土微生物、生化活性、土壤养分的研究,结果表明：格氏栲天然林根际和全土土壤养分、土壤微生物区系、生理类群数量、土壤酶活性和生化作用强度均比相应人工林的大,格氏栲天然林根际土壤速效性养分相对富集,而人工林的则存在亏缺现象。格氏栲人工林的根际效应（Ｒ／Ｓ值）比天然林的明显。     

荒漠草原区柠条人工固沙林生长过程中地表植被-土壤的变化

研究荒漠草原区柠条人工林生长过程中土壤-植被系统演变特征,对于揭示柠条人工固沙林对沙化草地生态系统恢复产生的生态效应具有重要的科学意义.以6、15、24和36年生柠条人工林为对象,通过调查每个样地的土壤性质和地表植被特征,分析了荒漠草原区柠条人工林生长过程中土壤-地表植被的变化.结果表明:随着柠条人工林的发育,柠条的冠幅、树高、分枝数和基径极显著增加,土壤粗沙粒和细沙粒含量显著降低,极细沙和粘粉粒含量显著增加,土壤有机碳、全N和全P含量呈现线性增加,而土壤pH值则显著下降;地表植被物种数和密度显著增加,地表植被盖度和高度均表现为24年生＞15年生＞6年生＞36年生林地,相关分析表明,土壤质地、容重、土壤养分与pH值是影响柠条林地地表植被物种数、个体数和盖度分布的主要因素.在荒漠草原区,柠条人工固沙林发育过程有利于土壤条件改善和地表植被恢复,促进沙化草地生态系统的恢复.     

樟子松林根际与非根际土壤碳氮磷化学计量特征

为揭示呼伦贝尔沙地樟子松根际与非根际土壤碳氮磷化学计量特征,以不同林龄(28、37、46年生)樟子松人工林为研究对象,以樟子松天然林为对照,研究根际与非根际土壤有机碳、全氮和全磷含量及其化学计量比,分析土壤性质与土壤化学计量特征间的相关性。结果表明：在樟子松人工林中,根际效应显著影响土壤N∶P,林龄显著影响土壤有机碳含量;各林龄人工林的土壤有机碳含量均显著低于天然林。人工林的根际与非根际土壤有机碳、全氮含量均随林龄增加先降低再升高;全磷含量在根际土壤中先升高再降低,在非根际土壤中先降低再升高。C∶N与C∶P在根际土壤中呈显著正相关,但在非根际土壤中不存在显著相关关系,说明根际土壤氮磷限制具有更高的协同性。根际与非根际土壤N∶P均值分别为4.98与8.40,表明樟子松人工林的生长受土壤N限制,且根际土壤受N限制程度更高。根际与非根际土壤碳氮磷化学计量特征受土壤性质的显著影响,其中,速效磷是最主要的驱动因子。呼伦贝尔沙地樟子松生长受N限制,其植物根系对土壤养分的富集与维持有明显作用,建议在樟子松生长阶段适当补充土壤氮素,并根据根际土壤氮磷限制的协同性适当补充磷素。     

植物根系对根际微环境扰动机制研究进展

根际微环境是构建植物与土壤交流沟通的桥梁,也是植物遭受胁迫时优先作出响应的区域。植物根系作为根际的主要调控者,根构型和根系分泌物种类、数量的改变均可对根际微生物和土壤动物种群分布及其结构造成影响。然而,土壤动物的扰动、微生物的分解作用也可改善根际土壤特性,提高植物抗逆性及养分利用效率,从而促进植物根系生长。可见,植物根系-根际动物-根际微生物之间存在复杂的互作关系。本文从根际内、外微环境出发,分析了根际外植物根系对微环境的物理和化学扰动、根际内植物根系与微生物的互作扰动、根际内植物根系和土壤动物的物理扰动、以植物根系分泌物为介质的化学扰动等方面研究进展,在此基础上,论述了根际微环境主要影响因子之间的互作机制,并对该领域的研究方向进行了展望。     

黄土丘陵区不同植被根际土壤微量元素含量特征

为了解黄土高原不同植被土壤微量元素的根际效应,分析了该地区柠条、沙棘、沙打旺、柳枝稷、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿6种植被根际与非根际土壤中有机碳、全氮、Mn、Cu、Fe、Zn含量.结果表明： 6种植被中,柠条、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿根际土壤的有机碳、全氮含量高于非根际土壤;除柠条和沙棘外,其余4种植被非根际土壤pH值均显著高于根际土壤.6种植被根际土壤有效Mn含量均低于非根际;柠条、沙打旺和柳枝稷根际有效Cu含量显著高于非根际,表现出强烈根际富集现象.除沙打旺外,其他5种植被根际有效Fe含量均略高于非根际.沙打旺、柳枝稷、茵陈蒿和阿尔泰狗娃花表现出强烈的有效Zn根际富集现象.根际与非根际土壤有机碳、全氮与有效Mn、有效Zn,以及有效Mn与有效Zn呈极显著正相关.根际土壤pH值与有效Mn和有效Zn呈显著负相关.由于不同植物根系的生长特征、根际pH值及微生物种类等的差异,不同植被根际的微量元素含量不同,茵陈蒿根际4种微量元素含量高于其他植被.     

植物根系分泌物主要生态功能研究进展

根系分泌物在植物根系-土壤-微生物互作过程及其生态反馈机制中发挥重要作用。在植物根际复杂网络互作过程中, 根系分泌物被认为是“根际对话”的媒介, 其在调控植物适应微生境、缓解根际养分竞争及构建根际微生物群落结构方面意义重大。该文结合国内外该领域主要研究成果, 综述了根系分泌物对植物生长、土壤微生物特性及土壤养分循环的影响, 并展望了未来根系分泌物的研究方向。     

柠条对盐碱地植被组成及土壤特性的影响

研究了山西省大同盆地毛皂试验站盐碱滩地人工种植柠条后植被组成、微生物数量、土壤养分特征及变化规律.结果表明:(1)人工种植柠条后,增加了植物物种的丰富度,植物科、属、种的数量均有所增加.不同生境中植物组成结构发生变化,主要优势种发生了根本性变化,披碱草在盐碱地中为绝对优势种,在柠条林下已消失.(2)不同生境中土壤真菌、细菌、放线菌数量的变化规律为:多年生柠条林地土壤>火扰后柠条林地土壤>盐碱地土壤,柠条根际真菌数量最多,而对于细菌和放线菌并没有表现出明显的根际效应.(3)由于成土基质相同,多年生人工柠条林与其毗邻的原生盐碱滩地的全氮、全磷、全钾含量基本一致,但速效养分显著提高,有效磷、速效钾、硝态氮、氨态氮和有机质含量柠条林分别是盐碱滩地的3.4、1.4、1.2、1.4倍和1.7倍.多年生人工柠条林土壤全盐量比原生盐碱滩地显著减少(p<0.01),阳离子交换量和微量营养元素Fe、Mn、Zn的含量比原生盐碱滩地的显著增加(p<0.05).随着柠条的定植,土壤养分保蓄功能以及保证植物良好生长的生态功能明显改善.     

麦棉套作棉花根际非根际土壤微生物和土壤养分

在麦棉套作栽培模式下,设置不隔根、纱网隔根和塑膜隔根3种麦棉套种方式,研究麦棉套作对棉花根际和非根际土壤微生物数量、活性和土壤养分（全氮、有效磷和速效钾）含量的影响,结果表明：麦棉套作有利于棉花根际与非根际土壤细菌的增殖,盛蕾期不隔根处理棉花根际土壤与非根际土壤细菌数量分别是塑膜隔根处理的2.57和2.81倍.但麦棉套作不利于土壤真菌和放线菌的增殖.细菌在土壤微生物区系中占99.9%.所以,麦棉套作显著提高了棉花土壤微生物数量,同时也增强了微生物活性.麦棉共处期纱网隔根处理棉花土壤全氮、有效磷、速效钾含量显著高于不隔根处理和塑膜隔根处理,证明麦棉套作系统中小麦根系分泌物与脱落物的存在对棉花土壤养分含量的增加有明显的促进作用,即存在种间营养补偿效应.而共处期不隔根处理套作棉土壤养分含量总体上显著低于隔根处理的现象则反映出小麦根系对棉花土壤养分的竞争作用大于其对棉花土壤养分的促进作用.小麦收获后,小麦根系对棉花养分的竞争作用解除,不隔根处理棉花土壤养分含量显著高于塑膜隔根和纱网隔根处理.     

三峡库区消落带4种适生植物根际与非根际土壤养分与酶活性特征研究

三峡库区消落带植被修复过程中,物种的更替对库区土壤的地球化学循环产生潜在影响。以三峡库区忠县石宝寨汝溪河消落带植被修复示范基地165-170 m海拔段人工种植狗牙根、牛鞭草、落羽杉以及立柳根际与非根际土为试验对象,探究其根际与非根际土壤的养分含量及酶活性差异,以阐明不同物种的生长适应性及其根际养分利用策略,比较不同物种对库区土壤的营养改良作用。结果表明：（1）三峡库区消落带4种适生植物根系活动导致根际与非根际土壤养分因子以及土壤酶活性产生差异,不同物种的栽植均在一定程度上使库区土壤营养条件得以改善;（2）碳、氮两种元素在4种适生植物根际土壤中发生不同程度的富集,但磷素与钾素在不同物种根际与非根际土壤之间的变化不一致;（3）蔗糖酶、脲酶以及酸性磷酸酶在4种适生植物根际土中均表现出一定程度的根际正效应（R/S>1）,且狗牙根对3种土壤酶的根际活化效果最为明显,其根际效应分别高达2.39、1.89和2.7;（4）在植物根系的调控下,根际土中有机质与氮素、磷素以及钾素的相关性更为显著,而非根际土壤中,仅钾素与有效氮、有效磷呈显著负相关,其余各土壤养分因子之间均无显著相关性;（5）与落羽杉和立柳两木本植物相比,狗牙根与牛鞭草两草本植物根际具有更为合理的养分调节模式,对库区土壤的改良效果更好。     

不同人工林生态系统林地土壤质量评价

利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响．结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高．利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况．在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平．总有机C、阳离子交换量和微生物生物量C与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C、N、P与土壤总有机C、土壤全N、土壤全P含量之间也存在较好的相关性。     

恩诺沙星残留对土壤微生物功能的影响

研究了恩诺沙星残留对土壤呼吸作用、纤维分解作用、氨化作用、硝化作用的影响 ,结果表明 ,相对较低浓度恩诺沙星残留(0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )刺激土壤呼吸作用 ,相对较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 )对土壤呼吸作用产生抑制 ,药物作用活性维持期为 6 d;恩诺沙星残留对土壤纤维分解作用影响较不明显 ;较低浓度恩诺沙星残留 (0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )对土壤氨化作用有刺激作用 ,而较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 ,10μg/ g土 )则会对其起抑制作用 ,药物作用活性期为 9d;不同浓度恩诺沙星对土壤硝化作用影响极其显著 ,当恩诺沙星浓度达到 1μg/ ml时 ,在 3～ 9d内 ,对土壤硝化作用有一定抑制作用。当恩诺沙星浓度达到 10μg/ ml时 ,强烈抑制了土壤硝化作用 ,直到本试验结束时 ,其抑制作用未见减弱。结果表明恩诺沙星残留影响了土壤微生物这些功能 ,因而可能影响到土壤特性和土壤中一些生态过程     

黄土和风沙土藓结皮土壤呼吸对模拟降雨的响应

生物结皮土壤呼吸是干旱和半干旱生态系统碳循环的重要组成部分,但目前其对降雨的响应规律尚不明确。针对黄土高原黄土和风沙土上发育的藓结皮,分别进行2、4、6、10、20、30、40 mm的模拟降雨,并使用便携式土壤碳通量分析仪测定雨前和雨后藓结皮的呼吸速率,对比分析降雨量对藓结皮呼吸速率的影响;同时,在40 mm降雨后的0—24 h连续测定藓结皮的呼吸速率变化,分析藓结皮呼吸速率随雨后历时的变化规律。结果显示,7种降雨量后两种土壤上藓结皮的呼吸速率均显著升高,黄土上藓结皮呼吸速度的增幅为2.89—6.38倍,风沙土上藓结皮呼吸速率的增幅为0.73—4.38倍。0—6 mm降雨中,两种土壤上藓结皮的呼吸速率均随降雨量增加而迅速升高,二者成显著线性正相关关系;6—40 mm降雨中,黄土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而缓慢升高,但风沙土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而快速降低。两种土壤上藓结皮的呼吸速率随雨后历时表现出相似的变化规律,即雨后迅速升高、之后逐渐降低,并在24 h左右回归到雨前水平;但黄土上藓结皮的呼吸速率在雨后即刻达到峰值,而风沙土上藓结皮的呼吸速率在雨后30 min左右方达到峰值。黄土上藓结皮的呼吸速率一致高于风沙土上的藓结皮,前者在不同降雨量和雨后历时中平均比后者高150.0%和59.6%。此外,藓结皮呼吸速率与表层土壤含水量存有显著相关关系,在含水量较低(小于约4%)时二者显著正相关,在含水量较高(大于约4%)时二者对于黄土上藓结皮为正相关、对于风沙土上藓结皮为负相关。研究表明,黄土高原藓结皮土壤呼吸对降雨响应快速而直接,但其响应规律对于黄土和风沙土上的藓结皮是不同的,总体而言黄土上藓结皮对降雨的响应更为持久有效。     

A parametric distribution for the fraction of outdoor soil in indoor dust

For a chemical that does not have a source inside a house, the ratio of its dust concentration indoors to its soil concentration outdoors is equal to the fraction of house dust that is composed of soil. To estimate the fraction of soil in house dust, we compiled ratios of the concentrations of a chemical in dust and soil from the scientific literature. We find that a lognormal distribution fits the data extremely well. This distribution is suitable for use in public health risk assessments for single‐family homes in temperate climates.     

Concept,Components, and Strategies of Soil Health in Agroecosystems

The terms ''''soil health'''' or ''''soil quality'''' as applied to agroecosystems refer to the ability of soil to support and sustain crop growth while maintaining environmental quality. High-quality soils have the following characteristics: (i) a sufficient, but not excess, supply of nutrients; (ii) good structure (tilth); (iii) sufficient depth for rooting and drainage; (iv) good internal drainage; (v) low populations of plant disease and parasitic organisms; (vi) high populations of organisms that promote plant growth; (vii) low weed pressure; (viii) no chemicals that might harm the plant; (ix) resistance to being degraded; and (x) resilience following an episode of degradation. Management intended to improve soil health involves creatively combining a number of practices that enhance the soil''s biological, chemical, and physical suitability for crop production. The most important general strategy is to add plentiful quantities of organic matter—including crop and cover crop residues, manures, and composts. Other important strategies include better crop rotations, reducing tillage and keeping the soil surface covered with living and dead residue, reducing compaction by decreasing heavy equipment traffic, and using best nutrient management practices. Practices that enhance soil quality frequently reduce plant pest pressures.     

土壤微生物资源管理、应用技术与学科展望

土壤中蕴藏着高度的微生物多样性,在陆地生态系统中发挥着非常重要的功能,加强对土壤微生物资源的综合管理与开发应用是提升生态系统稳定性与生产力及农产品质量的重要途径。首先,土壤微生物多样性具有全球性的重大意义,有待完善对土壤微生物的检测与监测技术研究,进而实现土壤微生物多样性与土壤功能的耦合以及对土壤质量的评定;其次,土壤微生物作为一种宝贵的生产资料和可持续资源,要加强其在土壤肥力强化与保育、土壤障碍消减与调节、土壤污染控制与修复等3个领域的应用研究。最后,未来土壤微生物学发展将会形成土壤微生物系统学、土壤微生物过程学与土壤微生物功能学3个子学科,要建立土壤微生物种质资源库与遗传信息库,推进土壤微生物生理代谢过程、生物化学过程及生态行为过程的研究,联结土壤微生物与土壤功能的关系,并从土壤中的功能微生物出发对环境变化作出积极响应和主动调控。此外,原创性方法的建立与应用是限制土壤微生物学发展的技术瓶颈,联合生物地理学与生物信息学破译重要基因的特定生态功能,并将其应用到生态模型以及生态系统未知领域的研究中去,是土壤微生物学面临的挑战。     

Various Applications of Soil Contaminant Database Developed for the Central Artery/Tunnel Project

One of the largest environmental assessment programs in the United States was initiated in the early 1990s to determine the chemical characteristics of soil located within the planned alignment for the Central Artery (I-93) / Tunnel (I-90) (CA/T) Project in Boston, Massachusetts. The primary purpose of the program was to support management of the handling and disposal of over 17 million cubic yards of soil to be excavated during construction of the CA/T Project. As part of this work, more than 8,000 soil samples were collected from more than 2,600 soil borings and analyzed for a range of chemical contaminants, including volatile organic compounds, acid/base neutral compounds, total petroleum hydrocarbons, polychlorinated biphenyls, and heavy metals. The soils encountered during the investigations exhibited properties influenced by numerous anthropogenic activities. These activities, such as vehicular emissions, historic industrial/manufacturing operations, and waterfront filling with both building rubble and dredge spoils from Boston Harbor, resulted in soils primarily contaminated with petroleum hydrocarbons and metals. As a result of this program, an extensive database of the chemical constituents present in urban soils in downtown Boston was developed. These results were primarily used to delineate the limits of contaminated areas affecting the planned construction. In addition, the database has been used by the Project to support various soil management activities, as well as by the regulatory community in developing guidelines and criteria governing the management of contaminated soils in Massachusetts. This paper focuses on the various applications of this database throughout the course of the Project, and with the additional aim of stimulating potential future applications by both the regulatory and scientific communities.     

渭北旱塬苹果园土壤紧实化现状及成因

本研究通过分析渭北旱塬苹果园土壤的紧实化现状及其诱导因素,找出影响当地苹果园健康发展的土壤退化隐性因素,为果园科学管理提供理论依据。分别选取种植年限＜10年(4～6年)、10～20年(14～16年)和＞20年(24～26年)的苹果园各4个,分析0～60 cm土层土壤容重和紧实度随土层深度的变化规律,探明果园土壤内部紧实化发生的部位和退化程度,同时,通过分析土壤团聚体数量及其稳定性、土壤黏粒和有机质含量,揭示引起渭北果园土壤内部紧实化的原因。结果表明: 渭北果园0～60 cm土层土壤容重和紧实度均随植果年限和土层深度的增加而显著增大。以20 cm土层为界,渭北各园龄段苹果园土壤具有明显的“上松下实”变异特征,20 cm以上土层上述各指标基本满足苹果树的正常生长需求,20 cm以下土层土壤则已超出了苹果树健康生长的阈值。造成渭北苹果园亚表层以下土壤紧实化的原因主要是土壤团聚作用差、有机质含量低,加之植果期间人为扰动少,土壤中分散的黏粒会向下层移动。此外,随着植果年限的增加,土壤紧实化过程更加明显。     

不同施肥处理对红壤性水稻土微团聚体有机碳汇的影响

在田间定位试验区 ,研究了不同施肥处理对表层红壤性水稻土微团聚体组成以及土壤有机碳在各级微团聚体中分布和赋存的影响。结果表明 ,红壤性水稻土中 0 .0 2～ 0 .0 5 mm微团聚体所占比例最大 ,达 4 0 % ;其次是 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm和 0 .0 5～0 .1mm的微团聚体 ;>0 .2 mm微团聚体占的比例最小。长期施用无机肥 (NPK)、有机肥 (猪粪 紫云英绿肥 ) (OM)、无机肥与有机肥配施 (NPKM) ,能显著增加 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体的含量而降低 <0 .0 0 2 m m微团聚体的含量。土壤有机碳含量与0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体含量之间呈显著正相关关系 ;而与 <0 .0 0 2 mm微团聚体含量呈显著负相关关系。各级微团聚体有机碳含量从高到低顺序为 :>0 .2 mm,0 .1～ 0 .2 mm,<0 .0 0 2 m m,0 .0 5～ 0 .1m m,0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm,0 .0 2～ 0 .0 5 m m。 OM、NPKM处理能显著增加 >0 .0 0 2 mm各级微团聚体有机碳的赋存量 ,新增加的有机碳主要向微团聚体 0 .1～ 0 .0 5 m m,0 .0 5～ 0 .0 2 mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2 mm富集 ,它们是土壤有机碳的主要载体。 3种施肥处理对提高土壤有机碳赋存效果高低顺序为 :NPKM>OM>NPK。     

A rapid,cost-effective procedure for the extraction of microbial DNA from soil

Here we describe a DNA extraction method that is based on a simple, rapid polyvinylpolypyrrolidone–calcium chloride precipitation to release microorganisms from the soil combined with lysozyme–proteinase–SDS lysis of the microbial community. The extracted DNA is of high quality and allows direct detection of specific genes by the polymerase chain reaction (PCR) as well as cloning of indigenous microbial DNA. This method facilitates the extraction of 36 500-mg soil samples simultaneously in a 2-h period by one person. The procedure is safe, inexpensive, and does not require specialized equipment or generate hazardous wastes.     

不同地表覆盖方式对苹果园土壤性状及果树生长和产量的影响

以黄土高原9年生红富士果园生态系统为对象,研究不同地表覆盖模式（清耕、生草覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖和砂石覆盖）对果园土壤性状及果树生长和产量的影响.结果表明：生草覆盖土壤水分剖面分异最低,砂石覆盖土壤水分剖面分异最高;砂石覆盖提高了根层水分含量,有利于果树对水分的利用.不同地表覆盖模式土壤热量状况变化显著,处理间差异明显,极端最高温度下降,但地膜覆盖处理夏季地温超过果树根系生长的上限温度,对果树根系生长和生理功能发挥不利.除地膜覆盖外,其他地表覆盖模式均能提高土壤CO₂释放速率,其中生草覆盖的效果最为显著.不同地表覆盖模式对果树枝条类型比例及产量影响较大,砂石覆盖处理的中短枝比例和果实产量最高;生草覆盖处理的果实产量最低.因子分析结果表明,对于黄土高原沟壑区盛果期果园,砂石覆盖处理是较为适宜的地表覆盖模式.