氮添加促进丛枝菌根真菌和根系协作维持土壤磷有效性

磷是亚热带地区植物生长的主要限制营养元素, 而氮沉降量的增加会降低土壤磷的有效性。该研究以微生物和植物细根为重点探究土壤磷转化, 揭示氮沉降背景下低磷有效性土壤的磷供应及生产力维持。通过在福州长安山模拟氮沉降实验, 设置对照(0 kg·hm^-2·a^-1)、低氮(40 kg·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg·hm^-2·a^-1) 3个处理, 收集杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗的土壤和根系样本, 综合分析土壤磷组分和养分含量、土壤微生物特征和植物根系特征。结果显示, 与对照处理相比, 低氮处理显著增加土壤易分解态有机磷、中等易分解态无机磷和闭蓄态磷含量, 但是显著降低原生矿物态磷和中等易分解态有机磷含量; 而高氮处理对土壤磷组分无显著影响。冗余分析表明, 土壤酸性磷酸酶活性、丛枝菌根真菌的相对丰度、土壤微生物生物量磷含量和根系生物量是解释土壤磷组分变化的重要微生物和植物因子。方差分解分析发现植物根系特征-土壤微生物特征共同解释了土壤磷组分变化的57%, 并且通过相关分析发现丛枝菌根真菌的相对丰度和根系生物量呈显著正相关关系。综上所述, 低水平的氮输入促进土壤丛枝菌根真菌的定殖, 丛枝菌根真菌和杉木根系通过协作促进中等易分解态有机磷和原生矿物态磷向易分解态磷的转换, 维持了杉木幼苗的生长。     

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。     

内蒙古草甸草原土壤理化性质和微生物学特性对刈割与氮添加的响应

频繁的刈割和氮输入增加是导致草地生态系统退化的重要原因.土壤微生物学特性作为评估土壤质量的重要生物学指标,对草地刈割和氮输入增加的响应规律仍不十分明确.本研究依托内蒙古呼伦贝尔草原刈割复合氮添加野外实验平台,分析了土壤理化性质、土壤微生物生物量、土壤呼吸和土壤酶对刈割、氮添加的响应及其生长季动态变化.结果表明: 刈割显著降低了土壤微生物生物量碳、氮、磷和土壤呼吸(基础呼吸和底物诱导呼吸),与刈割后导致的水分限制及碳限制有关.刈割显著降低了氮磷获取酶(N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和酸性磷酸单酯酶)的活性,符合“资源分配假说”.氮添加显著降低土壤pH值,但土壤微生物生物量对氮添加和pH降低均无显著响应,表明氮输入增加引起的土壤酸化不是影响微生物生物量的主要因素.氮添加对土壤呼吸和酶活性也无显著影响,与以往在典型草原的大多数研究结果不一致.刈割和氮添加复合处理显著降低了土壤微生物生物量磷,但提高了土壤中有效磷含量,降低了酸性磷酸酶活性.微生物生物量碳、氮、磷和土壤呼吸等的相关参数均在7月最高,这与夏季高温多雨有关.土壤酶活性在春夏季较高,生长季末期较低.这表明在该草甸草原,刈割将导致土壤碳氮磷养分失衡,从而加剧草原退化;而氮添加在短期内并未对土壤微生物生物量和活性产生显著影响.     

山竹岩黄蓍固沙群落对土壤养分及生物活性的改良效应

以半流动沙丘为对照,对5、10和22年生山竹岩黄蓍人工固沙群落不同层次(0~10、10~20和20~30cm)土壤的养分状况、微生物生物量和土壤酶活性进行了对比研究.结果表明:采用山竹岩黄蓍固定流沙后,随着群落年龄的增长,土壤中C、N、P、K含量及生物活性均明显提高.其中,0~10cm土层的增长幅度显著高于10~30cm土层.0~30cm土层中C/N由7.3增加到8.5;土壤微生物生物量碳、氮、磷含量以及土壤脲酶、磷酸单酯酶、蔗糖酶、蛋白酶、脱氢酶、硝酸还原酶和多酚氧化酶的活性均有所提高.其中,0~10cm土层中蔗糖酶的活性是对照的49.7~284.5倍.土壤微生物生物量碳、氮、磷分别与土壤有机碳、全氮、全磷以及微生物生物量与酶活性之间存在显著的正相关关系.     

氮添加对毛竹林土壤酸性磷酸单酯酶动力学参数的影响

土壤磷酸酶在有机磷矿化和磷循环过程中发挥着重要作用,然而,土壤磷酸酶响应氮(N)沉降的动力学机制仍不清楚。本研究在亚热带毛竹林中设置对照(0)、20(低氮)、40(中氮)和80 g N·hm^-2·a^-1(高氮)4种不同氮添加处理,在氮添加满3年、5年和7年时采集0～15 cm土层土壤样本,测定了土壤化学性质、微生物生物量,并分析了酸性磷酸单酯酶(ACP)的最大反应速率(V_m)、半饱和常数(K_m)和催化效率(K_a)。结果表明: 氮添加显著降低了土壤可溶性有机碳、有效磷和有机磷含量,显著增加了土壤铵态氮、硝态氮含量和V_m,且V_m与有效磷、有机磷和可溶性有机碳含量存在显著相关关系;总体上,氮添加显著提高了K_a;除了在氮添加满5年时高氮处理下K_m显著高于对照外,氮添加对K_m无显著影响,且K_m与有效磷和有机磷含量有显著负相关关系。中、高氮处理对ACP动力学参数的影响大于低氮处理。方差分解分析表明,土壤化学性质的变化而非微生物学性质的变化主导了V_m(47%)和K_m(33%)的变化。总之,氮添加显著影响了毛竹林土壤的基质有效性,通过调控ACP动力学参数(尤其是V_m)进而影响了土壤磷循环。本研究有助于了解氮素富集下土壤微生物调节土壤磷循环的潜在机制,并为全球变化下土壤磷循环模型优化提供重要参数。     

施肥对杉木林土壤酶和活性有机碳的影响

以中亚热带地区的5年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,探讨施肥对土壤酶活性和活性有机碳含量的影响,实验包括对照(CK)、施氮肥(200 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、施磷肥(50 kg P·hm~(-2)·a~(-1))、施氮磷肥(200 kg N·hm~(-2)·a~(-1)和50 kg P·hm~(-2)·a~(-1))等4个处理。结果表明:在表层(0~10 cm)土壤中,施NP肥处理的土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别比CK降低了40.2%和36.5%,β-葡萄糖苷酶活性比施P肥处理降低了31.1%;亚表层(10~20 cm)土壤中,施N肥处理的脲酶活性显著低于CK;施N肥、P肥和NP肥处理的蔗糖酶活性分别比CK降低了46.9%、37.8%和42.4%;施NP肥处理的过氧化氢酶活性比施P肥处理降低了22.6%;在表层土壤中,施N肥、P肥处理的土壤水溶性有机碳含量分别比CK降低24.1%和29.4%;施NP肥处理的微生物生物量碳显著低于CK;土壤活性有机碳组分在不同土层之间差异显著,均表现为表层土壤活性有机碳含量高于亚表层土壤。相关性分析结果显示:蔗糖酶活性与硝态氮含量呈极显著负相关,表明施NP肥增加了硝态氮含量,一定程度上抑制了蔗糖酶的活性;水溶性有机碳与脲酶活性呈显著正相关,土壤微生物生物量碳与脲酶、过氧化氢酶和β-葡萄糖苷酶活性呈显著正相关。研究表明,水溶性有机碳、微生物生物量碳和土壤酶活性的降低可能会抑制土壤碳的释放,从而增加土壤碳的固定。     

酶化学计量揭示5年氮添加加剧毛竹林土壤微生物碳磷限制

土壤胞外酶活性和酶化学计量比能很好地反映土壤养分有效性和微生物对养分的需求变化。然而,氮(N)沉降对亚热带森林土壤微生物养分相对限制情况的影响尚不清楚。通过在亚热带毛竹林进行N添加试验来模拟N沉降,并在试验满5年时进行取样,测定不同处理下土壤养分和与碳(C)、N、磷(P)循环相关的酶活性,利用酶化学计量比及矢量分析探究微生物的养分分配情况。结果表明: N添加显著降低土壤可溶性有机碳、有效磷含量,显著提高有效氮含量。此外,N添加显著降低β-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)活性和NAG/微生物生物量碳(MBC),显著提高酸性磷酸酶(ACP)和ACP/MBC。低N和中N处理显著提高酶C/N、矢量长度和矢量角度,但显著降低酶N/P。冗余分析表明,N添加下,土壤有效磷含量的变化是影响土壤酶活性及酶化学计量比变化的主要因子。综上可知,N添加改变了微生物的养分获取策略,即通过减少分配给合成N获取酶的养分来增加合成P获取酶的养分。此外,N添加还加剧了微生物的C、P限制,未来可以施加适量P肥来提高亚热带毛竹林的土壤肥力。     

有机物添加下太岳山油松林土壤微生物元素组成的稳态分析

在山西太岳山地区,向油松林土壤中分别添加生物炭、玉米秸秆、蒙古栎叶、油松叶、木屑等5种有机物,测定各处理的土壤养分、酶及微生物生物量等指标,研究外源有机物添加下土壤酶化学计量特征及微生物元素组成的内稳性。结果表明: 添加木屑显著增加了土壤N(17.1%)、P(37.6%)含量,显著增加了微生物生物量碳(118.0%)、氮(41.0%)、磷(176.6%)。C、N、P获取酶(β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、酸性磷酸酶)活性总体上随添加有机物C/N值(生物炭<蒙古栎叶<油松叶<玉米秸秆<木屑)的增加而增加,其化学计量变化受土壤养分状态及微生物生物量的调控。酶活性相对比例及矢量特性表明,研究区微生物生长受到P的限制,且添加有机物没有缓解P的制约作用。微生物生物量碳、氮及化学计量比C∶N、C:P、N∶P属于绝对稳态型,而微生物生物量磷处于非稳态。微生物通过改变酶的分配策略保持微生物体元素及比例的相对稳定,仅有微生物生物量磷对土壤养分变化表现出不稳定性,可能因为P是研究区微生物生长的限制性元素。     

氮沉降对中亚热带米槠天然林微生物生物量及酶活性的影响

氮沉降对土壤微生物的扰动可能会影响土壤的养分循环,然而关于中亚热带天然林土壤微生物及酶活性对氮沉降的响应鲜有报道。通过3 a的氮沉降模拟实验,研究中亚热带米槠天然林土壤的理化性质、土壤微生物量及土壤酶活性的响应。结果表明:氮沉降并未引起土壤的有机碳和总氮显著性变化;高氮(80 kg N hm~(-2)a~(-1))处理下,土壤p H下降,出现酸化现象;低氮(40 kg N hm~(-2)a~(-1))处理促进淋溶层(A层)中土壤纤维素分解酶(β-葡萄糖苷酶和纤维素水解酶)和木质素分解酶(多酚氧化酶和过氧化物酶)活性升高,同时促进土壤微生物生物量碳、氮的积累。冗余分析(RDA)表示,可溶性有机碳(DOC)是驱动A层土壤酶活性的重要环境因子;而在淀积层(B层),这4种酶活性并未发生显著性差异。施氮处理后,A、B层中土壤的酸性磷酸酶活性增加(P0.05)。研究表明:低水平氮沉降增加了土壤微生物生物量碳氮含量以及土壤有机碳分解相关酶活性,从而加速了土壤碳周转;这为未来氮沉降增长背景下,探索中亚热带天然林土壤碳源汇问题提供了依据。     

亚热带不同海拔黄山松林土壤磷组分及微生物特征

磷是亚热带地区植物生长必需的养分元素之一,海拔梯度可能会改变土壤-植物-微生物系统并影响土壤磷形态及有效性。了解不同海拔土壤磷组分状况,对维持山地森林生态系统可持续发展具有重要的意义。以戴云山地区不同海拔梯度(1300m和1600 m)黄山松林为研究对象,分析了土壤磷组分、微生物群落特征和磷酸酶活性。结果显示:海拔显著影响黄山松林土壤磷组分,与海拔1300 m相比,海拔1600 m处土壤总磷含量减少了48.4%—49.8%,且各磷组分(易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷)含量也显著降低,淋溶层(A层)土壤的降低程度分别为45.7%、58.6%和38.7%,淀积层(B层)为82.6%、59.9%和31.1%。海拔对土壤微生物群落特征和酶活性亦有显著影响,各类微生物群落和总微生物磷脂脂肪酸含量(PLFAs),以及磷酸双酯酶(PD)活性均表现为海拔1600 m 1300 m,但酸性磷酸单酯酶(ACP)活性呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,土壤磷组分主要受有机碳(SOC)调控,且SOC与有机磷组分(Na HCO3-Po和Na OH-Po)呈显著正相关;磷酸酶和外生菌根真菌(EMF)也是影响土壤磷组分变化的重要因素。研究表明,土壤有机质含量和微生物群落结构及功能的变化可能是不同海拔黄山松林土壤磷有效性的关键调控因素。     

Emissions of carbon dioxide, methane and nitrous oxide from soil receiving urban wastewater for maize (Zea mays L.) cultivation

In the Darmstadt long-term fertilization trial, the application of composted cattle farmyard manure without (CM) and with (CMBD) biodynamic preparations was compared to mineral fertilization with straw return (MIN). The present study was conducted to investigate the effects of spatial variability, especially of soil pH in these three treatments, on soil organic matter and soil microbial biomass (C, N, P, S), activity (basal CO₂ production and O₂ consumption), and fungal colonization (ergosterol). Soil pH was significantly lower in the MIN treatments than in the organic fertilizer treatments. In the MIN treatments, the contents of soil organic C and total N were also significantly lower (13% and 16%, respectively) than those of the organic fertilizer treatments. In addition, the total S content increased significantly in the order MIN < CM < CMBD. The microbial biomass C content was significantly lower (9%) in the MIN treatments than in the organic fertilizer treatments. Microbial biomass N and biomass P followed microbial biomass C, with a mean C/N ratio of 7.9 and a mean C/P ratio of 23. Neither the microbial biomass C to soil organic C ratio, the metabolic quotient qCO₂, nor the respiratory quotient (mol CO₂/mol O₂) revealed any clear differences between the MIN and organic fertilizer treatments. The mean microbial biomass S content was 50% and the mean ergosterol content was 40% higher in the MIN treatments compared to the organic fertilizer treatments. The increased presence of saprotrophic fungi in the MIN treatments was indicated by significantly increased ratios of ergosterol-to-microbial biomass C and the microbial biomass C/S ratio. Our results showed that complex interactions between the effects of fertilizer treatments and natural heterogeneity of soil pH existed for the majority of microbial biomass and activity indices.     

Soil Carbon, Nitrogen and Phosphorus Dynamics as Affected by Solarization Alone or Combined with Organic Amendment

Soil solarization, alone or combined with organic amendment, is an increasingly attractive approach for managing soil-borne plant pathogens in agricultural soils. Even though it consists in a relatively mild heating treatment, the increased soil temperature may strongly affect soil microbial processes and nutrients dynamics. This study aimed to investigate the impact of solarization, either with or without addition of farmyard manure, in soil dynamics of various C, N and P pools. Changes in total C, N and P contents and in some functionally-related labile pools (soil microbial biomass C and N, K₂SO₄-extractable C and N, basal respiration, KCl-exchangeable ammonium and nitrate, and water-soluble P) were followed across a 72-day field soil solarization experiment carried out during a summer period on a clay loam soil in Southern Italy. Soil physico-chemical properties (temperature, moisture content and pH) were also monitored. The average soil temperature at 8-cm depth in solarized soils approached 55 °C as compared to 35 °C found in nonsolarized soil. Two-way ANOVA (solarization×organic amendment) showed that both factors significantly affected most of the above variables, being the highest influence exerted by the organic amendment. With no manure addition, solarization did not significantly affect soil total C, N and P pools. Whereas soil pH, microbial biomass and, at a greater extent, K₂SO₄-extractable N and KCl-exchangeable ammonium were greatly affected. An increased release of water-soluble P was also found in solarized soils. Yet, solarization altered the quality of soluble organic residues released in soil as it lowered the C-to-N ratio of both soil microbial biomass and K₂SO₄-extractable organic substrates. Additionally, in solarized soils the metabolic quotient (qCO₂) significantly increased while the microbial biomass C-to-total organic C ratio (microbial quotient) decreased over the whole time course. We argued that soil solarization promoted the mineralization of readily decomposable pools of the native soil organic matter (e.g. the microbial biomass) thus rendering larger, at least over a short-term, the available fraction of some soil mineral nutrients, namely N and P forms. However, over a longer prospective solarization may lead to an over-exploitation of labile organic resources in agricultural soils. Manure addition greatly increased the levels of both total and labile C, N and P pools. Thus, addition of organic amendments could represent an important strategy to protect agricultural lands from excessive soil resources exploitation and to maintain soil fertility while enhancing pest control.     

氮磷添加对长白山温带森林土壤微生物群落组成和氨基糖的影响

在长白山阔叶红松林中设置氮添加(N,50 kg N·hm^-2·a^-1)、磷添加(P,25 kg P·hm^-2·a^-1)和氮磷添加(NP,50 kg N·hm^-2·a^-1+25 kg P·hm^-2·a^-1)试验,分析氮磷添加对有机层和矿质层土壤微生物群落组成和氨基糖的影响。结果表明: 在有机层土壤中,N、P添加使总微生物生物量显著降低19.5%和24.6%,P添加还使细菌和真菌生物量分别显著降低23.8%和19.3%;在矿质层土壤中,N、P和NP添加使总微生物生物量显著增加94.8%、230.9%和115.0%,细菌和真菌生物量在施肥处理下显著增加。N添加下有机层土壤真菌与细菌生物量比值(F/B)显著增大,而NP添加使矿质层土壤F/B显著减小。革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比对N、P和NP添加有显著正响应。土壤氨基糖对不同处理的响应不同。在有机层土壤中,N、P和NP添加使氨基葡萄糖含量分别减少41.3%、48.8%和36.4%,而N和NP添加分别使胞壁酸含量显著增加43.0%和71.1%;在矿质层土壤中,氨基葡萄糖和胞壁酸含量在N添加下无显著变化,而在P和NP添加下显著增加。在施肥处理下,有机层土壤中氨基葡萄糖与胞壁酸比值显著减小,表明N、P添加增加了细菌对土壤有机碳积累的相对贡献。N、P添加后土壤氨基糖含量的变化与微生物群落组成的变化密切相关,且二者均受到土壤化学性质变化的影响。     

黄壤稻田土壤微生物生物量碳磷对长期不同施肥的响应

本研究以进行了22年的黄壤稻田长期定位试验为依托,分析了不同施肥模式下土壤碳(C)、磷(P)与微生物生物量C(MBC)、P(MBP)的变化及其耦合特征,旨在探讨黄壤地区合理培肥模式以提高土壤磷素有效性.试验包括10个处理,分别为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾配合(PK)、氮钾配合(NK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、单施有机肥(M)、3种有机无机肥配施(1/4M+3/4NP、0.5MNP、MNPK).结果表明:与不施肥相比,N和NK处理土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、MBC、MBP均有不同程度的降低,施磷处理(PK、NP、NPK)则有不同程度的提升;与不施肥和施用无机肥相比,施用有机肥各处理TOC、MBC、MBP及MBP/TP均显著增加,其中M和MNPK处理增幅最大.MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP以施用有机肥处理最低,N处理最高.土壤MBC、MBP及其耦合关系与土壤TOC和有效磷均呈极显著相关,TOC是影响MBC、MBP、MBP/TP的直接因素,而有效磷则是影响MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP的直接因素.土壤MBP及碳、磷耦合关系各指标可以有效区分单施化肥和施用有机肥的不同施肥方式,可作为评价黄壤稻田磷素肥力的生物学指标.配施有机肥是增加黄壤稻田磷有效性、提高土壤供磷潜力和保持土壤生物健康的有效途径.     

酸性矿山废水污染的水稻田土壤中重金属的微生物学效应

采样调查了广东大宝山地区受酸性采矿废水长期污染的亚热带水稻田的土壤理化性质 ,重金属 Cu、Pb、Zn、Cd的全量及其 DTPA浸提量 ,以及微生物生物量及其呼吸活性等指标。利用主成分和逐步回归分析了影响土壤重金属的有效性及其微生物学效应的因素。结果表明 :土壤高含硫 ,强酸性 ,有机碳、全氮较低 ,4种金属的全量普遍超标。DTPA可提取态金属含量较高 ,不仅与其全量呈显著正相关 ,而且与土壤酸度和粘粒含量正相关 ,和 Mn含量负相关。过量的金属显著降低了土壤微生物生物量 C、N、微生物商、生物量 N/全 N比 ,并抑制了微生物呼吸强度和对有机碳的矿化率 ,导致了土壤 C/N比的升高。同时 ,金属对微生物群落及生理代谢指标 ,如微生物生物量 C/N比和代谢商的影响不显著。 DTPA可提取态金属 ,特别是 DTPA- Cu是导致微生物生物量和活性指标变化的主要因素。以有机碳 (或全氮 )为基数的复合微生物指标降低了土壤性质差异造成的干扰 ,较单一指标更能准确指示微生物对金属胁迫的反应。土壤硫没有对金属有效性和微生物指标产生明显影响 ,但其氧化过程可能引起酸化和金属离子的释放     

不同磷水平配施生物炭对土壤磷有效性

生物炭在提高土壤磷素有效性及促进作物生长方面具有显著作用,但其效果因土壤类型不同存在较大差异。试验以赤红壤(pH 4.91)和褐土(pH 7.24)为供试土壤,设置3种磷肥水平(0、30、90 kg P·hm^-2,分别以不施磷、低磷、高磷表示)配施稻秆生物炭(0、4%)的大豆盆栽试验,研究了不同磷水平下配施生物炭对土壤磷有效性、磷酸单酯酶活性和植株磷吸收的影响。结果表明: 不同磷水平配施生物炭显著提高了两种土壤的速效磷和全磷含量,且低磷水平添加生物炭处理速效磷增幅最大,在赤红壤和褐土的增幅分别为192.6%和237.1%。与低磷相比,赤红壤中低磷配施生物炭处理的碱性磷酸单酯酶活性显著增加78.9%,活性有机磷含量降低39.3%,同时显著促进了植株生长与磷吸收;生物炭添加显著降低了褐土活性有机磷含量,但不同处理对土壤磷酸单酯酶活性和植株生长无显著影响。土壤活性有机磷含量与速效磷含量均呈显著负相关。综上,生物炭对土壤磷有效性的作用因土壤类型和磷肥水平差异而不同,其在赤红壤上对植株生长和磷吸收的促进效应强于褐土,且在低磷条件下效果更佳。本研究为生物炭在减施磷肥和促进大豆磷吸收,特别是在赤红壤上的应用提供了科学依据。     

洞庭湖湿地土壤碳、氮、磷及其与土壤物理性状的关系

以洞庭湖3类典型湿地的8个土壤剖面为代表,研究了土壤碳、氮、磷,微生物量碳、氮、磷和土壤物理性状的分布特征.结果表明,土壤表层有机碳含量为19.63～50.20 g·kg^-1,微生物量碳为424.63～1 597.36 mg·kg^-1,微生物量碳占有机碳的比例为3.17%～4.82%;土壤表层全氮1.85～4.45 g·kg^-1,微生物量氮5.90～259.47 mg·kg^-1,微生物量氮占全氮的比例3.13%～6.42%;土壤表层微生物量磷含量顺序为:湖草洲滩地(200.99 mg·kg^-1)＞垦殖水田(163.27 mg·kg^-1)＞芦苇洲滩地(24.16 mg·kg^-1),微生物量磷占全磷的比例为1.09%～11.20%;土壤表层容重0.65～1.04 g·cm^-3;土壤表层粘粒(＜0.001mm)26.24%～39.48%.土壤表层有机碳、全氮、微生物量氮、微生物量磷的含量,湖草洲滩地＞垦殖水田＞芦苇洲滩地.土壤表层微生物量碳,垦殖水田和湖草洲滩地接近,而大于芦苇湿地;土壤表层容重,芦苇洲滩地＞垦殖水田＞湖草洲滩地;土壤表层＜0.01 mm、＜0.001 mm粘粒,湖草洲滩地、芦苇洲滩地＞垦殖水田.湿地土壤剖面中有机碳、微生物量碳、全氮、微生物量氮、微生物量磷、容重以及微生物量碳占有机碳的比例、微生物量氮占全氮的比例、微生物量磷占全磷的比例均随深度的增加而降低,至一定深度稳定,而土壤全磷在剖面上下的差异很小.湿地土壤微生物量碳、氮、磷之间呈极显著的正相关关系;土壤容重与有机碳、全氮、微生物量碳、氮、磷之间呈极显著指数负相关关系.湿地土壤＜0.001 mm粘粒与有机碳、全氮、微生物量碳、氮、磷含量呈极显著对数正相关关系.     

Spatial variability of soil nutrients and microbiological properties after the establishment of leguminous shrub Caragana microphylla Lam. plantation on sand dune in the Horqin Sandy Land of Northeast China

The objective of this study is to determine the spatial variability of nutrients, microbial biomass, and enzyme activities of soil due to the establishment of shrub plantation on moving sandy dunes, as part of an effort to understand the microenvironmental factors that control the soil microbiological properties. Caragana microphylla Lam., an indigenous leguminous shrub, is the dominant plant species used to control desertification in the semi-arid Horqin Sandy Land of Northeast China. In a 26-year-old C. microphylla plantation, soil samples were collected from three soil depths (0-5 cm, 5-10 cm, and 10-20 cm), three slope positions (windward slope, top slope, and leeward slope), and two microsites (under shrubs and between shrubs). The results showed significant differences in soil EC, nutrient content (except for total K), microbial biomass C and N, and the activities of dehydrogenase, urease, and protease at different slopes, soil depths, and microsites. Significant differences in pH at different microsites and slopes, soil moisture and polyphenol oxidase activity at different soil depths and slopes, and activities of phosphomonoesterase and nitrate reductase at different soil depths were also observed. The soil nutrient contents and microbiological activities were greater in the surface soil layer and decreased with the increase of soil depth. Soil organic C, total N, total P, available P and K, microbial biomass C and N, and the activities of enzymes tested (except for protease) under shrubs were higher than those in between shrubs. Furthermore, significant correlations among soil organic C, microbial biomass C and N, the activities of phosphomonoesterase, dehydrogenase, urease, protease, and nitrate reductase were observed, and correlations were also found among EC, total N, total P, available P and K, enzyme (except for polyphenol oxidase) activities, and microbial biomass C and N contents. These results suggest that microenvironmental factors (slope, soil depth and microsite) have significant influences on the spatial distribution of soil nutrients and microbiological properties when the C. microphylla sand-fixing plantation is established in the moving sand dunes in the Horqin Sandy Land.