土壤微生物学特性对土壤健康的指示作用

土壤健康是陆地生态系统可持续发展的基础。作者通过概述土壤微生物学特性(土壤微生物群落结构、土壤微生物生物量、土壤酶活性)与土壤质量的关系, 阐明了土壤微生物对土壤健康的生物指示功能。研究表明: 土壤中细菌、真菌和放线菌的组成及其所占比率在一定程度上反映了土壤的肥力水平: 在土壤性质和肥水条件较好的土壤中, 细菌所占比率较高。土壤微生物生物量与土壤有机质含量密切相关, 而且土壤微生物生物量碳与土壤有机碳的比值(C_mic : C_org)和土壤微生物代谢熵(qCO2)的变化在一定程度上反映了土壤有机碳的利用效率。一般情况下, 土壤酶活性高的土壤中, 土壤微生物生物量碳、氮含量也高。因此, 土壤微生物学特性可以反映土壤质量的变化, 并可用作评价土壤健康的生物指标。     

跨地带土壤置换实验研究

以温带针阔混交林暗棕壤地带内的白浆土、草甸土、泥炭土为原料,以长白山自然保护区内的寒温带山地棕色针叶林土为置换对象,完成了仿自然原型的土壤合成,进行了跨地带的土壤置换与植被生长实验研究。结果表明:①山地棕色针叶林土的腐殖质层厚度、酸度和速效氮含量为植被生长的限制性因子;②合成土壤理化指标必须以原生土壤限制因子拐点(值)指标为确定依据,作为合成土壤的关键性指标;③在长白山采用泥炭土与草甸土各占1/4,白浆土占1/2进行混合,土层厚度40cm,并使用石灰进行调酸达到中性后,植被恢复效果最好、造价最低。     

黄河三角洲滩地不同造林模式的土壤酶活性

该文对东营市垦利县柽柳(Tamarix chinensis)林、枣(Ziziphus jujuba)园、旱柳(Salix matsudana)林、刺槐(Robinia pseudoacacia)林、白蜡(Fraxinus chinensis)林、桑(Morus alba)园土壤酶活性及其与土壤化学性质和土壤微生物的关系进行了分析。结果表明:在土壤空间上,脲酶和过氧化物酶活性随土层的增加而减小,多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性在土层之间变化不明显。过氧化氢酶与脲酶和多酚氧化酶显著相关,脲酶与多酚氧化酶呈负相关。不同造林模式对土壤过氧化氢酶和过氧化物酶影响不大,对脲酶和多酚氧化活性有显著的影响。各种造林模式增加了脲酶的活性,均高于柽柳林;减小了多酚氧化酶的活性,除刺槐林外,均显著低于柽柳林;而造林模式对过氧化物酶和过氧化氢酶的影响较小。土壤酶活性与土壤养分有一定的相关,其中脲酶与全氮、有机质显著正相关,与速效氮正相关;多酚氧化酶与速效钾正相关,而过氧化氢酶与全氮、速效磷和有机质呈负相关,与土壤pH值相关性不显著;与微生物的相关系数不大,其中脲酶与固氮菌、纤维素分解菌显著正相关,与细菌正相关;多酚氧化酶与固氮菌和细菌负相关;过氧化氢酶与固氮菌显著负相关,与纤维素分解菌负相关。脲酶和多酚氧化酶可以作为滩地土壤质量评价的指标。     

土壤健康的生物学表征与调控

如何有效判定土壤健康状态是实现农业绿色发展的基本问题。在现有的土壤健康评价体系中,很少考虑土壤生物在维持土壤健康方面的作用。基于此,本文论述了土壤健康的内涵,从土壤生物健康的角度,总结了土壤健康的生物学表征指标,阐述了土壤微生物、土壤酶活性、土壤微食物网及蚯蚓对土壤健康的指示作用。基于上述生物指标,从作物和土壤管理等方面探讨了不同农田管理措施对土壤健康状况的调控途径,并对土壤生物健康的未来发展趋势进行了展望。本文旨在增强科学家和决策者对维护土壤生物健康的认识,充分发挥土壤生物在生态系统服务中的重要作用。     

黄土高原典型植物根际对土壤微生物生物量碳、氮、磷和基础呼吸的影响

选择黄土高原7种典型植物的根际与非根际土壤为研究对象,对土壤的养分含量、微生物生物量碳、氮、磷和基础呼吸的影响进行了初步研究。结果表明,7种不同植物根际土壤与非根际土壤的养分含量、微生物生物量和基础呼吸均存在显著差异;除冷蒿的土壤微生物生物量磷以外,其他各种植物的根际土壤的养分含量、微生物生物量和基础呼吸均比非根际土壤的高;土壤有机碳、全氮与土壤微生物生物量碳、氮及基础呼吸之间均具有极显著或显著相关关系,表明了土壤微生物生物量碳、氮可以作为判断土壤肥力状况的生物学指标,同时也可为提高土壤肥力水平和土壤培肥效果提供依据。     

不同土壤-南天竹系统的土壤酶活性分异

石灰岩退化生态系统的恢复离不开土壤基质的改善。采用盆栽法,研究了生长在黑色石灰土、紫色土、黄壤3种不同土壤类型中的南天竹土壤酶活性的情况。试验表明:淀粉酶、碱性磷酸酶、天门冬酰胺酶的活性均表现出黑色石灰土>紫色土>黄壤,三者之间差异显著(p<0.05)。而脲酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性则是紫色土>黑色石灰土>黄壤,三者之间差异也达到显著水平(p<0.05)。土壤理化性质与土壤酶活性的相关分析说明土壤pH和全磷(P)对土壤酶的活性影响不大,而不同土壤类型中的全氮(N)和土壤含水率与部分土壤酶活性呈显著相关。不同土壤类型的土壤酶相关性表现各异。     

盐碱地土壤微生物对不同改良方法的响应

实验室条件下分别模拟客土改良、排水改良、生物(苜蓿)改良等3种常用的盐碱地改良方法,以菜园土壤和盐碱土(未改良的原始土)作为对照,研究了土壤微生物生态特征对不同改良方法的响应。结果显示:①土壤微生物区系及生理生化指标均对不同改良方式有良好的响应,其中土壤脲酶活性随土壤盐碱胁迫加剧而提高;②3种改良方式中,客土法在短期内最能改善土壤微生物各指标,依次是排水法、生物法;③排水法对土壤微生物生态状况不利;④生物法对于改善土壤微生物生态状况速度相对较慢,但因其克服了客土法、排水法显见的缺点,相对有更好的应用前景。     

土壤纤毛虫群落对退牧还草生态恢复的响应——以玛曲县为例

为研究退牧还草对土壤纤毛虫群落特征的影响、退牧还草后土壤环境变化以及如何利用原生动物纤毛虫群落特征来评价退还效果的可行性,于2015年5月至2016年3月在甘肃省甘南藏族自治州玛曲县选取3个不同恢复年限的草地样点和1个未经过退牧还草对照样点,采用"非淹没培养皿法"、活体观察法和培养直接计数法对土壤纤毛虫的物种数和密度进行测定,同时测定了土壤温度、pH值、含水量、土壤孔隙度、速效钾、速效氮、速效磷、全氮、全钾、全磷和有机质含量,并分析了在生态逐渐恢复条件下,土壤纤毛虫群落特征与土壤环境因子间的相关性。研究共鉴定到纤毛虫95种,隶属9纲15目21科28属。研究发现,退牧还草样地与未退牧还草样地的土壤纤毛虫的物种分布存在明显差异:退牧还草后的3个样点间的物种相似性减小,群落组成复杂化,纤毛虫丰度、丰富度指数、均匀度指数和物种多样性指数增高。相关性分析结果表明,退牧还草后,对纤毛虫群落结构稳定性影响最主要的是土壤有机质、含水量和土壤全氮、全磷和全钾的含量,不同恢复年限样点的土壤纤毛虫群落组成差异较大。土壤纤毛虫群落对退牧还草生态恢复过程中土壤环境条件的变化有较好的响应。     

土壤可蚀性研究述评

土壤可蚀性是土壤对侵蚀营力分散和搬运作用的抵抗能力,是建立土壤流失方程和侵蚀模型的必要参数.土壤可蚀性研究是认识土壤侵蚀机理的一个重要环节.本研究基于土壤可蚀性已有成果,总结评述了土壤可蚀性的相关研究进展.其中,土壤可蚀性的相关指标有土壤抗冲抗蚀性、K因子等;土壤可蚀性包括水蚀可蚀性、风蚀可蚀性、重力可蚀性和冻融可蚀性等不同类型;其评价指标体系可以分为基于土壤内在性质和外在侵蚀营力的两类评价指标体系;土壤理化性质测定法、仪器测定法、小区测定法、数学模型和图解法、水动力学模型求解法是目前常用的5种土壤可蚀性测定和估算方法;土壤可蚀性具有明显的时空分异特征,其影响因素主要包括土壤性质、气候、植被、地形和土地利用等不同方面.在土壤可蚀性的进一步研究中,应注重土壤可蚀性概念的界定、评价指标体系的规范统一、土壤可蚀性估算模型的区域适用性、土壤可蚀性动态变化作用机理等方面.     

The soil quality concept as a framework to assess management practices in vulnerable agroecosystems: A case study in Mediterranean vineyards

Land management aiming to sustain ecosystem services is an important issue, especially in biodiversity hot spots such as found in Mediterranean areas. In Mediterranean areas, viticulture is an important land use. Vineyards are frequently found on inherently poor soils and are submitted to intensive management practices, which threaten soil functioning and associated ecosystem services. To encourage winegrowers and stakeholders to be reflective and adapt their vineyard practices, we evaluated the effects of three soil management practices (inter row plant cover duration, weeding and fertilization strategies) on soil functioning in 146 commercial plots distributed in Southern France, by a complementary set of biological and physico-chemical indicators. We used the concept of soil dynamic quality to evaluate some soil management practices on soil functioning. The influence of inherent soil properties derived from pedogenesis on soil dynamic indicator response was accounted for by considering the response of soil indicators for three soil groups differing in their stoniness and Ca carbonate content. The three soil management practices systematically influenced some nematode-based indicators, whereas other indicators were ascribable to a specific soil type or practice. We demonstrated that the potential of soil management practices to enhance soil functioning is restricted by soil type. In particular for calcareous soils, the soil functioning is very stable limiting effects of soil management practices. The presence of a cover crop, even temporary, in the inter row, is the only practice which benefits soil functioning whatever the soil type whereas organic fertilization and chemical weeding exhibit contrasting results on soil functioning.     

不同初始含水率下粘质土壤的入渗过程

土壤入渗是降雨渗入土体形成土壤水的基本水文过程,土壤渗透能力影响着地表径流和土壤侵蚀强度。土壤初始含水量决定了入渗初期的土水势,是影响土壤入渗过程的重要因素。利用环刀法,观测了三峡库区林地和草地的土壤入渗过程,对比分析了不同初始含水率下土壤入渗率和常用入渗模型的适宜性。结果表明,随土壤初始含水率的增大,林地和草地下土壤初始入渗率减小,入渗趋于稳定所需时间缩短,累积入渗量和稳定入渗率增大。土壤含水率为12%的林地初始入渗率为8.95 mm/min,是含水率40%林地初始入渗率的4倍,但1h累积入渗量仅是含水率40%林地的2/3。有机质含量丰富的草地土壤入渗过程对初始含水率的敏感性较弱,干湿草地相比较入渗参数的差异不如林地明显。随时间的延长,土壤入渗率逐渐降低,入渗曲线渐趋平缓,最小二乘法拟合结果显示Horton模型对林地和草地下土壤入渗过程的拟合效果较好,且模型参数具有物理意义,是分析和预测三峡库区林草覆盖下土壤入渗过程的适宜模型。     

三种土壤类型中南天竹差异性的研究

石灰岩地区的生态重建和植被恢复问题一直备受关注。用盆栽法,研究了黑色石灰土、紫色土、黄壤三种不同土壤类型对南天竹的影响。试验表明:除紫色土中的南天竹叶片P含量高于其他两种土壤,三者之间差异均达到显著水平(P<0.05)外,黑色石灰土中的南天竹叶绿素、类胡萝卜素、叶片的N、可溶性糖和蛋白质含量均高于其他两种土壤,其差异性与黄壤达到显著水平(P<0.05),与紫色土的差异性未达到显著水平(P>0.05),而紫色土与黄壤的差异也达到了显著水平(P<0.05)。各项测定指标的总体情况是黄壤<紫色土<黑色石灰土。该试验证明将南天竹用于石灰岩地区的植被恢复和经济发展是完全可行的。     

Soil respiration and microbial population in a tropical deciduous forest soil of Orissa, India

An investigation was carried out to estimate soil respiration rate and its relationship with microbial population in natural tropical forest soil, deforested soil and deforested-and-cultivated soil of Orissa, India. Soil respiration measurements and microbial isolation were performed following standard procedures. Monthly variation of soil respiration was observed to be governed by soil moisture. Considering respiration as a function of microbial population a regression analysis was made. The microfungal population showed positive relationship with the rate of soil respiration. The study revealed that conversion of natural forest led to a reduction of soil microbes and rate of soil respiration. Considering the importance of the microbial component in soil, we conclude that the conversion of natural forests to different land uses leads to the loss of biological stability of the soil.     

子午岭次生林植被演替过程的土壤抗冲性

在水土流失极为严重的黄土高原地区,土壤抗冲性决定着土壤的可蚀性.于2004年5月在黄土高原惟一的次生林区——子午岭林区,通过原状土冲刷实验对不同植被演替阶段下的土壤抗冲性进行了研究.结果表明： （1）随植被的正向演替,表层土壤（0～15cm）的抗冲性明显增大,但亚表层（15～30cm）和底层（30～50cm）土壤抗冲性则没有太大的变化;（2）植物根系能显著的增强土壤抗冲性,土壤抗冲系数与单位土体根系表面积具有极显著的（p＜0.001）线性相关关系;（3）土壤抗冲系数随土壤中水稳性团聚体含量和微生物量的增加而增大,且其相关关系极显著（p＜0.001）.综合根系（x1）、水稳性团聚体（x2）以及微生物（x3）对土壤抗冲性的影响,建立黄土高原地区土壤抗冲性方程： y=-4.89＋1.27x1＋0.079x2＋1.94E-3x3 （R^2=0.914 p＜0.001）.     

松嫩平原盐碱化土壤蓝藻的分离鉴定

以松嫩平原不同程度的典型盐碱化草地为研究对象,于2005年对土壤蓝藻的生态分布进行了为期一年的调查,测定分析了不同土壤类型蓝藻数量,研究了土壤蓝藻生态分布。结果表明,固氮蓝藻有7个属,其中以丝状种类占优势;土壤蓝藻数量和分布受多方面因素的综合影响,不同土壤类型土壤蓝藻的数量不同,轻度盐碱土差异不明显,中度盐碱土和重度盐碱土中土壤蓝藻数量有较大差异;土壤蓝藻的数量与土壤养分尤其是土壤有机质有明显的正相关关系;过度放牧是土壤次生盐渍化的重要原因,导致了轻度盐碱土蓝藻数量大于中度盐碱土大于重度盐碱土。     

长江上游亚高山暗针叶林土壤水分入渗特征研究

长江上游以峨嵋冷杉为主的亚高山暗针叶林流域土壤质地较粗,属于壤质砂土。随着森林演替的发展,林地土壤砂粒含量逐渐降低,粉、粘粒含量逐渐增加,以过熟龄峨嵋冷杉纯林的粉粘粒含量为最高。就坡积物而言。随土层深的增加,砂粒含量逐渐增加,粘粒含量逐渐减小。随森林演替的进展和土层深度的减小,土壤容重逐渐减小,土壤孔隙度和土壤贮水力逐渐增大,研究区土壤非饱和导水率随土层深度的增加和土壤含水量的减小而减小,并与土壤含水量呈指数函数关系。随土层深度的增加,土壤饱和导水率呈负指数递减,不同土层到达稳渗的时间有差异,随土层深度的增加,稳渗时间增加,平均在110min左右。该流域暗针叶林带土壤质地上的变化和土壤水分物理性质的分异以及土壤水分的高入渗性是该暗针叶林流域水文循环中森林对水分传输调节的具体体现,也可以为该流域很少见到坡面径流或地表径流,而大部分以壤中流、回归流和地下渗漏等径流形式出现的机制作出有力的解释。     

连续免耕对不同质地稻田土壤理化性质的影响

以我国南方地区典型的单季水稻生产大田为研究对象,按土壤质地分为壤质和粘质两个系列,探讨不同质地稻田土壤理化性质变化对连续免耕的响应规律。结果表明,在无秸秆覆盖条件下,随着免耕年限的增加,壤质和粘质稻田土壤的耕层均有紧实度提高的趋势,特别是粘质土壤,导致耕层变浅。与常年翻耕土壤相比,免耕6a后壤质水稻土0—20 cm土层的紧实度值平均增加了32%,而粘质的平均增加了90%。在相同免耕年限条件下粘质稻田土壤容重的增加也比壤质土壤的明显。壤质土壤0—10 cm土层有机质和碱解氮含量随免耕年限延长而提高,而在粘质土壤则显著降低。无论是壤质还是粘质土壤,连续免耕多年后土壤速效磷均在耕层(0—20 cm)富集,而速效钾则相反。总体而言,壤质水稻土对免耕的适宜性要优于粘质土壤;应根据土壤质地的不同选择性地实施免耕技术,并结合秸秆覆盖,以实现免耕稻田土壤的可持续利用。     

土壤可蚀性研究述评

土壤可蚀性是土壤对侵蚀营力分散和搬运作用的抵抗能力,是建立土壤流失方程和侵蚀模型的必要参数.土壤可蚀性研究是认识土壤侵蚀机理的一个重要环节.本研究基于土壤可蚀性已有成果,总结评述了土壤可蚀性的相关研究进展.其中,土壤可蚀性的相关指标有土壤抗冲抗蚀性、K因子等;土壤可蚀性包括水蚀可蚀性、风蚀可蚀性、重力可蚀性和冻融可蚀性等不同类型;其评价指标体系可以分为基于土壤内在性质和外在侵蚀营力的两类评价指标体系;土壤理化性质测定法、仪器测定法、小区测定法、数学模型和图解法、水动力学模型求解法是目前常用的5种土壤可蚀性测定和估算方法;土壤可蚀性具有明显的时空分异特征,其影响因素主要包括土壤性质、气候、植被、地形和土地利用等不同方面.在土壤可蚀性的进一步研究中,应注重土壤可蚀性概念的界定、评价指标体系的规范统一、土壤可蚀性估算模型的区域适用性、土壤可蚀性动态变化作用机理等方面.     

Root:soil adhesion in the maize rhizosphere: the rheological approach

This study was designed to investigate the strength of attachment of plant seedling roots to the soil in which they were grown. The study also assessed the effects of differing soil textures and differing soil matric potentials upon the strength of the root:soil attachment. A device for growing roots upon a soil surface was designed, and was used to produce roots which were attached to the soil. In order to quantify root:soil adhesion, roots of maize seedlings, grown on the soil surface, were subsequently peeled off using a universal test machine, in conjunction with simultaneous time-lapse video observation. To clarify the partitioning of energy in the root:soil peeling test, separate mechanical tests on roots, and on two adherent remoulded topsoil balls were also carried out. The seedling root was characterised by a low bending stiffness. The energy stored in bending was negligible, compared to the root:soil adhesion energy. The mechanical properties of two adherent remoulded topsoil balls were a decrease of the soil:soil adhesion energy as the soil:soil plastic energy increased. These two parameters were therefore interdependent. Using a video-camera system, it was possible to separate the different processes occurring during the root:soil peeling test, in particular, the seed:soil adhesion and the root:soil soil adhesion. An interpretation of the complex and variable force:displacement curves was thus possible, enabling calculation of the root:soil interfacial rupture energy. At a given suction (10 kPa), the results of the peeling test showed a clear soil texture effect on the value of the root:soil interfacial rupture energy. In contrast, for the same silty topsoil, the effect of the soil water suction on the value of the interfacial rupture energy was very moderate. The root:soil interfacial rupture energy was controlled mainly by a product of microscopic soil specific surface area and the macroscopic contact surface area between the root and the soil. Biological and physical interactions contributing to root:soil adhesion such as root:soil interlocking mechanics were also analysed and discussed. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

贵州喀斯特地区典型土壤有机碳垂直分布特征及其同位素组成

以贵州喀斯特地区两种主要土壤类型(石灰土和黄壤)为研究对象,通过测定土壤pH值、土壤有机碳(SOC)含量和植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定同位素(δ13Csoc值)组成,探讨了该地区石灰土和黄壤剖面SOC垂直分布特征和δ13Csoc值组成差异。结果表明,与黄壤相比,石灰土剖面的SOC含量较高,石灰土剖面和黄壤剖面SOC含量变化范围分别在3.6～69.8和2.4～51.2g·kg-1。黄壤和黄色石灰土剖面SOC主要集中在0～20cm深度内,而黑色石灰土剖面从0～60cm逐步减少。黑色石灰土和黄壤剖面δ13Csoc值变化范围分别在-22.9‰～-21.5‰和-25.6‰～-22.4‰,前者较后者变化小。从剖面表土向下,黄壤剖面δ13Csoc值均出现逐步增加的趋势,而石灰土剖面δ13Csoc值从剖面表土向下出现上升-降低-不变的变化趋势。黄色石灰土剖面δ13Csoc值变幅较大,变化范围为-23.7‰～-18.2‰。在枯枝落叶转化为表层土壤有机质的过程中,石灰土剖面δ13Csoc值变幅高于黄壤。其中,黄壤剖面δ13Csoc值升高了2.6‰～3.0‰,石灰土剖面δ13Csoc值升高了5.5‰～6.3‰。上述结果揭示了SOC含量及其δ13C值随深度变化的差异,反映植物残体的输入及其在土壤中分解累积特征,有助于揭示SOC循环过程及规律和了解剖面土壤成土过程。