颗粒有机质的来源、测定及其影响因素

土壤活性有机质及其组分作为土壤质量的重要指标在土壤化学、物理和生物性质方面起着重要作用。颗粒有机质能够有效地反映有机质的特性,与微生物生长、营养供给及C、N的生物学调节密切相关。作为活性有机质的一个量度指标,颗粒有机质越来越受到人们的重视。本文综述了土壤颗粒有机质的来源及其在土壤有机质转化过程中的作用,对其测定方法作了系统的描述,阐明了土壤理化性质、农业措施(施肥与耕作)及土地利用类型对土壤颗粒有机质在土壤形成及维持其稳定性方面的影响。     

古尔班通古特沙漠梭梭冠下裸斑形成土壤学机制

古尔班通古特沙漠梭梭与齿肋赤藓共生区域中,梭梭冠下常形成藓类结皮裸露斑块。为研究梭梭冠下裸斑形成机理,以裸斑内土壤、裸斑外藓类结皮土壤、背景裸地土壤以及背景藓类结皮土壤为研究对象,测定四类土壤营养物质含量和理化因子,并测定土壤代谢组以及分析其之间差异。结果表明,裸斑内土壤养分及生态化学计量比与裸斑外藓类结皮和背景藓类结皮土壤并无显著性差异,土壤养分及生态化学计量并非造成梭梭冠下藓类裸斑的原因。裸斑内土壤Na⁺、K⁺、Mg²⁺、SO^2-₄、CO^2-₃、HCO^-₃含量显著高于裸斑外土壤、背景裸地土壤和背景结皮土壤,总盐含量最高为1.705 g/kg。这个含量不足以对齿肋赤藓正常生长造成影响,因此裸斑内土壤中较高的离子浓度也并非藓类裸斑产生的原因。土壤代谢组结果显示不同土壤代谢物具有极显著差异,油酰胺等酰胺类化合物相对丰度最高,占总代谢物的72.68%,且在裸斑内土壤中相对丰度显著高于裸斑藓类结皮土壤、裸地土壤和背景结皮土壤,因此推测裸斑内土壤中油酰胺等酰胺类化合物可能是抑制齿肋赤藓生长的主要原因,是造成古尔班通古特沙漠梭梭冠下藓类裸斑产生的主要土壤学机制。     

玉米 线辣椒套作系统中土壤养分与根际土壤微生物、酶活性的关系

采用玉米单作、线辣椒单作、玉米-线辣椒套作3种栽培模式,并在玉米-线辣椒套作的种间根部设3种不同隔离处理（膜隔、网隔和无隔）,研究了玉米-线辣椒套作系统中土壤生物因子与土壤养分的关系．结果表明：玉米-线辣椒套作具有明显优势;与两作物单作和玉米-线辣椒套作种间根区膜隔处理相比,玉米-线辣椒根区无隔和网隔处理复合群体中两作物根际土壤酶活性、微生物数量、土壤养分均显著提高;除有效镁与真菌种群数量、过氧化氢酶活性呈负相关外,其余速效养分与各生物因子均呈显著或极显著正相关．通径分析表明,该系统中促进有机质累积的主要生物因素是脲酶、过氧化氢酶、细菌和蛋白酶,蔗糖酶是影响碱解氮的最主要因子,脲酶是影响有效磷的最主要因子,细菌是影响有效钾的最主要因子,碱性磷酸酶、真菌只是选择性地对有机质的累积和氮、磷、钾有效养分的形成起作用,放线菌对土壤养分的直接作用系数为负,对土壤养分形成的作用较小．     

上海崇明东滩两种典型湿地土壤有机碳汇聚能力差异及成因

通过分析上海崇明东滩南部冲刷带芦苇型砂壤土(A区)和东北部淤涨带芦苇/米草型粘土(B区)的有机碳含量和植被输入量,研究了异质性湿地土壤的有机碳汇聚能力,并从异质型土壤的微生物活性和理化性质的差异角度分析了造成土壤有机碳汇聚能力差异的主要原因.结果表明：A区土壤平均总有机碳含量仅为B区的46.10%(P<0.05),而A区地上部分的年均植物量仅比B区低9.16%,说明A区湿地土壤有机碳的输出量大于B区.A区细菌总数比B区高3.82倍(P<005),过氧化氢酶和转化酶活性分别比B区高4681%和3433%(P<0 05),且土壤微生物呼吸强度也高于B区.说明A区土壤的微生物碳代谢能力较强是导致其土 壤有机碳保留能力较弱的重要原因.A区砂壤土粒间孔隙较大、土壤通气透水性较好、含水 率与含盐量较低,有利于微生物生长,促进了土壤有机碳的分解;而B区的芦苇/米草型粘 土的含水量和含盐量高、微生物活性弱,有机碳氧化分解能力较低,具有较高的有机碳汇聚 能力.     

土壤团聚体固碳的研究方法

增加土壤有机碳含量对维持土壤肥力和农业可持续发展,缓解温室气体增加和全球气候变化的影响具有重要意义.土壤团聚体是土壤的重要组成部分,影响着土壤的各种物理化学性质.土壤团聚体对土壤有机碳的物理保护是土壤碳固定的重要机制.本文综述了土壤团聚体对有机碳的固定作用,土壤团聚体固碳机制研究的经典方法和现代常规方法,并且针对研究中存在的问题探讨了今后的发展趋势.     

Mycorrhizosphere interactions to improve plant fitness and soil quality

Arbuscular mycorrhizal fungi are key components of soil microbiota and obviously interact with other microorganisms in the rhizosphere, i.e. the zone of influence of plant roots on microbial populations and other soil constituents. Mycorrhiza formation changes several aspects of plant physiology and some nutritional and physical properties of the rhizospheric soil. These effects modify the colonization patterns of the root or mycorrhizas (mycorrhizosphere) by soil microorganisms. The rhizosphere of mycorrhizal plants, in practice a mycorrhizosphere, harbors a great array of microbial activities responsible for several key ecosystem processes. This paper summarizes the main conceptual principles and accepted statements on the microbial interactions between mycorrhizal fungi and other members of rhizosphere microbiota and discusses current developments and future trends concerning the following topics: (i) effect of soil microorganisms on mycorrhiza formation; (ii) mycorrhizosphere establishment; (iii) interactions involved in nutrient cycling and plant growth; (iv) interactions involved in the biological control of plant pathogens; and (v) interactions to improve soil quality. The main conclusion is that microbial interactions in the rhizosphere of mycorrhizal plants improve plant fitness and soil quality, critical issues for a sustainable agricultural development and ecosystem functioning. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

The Microbial Efficiency‐Matrix Stabilization (MEMS) framework integrates plant litter decomposition with soil organic matter stabilization: do labile plant inputs form stable soil organic matter?

The decomposition and transformation of above‐ and below‐ground plant detritus (litter) is the main process by which soil organic matter (SOM) is formed. Yet, research on litter decay and SOM formation has been largely uncoupled, failing to provide an effective nexus between these two fundamental processes for carbon (C) and nitrogen (N) cycling and storage. We present the current understanding of the importance of microbial substrate use efficiency and C and N allocation in controlling the proportion of plant‐derived C and N that is incorporated into SOM, and of soil matrix interactions in controlling SOM stabilization. We synthesize this understanding into the Microbial Efficiency‐Matrix Stabilization (MEMS) framework. This framework leads to the hypothesis that labile plant constituents are the dominant source of microbial products, relative to input rates, because they are utilized more efficiently by microbes. These microbial products of decomposition would thus become the main precursors of stable SOM by promoting aggregation and through strong chemical bonding to the mineral soil matrix.     

亚热带退化森林不同恢复方式对土壤团聚体胶结物质及稳定性的影响

退化森林的恢复一直是林业和生态学研究的热点。良好的森林土壤结构有助于林木生长发育,作为土壤最基本的结构单元,土壤团聚体组成和稳定性是衡量土壤肥力和质量的重要指标,其团聚结构的形成依靠土壤胶结物质。然而,土壤胶结物质与团聚体稳定性之间的关系尚不确定。为探明亚热带退化森林的不同恢复方式对团聚体稳定性的影响及其潜在机制,以自然恢复的次生林为对照(CK),选取了亚热带三种常见的人工林：一代杉木林(P1)、二代杉木林(P2)和黄山松林(P3),测定土壤团聚体稳定性及其胶结物质的含量,并分析了各胶结物质对团聚体稳定性的影响。研究发现：不同森林恢复方式显著影响了土壤pH值、碳氮比、速效磷含量、团聚体的组成和稳定性。所有森林类型中,三种人工林的团聚体稳定性显著高于CK,P2的大团聚体所占比例最大,团聚体稳定性最高。恢复方式显著影响了土壤游离氧化铁含量、菌根密度和易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EEG)含量。团聚体稳定性与游离氧化铁含量、菌根密度呈正相关,但与EEG含量呈负相关。研究结果表明,亚热带退化森林的人工恢复比自然恢复更有助于增强土壤团聚体稳定性,土壤游离氧化铁、菌根密度和EEG是显著影响团聚体稳定...     

腾格里沙漠东南缘固沙植被区生物土壤结皮及下层土壤有机碳矿化特征

植被恢复与重建是沙区退化土地修复的有效途径,是生物土壤结皮(Biological Soil Crusts, BSCs)拓殖和发育的关键影响因素。采用室内恒温培养-碱液吸收法研究了腾格里沙漠东南缘不同恢复年限固沙植被区BSCs及其下层0—5 cm土壤的碳矿化特征,分析了其与水分及土壤理化性质的关系。结果表明:BSCs及其下层土壤有机碳的瞬时速率、最大和平均矿化速率以及累计释放量均随着恢复年限的延长而增大,同一植被区表现为BSCs大于下层0—5 cm土壤(P<0.001)。土壤含水量的增加显著促进了有机碳矿化过程(P<0.001),土壤水分含量从5%增加到20%时,BSCs有机碳的平均和最大矿化速率及累计释放量分别增加了1.48—2.08倍、1.60—2.00倍和1.48—2.08倍,下层土壤分别增大了1.36—2.08倍、1.21—2.00倍和1.36—2.08倍。土壤电导率、有机碳和黏粒含量是影响有机碳矿化的主要影响因素。结果表明沙区植被恢复与重建背景下BSCs的发生发展促进了土壤碳矿化过程,而BSCs参与的碳循环过程受其理化属性及水分等环境因子的共同影响。     

辽宁省生态系统敏感性评价

根据辽宁主要生态环境问题的形成机制,分析了生态系统敏感性的区域分异规律,并对多种生态环境问题的敏感性进行了综合分析。结果表明,全省处于轻度至高度敏感区域,高度敏感区、中度敏感区、轻度敏感区分别占全省陆域面积的34.00%、62.66%和3.34%。高度敏感区分布在辽东山地丘陵、辽东半岛、辽西低山丘陵、辽西北、柳绕地区和大洼县。辽东山地丘陵、辽东半岛和辽西低山丘陵主要是土壤侵蚀高度敏感。辽西北和柳绕地区主要是土地沙漠化高度敏感。大洼县是土壤盐渍化高度敏感。     

Mechanisms of C Sequestration in Soils of Latin America

Carbon (C) sequestration, defined as the process whereby atmospheric CO₂ is transferred into a long-lived C pool, is an important issue not only in the scientific community but also in the society at large because of its potential role in off-setting fossil fuel emissions. Through photosynthesis this C is stored in plants and through decomposition, trunks, branches, leaves and roots are incorporated in the soil via the action of different soil organisms, i.e., bacteria, fungi and invertebrates. This, together with the C exudates from roots that are utilized by microbial populations, constitutes the natural pathways of incorporating biomass-C into the soil. The amount of C stored in terrestrial ecosystems is the third largest among the global C pools. Soil organic carbon (SOC) up to 3 m is 2,344 Pg C (1 Petagram = 10¹⁵ g), and the SOC pool in tropical soils is approximately 30% of the global pool. Abiotic factors, which moderate C sequestration in soils are clay content, mineralogy, structural stability, landscape position, and soil moisture and temperature regimes. On the other hand, biotic factors involved in soil C sequestration are determined by the activities of soil organisms. However, models do not include the formation, stabilization and lifespan of the aggregates that have been biologically produced, including roots. This is not only due to the lack of studies on this subject, but also to overlooking the role of soil organisms in soil aggregation. Furthermore, there is a lack of comprehensive knowledge regarding the processes that control dissolved organic carbon (DOC) fluxes in soils and its role in the global budget of C sequestration. The boundaries of ecosystems are not considered in the studies of the subject, as it may be the case for terrestrial C sequestration, since the borders around the sites under study constitute pathways for the flow of C between sites and through the landscape. The concentrations of DOC in deep soil horizons and the contribution to DOC fluxes (exports) are relatively small, from 4 to 37 g DOC m^?2 yr^?1 retained in the mineral subsoil. In South America, although substantial research has been done under different ecosystems and land use systems in some countries, like Brazil, Colombia, Argentina, there is a need to conduct more studies with agreed standard methodologies in natural ecosystems and agricultural systems, and in other areas of Central America few studies have been undertaken to date. The principal objective of this review was to address the main mechanisms that determine SOC and SIC sequestration in soils of Latin America, and include: physical aggregate protection, SOC-clay interaction, DOC transport, bioturbation by soil organisms, and the formation of secondary carbonates. All of these mechanisms are generally explained by physical and chemical processes. In contrast, this review takes a soil ecological approach to describe the mechanisms listed above.     

荒漠地表生物土壤结皮形成与演替特征概述

土壤表面结皮是世界范围内干旱沙漠地区土壤表面广泛存在的自然现象,包括物理结皮和生物土壤结皮两大类型。其中,生物土壤结皮作为干旱沙漠地区特殊环境的产物,是由细菌、真菌、蓝绿藻、地衣和苔藓植物与土壤形成的有机复合体。它的形成使土壤表面在物理、化学和生物学特性上均明显不同于松散沙土,具有较强的抗风蚀功能和重要的生态效应,成为干旱沙漠地区植被演替的重要基础。随着形成生物土壤结皮的物种更替,维持结皮结构的主要胶结方式亦随之发生变化,即由胞外多糖的粘结作用逐渐转变为蓝藻和荒漠藻的藻丝体、地衣菌丝体以及苔藓植物假根的缠绕和捆绑作用,物种更替是结皮微结构和胶结方式转化的生物基础。生物土壤结皮的形成通常可以分为以下几个阶段:生物土壤结皮的早期阶段(土壤酶和土壤微生物),藻结皮阶段、地衣结皮阶段和苔藓结皮阶段。即随着土壤微生物在沙土表面的生长,随后出现丝状蓝藻和荒漠藻类植物,形成以藻类植物为主体的荒漠藻结皮;当土壤表面得到一定固定后,便开始出现地衣和苔藓植物,形成以地衣和苔藓植物为优势的生物结皮类型。其中,前一阶段的完成又为后一阶段的开始提供良好的环境条件。当环境条件适宜时,生物土壤结皮也可以不经历其中某个阶段而直接发育到更高级的阶段。     

液体地膜覆盖对棉田土壤微生物和酶活性的影响

通过液体地膜不同用量覆盖棉田对土壤微生物数量和酶活性的影响研究表明适量液体地膜(112.5～150kg/hm2)覆盖棉田显著增加土壤微生物细菌、放线菌和真菌数量,增强土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶、中性磷酸酶和多酚氧化酶活性,且这种效应受棉花生长发育进程的影响。表明液体地膜覆盖棉田有益于土壤物质的转化、累积,提高土壤的肥力,对土壤化学特性无不良影响。     

川西平原灌区不同水旱轮作模式周年土壤呼吸特征

水旱轮作是川西平原灌区重要的稻田种植模式,为探究本区域不同水旱轮作模式对周年土壤呼吸的影响,在四川崇州设置蒜-稻(GR)、麦-稻(WR)和油-稻(RR)三种水旱轮作模式,采用静态箱-气相色谱法测定不同模式周年土壤呼吸,并同步测定温度、水层高度等水热生态因子。结果表明:三种轮作模式周年土壤呼吸累积排放量表现为GRRRWR,分别为193.36、160.27、157.28 kg/hm~2;土壤呼吸速率日动态规律基本一致,均表现为单峰型变化趋势,最高值出现在12:00—15:00,6—8月的日变幅高于其余月份;土壤呼吸速率季节动态均呈双峰型变化趋势,在6月和9月达到峰值,其中GR模式土壤呼吸速率年均值最高;三种模式土壤呼吸速率均受0—10 cm、10—20 cm土壤温度的显著影响,而与土壤含水量无显著相关性。土壤温度是旱季土壤呼吸速率季节变化的主要影响因素,土壤水层深度和土壤温度共同作用影响了稻季土壤呼吸速率的变化。     

不同养分和水分管理模式对水稻土质量的影响及其综合评价

田间小区试验下 ,通过对土壤理化和生物学特性指标的测定和分析 ,系统比较和研究了不同养分和水分管理模式对水稻土质量的影响及其综合评价。研究结果表明 :在干湿交替和控水模式下 ,有机无机肥配施可明显改善水稻土壤物理特性 ,提高土壤的有效养分含量 ,增加土壤酶的活性和土壤微生物生物量。在连续淹水下 ,土壤中加入有机物料 ,特别是厩肥 ,加剧了土壤的还原过程 ,削弱了有机肥料对水稻土理化特性和生物学特性的改善效果。模糊综合评判显示 ,有机无机肥配施的水稻土在干湿交替的水分模式下 ,其质量指标综合表现较好 ,特别是厩肥与化肥配施和干湿交替的水肥模式组合的隶属度为 0 .74 78,其土壤质量指标综合表现为最好。单施化肥和连续淹水的肥水模式组合的隶属度最低 ,为 0 .4 112     

春季冻融期兴安落叶松林土壤微生物的时间动态及其影响因子

春季冻融期土壤微生物动态会影响生长季的碳和养分循环.在春季冻融期,每隔3~7d取样一次,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)研究了兴安落叶松林4种土壤基质的微生物群落时间动态.结果表明:1)土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度、革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G^+/G^-)、饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸(S/NS)和细菌/总真菌(真菌+丛枝菌根真菌)(B/F)均存在显著的取样时间差异;2)在冻融前期土壤总有机碳(TOC)和土壤全氮(TN)是影响土壤微生物的主要因子,在冻融中期土壤湿度和土壤TOC、TN含量是主要影响因子,在冻融后期土壤微生物受到土壤温湿度、土壤TOC、TN含量及土壤碳氮比(C/N)的共同影响;3)土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度(细菌丰度除外)、B/F、G^+/G^-、S/NS在土壤基质间均存在显著差异,土壤TOC、TN和C/N的不同是引起差异的主要环境因素.春季冻融期土壤温湿度和资源有效性是影响土壤微生物群落的主要因子,但影响程度因冻融阶段和微生物类群的不同而存在差异.     

土壤微生物膜生理生态功能研究进展

土壤微生物膜是由土壤细菌及其分泌物积聚形成的生物群落,是生物土壤结皮的初始形态和重要组成部分。作为土壤细菌生命过程中最典型的生存形式,土壤微生物膜不仅能保护基质内细胞生存,还可黏附于土壤颗粒和植物根系表面,发挥重要的生态功能。本文在解析土壤微生物膜结构与组成的基础上,从土壤质量与植物健康两个方面总结分析了土壤微生物膜生理生态功能:土壤微生物膜代谢活性高于游离细胞,可高效分泌胞外聚合物并且具有更强的有机物质转化速率,在提升土壤肥力,吸附、固持和降解土壤污染物和促进土壤团聚体形成方面具有重要意义;土壤微生物膜可通过多种微生物间协同作用、促进分泌多种促生物质与胞外聚合物以发挥固持作用等改善植物养分利用状况,增强植物抗逆性。揭示土壤微生物膜生态功能的微观机制、筛选和应用功能性土壤微生物膜是未来重要的发展方向。     

碳输入方式对森林土壤碳库和碳循环的影响研究进展

凋落物和植物根系是森林土壤有机碳的主要来源.综述了不同碳输入方式对土壤全碳、微生物生物量碳和可溶性有机碳等碳库组分及土壤呼吸影响的研究进展.不同地区、不同森林土壤有机碳对碳输入的响应程度不同,且采用添加和去除凋落物,以及去除根系方法(DIRT)对土壤碳的影响具有树种差异和区域差异.目前主要侧重于土壤呼吸和碳库组分的研究,亟需开展对土壤碳的结构类型和稳定性,以及土壤生物尤其是土壤动物的响应机制的相关研究.     

农田土壤硝酸盐积累与淋失研究进展

农田土壤硝酸盐淋失是导致地下水硝酸盐污染的主要原因。影响农田土壤中硝酸盐积累的淋失的因素很多。主要有施肥、降水、灌溉、土壤性质以及耕种制度等,过量施用氮肥,不论是单独施用无机肥、有机肥还是有机、无机混施都能造成硝酸盐在土体中大量积累;耕作和种植制度均能影响硝酸盐在土体中的积累和迁移;降水和灌溉带来的下渗水流是累积在土壤中的硝酸盐向下迁移直至淋失的必要条件,也是运载工具,而土壤中的大孔隙则是下渗水流的主要通道,农田土壤硝酸盐的积累与淋失是多种因素综合作用的结果,模型是研究和预测硝酸盐淋失的理想工具,近年来发展很快,并且得到了很好的应用。     

面向土系调查制图的小尺度区域景观分类——以宁镇丘陵区中一小区域为例

土系是中国土壤系统分类的基层分类单元,与所处微域景观联系密切,对小尺度样区进行景观分类研究有助于对研究区景观建立系统的认识。以宁镇丘陵区一小尺度样区为例,结合景观生态分类理论及土系特点,探讨了面向土系调查制图的景观分类的原则与方法,建立了包括景观区、景观类、景观亚类和景观相的四级景观分类系统,并借助3S技术进行了景观制图,并以此为基础对样区开展土系调查,对景观分类体系进行了验证。结果表明,景观相与土系有较好相关性,对土系分布具有指示作用,此景观分类体系有助于对土壤所处景观条件形成深入系统认识,可为土系调查制图工作提供参考。