氮添加对三峡库区马尾松-栓皮栎混交林土壤微生物生物量和酶活性的影响

选择三峡库区的马尾松-栓皮栎混交林,分析不同浓度氮添加(0、30、60、90 kg N·hm-2·a-1)对土壤微生物生物量、酶活性和养分含量的影响,为在大气氮沉降持续增加的背景下预测该地区森林土壤碳动态提供科学依据.结果 表明:各氮添加处理下土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳、氮、磷均显著提高,土壤pH值下降,全磷含量...     

三峡库区马尾松人工林土壤酶活性和微生物生物量对氮添加的季节性响应

以三峡库区马尾松人工林为对象,分析土壤微生物生物量、酶活性和养分含量对氮添加的初期响应规律,为预测该地区在大气氮沉降持续增加的背景下森林土壤的季节动态提供参考。结果表明：氮添加初期,中氮水平（60 kg hm^-2 a^-1）的氮添加处理使得各季节土壤β-1-4葡萄糖苷酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化物酶活性均增加,高氮（90 kg hm^-2 a^-1）水平的添加处理增加了土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳、氮、磷的含量和酸性磷酸酶及多酚氧化酶活性,降低了土壤pH值、全磷含量和β-1-4葡萄糖苷酶及N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性。土壤酶活性和微生物生物量存在明显的季节变化,秋季水解酶活性和微生物生物量碳、磷含量显著高于春夏两季,而氧化酶活性和微生物生物量氮含量则是春夏季较高。土壤酶活性与季节、土壤含水量、养分含量及微生物生物量碳氮磷含量存在显著的相关性,酶活性变化是多因子综合作用的结果,冗余分析表明土壤含水量、微生物生物量碳、氮、磷和全氮是驱动土壤酶活性的主要环境因子。氮沉降的持续增加会加速当地马尾松人工林土壤腐殖质的形成,增加有机碳的积累,导致土壤酸化,并产生磷限制。     

施肥对油松刺槐混交林土壤微生物种群和酶活性的影响

通过对比试验研究了尿素、磷酸铵及复合肥处理对油松刺槐混交林土壤微生物种群和酶活性的影响。结果表明 :复合肥和尿素处理能够显著促进土壤微生物种群数量的增加 ,与对照相比 ,生长季平均增加了 4 2 1%和 18 4 %。复合肥有利于提高固氮菌和钾细菌数量 ,磷酸铵促进了磷细菌数量的增长。施肥处理增强了土壤酶活性 ,且季节变化明显。     

海拔对高山峡谷区土壤微生物生物量和酶活性的影响

为了解土壤微生物生物量和酶活性随海拔的变化特征,以川西海拔1563 m到3994 m的高山峡谷区的干旱河谷、干旱河谷-山地森林交错带、亚高山针叶林、高山森林和高山草甸土壤为研究对象,采用原位培养法研究了5种不同海拔生态系统中有机层(0～15 cm)和矿质层(15～30 cm)土壤微生物生物量碳氮、土壤蔗糖酶、脲酶及酸性磷酸酶活性的变化.结果表明:有机层土壤中微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性呈现出先增加后减少再增加的变化特征,从2158 m开始不断增加,到3028 m左右达到峰值后减少,在3593 m出现最小值后,逆势增加直到3994 m后再次减少;矿质层土壤的微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性表现为亚高山针叶林(3028 m)>高山草甸(3994 m)>干旱河谷-山地森林交错带(2158 m)>高山森林(3593 m)>干旱河谷(1563 m).各海拔梯度土壤有机层的微生物生物量和酶活性显著高于矿质层.高山峡谷区土壤微生物生物量与土壤酶活性呈极显著正相关.土壤微生物生物量和土壤酶与土壤含水量、有机碳和全氮呈极显著正相关,土壤蔗糖酶与土壤全磷含量呈极显著正相关,土壤酸性磷酸酶与土壤全磷和土壤温度呈极显著正相关.可见,高山峡谷区海拔变化引起的植被和其他环境因子的变化显著影响了土壤生化特性.     

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.     

不同海拔对福建戴云山黄山松林土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响

温度、水分等多种环境因子随海拔梯度发生变化,会直接或间接影响土壤微生物生物量、群落结构以及土壤酶活性。然而关于中亚热带地区山地森林生态系统土壤酶活性变化响应的研究还是相对匮乏。戴云山山脉是中国最大的黄山松种质基因基地,本研究以中亚热带戴云山1300 m (L)、1450 m(M)、1600 m(H)的黄山松(Pinus taiwanensis)为研究对象,探究不同海拔下土壤微生物生物量和土壤酶活性如何变化及驱动土壤酶活性变化的主要的环境因子。结果表明:海拔梯度对淀积层(B)土壤的酶活性影响整体较小,在淋溶层(A)土壤中,随海拔升高,纤维素水解酶(β-葡糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH))显著降低,因此使土壤可溶性碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)随海拔升高有下降趋势。尽管酸性磷酸酶活性(ACP)随海拔升高显著增加,然而有效磷(AP)无显著变化。此外随海拔升高,微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)显著降低。冗余分析(RDA)结果发现,MBP和碳/氮比(C/N)是影响A层中土壤酶活性变化最重要的因子,而在B层中,土壤含水量(WC)和MBP对土壤酶活性起主要作用。研究表明,磷限制的亚热带地区,无机磷很容易被铁铝固定,MBP可以对土壤中的有效磷进行补充,成为影响本地区酶活性的主要因素。随海拔海拔降低,土壤有机碳、氮分解相关酶活性较高,从而加速了土壤碳、氮周转。因此,探究不同海拔梯度酶活性变化为预测中亚热带亚山地森林生态系统土壤碳、氮、磷养分循环提供了重要的理论依据,也为戴云山自然保护区黄山松林管理提供一定的科学依据。     

子午岭人工林土壤微生物生物量及酶活性

数十年来,黄土高原的生态恢复取得了显著的效益,不仅遏制了当地的土壤流失,改善了土壤质量,同时也减少了向黄河的输沙量.但是,区域森林物种和群落演替还远未得到充分发展.子午岭林区及其高度发达的森林群落,作为先进的生态区,可以将实践经验和知识借鉴到中国黄土高原的其他地区,有助于确定最有效的人工林树种,以便今后更好地进行生态恢复.为了系统地了解典型的当地树种对土壤性质的潜在影响,本研究以黄土高原子午岭天然次生林区生长状况较好的人工林(刺槐、油松和侧柏)为研究对象,并以子午岭林区顶极群落辽东栎天然林为对照,这4种林型具有较一致的树龄(25年)、立地条件等.采用传统方法测定4种乔木林0～20 cm土壤理化性质、土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)和土壤微生物生物量碳、氮.结果表明: 1)土壤蔗糖酶活性为16.94～64.49 mg·g^-1·24 h^-1,脲酶活性为0.15～0.26 mg·g^-1·24 h^-1,碱性磷酸酶为0.65～1.23 mg·g^-1·24 h^-1,且侧柏土壤的3种酶活性均显著高于刺槐和油松土壤.从3种酶活性几何平均值来看,侧柏土壤酶活性甚至高于辽东栎;2)土壤微生物生物量碳、氮变化范围分别为247.37～529.84 mg·kg^-1、41.48～77.91 mg·kg^-1,均为侧柏>油松>刺槐,且侧柏显著高于油松和刺槐.辽东栎土壤微生物生物量碳高于侧柏,而微生物生物量氮低于侧柏,但差异均不显著;3)油松土壤溶解性碳、氮含量较高,甚至高于土壤微生物生物量碳、氮,说明油松土壤中溶解性有机物是较微生物生物量更主要的活性养分;4)土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关性,刺槐和油松土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性分别与土壤有机碳、全氮和全磷含量呈显著正相关;5)主成分分析结果表明,植被类型对土壤微生物生物量碳和氮、有机碳、全氮、碳磷比、氮磷比、脲酶影响较大,土壤微生物生物量碳、氮、碳磷比、氮磷比和氮与磷呈负相关,土壤溶解性碳、氮与碳氮比呈负相关.表明侧柏是较油松和刺槐更适用于南部森林带的造林树种.     

下辽河平原杨树连栽对土壤养分、微生物生物量和酶活性的影响

以下辽河平原地区农田和不同退耕年限杨树林(一代10年生林,二代6年生林,二代15年生林)为对象,开展了退耕还林对土壤养分含量、微生物生物量和酶活性的研究.结果表明:1)土壤退耕还林后,除pH表现出一直上升趋势外,大部分养分含量和微生物生物量均在退耕初期表现出下降趋势,但随着退耕年限延长又逐渐恢复并呈现升高趋势.2)土壤基础呼吸和土壤过氧化氢酶活性均表现为林地显著大于农田水平,而磷酸酶和脲酶表现出相反趋势;3)垂直方向上,除了pH表现为表层低于下层外,其他大部分指标均为表层高于下层.结果表明,退耕还林初期,土壤肥力呈下降态势,但随着退耕年限的延长有恢复的趋势.该研究可为中国东北地区退耕还林工程提供参考.     

松材线虫对马尾松林土壤微生物生物量及酶活性的影响

以感染松材线虫病的马尾松林土壤作为研究对象,探索不同程度松材线虫病感染对马尾松林土壤理化性质、微生物生物量和土壤酶活性的影响。结果表明:随松材线虫病危害程度的加重,总碳、总磷、总钾、可溶性有机碳、铵态氮、硝态氮、有效磷和含水量呈现升高趋势,而p H、Ca、Mg、可溶性有机氮、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)显著降低;同时,蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和多酚氧化酶酶活性随着感染程度的加重而趋于下降,而酸性磷酸酶和蛋白酶活性则显著升高。结果表明:土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶4种酶活性与含水量、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、总磷、总钾、有效磷、总碳等理化指标呈显著负相关,而与可溶性有机氮、p H、Mg、Ca含量呈显著正相关;酸性磷酸酶和蛋白酶酶活性与含水量、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、总钾呈显著正相关,而与可溶性有机氮、p H、Mg和Ca呈显著负相关;另外,MBC和MBN与酸性磷酸酶或蛋白酶呈显著负相关,而MBC和MBN与蔗糖酶、纤维素酶或多酚氧化酶呈显著正相关;因此,松材线虫的侵染改变了松林土壤的理化性质,引起土壤微生物群落结构、生物量和土壤酶活性的变化,这些指标可用于指示和评价松材线虫侵染对土壤质量的影响。     

森林类型对土壤有机质、微生物生物量及酶活性的影响

以澳大利亚南昆士兰州典型森林类型——湿地松、南洋杉和贝壳杉林为对象,开展土壤可溶性有机碳和氮(SOC和SON)、微生物生物量碳和氮(MBC和MBN),以及土壤酶活性的研究,剖析森林类型对土壤质量的影响.结果表明:不同林型土壤SOC、SON含量分别在552 ～1154 mg·kg-1和20.11～57.32mg·kg-1;MBC、MBN分别在42～149 mg·kg-1和7～35 mg·kg-1.MBC、MBN之间呈显著相关.土壤几丁质酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和β-葡萄糖苷酶的活性分别为2.96 ～7.63、16.5 ～29.6、0.79 ～ 3.42和3.71 ～9.93 μg ·g-1·h-1,亮氨酸氨肽酶活性为0.18～0.46 μg·g-1·d-1.不同林型土壤SOC含量,以及土壤几丁质酶和亮氨酸氨肽酶活性为湿地松林、南洋杉林、贝壳杉林依次降低;而SON含量为南洋杉林＞贝壳杉林＞湿地松林,且南洋杉林的SON含量显著(P＜0.05)高于湿地松林;MBC和MBN以及碱性磷酸酶活性为贝壳杉林＞湿地松林＞南洋杉林;酸性磷酸酶和β-葡萄糖苷酶活性为湿地松林＞贝壳杉林＞南洋杉林.在土壤生物代谢因子中,MBC、MBN、SON和亮氨酸氨肽酶对不同森林类型土壤影响较大.     

基于无人机高清数码影像和高光谱遥感数据反演大豆典型生育期氮平衡指数

氮平衡指数(NBI)是反映作物长势的重要指标之一.通过测量NBI可以快速监测作物氮肥盈亏状况,为农业生产和管理提供精准信息.本文以无人机高清数码影像和高光谱遥感数据,以及地面实测大豆NBI数据为基础,分析大豆从开花期到成熟期,原始光谱和红外、近红外波段的导数光谱与NBI的相关性,筛选敏感波段并计算植被指数.采用经验模型法构建NBI反演模型,通过分析验证模型的决定系数(R^2)和均方根误差(RMSE),得出最佳反演模型.结果表明:大豆NBI与导数光谱反射率的相关性好于与原始光谱反射率的相关性;本文筛选的14个植被指数中,除了导数光谱光化学植被指数与大豆NBI呈不显著相关外,其余13个植被指数与大豆NBI呈极显著相关;利用13个植被指数构建NBI反演模型,并分析模型反演精度,结果显示,利用导数光谱差值植被指数构建NBI反演模型的精度最高,R^2和RMSE分别为0.771和3.077,利用该模型生成大豆典型生育期NBI分布图,能够反映大豆的长势状况.通过多载荷无人机获取的高清数码影像和高光谱遥感数据进行NBI估算,能够实时、动态、非破坏性、快速有效地监测大豆氮素营养状况,可为大豆氮肥精确管理提供简便实用的方法.     

氮添加和水分胁迫对红松、水曲柳幼苗生物量分配的影响

氮沉降和暖干化是我国东北地区面临的主要生态问题,它将对森林生态系统产生怎样的影响一直是生态学研究的热点.本研究以东北温带阔叶红松林中2个关键树种——红松和水曲柳为研究对象,探讨水分胁迫和氮(N)添加对其幼苗短期(55周)生长的影响.结果表明: 红松与水曲柳幼苗生长对N添加和水分胁迫的响应有明显差异.红松对水分胁迫更加敏感,在处理早期(10周)水分胁迫降低了红松幼苗叶生物量,提高了根生物量;N添加只在水分胁迫发生时显著减少了红松根和植株总生物量.水曲柳对N添加的反应更加敏感,氮添加迅速增加了水曲柳茎、根和总生物量;而只有持续的水分胁迫才对水曲柳的茎、根和总生物量有显著影响.红松和水曲柳在持续水分胁迫和N添加处理下,叶、根生物量占比和地上、地下生物量之比都趋于维持一个稳定值,说明两个树种都有很强的自我调节能力.以上结果说明,在未来干旱条件下,红松采取的是“积极”的调整策略,而水曲柳则是“被动”的适应策略,因而相比较而言,红松存活和适应能力可能更强;而在N沉降增加的环境下,水曲柳受益会更大.这些结果可为预测未来东北温带森林群落演替动态提供参考.     

Effects of mercury on microbial biomass and enzyme activities in soil

Mercury (Hg) is a persistent soil pollutant that affects soil microbial activity. We monitored the changes in soil microbial biomass and activity of enzymes, including alkaline phosphatase, arylsulfatase, fluorescein diacetate (FDA) hydrolytic activity, and o-diphenol oxidase (o-DPO) in three soils contaminated with different concentrations of Hg. Increasing levels of Hg, from 0.5 to 10 μmol/g of dried soil, generally depressed microbial activity; however, the effects of Hg on soil microbial activity depended on soil type and composition, particularly organic matter content. o-DPO was less affected by Hg than the other three enzymes tested. Our results indicate that the analysis of microbial biomass content and soil-enzyme activities may be used to predict the soil quality contaminated with Hg.     

不同种植模式对土壤氮素转化及酶活性的影响

采用两年大田试验,研究了小麦-大豆（A₁）、小麦-甘薯（A₂）、玉米（A₃）、小麦/玉米/大豆（A₄）和小麦/玉米/甘薯（A₅）5种种植模式下,小麦/玉米/大豆套作体系的土壤酶活性变化特征及其对土壤氮素转化的影响.结果表明：与A₁、A₂、A₃和A₅相比,A₄提高了各作物在开花期（或吐丝期）和成熟期的土壤总氮含量及脲酶和蛋白酶活性,处理间表现为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、边行＞中行;降低了小麦、玉米土壤的NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及小麦土壤的硝酸还原酶活性.玉米土壤的硝酸还原酶活性在玉米、大豆共生前的拔节期为单作＞套作,在玉米、大豆共生后的吐丝期和成熟期为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口;大豆土壤的NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及硝酸还原酶活性在分枝期为单作＞套作,在开花期和成熟期为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、中行＞边行.     

玉米根茬留田对土壤微生物量碳和酶活性动态变化特征的影响

通过田间试验分析了玉米根茬留田对土壤生物活性动态变化的影响,结果表明,玉米根茬留田对提高土壤微生物量碳含量和土壤脲酶、磷酸酶、纤维素酶以及转化酶活性效果显著。动态变化特征表明,各处理的土壤微生物量碳和4种酶活性均在播种后60d左右出现高峰。此时正值作物生育旺盛时期,利于作物生长发育,说明玉米根茬留田配施化肥的培肥土壤效果显著,而且可以保持玉米持续高产稳产。     

汞污染对水稻土微生物和酶活性的影响

通过盆栽试验,研究了两种水稻土中不同汞处理的微生物学和酶学效应.结果表明：水稻收获后,除部分土壤的呼吸强度和代谢商随汞处理浓度的增加而持续增加外,不同浓度汞处理后土壤微生物量碳、呼吸强度、土壤脲酶、酸性磷酸酶和脱氢酶均表现为在低浓度汞处理(<2 mg Hg·kg^-1)时升高,而在高浓度汞处理(≥2 mg Hg·kg^-1)时则下降.土壤微生物商是对汞处理比较敏感的微生物学指标.黄红壤不同浓度汞处理的土壤酶活性大于小粉土.对重金属生态剂量ED₅₀进行分析表明,汞对小粉土脲酶活性和黄红壤磷酸酶活性的生态毒性均较强.     

生物炭及炭基硝酸铵对土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响

以小麦-玉米轮作交替种植下的田间试验为平台,探讨施用生物炭及3种炭基硝酸铵氮肥对土壤主要化学肥力因子、土壤微生物量碳、氮和酶活性的影响。田间试验共设6个处理,依次为:对照(施磷、钾肥,CK);生物炭(BC);硝酸铵氮肥(AN);掺混型生物炭基氮肥(CH);固-液吸附型生物炭基氮肥(XF);化学反应型生物炭基氮肥(FY)。结果表明,生物炭及3种生物炭基氮肥均显著提高土壤有机碳含量,并有效降低了有效磷和速效钾的含量。与CK处理相比较,CH、BC处理的土壤微生物量碳含量分别增加了22.10%、17.45%,而AN、XF、FY 3个处理则分别减少了9.09%、10.86%、1.46%;不同施肥处理土壤微生物量氮较CK均有增加,且BC、XF处理差异达显著水平,BC处理的增幅最大,达66.53%,XF处理的增幅次之,达到了62.78%,AN处理的增幅最小,为24.86%。与CK处理比较而言,FY、XF、CH均增加土壤蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性,且增加效应均依次减弱,FY、XF处理均增加碱性磷酸酶活性,而CH处理降低了碱性磷酸酶活性。FY、XF、CH较CK处理均可显著增加小麦产量,增产率分别为36.61%、22.58%、20.72%,且增产效果依次减弱。     

稻-鸭农作系统对稻田生物种群的影响

通过田间试验,研究了稻-鸭农作系统对稻田有关生物种群的影响.结果表明：稻鸭共育对稻田相关昆虫、杂草、病原菌等有害生物的发生和危害及天敌数量具有较大影响.与不养鸭相比,稻鸭共育后12 d和42 d, 水稻基部害虫飞虱及叶蝉的数量平均减少64.8%和78.5%;稻鸭共育后15 d和45 d,稻田杂草平均减少67.7%和98.1%;水稻分蘖高峰期和齐穗期的纹枯病病情指数分别降低了40.4%和62.0%.稻鸭共育还增加了稻田害虫天敌蜘蛛的数量,抑制了水稻害虫的危害.