生物炭对土壤理化和微生物性质影响研究进展

生物炭是生物质原料限氧热解制备的高度芳香化和富含碳元素的黑色固体物质。生物炭所具有的独特的性质使生物炭在土壤改良方面具有很大的潜力, 已成为当前农业科学领域的研究热点。但是, 生物炭的性质受原料和热解温度的影响。生物炭性质和土壤环境条件的差异可在较大程度上影响生物炭改良土壤的效果。因此, 必须根据土壤的主要障碍因子, 选择合适的生物炭施加方案, 以期得到较好的土壤改良效果。综述了近年来国内外有关生物炭对土壤理化和微生物性质影响的研究进展, 探讨了生物炭改变土壤性质的机制和影响因素, 阐述了生物炭研究和应用中存在的一些问题, 从而为生物炭在农业领域的应用提供一定的思路。     

重茬种植西洋参对其根区土壤微生物与土壤理化性质影响

以北京产区西洋参根际土为研究对象,通过对不同重萑年限西洋参根际土与对照新土进行比较,研究重茬对西洋参根际土壤微生物及其土壤理化特性的影响。结果显示：西洋参种植第1a微生物及土壤各项理化性质指标与对照相比都戍较低水平,随着重茬年限的增加土壤理化性质与微生物都变化较大,其中重萑2a土的全钾含量较高,为对照新土的1．38倍。重茬3a土的细菌、真菌均达到高峰,分别为对照的11．26、5．94倍。放线菌含量在重茬4a土中达到高峰为对照的8．41倍。     

不同种植年限对花椒根际土壤理化性质和微生物群落的影响

为揭示不同种植年限对花椒根际微生态系统的影响,利用磷脂脂肪酸（PLFAs）生物标记法结合土壤养分和酶活性分析,研究了种植年限1、15、30 a的花椒根际土壤的理化性质和微生物群落变化。结果显示,随着种植年限的增加,土壤pH和多酚氧化酶活性呈下降趋势,土壤速效钾和速效磷在15、30 a时显著增加。土壤微生物总PLFA、真菌、革兰氏阴性细菌（G^-）PLFA含量均随种植年限呈增加趋势,30a时达到最大,分别为401.95、88.14、118.61 μg·g^-1。革兰氏阳性细菌（G ⁺ ）和放线菌PLFA含量随种植年限呈先增后降趋势。细菌/真菌和G⁺/G^-随种植年限增加呈下降趋势,与1 a相比,30 a时分别下降34.14%、38.87%。土壤pH与总PLFA、G^-、细菌、真菌呈显著负相关,与G ⁺ /G^-呈显著正相关;多酚氧化酶活性与真菌呈显著负相关,与细菌/真菌、G ⁺ /G^-呈显著正相关。本研究表明：花椒根际理化性质、酶活性和微生物群落结构随种植年限增加发生了显著变化,根际土壤pH、速效磷、速效钾、多酚氧化酶的变化是影响土壤微生物群落与组成的主要环境因子,真菌和G^-的增加及多酚氧化酶活性的降低可能是诱导花椒根腐病发生的重要原因。     

胡杨土壤理化性质与微生物群落结构空间和分布的关系

土壤理化性质是微生物群落结构变化和空间分布的主要驱动力,揭示土壤与微生物之间关系是当前生态学和土壤学的研究热点之一。在大小胡杨树冠下少有植物生长的区域,测定距离树干不同位置（距离大胡杨树干0-3 m和3-6 m,距离小胡杨树干0-3 m,以及距离大小胡杨树干至少9 m以上;分别简写为DB_{0-3 m},DB_{3-6 m},DS_{0-3 m}和CK）的土壤理化性质和土壤微生物的群落组成,之后运用微生物群落组间差异分析、典范对应分析和Spearman相关分析等方法,探讨胡杨树冠下土壤理化性质与微生物群落分布组成之间的关系。结果显示：（1）在4个采样位置,细根生物量、土壤含水量、有机质、全氮、全磷和总盐均在DB_{0-3 m}最高,DB_{3-6 m}居中,DS_{0-3 m}和CK的含量最低（DB_{0-3 m}≥DB_{3-6 m}≥DS_{0-3 m}≥CK）（P<0.05）。DB_{0-3 m}的这些理化性质的含量分别是DS_{0-3 m}的3.97、1.13、3.71、3.03、1.49和1.95倍;相反,土壤容重在4个采样位置没有显著性差别（P>0.05）;（2）纲水平上,丰度排名前十的细菌和真菌分布组成在4个采样位置明显不同。细菌方面,Rhodothermia和γ-变形菌纲为DB_{0-3 m}的优势纲（相对丰度为0.27和0.28）,拟杆菌纲为其他3个位置的优势种（在DB_{3-6 m}、CK和DS_{0-3 m}的相对丰度为0.37、0.26和0.26）。真菌方面,粪壳菌纲为DB_{0-3 m}和DS_{0-3 m}的优势纲（相对丰度为0.27和0.10）。座囊菌纲为DB_{3-6 m}和CK的优势纲（相对丰度为0.09和0.16）;（3）细菌和真菌群落组成在4个采样位置存在显著差异。DB_{0-3 m}的真菌和细菌群落组成和DB_{3-6 m}较相似, DS_{0-3 m}和CK的真菌和细菌群落组成较为相似;（4）典范对应分析与Spearman分析结果表明,胡杨树冠下土壤微生物的群落组成受到土壤盐分、细根生物量、含水量、有机质、全氮和全磷的影响。其中,土壤盐分的影响最大。综合可知,在胡杨树冠下,土壤微生物群落的组成于胡杨树干下不同距离的位置上存在差异,它是胡杨和土壤之间物质交换、营养流动及微生物的生境选择共同作用的后果。土壤微生物群落组成在空间上的变化,可以负向影响树冠下幼苗的萌发和生长。在一定程度上,这种负向作用使得胡杨树冠下少有植物生长。     

紫茎泽兰(Ageratina adenophora)入侵对土壤微生物群落和理化性质的影响

外来入侵植物与入侵地土壤微生物群落的互作关系是影响外来植物入侵力和生态系统可入侵性的一个重要领域。因此,研究外来植物入侵对入侵地土壤微生物群落及其理化性质的影响不仅可以全面地评估入侵植物对生态系统的影响,而且对于探索外来植物入侵的土壤微生物学机制尤为重要。采用磷脂脂肪酸(PLFAs)和传统培养相结合的方法研究了外来入侵植物紫茎泽兰对入侵地土壤微生物群落结构的影响;同时研究了紫茎泽兰入侵对11种土壤理化因子的影响。结果表明紫茎泽兰入侵改变了土壤微生物群落结构,提高了土壤自生固氮菌、氨氧化细菌和真菌的数量;同时,显著地提高了土壤的有效磷、速效钾、硝态氮、氨态氮和土壤有机碳含量,降低了土壤总钾含量和pH值。土壤微生物不同生理类群的变化与土壤中植物可直接吸收利用养分的变化显著相关。紫茎泽兰在入侵地成功定殖后,可能通过改变土壤微生物群落结构,特别是增加了与土壤养分循环相关的微生物功能类群数量,进而提高了土壤可利用的养分水平,创造对自身生长有利的土壤环境。紫茎泽兰改变土壤微生物群落是其入侵的一部分,这种改变进而加速了土壤养分循环,可能增强了紫茎泽兰的养分吸收,进而促进其生长、竞争和扩张。     

新疆野生多伞阿魏生境土壤理化性质和土壤微生物

对新疆准尔盆地南缘的野生多伞阿魏(Ferula ferulaeoides(Steud.)Korov)生境的土壤理化性质和土壤微生物进行了研究。结果表明:阿魏土壤的pH值范围在8.50—10.38之间;含水率1.94%—4.33%;速效氮(碱解氮)含量在7.18到38.01mg/kg之间,随土层深度的增加而迅速递减;速效磷的含量在1.65到7.79 mg/kg之间,随土层深度的增加而迅速递减;速效钾含量在140.72到363.78 mg/kg之间;有机质含量在5.47到13.89 g/kg之间。在各样地每克土中土壤微生物的平均数量分别为:细菌为1.75×105,放线菌为1.04×105,真菌为2.65×103。细菌主要生活在0—10 cm的表层,10 cm以下数量变化不大;而放线菌和真菌则主要分布在中间两层,即10—20 cm和20—30 cm。     

碧峰峡常绿阔叶林不同群落物种多样性和土壤理化性质

为了解四川碧峰峡景区常绿阔叶林群落物种多样性和土壤理化性质现状,提出利于森林经营管理及生物多样性保护的可靠方法,采用典型抽样法调查样地27个,通过聚类和排序将样地归类,探究不同类型群落物种多样性特征和土壤理化性质.结果 表明:Bray-Curtis距离为0.53时共聚出6类,山矾栲群落(Ⅰ)、山矾青冈群落(Ⅱ)、木荷山...     

菜园土壤微生物生态特征与土壤理化性质的关系

对广州白云区64个菜园土壤样本的研究表明,微生物碳与土壤全氮、碱解氮、有效钾、阳离子交换量和有机质,微生物氮与土壤全氮、全磷、阳离子交换量及有机质,土壤基础呼吸与土壤全氮、碱解氮、全钾、阳离子交换量及有机质,AWCD值与全氮及有机质含量,以及Shannon多样性指数与全氮和阳离子交换量均呈显著正相关关系.较低的碱解氮含量使土壤微生物碳、土壤基础呼吸和呼吸商的值升高,过高的碱解氮则使呼吸商下降;过高的土壤有效磷降低微生物碳、微生物氮和微生物呼吸商.有效磷/碱解氮比值过高降低了土壤微生物碳、微生物氮、微生物碳氮比及土壤基础呼吸.土壤微生物生态特征与土壤理化性质关系密切,有效养分过高及养分比例不适当对土壤微生物均存在不利影响.     

灌溉方式对稻田土壤微生物群落功能多样性的影响

为了探讨3种不同灌溉模式对土壤微生物群落功能多样性的影响。本研究采用Biolog-ECO板研究了双季稻田连续五年不同灌溉处理(长期灌溉,湿润灌溉,间歇灌溉)下的土壤微生物群落功能多样性。结果表明,不同灌溉方式处理的土壤微生物代谢活性强度为间歇灌溉湿润灌溉长期淹水灌溉。在不同的处理中,α-环式糊精和D-葡萄胺酸解释了主要的差异。氨基酸和糖类碳源是间歇灌溉和湿润灌溉灌溉模式下主要被利用的碳源,而酯类在长期淹水灌溉模式被利用的最多。通过评价3种灌溉方式下稻田土壤的代谢特征,证实了间歇灌溉方式有利于提高稻田土壤微生物的功能多样性,为稻田水分科学管理提供了理论依据。     

沼肥对土壤理化性质的影响

目的:研究沼肥对土壤理化性质影响,为沼气的综合利用提供理论依据和技术支持.方法:通过对比栽培试验方法,研究了施用沼肥对菜园土壤密度、pH值及养分含量的影响.结果:施用沼肥使土壤密度下降9.7%、铵态氮增加60.5%、速效磷增加85%、速效钾增加225%、有机质增加30%.田间试验结果,施用沼肥组作物增产15.6%,并且产品品质也有提高,VC含量提高18.6%、硝酸盐含量降低30.3%.结论:沼肥能够有效改善土壤的营养结构,明显提高土壤的有机质含量.     

若尔盖退化高寒湿地土壤理化性质、酶活性及微生物群落的季节动态

以若尔盖退化高寒湿地为研究对象,连续3年(2015—2017年)于植被返青期(4—5月)、草盛期(7—8月)和枯黄期(10—11月)监测高原鼢鼠鼠丘密度、3个土层(0—10、10—20、20—30 cm)土壤理化性质、酶活性及微生物数量的季节动态,并分析土壤生物学特征与土壤环境间的季节相关性。结果表明:(1)各植被物候期,土壤pH值、容重指标均随土层加深而显著升高(P<0.05),土壤含水量、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、酶活性及微生物数量指标均随土层加深而显著降低(P<0.05);(2)植被物候期对高寒鼠荒地非土丘土壤养分在不同土层的垂直分配有显著影响,对0—10 cm土层土壤生物学特征含量的影响程度显著大于10—20 cm和20—30 cm土层。(3)冗余分析(RDA)表明3个植被物候期,土壤生物学特征指标与土壤理化性质指标间显著相关(P<0.05),主成分分析(PCA)表明各指标在不同土层均呈现明显的季节性分布,数量特征表现为:枯黄期>返青期>草盛期。揭示了高寒鼠荒地高原鼢鼠季节性活动对土壤理化性质、酶活性及微生物数量的影响,为今后青藏高原鼠...     

榛属群丛对土壤理化性质影响的研究

通过对相同林型下榛属丛和非榛属灌木丛下根区土壤的对比研究,发现榛属群丛下根区土壤较非榛属灌木下土壤ｐＨ值增高,有机质含量显著增加,全Ｎ和碱解氮,全磷量显著提高,有效磷降低土壤团粒结构增加,水稳性提高,表明榛属灌丛有明显地改良土壤理化性质的作用。     

烟草连作障碍与土壤理化性质及微生物多样性特征的关联

【背景】烟草是我国最重要的经济作物之一,其忌连作的特点严重影响了我国烟草产业的发展。【目的】通过研究烟草连作障碍、土壤理化性质和微生物多样性特征的关系,为解决烟草连作障碍问题、制定有效的烟草生产技术提供理论基础。【方法】选择连作障碍严重烟田和克服连作障碍烟田作为研究对象,基于高通量测序技术,探究烟田连作障碍情况、烟田理化性质与土壤微生物多样性的联系。【结果】克服连作障碍的烟田土壤pH、总氮和有机质含量显著高于连作障碍严重的烟田土壤,克服连作障碍烟田和连作障碍严重烟田土壤微生物多样性之间不存在显著差异,但土壤微生物优势群落发生了显著改变,烟田土壤的pH、有机质、有效磷、总氮都与微生物群落显著相关。【结论】烟田克服连作障碍的差异,可能与烟田土壤的理化性质以及微生物组成的差异有关,此研究为解决湘西烟区连作障碍问题提供理论基础和技术支持。     

林分密度对云顶山柏木人工林林下物种多样性和土壤理化性质的影响

以成都云顶山柏木(Cupressus funebris)人工林为对象,采用典型样地法研究不同林分密度(1100、950、800、650、500株/hm~2)对林下物种多样性和土壤理化性质及林下物种多样性与土壤理化性质相关性的影响。结果表明:共发现维管植物168种,隶属75科140属。随林分密度的降低,灌木层多样性指数呈先增后减的单峰变化,在密度650株/hm~2出现峰值,草本层多样性指数呈先增后减再增再减的双峰变化,在密度950株/hm~2和650株/hm~2出现峰值。同时发现光照为影响林下植物多样性的重要因素。林分密度对土壤全氮、全钾、速效钾、有机质影响显著,有机质、全氮、全钾、速效钾随林分密度降低呈先增后减的变化趋势。钾、氮、有机质与林下植被物种多样性关系最密切。结论:林分密度650株/hm~2为云顶山柏木人工林最适密度,该密度能较好的提高林下物种多样性和土壤肥力。     

不同主伐方式对兴安落叶松(Larix gmelinii)根际土壤理化性质及微生物群落的影响

对内蒙古根河大兴安岭林区1987年（恢复后期）、2013年（恢复前期）的皆伐与渐伐样地以及未采伐对照样地兴安落叶松的根际土壤理化性质、微生物群落结构和多样性进行了分析,旨在揭示不同主伐方式对兴安落叶松根际土壤理化性质以及微生物群落的影响。结果表明,主伐后兴安落叶松根际土壤的理化性质以及微生物群落的变化特征与非根际土壤存在区别,且不同主伐方式在不同恢复时期会对兴安落叶松根际土壤理化性质以及微生物群落产生不同的影响：（1）根际与非根际土壤微生物群落中真菌均比细菌更容易受到土壤理化性质的影响,但是单一种理化性质的改变对根际与非根际土壤微生物群落均不能造成显著影响。（2）相较于未采伐对照样地,皆伐样地恢复前期兴安落叶松根际土壤理化性质、微生物群落结构和多样性没有显著变化。皆伐样地恢复后期,兴安落叶松根际土壤理化性质（总碳、总氮、速效氮、pH）发生了显著变化,导致了微生物量碳氮、真菌磷脂脂肪酸（PLFA）含量显著降低、细菌/真菌显著升高,辛普森多样性指数显著降低。（3）渐伐样地恢复前期兴安落叶松根际土壤总碳、总氮、速效氮含量以及含水量均显著降低,总钾、速效磷含量显著上升,根际土壤微生物量碳含量显著降低。恢复后期,兴安落叶松根际土壤总磷含量显著升高,根际土壤微生物量碳的含量已恢复到渐伐前水平。渐伐干扰对根际土壤各微生物类群PLFA含量、微生物群落结构以及多样性没有显著影响。     

林火干扰对油松针叶林物种多样性与土壤理化性质的影响

探究不同程度林火干扰对油松(Pinus tabuliformis)针叶次生林植物物种多样性特征与土壤理化性质的影响以及二者之间的关系,对灾后油松针叶次生林的可持续经营具有重要意义。采用典型样地调查法对山西省药林寺森林公园不同程度林火干扰后的油松次生林群落进行物种多样性分析,并测定土壤理化性质。结果表明：(1)在调查研究样方中共记录到维管植物38种,在不同程度林火干扰下物种种类表现为对照(CK)>重度>中度。(2)乔木层的Simpson指数、Margalef指数与灌木层的α多样性指数在重度林火干扰后与CK相比显著升高;草本层的变化规律与灌木层相反。(3)样地群落稳定性表现为：中度>CK>重度。(4)在重度林火干扰后0—10cm土层中的含水率、有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量与CK相比显著升高35.42%、102.89%、29.41%、21.67%、48.50%,10—20cm土层中的全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾含量与CK相比显著降低54.17%、28.94%、7.47%、1.74%、14.13%。(5)冗余分析结果表明：0—10cm土层中全氮、碱解氮、全磷及1...     

人为干扰对金马河温江段护岸林物种多样性和土壤理化性质的影响

采用典型样地法,运用干扰理论和物种多样性分析方法,使用冗余分析（RDA）研究了11个环境因子与护岸林物种多样性的关系,探究不同强度人为干扰对金马河温江段护岸林物种多样性和土壤理化性质的影响。结果表明：（1）在264个不同层次样方中,记录植物122种,隶属65科102属,其中草本层物种数量最多,种类达89种,占总记录数73%,随人为干扰强度增加物种数量逐渐减少;（2）人为干扰对金马河护岸林群落物种多样性水平产生负面影响,随着干扰强度增加,群落各层次Shannon-Wiener多样性指数（H）和物种丰富度指数（D）逐渐降低,乔木层物种组成单一,造成群落环境功能和稳定性下降;（3）群落土壤pH值呈碱性,土壤有机质含量较高,不同干扰强度下各土壤理化性质具有显著差异（P<0.05）;（4）土壤含水量、速效钾、有机质含量是影响护岸林物种多样性的最主要因子。     

单户与联户经营对高寒草甸土壤理化性质与植物多样性的影响

在甘南高寒草甸单户经营草场与联户经营草场进行野外群落学调查,分析其物种多样性和功能多样性的变化,以揭示不同经营方式下土壤理化性质对植物多样性的影响机制。结果显示：（1）联户草场内植物群落的Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Winener指数较大,而Pielou指数在不同放牧经营方式下的差异并不显著。（2）不同经营方式下,土壤含水量、土壤全氮、土壤全磷和土壤有机碳质量分数表现为联户大于单户的趋势且差异显著（P<0.05）;单户草场土壤电导率与土壤pH大于联户草场;随着土层的加深土壤含水量、土壤全氮质量分数、土壤全磷质量分数、土壤有机碳质量分数和土壤电导率增加,而土壤pH在土层之间的差异并不显著。（3）联户经营方式下的功能丰富度、功能均匀度与功能离散度显著大于单户草场（P<0.05）。（4）相关性分析表明,植物群落物种多样性和功能多样性与土壤含水量、土壤全氮质量分数和土壤全磷质量分数存在正相关关系,土壤电导率和土壤pH与植物群落物种多样性和功能多样性存在负相关关系。冗余分析表明,联户经营方式下土壤理化性质对植物多样性的影响更显著,且0相似文献   

昆阳磷矿不同植被恢复模式对土壤理化性质和细菌群落的影响

土壤微生物在物质循环过程中具有重要作用且对环境变化敏感,是衡量土壤质量的重要指标．在恢复生态学研究中具有重要意义。为探究不同植被恢复模式对土壤理化性质和细菌群落的影响以及土壤细菌群落差异的原因,本研究以云南省昆阳磷矿为研究对象,运用PCR-DGGE技术和理化指标测定分析了三种植被恢复模式（芒草丛、旱冬瓜藏柏麻栎混交林、藏柏旱冬瓜混交林）下土壤细菌群落多样性、物种组成及土壤理化性质。结果表明：（1）植被恢复有助于改善土壤养分,不同植被恢复模式下土壤理化性质以及细菌群落多样性和物种组成均存在差异。（2）土壤细菌多样性与植被恢复模式之间具有显著相关性,但与土壤理化指标均无显著相关性。（3）土壤细菌群落物种组成与土壤碱解氮含量以及植被恢复模式间具有极显著相关性,与其他土壤理化指标间无显著相关性。本研究表明磷矿区不同植被恢复模式下土壤理化性质和细菌群落均具有差异,土壤细菌群落多样性差异的主要原因为植被恢复模式不同,物种组成差异的主要原因为土壤碱解氮含量不同,其次为植被恢复模式不同。     

紫云英还田对黄泥田土壤理化和微生物特性及水稻产量的影响

为探明紫云英连年还田化肥减施单季稻田土壤性质及水稻产量的变化规律,依托位于福建省东部12年黄泥田紫云英-单季稻轮作定位试验,研究了不施肥（C₀）、单施化肥（C₁₀₀）、紫云英还田（M）、紫云英还田+全量化肥（MC₁₀₀）及紫云英还田+减量20%化肥（MC₈₀）处理的土壤理化性状、微生物群落结构和功能及稻谷产量的变化。结果表明：C₁₀₀、M、MC₁₀₀、MC₈₀处理土壤有机碳含量比C₀分别提高6.97%、15.05%、10.38%、11.15%,全氮分别提高9.52%、18.25%、15.87%、15.87%,硝态氮分别提高6.51%、69.52%、66.87%、78.19%（P < 0.05）。冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、硝态氮含量对细菌和古菌群落结构和功能有显著的影响。与C₀相比,C₁₀₀、M、MC₁₀₀和MC₈₀处理土壤慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）丰度分别增加0.52%、24.30%、7.59%、11.93%,其中M处理增加达显著水平（P<0.05）;分枝杆菌属（Mycobacterium）分别增加5.51%、21.58%、10.00%、14.74%,其中M处理增加显著（P<0.05）;亚硝化杆菌属（Candidatus_Nitrosotalea）分别增加22.93%、17.21%、65.39%、89.89%,其中MC₁₀₀和MC₈₀处理增加均达显著水平（P<0.05）。相比C₀,M、MC₁₀₀和MC₈₀处理土壤链霉菌属（Streptomyces）分别增加6.76%、16.89%、12.16%,其中MC₁₀₀处理增加显著（P < 0.05）,而C₁₀₀却减少2.50%。物种贡献度分析发现,土壤碳代谢和氨基酸合成的主要功能微生物为细菌慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、链霉菌属（Streptomyces）和古菌亚硝化杆菌属（Candidatus_Nitrosotalea）。M、MC₁₀₀、MC₈₀处理稻谷产量比C₀分别增加9.68%、19.16%、18.72%。阐明紫云英培肥处理能提升单季稻黄泥田土壤肥力水平,调节土壤微生物群落结构,促进土壤碳水化合物和氨基酸代谢。