Soil microbial carbon uptake characteristics in relation to soil management

Abstract The kinetics of glucose uptake by soil microbial communities in 16 different soild (7 under monocultures and 9 under crop rotations) differing in microbial biomass content, % C_org, pH and clay content were investigated at 22°C. The V _max value of microbial bimasses under monoculture, was o.27 μg C_gluc · μg⁻¹ C_mic · h⁻¹ (range 0.18–0.44), twice as high as the mean value of V _max of microbial biomasses under rotations (0.13 μg C_gluc, range 0.07–0.19). Mean values of K _m were 714 μg C_gluc and 290 μg C_gluc · g⁻¹ soil, respectively.
These differences were highly significant ( P =0.001, based on SE) and could not be relate to particle size distribution of the soils, pH or C_org. A Michaelis-Menten type uptake response was apparent over the total range of glucose concentrations used (45.4–1453.3 μg C_gluc · g⁻¹ soil) for microbial biomasses under rotation while the majority of microbial biomasses under monocultures showed a similar response only at low glucose concentrations. A different uptake mechanism appeared to be involved at higher glucose concentrations (similar to diffusion) in monoculture soils.     

Stimulation of r- vs. K-selected microorganisms by elevated atmospheric CO2 depends on soil aggregate size

Increased root exudation under elevated atmospheric CO₂ and the contrasting environments in soil macro- and microaggregates could affect microbial growth strategies. We investigated the effect of elevated CO₂ on the contribution of fast- ( r -strategists) and slow-growing ( K -strategists) microorganisms in soil macro- and microaggregates. We fractionated the bulk soil from the ambient and elevated (for 5 years) CO₂ treatments of FACE-Hohenheim (Stuttgart) into large macro- (>2 mm), small macro- (0.25–2.00 mm), and microaggregates (<0.25 mm) using 'optimal moist' sieving. Microbial biomass (C_mic), the maximum specific growth rate (μ), growing microbial biomass (GMB) and lag-period ( t _lag) were estimated by the kinetics of CO₂ emission from bulk soil and aggregates amended with glucose and nutrients. Although C_org and C_mic were unaffected by elevated CO₂, μ values were significantly higher under elevated than ambient CO₂ for bulk soil, small macroaggregates, and microaggregates. Substrate-induced respiratory response increased with decreasing aggregate size under both CO₂ treatments. Based on changes in μ, GMB and lag period, we conclude that elevated atmospheric CO₂ stimulated the r- selected microorganisms, especially in soil microaggregates. Such an increase in r -selected microorganisms indicates acceleration of available C mineralization in soil, which may counterbalance the additional C input by roots in soils in a future elevated atmospheric CO₂ environment.     

Metabolism of nitric oxide in soil and denitrifying bacteria

Abstract Production and consumption of NO was measured under anaerobic conditions in a slightly alkaline and an acidic soil as well as in pure cultures of denitrifying Pseudomonas aeruginosa, P. stutzeri, P. fluorescens, Paracoccus denitrificans, Azospirillum brasilense , and A. lipoferum . Growing bacterial cultures reduced nitrate and intermediately accumulated nitrite, NO, N₂O, but not NO₂. Addition of formaldehyde inhibited NO production and NO consumption. In the presence of acetylene NO was reduced to N₂O. Net NO release rates in denitrifying bacterial suspensions and in soil samples decreased hyperbolically with increasing NO up to mixing ratios of about 5 ppmv NO. This behaviour could be modelled by assuming a constant rate of NO production simultaneously with a NO consumption activity that increased with NO until V _max was reached. The data allowed calculation of the gross rates ( P ) of NO production, of the rate constants ( k ), V _max and K _m of NO consumption, and of the NO compensation mixing ratio ( m _c). In soil, P was larger than V _max resulting in net NO release even at high NO mixing ratios unless P was selectively inhibited by chlorate + chlorite or by aerobic incubation conditions. In bacteria, V _max was somewhat larger than P resulting in net NO uptake at high NO mixing ratios. Both P and V _max were dependent on the supply of electron donor (e.g. glucose). Both in soil (aerobic or anaerobic) and in pure culture, the K _m values of NO consumption were in a similar low range of about 0.5–6.0 nM. Anaerobic soil and denitrifying bacteria exhibited m _c values of 1.6–2.1 ppmv NO and 0.2–4.0 ppmv NO, respectively.     

秸秆还田与施肥对稻田土壤微生物生物量及固氮菌群落结构的影响

利用氯仿熏蒸法和变性梯度凝胶电泳法(PCR-DGGE)研究了秸秆覆盖还田与施肥对灰棕冲积水稻土0—10cm和10—20cm土层土壤微生物生物量碳、氮和固氮菌群落结构的影响。结果表明:土壤微生物量碳、氮和固氮菌多样性从0—10cm土层到10—20cm土层均呈现降低趋势。无秸秆覆盖处理(对照组)的土壤微生物生物量碳(SMB-C)和微生物生物量氮(SMB-N)量最小。在秸秆覆盖还田处理中,低氮和无钾处理的SMB-C和SMB-N都显著低于全量氮磷钾肥处理。虽然无磷处理的SMB-N低于全量氮磷钾处理,但差异不显著。说明秸秆覆盖还田配施充足氮磷钾肥能显著提高土壤微生物生物量碳、氮。由DGGE图谱多样性指数分析得知,配施充足氮磷钾肥的处理土壤的固氮菌多样性最丰富。UPGMA聚类分析显示,10种不同处理的聚类图也不同,对照(无秸秆)处理0—10cm和10—20cm的微生物不同于其它处理单独聚在了一个群里。DGGE条带测序得知,14个条带的近缘种大部分为非培养细菌nifH基因片段,主要优势菌群其归属于变形菌门(Proteobacteria)的β-变形菌纲(Betaproteobacteria)。应用PCR-DGGE技术可以解释灰棕冲积水稻土秸秆覆盖不同肥料用量固氮菌分子群落结构特点。     

三江平原4种典型湿地土壤碳氮分布差异和微生物特征

选择三江平原洪河湿地保护区4种典型湿地类型：小叶章+沼柳湿地、小叶章湿地、毛苔草湿地和芦苇湿地作为研究对象,分析了不同湿地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和微生物活性指标(土壤蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶、微生物生物量碳MBC、微生物生物量氮MBN、微生物呼吸速率MBR、微生物商q_MB和代谢商q CO₂)的变化及其相互关系.结果表明： SOC和TN含量均随土层深度增加而减少,不同湿地类型之间具有极显著性差异(P<0.01).各湿地土壤酶活性(除过氧化氢酶)、MBC、MBN含量和MBR均以表层(0～10 cm)最高,并随着土层深度的增加而降低.在0～30 cm土层内,小叶章+沼柳湿地和小叶章湿地SOC、TN含量、土壤酶活性、MBC、MBN含量、MBR、q_MB和qCO₂均高于淹水区的毛苔草湿地和芦苇湿地.统计分析表明,SOC、TN与微生物活性指标(qCO₂除外)均存在极显著正相关关系(P<0.01).表明研究区土壤微生物特征对SOC、TN的变化具有重要的影响和指示作用.     

用PCR-DGGE研究长期施用无机肥对种稻红壤微生物群落多样性的影响

以中国科学院红壤生态试验站的发育于第四纪红粘土的种稻红壤为研究对象,采用PCR-DGGE方法研究了长期施用无机肥对土壤微生物群落多样性的影响。在种植双季稻、连续13a施用不同无机肥后,土壤中细菌、古菌、放线菌和真菌的群落结构发生了较大的变化。未种植水稻的土壤与种稻土壤间四类微生物SSUrDNADGGE带谱相似性只有33%~66%。施磷肥的处理NP、PK、NPK之间微生物群落结构相似性较高,4类微生物的SSUrDNADGGE带谱相似性高达75%~81%。施氮钾肥(NK)、不施肥(CK)处理与施磷肥处理间土壤微生物群落结构的差异较大,其四类微生物的SSUrDNADGGE带谱相似性分别为69%~77%、55%~77%。研究的目的是深入地了解土壤中微生物群落的多样性,为科学施肥、合理利用土壤、保护微生物多样性和实现农业生态系统的可持续发展提供科学依据。     

不同浓度石灰氮对黄瓜连作土壤微生物生物量及酶活性的影响

为分析比较不同浓度石灰氮对连作黄瓜田土壤环境的作用效果,通过2年温室定位试验,在黄瓜秸秆还田的基础上以不施石灰氮为对照(CK),研究施用\[高浓度石灰氮1350 kg·hm^-2(CaCN₂ 90)、中浓度石灰氮900 kg·hm^-2(CaCN₂ 60)、低浓度石灰氮450 kg·hm^-2(CaCN₂ 30)\]对连作黄瓜土壤微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)及酶活性的影响.结果表明：与其他处理相比,CaCN₂ 90显著降低苗期0～10 cm 土层SMBC,但增加了初瓜期后0～20 cm土层SMBC.施用石灰氮处理均显著提高了末瓜期0～20 cm土层SMBC及盛瓜期至末瓜期0～10 cm土层SMBN,但第1年（2012年）不同石灰氮用量间无明显规律,第2年(2013年)盛瓜期后SMBN随着石灰氮施用浓度的增加而升高.施用石灰氮有利于秸秆的腐熟,提高土壤有机质含量,且石灰氮浓度越高越有利于秸秆的腐熟.相比对照,施用石灰氮能有效提升土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性,其中脲酶活性随石灰氮浓度的增加升高,而多酚氧化酶活性随石灰氮浓度的增加而降低,CaCN₂ 60可有效提高过氧化氢酶活性.相关分析表明：土壤有机质、脲酶及过氧化氢酶活性与SMBC、SMBN呈极显著正相关,多酚氧化酶活性与SMBC、SMBN呈显著负相关.表明黄瓜秸秆还田后施用石灰氮900 kg·hm^-2能够改善温室黄瓜连作田土壤环境,有效减缓温室黄瓜连作障碍.     

长期不同施肥对石灰性土壤微生物磷及磷酸酶的影响

采用氯仿熏蒸提取法和磷酸苯二钠比色法分别测定了长期土壤培肥定位试验地所设置的不施肥、单施化肥、玉米秸秆 (低、中、高量 ) 化肥、厩肥 化肥以及休闲 (低量秸秆 化肥 )处理土壤微生物磷和磷酸酶活性。结果表明 ,各施肥处理均不同程度提高了土壤微生物磷 ;除休闲处理外 ,各施肥处理也不同程度提高了磷酸酶活性 ,这有利于为作物生长创造一种良好的土壤条件。石灰性土壤微生物磷与土壤全磷、速效磷之间存在明显的正相关 ,表明要改善石灰性土壤P利用率低的状况 ,提高土壤微生物磷不失为一条行之有效的生物学途径     

26年长期施肥对土壤微生物量碳、氮及土壤呼吸的影响

研究长期小麦连作施肥条件下土壤微生物量碳、氮,土壤呼吸的变化及其与土壤养分的相关性。以陕西长武长期定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4提取法、碱液吸收法和化学分析法分析了长达26a不同施肥处理农田土壤微生物量碳、微生物量氮和土壤呼吸之间的差异及其调控土壤肥力的作用。长期施肥及种植作物,均能提高土壤微生物量碳、氮含量,尤其是施用有机肥,土壤微生物量碳、氮含量高于单施无机肥的处理,土壤呼吸量也提高15.91%—75.73%,而施用无机肥对于土壤呼吸无促进作用。土壤微生物生物量碳氮、土壤呼吸与土壤有机质、全氮呈极显著相关。长期有机无机肥配施可以提高土壤微生物量碳氮、土壤呼吸,氮磷肥与厩肥配施对提高土壤肥力效果最好。微生物量碳氮及土壤呼吸可以反映土壤质量的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

施肥和土壤管理对土壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响

以中国科学院沈阳生态试验站的长期定位试验为平台,研究了不同施肥和土壤管理对潮棕壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响。结果表明,裸地和农田处理的微生物生物量碳、氮较低,但是农田处理下施肥增加了微生物生物量,其中NPK+M效果最明显。DGGE图谱显示,处理间细菌条带分布较相似,其中裸地的细菌多样性最高;长期施肥和土壤管理改变了土壤真菌群落结构,施肥增加了真菌多样性,且有机肥的影响大于化肥;不同处理间氨氧化细菌群落结构差异显著,NPK+M显著增加了氨氧化细菌多样性,且无机肥和有机肥对氨氧化细菌群落影响不同。施肥和土壤管理对细菌影响较小,但显著改变了真菌和氨氧化细菌的群落结构。聚类分析结果显示,土壤管理措施较施肥对细菌、真菌和氨氧化细菌群落的影响更为显著。     

Coexistence of nitrifiers, denitrifiers and Anammox bacteria in a sequencing batch biofilm reactor as revealed by PCR-DGGE

Aims:  The bacterial diversity in a sequencing batch biofilm reactor (SBBR) treating landfill leachate was studied to explain the mechanism of nitrogen removal.
Methods and Results:  The total microbial DNA was extracted from samples collected from landfill leachate and biofilm of the reactor with the removal efficiencies of NH₄⁺-N higher than 97% and that of chemical oxygen demand (determined by K₂Cr₂O₇, COD_Cr) higher than 86%. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) fingerprints based on total community 16S rRNA genes were analyzed with statistical methods, and excised DNA bands were sequenced. The results of phylogenetic analyses revealed high diversity within the SBBR biofilm community, and DGGE banding patterns showed that the community structure in the biofilm remained stable during the running period.
Conclusions:  A coexistence of nitrifiers, including ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria, denitrifiers, including aerobic or anaerobic denitrifying bacteria and Anammox bacteria were detected, which might be the real matter of high removal efficiencies of NH₄⁺-N and COD_Cr in the reactor.
Significance and Impact of the Study:  The findings in this study indicated that PCR-DGGE analysis could be used for microbial community detection as prior method, and the SBBR technique could provide preferable growing environment for bacteria with N removal function.     

不同施肥制度土壤微生物量碳氮变化及细菌群落16S rDNA V3 片段PCR产物的DGGE分析

应用化学分析和变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术分离PCR扩增的16S rDNA的方法,研究了不同施肥制度对土壤微生物量碳、氮变化及微生物多样性的影响。结果表明,连续15a长期试验下,土壤微生物量碳（SMB-C）和微生物量氮（SMB-N）的含量大小均为长期撂荒（CK0）土壤高于农田土壤,而在农田土壤中,长期施肥的处理（NPK、NPKM、NPKSt和NPKF）高于长期不施肥处理（CK）,不同的种植制度中,长期复种轮作（NPKF）高于长期复种连作（NPK）;各处理的SMB-C/SOC（土壤有机碳）和SMB-N/TN（全氮）的比值的变化趋势与SMB-C和SMB-N变化一致;从PCR-DGGE分析,长期氮磷钾化肥配施有机肥（NPKM）处理的微生物量碳、氮的含量最高,微生物丰度最高,细菌物种最多,其次为长期撂荒（CK0）,CK处理细菌物种最少。UPGMC聚类分析表明NPK和NPKF处理细菌的群落结构相似,CK和CK0处理细菌的群落结构相似,而NPKM和NPKSt处理细菌的群落结构相似。     

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。     

不同培肥茶园土壤微生物量碳氮及相关参数的变化与敏感性分析

通过闽东地区茶园培肥长期定位试验,研究了不同培肥模式下土壤微生物量碳、氮,微生物量碳占溶解有机碳的比值和微生物熵的动态变化及其与其他土壤参数、茶叶理化性状的相关性。试验设6个处理:全量化肥(C),半量化肥+半量有机肥((CO)1/2),全量有机肥(O),全量化肥+豆科绿肥(CL),半量化肥+半量有机肥+豆科绿肥((CO)1/2L)和不施肥(CK)。研究结果显示:(CO)1/2L、CL和O等处理下土壤微生物量碳含量分别比CK增加了1.87、1.26、1.49倍,微生物量氮增加了2.18、1.32、1.70倍,而处理C的土壤微生物量碳、氮分别减少了0.46、0.59倍;微生物量碳占溶解有机碳的比值大小顺序为O>(CO)1/2L>CL>(CO)1/2>CK>C。可见,该区处理O和(CO)1/2L的培肥效果较佳。相关分析发现,微生物量碳及其占溶解有机碳的比值分别和土壤脲酶、有机质、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效钾、含水量、阳离子交换量等均呈显著正相关(P<0.05),表明它们与土壤肥力关系密切,可作为评价茶园土肥力变化的敏感指标。     

长期不同施肥制度下几种土壤微生物学特征变化

 为阐明土壤微生物对土壤健康的生物指示功能, 以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台, 应用BIOLOG ECO微平板培养法与常规分析法研究了长期施肥15年后不同施肥制度对土壤微生物生物量、活性、群落代谢功能多样性及土壤肥力的影响。研究结果表明, 与对照(CK)相比, 长期化肥与有机肥配施土壤中土壤有机质(SOM)、全氮(STN)、全磷(STP)含量升高, 土壤C/N与pH值降低, 土壤微生物量碳(Soil microbial biomass carbon, SMBC)、生物微生物量氮(Soil microbial biomass nitrogen, SMBN)、微生物商(qMB)及脲酶(Urease)活性升高, BIOLOG ECO微平板平均颜色变化率(Average well color development, AWCD)、土壤微生物代谢功能多样性指数变化不明显。和长期单施化肥处理(NPK)相比, 长期化肥与有机肥配施处理中上述几种微生物学特征(SMBC、SMBN、qMB、Urease及AWCD、代谢功能多样性指数)均呈极显著增加。NPK处理与CK相比虽然SOM、STN、STP含量稍有升高, 土壤C/N与pH值降低, SMBC、SMBN、qMB及Urease活性增高, 但是AWCD、土壤微生物代谢功能多样性指数却显著下降。过氧化氢酶活性(Catalase)在各处理土壤中的差异不显著。土壤微生物碳源利用的主成分分析表明, 长期不同施肥各处理在土壤微生物利用碳源的种类和能力上有差异。此试验说明, 土壤微生物受农业管理措施和多种环境因素的影响, 土壤微生物学特征可作为土壤质量的敏感指标, 为提高作物产量、增强肥力提供理论参考。     

Ferric iron-reducing Shewanella putrefaciens and N2-fixing Bradyrhizobium japonicum with uptake hydrogenase are unable to oxidize atmospheric H2

Abstract Bradyrhizobium japonicum and Shewanella putrefaciens were unable to oxidize hydrogen at atmospheric concentrations (0.55 ppmv), neither in suspension nor when added to sterile soil. The K _m-value of S. putrefaciens for H₂ (39 ppmv in gas phase, 0.22 μM in aqueous phase), using Fe(III) as electron acceptor, showed a 4–5-fold higher affinity for H₂ than that of B. japonicum (1200 ppmv; 0.84 μM) or other hydrogen-oxidizing bacteria. However, the V _max (4.54 fmol H₂ h⁻¹ cell ⁻¹) and threshold (> 0.5 ppmv; 0.35 nM) of S. putrefaciens and the V _max (7.19 fmol H₂ h⁻¹ cell⁻¹) and threshold (> 0.5 ppmv; 0.35 nM) of B. japonicum were in the same order of magnitude as data for Knallgas bacteria from relevant literature. To enable hydrogen oxidation in soil the soil-samples with S. putrefaciens even had to be supplemented with Fe(III). Fresh soil, on the other hand, oxidized hydrogen very efficiently below atmospheric mixing ratios, demonstrating that there must be other oxidation activities in soil.     

Biolog和PCR-DGGE技术解析施肥对德惠黑土细菌群落结构和功能的影响

试验采用Biolog和PCR-DGGE技术研究了不同施肥处理对吉林省德惠市黑土细菌群落结构和功能的影响.Biolog试验结果表明,单施有机肥处理的土壤细菌群落对底物碳源利用种类最多,代谢功能多样性最高;而施用化肥处理降低了土壤细菌群落代谢功能.DGGE图谱表明,不同施肥处理的土壤细菌16S rDNA多数条带分布相同,说明这些细菌类群在黑土中较稳定,在本试验中未受到施肥的影响,但也有一些特殊条带出现或缺失,施用化肥处理降低了土壤细菌群落结构组成多样性.对Biolog和DGGE试验结果的主成分分析显示,未施肥和单施有机肥处理的土壤细菌群落结构和功能相似,表明单施有机肥处理主要是增加了土壤微生物的总量,而对黑土细菌群落结构组成影响是次要的;单施化肥和半量有机肥 化肥处理的土壤细菌群落代谢功能多样性相似,但其结构组成产生了分离.研究表明化肥处理主要是影响到土壤中快速生长和富营养的细菌类群,施用化肥降低了这些细菌类群的代谢活性.     

长期施用有机无机肥对潮土微生物群落的影响

微生物群落结构是土壤生态系统变化的预警及敏感指标,可用于表征土壤质量及其生态功能变化。本文用磷脂脂肪酸法研究了有机肥和NPK肥料长期施用对华北平原潮土微生物群落结构的影响及其变化特征。结果表明：长期施用有机和无机肥不仅提高了土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾等含量,改善了土壤酸碱度,而且显著增加了土壤微生物生物量,其中以有机肥的效果最为明显,增幅达到15.4%。长期施用肥料有机肥也改变了土壤微生物的群落结构,提高了细菌数量,降低了放线菌含量,而对真菌数量没有明显影响,导致真菌与细菌的比值下降。主成分分析表明,长期施用有机肥的土壤,细菌以含a19:0、br14:0、16:1w5c和17:1w9而真菌以含18:1w10c的微生物为优势种群,NPK处理土壤中细菌以含18:1w7、i19:0、br18:0、16:1w7t和a15:0的微生物为优势种群,CK处理中没有明显的优势种群。     

短期放牧对草甸草原土壤微生物与土壤酶活性的影响

【目的】为呼伦贝尔草甸草原生态系统的保护、恢复及重建提供微生物学基础数据。了解草原土壤微生物和酶活性对放牧强度的响应。【方法】分别采集六个不同放牧强度的土壤样品,测定土壤微生物数量、土壤微生物量和土壤酶活性,分析短时期不同放牧强度土壤微生物数量、土壤微生物量和土壤酶活性的变化特征及其相互关系。【结果】不同放牧强度下,菌群数量分布为细菌>放线菌>真菌;土壤微生物数量、微生物量均表现为放牧区高于对照区;在土壤表层(0 10 cm),土壤过氧化氢酶、转化酶和蛋白酶活性表现出随放牧强度的增加先上升后略降的趋势,且放牧区均高于对照区,与土壤表层比较,在较深层(10 cm 20 cm),土壤细菌、真菌的数量和微生物量碳、氮下降幅度随放牧强度的增大而增大。土壤微生物数量、微生物量及土壤酶活性的垂直分布为0 10 cm>10 cm 20 cm。相关分析结果表明:放牧干扰条件下,土壤微生物数量与微生物量之间均存在显著或极显著的相关性。土壤酶活性与微生物数量、微生物量密切相关,过氧化氢酶、转化酶与细菌、放线菌极显著相关(P<0.01)、与微生物量碳显著相关(P<0.05);蛋白酶与真菌及微生物量碳、氮极显著相关(P<0.01),与细菌显著相关(P<0.05)。【结论】适度放牧可使土壤微生物数量、微生物量和土壤酶活性增加。土壤微生物数量、微生物量与土壤酶活性之间具有密切关系。     

长期施肥对新疆灰漠土土壤微生物群落结构与功能多样性的影响

以20a新疆国家灰漠土土壤肥力与肥料效益长期定位试验为平台,采用常规培养法,结合Biolog技术对可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行测定分析,研究撂荒(CK0)、耕作不施肥(CK)、不同化肥(N、NK、NP、PK、NPK)、化肥配施低量高量有机肥(NPKM1和NPKM2)和秸秆还田(NPKS)等10种处理土壤微生物特征,揭示长期施肥对土壤微生物群落结构与功能多样性的影响。结果表明:(1)可培养微生物:与CK处理相比,CK0处理显著提高了细菌、放线菌和真菌的数量(P0.05),NPKS处理微生物数量则显著降低(P0.05);不同化肥处理的细菌(除PK处理外)、放线菌(除PK和N处理外)数量也有所增加,增幅在8.14%—135.70%和15.30%—44.78%之间;真菌数量(除NK处理外)则有一定幅度的降低;NPKM1和NPKM2处理,微生物数量最高,细菌分别增加了162.20%和173.75%,放线菌增加了34.39%和39.37%,真菌增加了63.33%和488.33%;(2)生理菌群:与CK0相比,CK处理显著提高了自生固氮菌和亚硝化细菌数量(P0.05),显著降低了氨化细菌和纤维素分解菌数量(P0.05);与CK相比,NPKM1和NPKM2处理显著提高土壤中与氮素转化有关的生理菌群数量(P0.05),不同化肥处理和NPKS处理的影响不相同,NPK处理显著高于其余处理(P0.05);(3)微生物碳源利用:微生物活性表现为NK、NPKM1、NPKM2N、NPK、CKPK、NPKSCK0、NP;CK0处理3个多样性指数以及NPKM1、NPKM2和NK处理Shannon(H)指数最高,其余施肥处理差异不显著;糖类、氨基酸类、羧酸类和胺类是微生物利用的主要碳源。(4)聚类分析表明,除NP处理外,施氮处理土壤有较为相似的碳源利用,细菌和真菌与养分之间有较好的相关性,可培养微生物和生理菌群与微生物碳源利用的相关性较差。因此,长期不同施肥对新疆灰漠土土壤微生物群落结构和功能多样性产生了显著的影响,长期耕作不施肥降低了土壤微生物群落结构和功能多样性,不同化肥配合施用对微生物群落的影响不同,NPK及NPK配施有机肥可提高土壤微生物多样性。