镉污染对水稻土微生物量、酶活性及水稻生理指标的影响

水稻盆栽条件下,研究了外源Cd不同处理对土壤微生物学指标、土壤酶活性及部分水稻生理指标的影响.结果表明,土壤微生物量C和N开始随Cd浓度增加而上升,到一定浓度时则随Cd浓度增加而下降,其转折点因土壤性质有所差异.同时土壤酶活性变化规律与土壤微生物量C、N变化规律相似,但其转折点浓度因土壤类型及土壤酶种类不同而有差异.Cd污染后的变异系数依次为:脱氢酶＞酸性磷酸酶＞脲酶.土壤呼吸作用强度和代谢熵都随Cd浓度增大而缓慢增加.水稻叶绿素含量随Cd处理浓度增加表现出先上升后下降,其转折点受供试土壤性质不同而不同;脯氨酸含量与过氧化物酶活性随着Cd处理浓度增大而增加.Cd污染后水稻生理指标的变异系数在黄松田水稻土中依次为过氧化物酶活性＞叶绿素含量＞脯氨酸含量;黄红壤性水稻土中依次为过氧化物酶活性＞脯氨酸含量＞叶绿素含量.相关分析表明,种植水稻条件下Cd污染对土壤微生物量、酶活性及水稻生理指标的影响是相辅相成的.     

藏中矿区重金属污染土壤的微生物活性变化

微生物几乎参与土壤中的一切生物及生物化学反应,土壤微生物活性可较敏感地反映土壤中生化反应的方向和强度,是探讨重金属污染生态效应的有效途径之一。通过野外调查与采样和室内分析,研究了藏中矿区重金属污染对土壤酶活性、基础呼吸、代谢商(qCO2)和可矿化N的影响。结果表明,矿区土壤受重金属Cu、Zn、Pb、Cd不同程度污染,使得土壤酶活性、可矿化N受到抑制,基础呼吸和qCO2则受到刺激。逐步多元回归分析表明,在Cu、Zn、Pb、Cd复合污染条件下,矿区土壤重金属复合污染对土壤微生物活性的影响是复杂的;主成分分析表明,土壤总体微生物活性指标能较好地反映拉屋矿区土壤重金属复合污染状况,可作为藏中矿区土壤环境质量评价及量化分类的有效指标。     

脲酶／硝化抑制剂对土壤有效态氮、微生物量氮和小麦氮吸收的影响

研究了脲酶抑制剂(NBPT)、硝化抑制剂(DCD)及二者组合在草甸棕壤上施用对尿素态N转化及土壤总有效态N、微生物量N的影响．结果表明,尿素配施NBPT、DCD及抑制剂组合能够增加尿素水解后土壤NH4^+含量2％-53％。显著降低了氧化态N的浓度,抑制了土壤中铵态N的氧化,增加土壤总有效N34％-44％,小麦吸N量增加0．26％-6．79％。其中以脲酶抑制剂与硝化抑制剂组合的效果最明显．抑制剂施用增加了微生物在小麦生长初期对有效态N固持,有利于后期土壤有效态N的矿化．     

酸性矿山废水污染的水稻田土壤中重金属的微生物学效应

采样调查了广东大宝山地区受酸性采矿废水长期污染的亚热带水稻田的土壤理化性质 ,重金属 Cu、Pb、Zn、Cd的全量及其 DTPA浸提量 ,以及微生物生物量及其呼吸活性等指标。利用主成分和逐步回归分析了影响土壤重金属的有效性及其微生物学效应的因素。结果表明 :土壤高含硫 ,强酸性 ,有机碳、全氮较低 ,4种金属的全量普遍超标。DTPA可提取态金属含量较高 ,不仅与其全量呈显著正相关 ,而且与土壤酸度和粘粒含量正相关 ,和 Mn含量负相关。过量的金属显著降低了土壤微生物生物量 C、N、微生物商、生物量 N/全 N比 ,并抑制了微生物呼吸强度和对有机碳的矿化率 ,导致了土壤 C/N比的升高。同时 ,金属对微生物群落及生理代谢指标 ,如微生物生物量 C/N比和代谢商的影响不显著。 DTPA可提取态金属 ,特别是 DTPA- Cu是导致微生物生物量和活性指标变化的主要因素。以有机碳 (或全氮 )为基数的复合微生物指标降低了土壤性质差异造成的干扰 ,较单一指标更能准确指示微生物对金属胁迫的反应。土壤硫没有对金属有效性和微生物指标产生明显影响 ,但其氧化过程可能引起酸化和金属离子的释放     

淹水条件下控释氮肥对污染红壤中重金属有效性的影响

采用淹水培养方法研究了不同氮水平(100、200和400 mg/kg,分别记为1、2、3)下普通尿素(PU)、硫包膜尿素(SCU)、树脂包膜尿素(PCU)和硫加树脂双层包膜尿素(SPCU)对污染红壤中Cd、Pb、Cu、Zn有效性的影响.结果表明,不同包膜尿素对土壤pH值和水溶性SO42-含量有较大影响.各施氮处理红壤pH值随着施氮量的增加(除5d时PU和60 d时SCU)而增加,不同包膜尿素对土壤中水溶性SO42-含量有较大影响,在同一施氮水平下不同包膜尿素处理间土壤pH值和土壤中水溶性SO42-含量差异较大.60 d培养期间PU、SCU、PCU和SPCU处理pH值比对照分别升高0.17-0.38、0.08-0.27、0.07-0.36和0.10-0.21;水溶性SO42-含量PU、SCU和PCU处理比对照分别升高39.5％-157.3％、40.9％-94.5％和7.55％-55.8％,而SPCU处理降低5.67％-90.7％.不同尿素类型和氮肥的施用量对红壤Cd、Pb、Cu和Zn有效性的影响均存在显著差异.60 d培养期间红壤有效态Cd含量以树脂包膜尿素100 mg N/kg下最低,其有效态Cd含量比对照显著降低20.7％-69.8％;有效态Pb、Cu和Zn含量以普通尿素400 mg N/kg下最低,其有效态Pb、Cu和Zn含量比对照分别显著降低17.0％-54.2％、18.5％-34.6％和15.6％-59.5％.随施氮量提高,PU处理有效态Cd含量先升高后降低,有效态Pb、Cu和Zn含量逐渐降低;SCU处理有效态Pb含量逐渐降低,有效态Cd、Cu和Zn含量变化规律不一致;PCU处理有效态Cd含量逐渐升高,有效态Pb、Cu和Zn含量变化规律不一致;SPCU处理有效态Cd、Pb、Cu和Zn含量逐渐降低.有效态Pb和Zn含量与pH值和水溶性SO42-含量呈显著负相关,有效态Cd与水溶性SO42-含量呈显著正相关.在多重金属污染红壤中,可考虑不同控释氮肥的配合使用,降低土壤中重金属的有效性.     

广东省不同土地利用方式对土壤微生物量碳氮的影响

通过野外调查与室内分析,研究了广东省韶关红壤、广州赤红壤、雷州砖红壤3个地区4种不同土地利用方式(林地、果园、草地和农田)表层土壤(0～20cm)微生物量C、N特征.研究结果表明:不同土壤类型和不同土地利用方式对土壤微生物量C、N均有一定影响,其中土地利用方式影响更为明显.不同土地利用方式下土壤微生物量C、N差异显著,均表现为果园和林地高于农田和草地.土壤有机C、全N同样以果园较高.而对微生物商分析结果表明,不同的土地利用方式对土壤有机C总量和微生物生物量C的影响程度并不一致.相关分析表明,土壤微生物量C、N与全N、有机C、速效N显著正相关;土壤微生物量C、N之间显著相关,证实土壤微生物量C、N是可以表征土壤肥力的敏感因子.     

长期重金属胁迫对农田土壤微生物生物量、活性和种群的影响

调查了沈阳张士灌区长期污水灌溉造成的原位农田土壤重金属污染状况,从土壤微生物生物量、微生物活性和微生物种群数量的角度评价了长期重金属污染对农田土壤生态系统的影响.结果表明,张士灌区土壤存在严重的Cd污染,土壤Cd含量达1.75～3.89 mg·kg ^-1,部分区域还伴有Cu、Zn复合污染.在目前污染程度下,土壤微生物生物量碳(C_mic)、微生物商(qM)、土壤脱氢酶活性以及自生固氮菌数量随土壤重金属含量增加呈下降趋势,代谢商(qCO₂)随土壤重金属含量增加显著升高,而底物诱导呼吸强度(SIR)、纤维素酶活性以及细菌、放线菌和真菌数量无明显变化.相关性分析表明,土壤Cd含量变化是影响微生物参数变化的主要因素,在微生物参数中微生物商和代谢商对重金属污染最敏感.     

氮添加对秋茄植物-土壤-微生物碳氮化学计量学及其稳态特征的影响

传统的红树林森林经营过程中片面追求红树植物的净化效益,忽视外源污染对土壤-微生物界面的伴生影响。本研究依托潮汐模拟实验室,设计有、无秋茄植物栽植2套模拟系统,探讨5个氮浓度输入对秋茄植物-土壤-微生物碳氮化学计量及其稳态特征的影响。结果表明：中低浓度氮添加有利于提高土壤微生物生物量C、N,而高浓度抑制。外源氮的添加对秋茄植物的C、N化学计量学特征影响不显著(P>0.05),但对土壤C、微生物生物量C、N及微生物生物量C∶N影响极显著(P<0.01);红树植物的存在促进了土壤微生物活性,尤其微生物生物量N提高11%～45%;土壤养分与秋茄根及土壤微生物具有较强耦合关系;氮添加下,植物地上部分C、N化学计量学内稳性呈绝对稳态,有植物组土壤微生物生物量C、N及根C∶N对土壤养分变化较为敏感;且随氮浓度升高,土壤C∶N比值下降,外源氮浓度增加加剧土壤有机质分解,导致土壤碳排放增加。     

不同促腐条件下秸秆还田对土壤微生物量碳氮磷动态变化的影响

通过2年田间定位试验,研究了冀东地区小麦 玉米轮作制度下,不同促腐条件下玉米秸秆配施化肥直接还田对土壤微生物量C、N、P动态变化的影响,并讨论了其与土壤养分和酶活性的关系.结果表明,秸秆配施化肥并调节其C/N条件下,施用促腐剂处理作物各生育期土壤微生物量C、N、P均表现出高于未施用处理的趋势,并使微生物量N、P达到高峰期的时间提前,对土壤养分调控效果较好.土壤微生物量C、N、P与土壤酶活性在作物各生育期均表现为显著和极显著正相关关系,但与土壤碱解氮、有效磷的相关性受到施肥制度和作物生长的强烈影响.     

典型小流域农田土壤Cd形态分布及纳米羟基磷灰石阻控效果

沿浏阳铁山河流域采集6个土壤样品(S1～S6),分析其Cd含量及形态空间差异特征,并结合室内淹水模拟实验,研究淹水条件下纳米羟基磷灰石添加量对不同样品Cd有效性与形态转化的影响。结果表明,从流域上游到下游,土壤总镉含量分别为1.14、1.37、1.98、7.44、7.45、6. 99 mg·kg~(-1),有效态Cd所占百分比依次为51.75%、40.15%、39.39%、16.40%、28.86%、29.76%,总量与有效态Cd的空间差异均非常明显,而有效态Cd所占百分比与土壤p H呈显著负相关。淹水可降低土壤Cd的有效性,且随着淹水时间延长,土壤有效态Cd逐渐向残渣态转化。添加纳米羟基磷灰石可明显降低土壤有效Cd含量,且随着添加量增加,阻控效果越好。当添加量为5%时,阻控效果最佳;与对照相比,S1～S6有效Cd含量分别降低了77.97%、83.64%、82.05%、77.87%、74.88%、73.56%。研究结果可为矿区小流域农业安全生产的分区管理和重金属污染治理提供数据支持与科学参考。     

有机物料对喀斯特地区石灰土有效N、Fe、Zn含量的影响

为研究不同有机物料对喀斯特石灰土元素有效性的影响,采用40 d的室内培养实验,比较了单独添加不同比例（1%、3%、5%）的生物质炭、鸡粪肥、羊粪肥对喀斯特石灰土有效N、Fe、Zn含量的影响。结果表明：添加生物质炭提高了喀斯特石灰土的pH值,而添加鸡粪肥和羊粪肥降低了喀斯特石灰土的pH值;添加3种有机物料均增加了喀斯特石灰土的有机质含量,大小关系为：生物质炭 > 鸡粪肥 > 羊粪肥,但添加鸡粪肥和羊粪肥土壤有机质的化学活性和微生物活性更高。受pH、有机质活性、碳氮比等因素的影响,添加鸡粪肥和羊粪肥能增加土壤有效N含量,但两种有机肥对土壤有效N的提高效果相差不大,而添加生物质炭反而降低了土壤有效N的含量;3种有机物料均能提高土壤的有效Fe和有效Zn含量,其中鸡粪肥效果最佳,其次为羊粪肥和生物质炭。当3种有机物料的添加比例为5%时,生物质炭处理土壤的有效N、Fe、Zn含量分别是对照处理的0.92、1.13、1.21倍;鸡粪肥处理土壤的有效N、Fe、Zn含量分别是对照处理的1.22、1.63和3.39倍;羊粪肥处理土壤的有效N、Fe、Zn含量分别是对照处理的1.27、1.34和2.59倍。所以,相对于生物质炭,有机粪肥对喀斯特地区的石灰土有更好的改良效果。     

不同培肥措施对红壤茶园土壤微生物量碳的影响

研究了经过4年不同培肥措施后红壤茶园土壤微生物量碳变化.结果表明:稻草覆盖后不同比例有机无机肥配施、间作三叶草以及全施化肥处理对土壤微生物量碳均有明显提高;全年土壤微生物量碳年变化都呈现"低-高-低-高"的趋势,且在不同时期对微生物量碳的影响不同;与对照(CK)相比,稻草覆盖 100%有机肥(T1)、稻草覆盖 75%有机肥 25%化肥(T2)、稻草覆盖 50%有机肥 50%化肥(T3)、稻草覆盖 25%有机肥 75%化肥(T4)、100%化肥(T5)和间作三叶草 不施肥(T6)土壤微生物量碳全年平均值分别高出17.05%、32.38%、32.05%、24.30%、26.23%和24.63%,且差异均达到显著水平(P＜0.05);土壤微生物量碳与活性有机质、土壤全氮、微生物量氮、微生物量磷呈显著正相关,与速效氮、土壤全磷、土壤全钾、土壤含水量之间关系不显著;与单施化肥和全量投入有机物料相比,有机物和化肥配合施用更有利于提高土壤肥力.     

不同施肥对退化稻田土壤肥力恢复的影响

为了探明不同施肥修复措施对退化水稻土壤肥力的修复作用,自2005年起采用盆栽试验连续3年对长期缺肥退化水稻土进行了土壤肥力培肥试验研究。结果表明:6种施肥修复措施均可以显著地改善退化水稻土的肥力特征,土壤有机质含量最多提高了14.0%,土壤有效磷显著增加,最高增加量达到39.0mg.kg-1,土壤速效钾均恢复到中等水平(80mg.kg-1)以上,但土壤碱解氮除水稻专用复合肥(ZY)处理基本维持试验前水平外,其他施肥措施均有所下降;不同施肥修复措施均可明显地提高土壤微生物数量、微生物活性以及微生物生物量C、N、P含量,但以有机无机肥配合效果最佳;有机无机肥配合还可以促进稻谷产量和显著提高肥料农学效率;对于长期不施肥导致的退化稻田土壤肥力的修复以在施用水稻专用复合肥的基础上配施有机肥的效果最佳。     

Soil biological activity and their seasonal variations in response to long-term application of organic and inorganic fertilizers

The objectives of this study were to explore the effects of long-term and continued application of fertilizers and manures on microbial biomass, soil biological activity and their seasonal variations in surface and subsurface soils in relation to soil fertility. For this, soils were sampled in spring, summer and autumn from Shenyang Long-term Experimental Station, northeastern China. The results showed that soil total nitrogen (N), organic carbon (C), basal respiration, microbial biomass and enzymatic activity increased in manure-amended surface soils, but decreased with soil depth. Long-term application of inorganic fertilizers significantly decreased soil pH value, sucrase activity and microbial biomass C, but increased soil metabolic quotient (qCO₂). However, no significant effect of inorganic fertilizers on soil total N, urease activity and microbial biomass N was observed in comparison with CK0 (neither tillage nor fertilization) and CK (no fertilizers). There was no significant difference between CK0 and CK in soil total N, organic C and microbial activity in surface soil layer (0–20 cm), but these parameters in subsurface soil layer (20–40 cm) were higher in CK than in CK0. Moreover, seasonal changes were observed in terms of soil nutrient contents, enzymatic activity, microbial biomass and soil respiration. There were significant correlations between soil microbial biomass C and N, between organic C and sucrase activity and between total N and urease activity, respectively. It is recommended that combined use of organic manure with inorganic fertilizers should be considered to maintain higher microbial biomass, soil biological activity and soil fertility. Considering considerably high nutrients reserve and microbial activity in subsurface layers of soil and wind-erosion-caused nutrient loss in spring in north China, we also propose that low tillage should be considered to make use of nutrients in soils.     

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。     

不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响

在南方典型稻田设置连续4年施用猪粪、鸡粪、稻草的定位试验,监测施用不同有机肥条件下土壤及水稻植株镉(Cd)、锌(Zn)含量的变化,研究有机肥对土壤Cd、Zn活性及其交互作用的影响.结果表明: 施用有机肥(猪粪、鸡粪、稻草)对土壤全Cd、有效态Cd含量及Cd活性皆无显著影响,但有增加土壤Cd全量的趋势,且显著增加土壤全Zn、有效态Zn含量及Zn活性.施用猪粪、鸡粪、稻草皆可降低稻米Cd含量,降Cd效果为猪粪>鸡粪>稻草,猪粪处理水稻稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降37.5%、44.0%、36.4%;鸡粪处理水稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降22.5%、33.8%、22.7%;而稻草处理水稻米Cd含量比对照下降7.5%,但茎、叶Cd含量比对照分别增加8.2%、22.7%;施用猪粪、鸡粪降低稻米Cd含量主要是降低了水稻植株对土壤Cd的富集,而施用稻草则主要是降低了水稻茎Cd向稻米的转运.施用有机肥还增加了水稻茎Zn含量,施用猪粪、鸡粪、稻草的水稻茎Zn含量比单施化肥分别增加53.4%、41.2%、13.9%,但对水稻稻米、叶Zn含量无显著影响.Zn、Cd在土壤、植株茎中皆表现出显著的拮抗作用,土壤及水稻茎Zn含量的增加显著抑制了水稻米、茎、叶对Cd的吸收积累,且随土壤有效态Zn/Cd含量比值的增加,Zn、Cd竞争土壤吸附不是抑制水稻吸收积累Cd的主控因子,而Zn、Cd竞争吸收才是影响水稻吸收积累Cd的主控因子.     

Influence of fertilizers on nitrogen mineralization and utilization in the rhizosphere of wheat

Plant roots and microorganisms play an important role in the soil N cycle and plant N nutrition through the release of extracellular enzymes. In the present greenhouse pot experiment, wheat (Triticum aestivum) seedlings were grown in a fluvo-aquic soil (Udifluvent) to investigate N mineralization and utilization in the rhizosphere of wheat. The soil received chemical fertilizer (¹⁵N-labeled urea), chemical fertilizer plus manure (common urea + ¹⁵N-labeled swine manure) or no N. Plant roots were separated from the soil with a nylon cloth, and 1-mm increments of soil moving laterally away from roots were analyzed for N, microbial C, and the activities of invertase, urease and protease. Chemical fertilizer plus manure promoted wheat growth and N absorption significantly compared with chemical fertilizer. ¹⁵N from both chemical fertilizer and swine manure accumulated significantly in the rhizosphere soil within 5 mm of the roots. Fertilized N could thus move easily laterally towards roots and there was no indication that movement through the soil limited plant N supply. A large proportion of fertilizer N was lost from the soil during the wheat growing period, and N utilization efficiency was 24% for chemical fertilizer and 30% for swine manure. In addition, faster rates of N mineralization, larger amounts of microbial C, and increased activities of invertase, urease and protease occurred in the rhizosphere compared with other parts of the soil. There was a significant correlation between microbial C and N mineralization rate (r?=?0.968, P?<?0.01) in the whole soil. Microbial C also showed significant positive correlations with activities of invertase (r?=?0.892, P?<?0.01) and protease (r?=?0.933, P?<?0.01). Further study showed that adding manure into soil increased microbial C and the activities of invertase and protease; adding urea stimulated urease activity in the same soil. Changes in soil enzyme activities in response to N fertilizers could be considered indicators for different fertilizer managements.     

黄土丘陵区不同施肥处理对土壤微生物特性的影响

研究旨在探讨在土壤贫瘠的黄土丘陵区,施肥对土壤微生物产生的影响及其机理。试验以安塞站内长期定位施肥小区为研究对象,试验处理包括CK(对照)、N(氮肥)、P(磷肥)、M(有机肥)、NP(氮肥+磷肥)、MN(有机肥+氮肥)、MP(有机肥+磷肥)和MNP(有机肥+氮肥+磷肥),研究长期施肥对土壤微生物群落结构和呼吸的影响。0—20cm耕作层的土壤微生物活性和PLFA含量均高于20—40cm土层的微生物活性和PLFA含量,耕作层较20—40cm基础呼吸提高63.61%—116.78%,诱导呼吸提高53.45%—137.64%,总PLFA含量提高16.16%—43.67%。单施N和P增强了土壤呼吸强度,0—20cm基础呼吸强度分别升高34.11%和48.89%,诱导呼吸强度分别升高40.83%和63.59%,20—40cm基础呼吸分别升高40.83%和63.59%,诱导呼吸分别升高14.70%和20.49%。单施N显著改变G-微生物群落,0—20cm和20—40cm土层的PLFA含量分别显著升高63.19%和53.07%,单施P对土壤微生物群落结构同样产生显著影响,但是NP对微生物群落结构的影响不显著。有机无机肥配施显著提高土壤呼吸及微生物PLFA含量。通过三因素方差分析,单一氮肥因素对土壤微生物特性的影响不显著;单一磷肥因素对微生物的呼吸强度及部分磷脂脂肪酸含量产生显著影响,在耕作层中,磷肥因素对这些微生物特性的影响比率为11.4%—54.0%。通过RDA分析,表明土壤速效磷是影响黄土丘陵区微生物特性的主要因素。长期氮磷有机肥混施有助于提高土壤微生物的特性,进而改善农田生态系统的稳定和健康水平。     

生物质炭配施有机物料对贫瘠红壤酶活性和微生物碳源代谢功能的影响

为进一步促进红壤固碳培肥,于2017和2018年通过田间试验研究了两种有机物料(玉米秸秆和羊粪)单施以及与生物质炭配施对贫瘠红壤养分含量、碳转化相关酶活性和微生物底物利用速率的影响。试验设置6个处理,即不施有机物料(对照)、玉米秸秆、羊粪、单施生物质炭、玉米秸秆与生物质炭配施、羊粪与生物质炭配施。结果表明:与对照相比,有机物料施用显著增加了土壤pH值、有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量;与单施秸秆和羊粪相比,生物质炭与秸秆或羊粪配施显著增加了土壤有机碳、速效钾和碱解氮含量,但两者无交互效应。与对照相比,有机物料施用显著提高了β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CB)、β-木聚糖苷酶(XYL)和过氧化物酶(PERO)活性;与单施秸秆相比,生物质炭与秸秆配施处理酚氧化酶、过氧化物酶活性分别显著降低了28.6%、22.2%;与单施羊粪相比,生物质炭与羊粪配施处理α-葡萄糖苷酶(AG)、BG、XYL和PERO活性分别显著降低了46.1%、50.9%、41.6%和31.3%。与对照相比,有机物料施用显著提高了土壤基础呼吸和微生物对碳水化合物的利用速率,而生物质炭配施处理对碳水化合物、羧酸类底物的利用速率存在显著抑制作用。微生物碳源利用速率与BG和PERO活性呈显著正相关。因此,有机物料与生物质炭配施更有利于提高土壤养分含量,降低有机碳分解酶和微生物碳源代谢活性,从而促进红壤固碳培肥,有利于贫瘠红壤的地力提升。     

Natural fermentation of plant tissues as environmental remediation materials to improve soil and enhance plant resistance to cadmium stress

Cadmium (Cd) pollution poses a serious threat to various ecosystems, and phytoremediation is an alternate method for developing the soil health. To better utilize phytoremediation for Cd-contaminated soil remediation, the ginkgo leaves, pine needles, and Eucommia bark were mixed and naturally fermented to obtain Ginkgo biloba–Pinus massoniana–Eucommia ulmoides (GPE) Jiaosu and Jiaosu residue, whose effects on Broussonetia papyrifera planted in Cd-contaminated soil were evaluated. The results showed that the contents of the protein, phenolic, vitamin E, and alcohol of GPE Jiaosu were 4400 ± 0.46, 0.22 ± 0.01, 0.88 ± 0.24, and 4.63 ± 0.25 μL/mL, accordingly, with fine antioxidant activity. The soil pH, electrical conductivity content, organic carbon, total nitrogen, total phosphorus, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus, and Cd concentration were all significantly (p < 0.05) modified. The chlorophyll content of B. papyrifera was increased by using Jiaosu residue in 12 hours, while the promotion effect of Jiaosu appeared in the later stage (60 days). The Cd tolerance physiological indexes such as malondialdehyde content and antioxidant enzymes' activity were all regulated. Applying the Jiaosu residue, the Cd in stems was decreased by 72.61% under 1000 mg/kg Cd treatment. These results suggested that GPE Jiaosu and Jiaosu residue can improve the properties of Cd-contaminated soil, promote the Cd tolerance of B. papyrifera, and affect the Cd migration. The current study provides a new bioremediation method using the Jiaosu and Jiaosu residue as Cd environmental remediation materials in a recyclable pathway, which is a circular and healthy development concept that integrates economic, ecological, and social significance.