土壤微生物多样性及其作用研究进展

土壤微生物是土壤的重要组成部分,是土壤有机质和土壤养分（N、C、P等）转化和循环的主要动力,它参与土壤有机质的分解、腐殖质的形成等生化过程。另外,又是土壤养分的储备库和植物生长可利用养分的一个重要来源,是土壤肥力水平的活性指标,在土壤生态系统中起着非常重要的作用。本文从土壤微生物多样性的定义、研究方法、土壤微生物的作用来阐述目前国内外土壤微生物多样性及其作用研究进展,并探讨了分子生物学在土壤微生物研究中的应用前景。     

土壤与植物生态化学计量学研究进展

生态化学计量学是一门新兴科学,主要研究生态作用和生态过程中能量平衡及碳、氮、磷等多重化学元素的平衡,有机统一了生物学不同层次(分子、细胞、个体、种群、生态系统以及全球尺度)的研究理论。陆地生态系统的生态化学计量学研究具有重要意义,土壤和植物的碳、氮、磷比例关系可以表征生态系统的养分限制状况以及有机质的分解程度及其对土壤肥力的潜在贡献等。主要综述了生态化学计量学的概念、起源及研究简史,重点概述了陆地生态系统(主要为草原生态系统)中土壤与植物碳、氮、磷的生态化学计量学特征及其对气候因子及人为干扰等因素的响应。     

季节性雪被下土壤微生物动态研究进展

在冬季,季节性雪被覆盖地区伴随着雪被的发育和消融,土壤温度、含水量和土壤冻融状态剧烈波动强烈影响着土壤微生物的动态转变及营养需求的改变,从而对高山地区冬季土壤矿质元素转化、土壤养分供应、植物分布等具有十分重要的影响。大量研究表明,高山生态系统中土壤微生物群落存在明显的季节转换现象,夏季以细菌为主,冬季则以真菌为主。在冬季,土壤微生物的生长和活性都是被可利用碳所限制的。全球变暖背景下,积雪厚度和凋落物供应的改变,必将对土壤碳供应水平产生影响,导致微生物群落的动态变化,从而对土壤中营养物质的利用和循环产生显著效应,这也是该领域新的研究方向之一。     

季节性雪被下土壤微生物动态研究进展

在冬季,季节性雪被覆盖地区伴随着雪被的发育和消融,土壤温度、含水量和土壤冻融状态剧烈波动强烈影响着土壤微生物的动态转变及营养需求的改变,从而对高山地区冬季土壤矿质元素转化、土壤养分供应、植物分布等具有十分重要的影响。大量研究表明,高山生态系统中土壤微生物群落存在明显的季节转换现象,夏季以细菌为主,冬季则以真菌为主。在冬季,土壤微生物的生长和活性都是被可利用碳所限制的。全球变暖背景下,积雪厚度和凋落物供应的改变,必将对土壤碳供应水平产生影响,导致微生物群落的动态变化,从而对土壤中营养物质的利用和循环产生显著效应,这也是该领域新的研究方向之一。     

南水北调水源区不同植被恢复模式的土壤化学计量特征

【目的】探究南水北调中线工程水源区内岩溶地貌背景下，不同植被恢复模式土壤养分与化学计量特征，评价南方岩溶连片分布区北缘林地生境土壤养分供给状况，以期为南水北调中线工程水源涵养区林分经营管理、退化生态系统恢复重建和石漠化治理提供理论依据。【方法】以河南淅川县岩溶区栓皮栎天然次生林、侧柏人工林和杉木人工林下土壤为研究对象，通过室内实验对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量进行测定，并计算土壤各元素的化学计量比，分析不同恢复模式林地生境土壤养分变异状况。【结果】岩溶区不同植被恢复模式下土壤SOC、TN、TP含量分别为10.23～28.99、0.89～2.42、0.43～0.77 g/kg;土壤碳氮质量比(C∶N)、碳磷质量比(C∶P)、氮磷质量比(N∶P)均值分别为10.41～11.89、13.69～80.00、0.18～6.61。土壤养分含量与化学计量比受植被类型与土层深度的影响，表现为表层土壤(0～10 cm)高于下层土壤(>10～20 cm、>20～30 cm)。除TP含量外，两种植被恢复模式土壤...     

川西高寒地区不同海拔高度土壤酶活性特征研究

为增进对川西高寒地区土壤微生物的能量和养分限制状况的了解，以川西地区不同海拔高度（2969 m，3280 m，3697 m和3992 m）的土壤为研究对象，通过测定土壤的酶活性和相关理化性质，探讨了川西地区土壤酶活性和酶化学计量沿海拔的分布规律及其影响因素.结果表明：（1）土壤的β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和酸性磷酸酶（AP）活性随着海拔的增加，呈现出先减小后增大的分布模式.具体表现为土壤BG、CBH和AP酶活性在海拔3992 m处最大，在海拔3280 m处最小.土壤NAG和LAP酶活性在海拔2969 m处最大，在海拔3697 m处最小.（2）海拔3280 m的土壤微生物相对受氮、磷限制，而其余三个海拔的土壤微生物相对受碳、磷限制.（3）铵态氮、全氮、全碳和土壤养分的化学计量是驱动土壤酶活性及酶化学计量沿海拔变化的关键因素.从结果可知本研究区域的土壤酶活性特征与环境资源的可用性相关.     

三江源不同生态系统下土壤微生物区系研究

研究了三江源国家保护区不同生态系统下土壤有机质及土壤微生物数量.结果表明:各生态系统土壤微生物数量、有机质均表现出差异,湿地生态系统土壤有机质、土壤微生物均高于其他生态系统.     

根系输入对森林土壤碳库及碳循环的影响研究进展

植物根系输入是森林土壤碳库的重要来源。全球气候变化可能引起森林地下部分碳通量改变,进而影响森林土壤碳库及碳循环。笔者综述了根系输入对土壤碳累积、土壤活性碳库(包括土壤微生物生物量碳和可溶性有机碳)和土壤碳库稳定性的影响,综合分析了森林土壤呼吸、土壤微生物和土壤酶活性对根系输入变化的响应。分析发现:①根系输入减少可能减弱根际的激发效应,使土壤有机碳(SOC)短期增加,但从长期来看根系输入的缺失会导致SOC的减少;②根系分泌的一些物质促进土壤初始团聚体的形成,但其对矿物-有机质结合物稳定性的影响还不完全清楚;③根系输入减少会降低土壤呼吸作用;④微生物群落结构对根系输入变化的响应主要取决于微生物对底物质量和数量的适应,而这些响应在不同森林生态系统间可能也有差异;另外,酶合成主要取决于与微生物生长相关的资源分配到酶生产中的成本效率。目前,关于根系输入对碳循环,特别是土壤呼吸的研究比较多,但根系输入物组成复杂,微生物与酶对不同根系输入物的响应机制尚不清楚,这些响应在不同森林生态系统中也有差异;此外,根系输入对土壤碳库稳定性的作用常被忽视,根系与微生物的相互作用对碳循环和土壤碳库稳定性的影响还有很大不确定性。建议加强植物根系、土壤和微生物的相互关系研究,以深入理解气候变化背景下森林生态系统碳循环。     

不同沼泽地对神农架大九湖湿地土壤—植被碳氮磷化学计量比的影响

湿地生态系统碳氮磷(C、N、P)生态化学计量比已成为当前探索群落生态动态过程的热点.然而,人类活动对沼泽湿地生态化学计量比的影响规律及其影响机制尚未明确.以神农架大九湖沼泽湿地为研究对象,探索植被—土壤碳氮磷生态化学计量比及其对人类活动的响应规律,以期为该区域湿地保护恢复提供决策支撑.研究表明:随着人类活动的影响,与泥...     

大气氮沉降对森林土壤微生物影响的研究进展

大气氮沉降是影响森林生态系统的新生态因子之一,过量氮沉降将改变参与森林生态系统物质转化和养分循环的土壤微生物.作者综述了国内外模拟氮沉降对森林土壤微生物生物量、群落结构和多样性、微生物活性和酶活性、底物利用能力以及功能基因的影响研究现状.结果表明：(1)整体来看,氮沉降对森林土壤微生物生物量产生负面影响的报道较多;(2)氮沉降改变了森林土壤微生物群落的构成和丰富性;(3)氮沉降短期内促进森林土壤呼吸速率,长期氮输入会抑制土壤呼吸速率;(4)氮沉降改变了参与凋落物分解相关土壤酶的活性;(5)氮沉降降低了土壤微生物代谢复杂有机质的代谢能力;(6)氮沉降增加和降低了某些微生物功能基因的丰度.此外,作者还探讨了氮沉降对森林土壤微生物研究存在的问题和未来研究的重点.     

长汀县红壤侵蚀区土壤生态化学计量学特征

土壤碳氮磷生态化学计量比可以很好地体现土壤肥力特征和微生物生命活动特征.福建省长汀县朱溪小流域是我国南方红壤侵蚀区的典型代表,通过对朱溪小流域土壤碳、氮和磷养分的数据分析,发现朱溪小流域侵蚀区的土壤有机质质量分数变化范围为0.29~67.38g/kg,平均值(±标准偏差)为(22.40±17.28)g/kg,低于全国平均水平.不同样地之间有机质质量分数差异较大;氮的变化范围为0.04~1.30g/kg,平均值(±标准偏差)为(0.42±0.34)g/kg;磷的变化范围为0.04~0.80g/kg,平均值(±标准偏差)为(0.24±0.23)g/kg.计算土壤生态化学计量比,发现侵蚀区土壤C/N、C/P和N/P的变化范围分别为3.31~91.80、1.65~248.23和0.31~6.06;平均值(±标准偏差)分别为(34.94±13.17)、(69.60±52.06)和(2.02±1.30).     

火烧对北亚热带天然次生林土壤有机碳的影响

【目的】研究火烧对北亚热带天然次生林土壤有机碳的影响,为火后森林生态系统恢复提供参考。【方法】以北亚热带天然次生林火烧迹地为研究对象,灾后1 a在火烧迹地和对照林地上分别设置20 m×20 m样地各5块,分层采集0～50 cm土层的土壤样品,测定各层土壤有机碳和土壤养分含量。【结果】火烧迹地土壤里含有的轻组有机质、易氧化碳、有机碳均比对照区域高,上升的幅度分别为1.2%～61.5%、9.6%～47.4%、3.9%～35.1%,且在0～10 cm土层的差异极显著(P<0.01)。次生林火灾之后,轻组有机质、易氧化碳、总有机碳基本都存储于土壤表层,深度为0～20 cm。火烧迹地土壤0～50 cm的剖面中,含有的有机碳比对照区域高,上升的幅度约18.8%且差异显著。过火后土壤总有机碳、易氧化碳和轻组有机质与土壤养分(全氮、水解氮、速效钾)的相关性均达到极显著水平。【结论】天然次生林发生火灾1 a后,火烧迹地土壤总有机碳、土壤养分的增加主要集中在表层土壤中。     

秸秆还田对土壤主要微生物数量、酶活性及细菌群落结构、多样性的影响

秸秆还田能够增加土壤的有机质和提高土壤的肥力,并且减少秸秆焚烧带来的大气污染和土壤污染.土壤中的微生物是土壤生态系统的重要组成部分,既参加有机质的分解,又参与腐殖质的形成.研究了玉米秸秆覆盖和深埋2种还田方式对土壤生态系统中主要微生物数量、细菌群落结构、多样性及土壤酶活性的影响.结果 表明:秸秆还田使土壤中细菌、放线菌...     

森林土壤微生物计量学研究进展

探究森林土壤微生物化学计量特征,能够深化对植物、土壤、微生物之间相互作用过程及其调控机制的研究,深刻认识生态过程与生态功能的协同变化规律。梳理了土壤微生物类群数量计量特征和土壤微生物生物量计量的研究进展,分析了土壤微生物其他化学计量特征的研究趋势。未来在土壤微生物化学计量变化的驱动机制方面有待深化,需加强以下几方面的深入研究:1)研究土壤质量对微生物计量特征的调控效应;2)阐明微生物计量与矿质元素生态化学计量特征的内在关联;3)揭示微生物计量对植物叶片、植物内源激素化学计量特征的影响机理。     

土壤有机质形成与来源研究进展

土壤有机质数量和质量的提高对于提升土壤肥力、减少土壤侵蚀和缓解气候变化具有重要作用.土壤有机质来源于植物残体的生物分解,然而对于其形成过程中组成的变化却并不清楚.本文综述了关于土壤有机质中微生物来源与植物来源组分的贡献及其相对比例的研究,明确了微生物过程对于有机质形成的重要贡献,同时,进一步阐述了不同微生物种群碳分配特征及其对外界环境条件变化的响应,进而影响土壤碳循环,以期提高对土壤有机质微生物过程方面研究的关注.     

广东黑石顶常绿阔叶林土壤微生物量的研究

本文用基质诱导呼吸(Substrate Induced Respiration)方法(SIR)和选择抑制方法对黑石顶常绿阔叶林的土壤微生物量和真菌、细菌在微生量中的相对比例进行了测定。A层的土壤微生物量为316.19～531.43μg C_(mic)/g干上重,AB层为152.30～224.37μgC_(mic)/g干土重;其中细菌占2/3以上。土壤微生量以及真菌、细菌在其中所占的相对比例都呈现季节性变化,这与气候及凋落物的分解有关。土壤微生物代谢系数(qCO_2)及土壤微生物量与土壤有机质碳比(C_(mic)/C_(org))显示,该生态系统的土壤微生物维持在较低的耗能状态并保持较多有机质。     

种植竹荪后毛竹林土壤微生物生物量和微生物熵的动态变化

【目的】竹林下种植竹荪会对林地微生物活动产生影响,明确种植竹荪对毛竹林地土壤微生物生物量、微生物熵及其化学计量不平衡性的影响,揭示竹荪种植后毛竹林地土壤质量的变化,为竹-菌复合生态系统的经营提供参考。【方法】以未种植竹荪(CK)和竹荪收获完成时立即取样(T0),以及收获后1 a(T1)、2 a(T2)的林地土壤为研究对象,测定并分析不同处理林地土壤微生物生物量、微生物熵变化规律及其与土壤-微生物化学计量不平衡性间的耦合关系。【结果】与未种植竹荪林地相比,竹荪种植后林地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN),土壤微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)含量和土壤微生物熵碳、氮、磷(q_MBC、q_MBN、q_MBP)总体上均明显升高,而土壤全磷(TP)含量显著降低。随竹荪收获后间隔时间的延长,土壤MBC含量和q_MBC呈降低趋势;土壤MBN含量和q_MBN均呈先明显降低后略升高趋势,而土壤SOC含量呈先显著降低后显著升高趋势;土壤TN、TP、MBP含量及q_MBP均呈先升高后降低趋势,T1土壤TN、TP、MBP含量及q_MBP显著高于T0和T2。土壤-微生物碳氮化学计量不平衡性(记为C_imb/N_imb)、碳磷化学计量不平衡性(记为C_imb/P_imb)和氮磷化学计量不平衡性(记为N_imb/P_imb)均以竹荪收获当年(T0)处理较低。MBC与MBN呈显著正相关,MBC、MBN与C_imb/N_imb、C_imb/P_imb均呈负相关,MBP与C_imb/P_imb、N_imb/P_imb呈正相关。【结论】种植竹荪后林地土壤质量短期内较未种植林地土壤有明显提升,种植竹荪可以改善毛竹林地土壤质量;竹荪刚收获后毛竹林地土壤质量最优,随着竹荪收获后间隔年份的增加,林地土壤质量呈现劣变趋势,且较未种植竹荪林地土壤质量差。     

重金属污染对农田土壤生态的影响

重金属是农业生态系统中一类具有潜在危害的化学污染物,它不能为土壤微生物所分解,但可被生物体富集,并且可以转化成毒性更大的甲基化合物。因此,土壤受重金属污染将直接影响到土壤中生物体的重金属离子含量,并进而影响到人体健康和土壤生态系统的平衡。     

土地利用变化的碳排放机理及效应研究综述

就影响陆地生态系统碳储量的主要生态机制(CO2施肥效应、氮沉降增加、污染、全球气候变化、土地利用变化和土地管理),阐述了土地利用变化对陆地生态系统结构和功能产生的影响,以及对系统造成的碳储量变化.主要从土地利用变化和土地管理两方面对土地利用碳排放效应进行论述:森林砍伐后变为农田和草地,使生态系统中植被和土壤碳贮量大大降低;农田和草地弃耕恢复为森林,以及农田保护性管理措施的利用,能够使大气中的碳在植被和土壤中得到汇集;森林恢复过程中植被可以大量汇集大气中的碳,而由于农田耕种历史不同以及土壤空间异质性,导致土壤碳汇集速率差异极大;保护性农田管理措施(诸如免耕、合理的种植制度、化肥的施用等)可以影响土壤理化特性、作物根系生长以及残茬数量和质量、土壤微生物数量和活性,维持和提高土壤碳含量水平.土地利用碳排放核算主要从陆地生态系统的植被碳和土壤碳入手,综述了目前国内外的研究进展.     

裸地休闲和春小麦生长条件下土壤微生物量和土壤有机质动态研究

不同作物栽培管理措施对土壤微生物量和土壤有机质对农业持续性耕作的影响非常重要.研究结果表明,各处理间pH、容重和含水量无显著差异.尽管春小麦地的土壤有机碳和微生物碳质量分数比休闲地土壤的高,但是休闲地土壤的全氮、微生物氮、微生物碳的质量分数与有机碳的质量分数的比值与微生物氮与全氮的质量分数却都显著高于春小麦地的.