土壤微生物量研究综述
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DOI: 10.12357/cjea.20220752董心亮, 王金涛, 田柳, 娄泊远, 张雪佳, 刘彤, 刘小京, 孙宏勇. 盐渍化土壤团聚体和微生物与有机质关系研究进展[J]. 中国生态农业学报 (中英文), 2023, 31(3): 364−372DONG X L, WANG J T, TIAN L, LOU B Y, ZHANG X J, LIU T, LIU X J, SUN H Y. Review of relationships between soil aggreg-ates, microorganisms and soil organic matter in salt-affected soil[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2023, 31(3): 364−372盐渍化土壤团聚体和微生物与有机质关系研究进展*董心亮, 王金涛, 田 柳, 娄泊远, 张雪佳, 刘 彤, 刘小京, 孙宏勇**(中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省节水农业重点实验室 石家庄 050022)摘 要: 土壤有机质是耕地质量的核心, 不仅促进土壤团聚体形成, 也为植物和微生物提供养分。
土壤有机质的形成和分解过程都离不开微生物的参与, 而土壤团聚体不仅为微生物提供了栖息环境, 也对有机质进行物理保护。
在高盐分含量的土壤中, 有机质的积累和分解过程变得更加复杂, 因此本文总结了土壤盐渍化及其危害, 分析了土壤盐分对土壤团聚结构和微生物特征的影响、盐碱土壤有机质特征及积累规律, 进而综述了土壤盐分对土壤有机质影响规律的研究进展, 旨在揭示盐碱土壤碳封存的潜在机理。
以往研究表明盐渍化土壤有机质含量低、团聚结构差、微生物活性低, 这些都与土壤盐分含量高和外源有机物质输入量低有关。
恶劣的土壤结构导致盐渍化土壤有机质暴露而较易分解, 低量的外源有机物质输入导致盐渍化土壤有机质较难积累。
德州乐陵市城市绿地土壤肥力评价的国内外文献综述 论文(设计)题目 德州乐陵市城市绿地土壤肥力评价 指导教师 研究方向 参考文献情况 国内 篇,国外 篇,共计 篇 收集参考文献时间 年 月 日至 年 月 日 一、文献综述 由于城市绿地土壤成分复杂、人为干扰严重,已严重影响到植物的生长和发育,阻碍和限制了城市绿化的发展,影响城市生态环境建设。因此,依据城市绿地土壤特性,按照不同类型绿地土壤肥力特点和园林植物生长特性,最大限度的开发和利用城市绿地的生态和景观功能,对于保护生态环境、促进自然环境的良好发展有着重要的意义。由此,针对山东德州城市绿地土壤存在的诸多问题,通过对德州乐陵市新湖镇土壤检测分析及评价,提出合理有效、切实可行的提高绿化质量的措施和改善乐陵市新湖镇生态环境的建议。 (一)城市绿地土壤的研究进展 1.城市绿地土壤的概念 随着现代城市的快速发展,城市生态环境问题日益彰显,改善城市绿化环境,提升城市生态效益显得尤为重要。同时,随着国家对“绿化城市”、“园林城市”建设力度的加大,我国各大、中、小城市的绿化建设事业蓬勃发展。在英国、美国、波兰、日本等发达国家都将城市绿地表达为“开放空间”(李宇轩, 王晨曦 ,张怡然, 刘俊,2022)。广义的开放空间指没有人工构筑物覆盖的区域,狭义的开放空间指绿地。我国的城市绿地定义为城市中以绿化为主的各级公园、庭园、小游园、街头绿地、道路绿化、居住区绿地、专用绿地,交通绿地、风景区绿地、生产防护绿地。 城市绿地土壤是城市土壤系统的重要组成部分,也是城市生态环境系统的重要组成部分。城市绿地土壤是一方面为绿地植物生长提供重要的物质基础和环境条件,另一方面是城市环境污染主要的净化器(陈立, 杨诗琪, 黄瑞熙,2023)。城市绿地土壤与自然土壤存在明显差异,其主要作用是生物转化、元素循环、过滤水体、支持植物。随着山东城市化速度不断加快,城市绿地系统在城市自然生产力中起主导地位,在改善德州城市生态环境和美化城市景观方面起着双重作用。城市绿地土壤质量好坏在很大程度上决定了城市绿地功能的实现,直接影响植物绿化效果(赵梓萱 ,吴思源, 周子墨,2021)。Abrahams从环境的角度研究城区土壤,发现城市绿地土壤受到强烈人为活动影响的同时,人类与之的接触与农业或自然土壤相比也是最近的,危险物质更易通过呼吸、消化和皮肤接触 进入人体,危及人类身体健康。 2.城市绿地土壤的基本特征 (1)土壤结构的垂直和空间变异性 城市土壤在频繁的建筑施工,如地基的挖掘、混凝土的浇筑、水泥沥青路面的铺筑、工业、建筑垃圾、生活垃圾的回填等活动中,土壤的结构和层次彻底破坏,表层熟土与底层生土无规律混合,自然土壤剖面和土壤发生层次混乱或倒置,原状土壤的土体结构不复存在(徐昕妍, 孙紫薇, 马展,2021)。Schleuss等研究发现层次的出现和人为物质的丰度与居住的密度相关。土壤空间异质性缺乏有效的描述和空间表达,加上过去背景信息的空缺和遗漏,给研究带来了难度。 (2)土壤紧实度增加 由于建筑、生活垃圾,道路施工的残留物、化工废弃物等杂质侵入土壤。以及城市绿化施工过程中不断出现的机械碾压和人们日常生活中的践踏等致使城市绿地的土壤结构紧实、进而增加了表层土壤的容重,破坏了土壤团粒结构,使得表土层形成大量片层土,心土层产生大量核状、块状不良结构体(郑志鹏, 冯晨曦 ,蔡佳,2022)。由于部分绿化道采用沥青水泥铺路和封闭砖的使用,从而使土壤的通透性大大降低并同时阻碍了植物根系的呼吸和伸展,不利于植被尤其是乔木的生长(邹明杰,邓丽娜)。由于土壤结构过于紧实,土壤空气交换不畅从而抑制了微生物的分解代谢,使得土壤有机质矿化率不断的降低,速效养分严重的缺乏,最为重要的是不利于团粒结构的形成。有研究指出,若将压实的土壤用于人行道或行车道的建设,那种这种影响将是长期的(许诗涵, 蒋靖雯 ,罗雅婷,2021);若压实作用为短期或暂时的,土壤会通过植物的生长和蚯蚓的活动得到再生,但C,N等元素的循环等不可能得到完全恢复。 (3)土壤污染因素增多 史正军等发现城市建筑废弃物污染严重的可导致土壤盐碱化,破坏植物根系对矿物质养分的吸收。唐文博,钱博文, 曹雨等研究认为,山东德州地区工业飘尘、汽车尾气、污水灌溉、工业废渣、城市垃圾及农药化肥等导致德州城市绿化土壤及植物重金属含量超标。 (4)土壤通透性和排水性限制 城市绿地由于被围墙、人行道、公路及建筑物等隔开,导致其土壤分布不均衡,尤其是缺乏水平的连续性,而且这些障碍物也限制了土壤里水分的转移和气体的扩散。这些人为干扰,导致土壤紧实度的增加,致使土壤总孔度和有效孔度、饱和导水率降低,即土壤的蓄水性和渗透性都减弱,不利于及时迅速的排水从而导致地表径流量的增大。 张甘霖的研究表明,严重的土壤压实致使城区表土的径流系数达到40%,降雨时排水不畅容易导致城市地面易形成洪峰,且其强度呈明显增大趋势(方智轩, 曾琪瑶, 吕宇)。由于城市中各种地下建筑设施的修建,使其地下空间大量被利用,在德州乐陵市新湖镇临齐村土壤底部形成大量的不透水层,阻断了毛管悬着水与地下水的连接,更不利于渗水排水。 (二)土壤质量评价研究 1.土壤质量的概念 目前学者普遍们认可的土壤质量的定义是:特定类型土壤在自然或农业生态系统边缘内保持动植物生产力,保持或改善大气或水的质量以及支持人类健康和居住的能力。这一定义强调了土壤三方面的功能(高雨婷 ,贾瑞琪 ,林泽楷,2022):一是生产力,即土壤维持和提高植物和生物生产力的能力;二是环境质量,即土壤降低环境污染物和病菌损害的能力;三是动植物健康,即土壤质量影响动植物和人类健康的能力。即土壤质量被看作是“土壤运动能力”,并认为可以利用这个概念评价土壤管理策略对土壤剖面内的物理、化学和生物性质的影响。Warkentin认为土壤功能是评价土壤质量的基础,而土壤质量的优劣意味着在特定区域的限制条件下土壤功能是否能够最优发挥(孔俊荣 ,胡俊熙 ,梁泽)。 2.土壤质量评价 土壤质量评价是土壤质量研究的基础和重要内容之一,不论是研究土壤质量变化规律,还是目的性的培育土壤,都必须先确定研究地区土壤质量的现状。土壤质量评价主要目的在于评价土壤功能的实现程度。影响土壤质量的因素众多,不仅依赖于土壤的功能、类型和所处的地理位置等结构因素,还依赖于土地利用方式、土壤管理措施、生态系统和环境的相互作用等外界因素,适合的评价方法和适宜的评价指标是影响土壤质量评价结果的关键因素,Yanbing Qi认为标准化的评价体系应该是包括评价指标的准确筛选,指标权重值的客观确定以及数学模型的准确建立(许佳睿 ,谢晟睿, 龚俊浩,2021)。由于土壤发挥着多种功能,因此有必要建立一套综合的土壤质量评价指标体系,但于其结构因素的差异性和外界因素的复杂性,目前土壤学界尚未建立完整、统一的、标准化的土壤质量评价体系。 (三)城市绿地土壤改良研究 1.生活污泥对土壤的改良 Sopper等利用污泥覆盖煤矿废弛,并种植种草和豆科植物,3个月后全部被植被覆盖。Bayes等利用消化污泥和非消化污泥改良水土流失严重的采矿区,发现对草地生长密度和乔木生长有显著作用(秦子琦, 魏瑞琪 ,薛逸凡, 章宇)。Stabnikova等利用污泥和园 艺废弃物生产的人工土壤不但可以促进植物生长,而且能改善土壤的理化性质,增加土壤有机质和有效养分,重金属含量也远低于毒害水平。 2.绿化植物废弃物对土壤的改良 国内外很多企业都将绿化植物废弃物集中堆制,待其腐熟后用于城市绿地土壤改良。比如美国的一些企业和我国的上海都在使用这一废弃物循环利用模式,其主要的优点在于既能实现生态效益,同时又省去处理这些绿化植物废弃物的成本从而达到经济效益(袁晨羽, 田紫菡 ,邱梓萱,2022)。在顾兵、王成等的研究中,绿化植物废弃物被用来改良城市绿地土壤,研究表明能有效的增强土壤保水性能、降低土壤碱化趋势并显著提高土壤养分含量。 3.生活垃圾对土壤的改良 包文睿, 沈浩然 ,黄梦等的研究认为在矿化垃圾中已有超过90%的有机废弃物得到基本降解而且有机质矿化率高,矿物质营养元素丰富、重金属含量低,所以矿化垃圾是很好的有机肥料和土壤改良剂。尹晨皓 ,赵晴雨, 史梓豪, 邹靖等研究发现蔬菜废弃物堆肥施予土壤能有效减少固废物非点源污染,提高土壤肥力。杨文霞等研究发现,菜叶混合垃圾经过堆制后可作为有机肥料施人土壤,减少化肥用量,改善土壤理化性状。 综上所述,目前对于城市绿地土壤的研究主要涉及其土壤特性、土壤改良、土壤质量分析及评价等方面。城市绿地土壤的研究大多是参照于农业土壤研究,虽然在近些年来,其研究有所进步,然而却缺少对城市绿地土壤肥力的研究,因此在城市化进程不断加剧的背景下,本文对城市绿地土壤肥力进行了分析及其评价的研究。为城市土壤的合理利用、城市园林绿化规划和管理以及解决因城市绿地土壤肥力下降导致的生态环境问题提供了基础信息、理论依据和技术支撑,有着较强的现实意义。
放牧强度对内蒙古草原土壤微生物多样性和生态系统多功能性的影响目录一、内容综述 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 研究内容与方法 (4)二、理论基础与研究假设 (6)2.1 草原生态系统概述 (7)2.2 放牧强度概念界定 (8)2.3 土壤微生物多样性理论基础 (9)2.4 生态系统多功能性内涵 (10)2.5 研究假设提出 (11)三、研究区概况与数据来源 (12)3.1 内蒙古草原地理环境特征 (13)3.2 数据来源与样本选择 (14)3.3 数据处理与质量控制 (15)四、放牧强度对土壤微生物多样性的影响分析 (16)4.1 土壤微生物多样性测定方法 (18)4.2 不同放牧强度下土壤微生物多样性的变化规律 (19)4.3 影响因素分析 (21)4.4 研究假设验证 (22)五、放牧强度对生态系统多功能性的影响分析 (23)5.1 生态系统多功能性评价指标体系构建 (24)5.2 不同放牧强度下生态系统多功能性的变化规律 (25)5.3 影响因素分析 (26)5.4 研究假设验证 (28)六、结论与建议 (29)6.1 主要研究结论 (31)6.2 政策建议 (32)6.3 研究局限与展望 (33)一、内容综述本研究旨在探讨放牧强度对内蒙古草原土壤微生物多样性和生态系统多功能性的影响。
随着人类活动的不断扩张,草原生态系统面临着严重的退化和破坏,土壤微生物多样性和生态系统多功能性作为衡量草原生态系统健康状况的重要指标,对于保护和恢复草原生态系统具有重要意义。
研究表明,放牧强度对草原土壤微生物多样性和生态系统多功能性具有显著影响。
适度的放牧有利于草原植物生长,提高土壤有机质含量,从而有利于土壤微生物的繁殖和多样性。
过强的放牧会导致草原植被破坏,土壤有机质流失,进而降低土壤微生物多样性和生态系统多功能性。
合理控制放牧强度对于保护草原生态系统具有重要意义。
王雨菡,陈 莲,张培珍,等.根系分泌物与根际微生物对土壤重金属污染的响应与修复作用(综述)[J].江苏农业科学,2024,52(5):19-27.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2024.05.003根系分泌物与根际微生物对土壤重金属污染的响应与修复作用(综述)王雨菡1,2,陈 莲2,张培珍1,王振江2,3,林 森2,唐翠明2,3,罗国庆2,3,钟建武2,李智毅2,王 圆2(1.广东海洋大学电子与信息工程学院,广东湛江524088;2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,广东广州510610;3.农业农村部华南都市农业重点实验室,广东广州510610) 摘要:我国土壤重金属污染形势严峻,对粮食安全与人体健康构成严重威胁,土壤重金属污染修复是目前急需解决的环境问题之一。
植物修复作为一种绿色安全、环境友好的生物修复技术,近年来备受关注,其发展取得显著成效。
根系分泌物是利用生物修复重金属污染土壤过程中的关键物质,是植物与土壤微生物进行物质交换和信息传递的重要载体,在植物响应污染物胁迫及污染修复中扮演重要角色。
研究根系分泌物和根际微生物对土壤重金属污染的响应与修复作用,揭示两者动态协同作用机制,对深入了解植物修复重金属污染土壤的过程与机理具有重要意义。
本文归纳梳理了根系分泌物的影响因素与现有研究方法,系统总结了多种草本植物根系分泌物和根际微生物在重金属胁迫下的响应与主要修复机制,以及根系分泌物-根际微生物互作对重金属污染土壤的修复作用;并对根系分泌物介导下植物-根际微生物协同修复重金属污染土壤研究过程存在的难题和未来研究方向进行讨论与展望。
结果表明,在重金属胁迫下,根系分泌物的组成和数量均发生显著变化;根系分泌物对重金属污染土壤的修复机制主要包括活化与固化;根系分泌物是影响根际微生物群落形成的重要因素,根际微生物对根系分泌物也具有一定调控功能,两者互作在土壤重金属的消减中发挥了重要作用。
微生物在农业生态中的作用西北农林科技大学资环学院摘要:土壤中存活着大量的微生物,在各个领域都具有重要的作用。
本文论述了微生物在农业方面的作用,包括农田土壤环境,植物的营养吸收,以及在肥料、农药上的应用,综合的分析了其在各个环节的作用,以期为微生物的研究提供参考意见。
关键词:微生物;农业;生物肥料;生物农药0 前言微生物是指一切肉眼看不到的,需要借助显微镜观察的微小生物,包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体。
它们个体微小,与我们生活密切相关。
微生物能够致病,能够导致食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有好的一面。
最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,是医学上的一次重大发现。
后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来[1]。
经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。
还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物,例如:胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌[2]。
微生物体小面大代谢快,生长繁殖快,并且可以生产各种酶类,一些有益的分泌物,都会对外界环境产生影响。
因此,对微生物本身或者其产生的次生代谢产物的应用研究具有现实意义。
尤其是在农业上的开发与利用,比如肥料、农药等,不仅对生态环境具有保护作用,而且对农产品的质量也具有一定的提高作用。
本文综述了微生物在农业各个方面的应用。
为微生物在农业上的研究提供参考意见。
1 微生物对农田土壤的作用1.1 创造土壤、改善土壤环境土壤的形成、除物理、化学囚子外,微生物起主要作用,某些地衣、硫藻、细苗等对岩石矿化起重要作用,类硅酸盐细菌有使砂子变土壤的能力。
土壤中的微生物还具有降解和转化毒害物质的能力,对土壤的修复起到一定的作用[3]。
微生物在土壤改良方面也具有重要的作用。
日本环境研究中心的研究人员利用一种黄色杆菌,能在分酸性和富含铝条件下生长繁殖,结果证明,该细菌能提高土壤pH 值,并降低铝离子浓度,通过微生物的作用改善厂酸性土壤[4]。
土壤重金属污染的微生物修复技术农业资源与环境111班罗赛云【1131240125】【摘要】土壤是农业生产的基础,是人类最基本的生产资料和劳动对象,也是人类世代相传的生存条件和生产条件,是我们的生命线。
然而,土壤污染已成为世界性问题,我国土壤污染总体形势也相当严峻;随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加,我国土壤重金属污染日益严重。
目前,土壤污染的修复方法中以生物修复效果较好,其中微生物修复在土壤污染净化、修复中显示出的作用越来越重要。
该文以土壤污染中的重金属污染为切入点,分析了我国土壤的重金属污染,综述了微生物修复土壤重金属污染的研究进展,讨论了微生物在土壤重金属污染修复中的前景。
【关键词】土壤重金属污染微生物修复原理微生物修复技术一.引言土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景含量,并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。
重金属不能为土壤微生物分解,而易于积累、转化为毒性更大的甲基化合物,甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积,严重危害人体健康。
根据农业部环保监测系统对全国24个省市,320个严重污染区约548万公顷土壤调查发现,大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20%,其中重金属污染占80%,对全国粮食调查发现,重金属Pb,Cd,Hg,As超标率占10%。
重金属污染物在土壤中移动性差,滞留时间长,大多数微生物不能使之降解。
并可经水,植物等介质最终危害人类健康。
二.土壤重金属污染状况污染土壤环境的重金属主要是指生物毒性显著的镉、汞、铅以及类金属砷,其次是指毒性一般的重金属铜、铬、镍、锌、钴、锡等,当前最引起人类关注的是汞、镉、铅、铬、砷等。
我国农田土壤重金属污染现象已经十分严重,近10%的耕地和多数城市近郊农田土壤都受到了不同程度的污染。
调查表明工矿企业的污水排放、污水灌溉、污泥、垃圾肥料、畜禽粪便以及化肥的大量使用是土壤重金属污染的来源。
《我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述》篇一我国农田土壤重金属污染现状、来源及修复技术研究综述一、引言随着工业化和城市化的快速发展,我国农田土壤面临着日益严重的重金属污染问题。
重金属污染不仅对农产品质量安全构成威胁,也对人类健康和生态环境安全产生严重影响。
因此,对我国农田土壤重金属污染的现状、来源及修复技术进行深入研究,具有极其重要的现实意义和科学价值。
本文将对目前我国农田土壤重金属污染的现状进行概述,分析其主要来源,并综述现有的修复技术研究成果。
二、我国农田土壤重金属污染现状目前,我国农田土壤重金属污染问题日益严重,尤其是镉、铅、汞、砷等重金属的污染尤为突出。
这些重金属通过大气沉降、污水灌溉、固体废弃物堆放等多种途径进入土壤,导致土壤质量下降,农产品安全受到威胁。
据相关研究显示,我国受重金属污染的耕地面积已占到全国耕地总面积的近五分之一,且呈逐年上升趋势。
三、农田土壤重金属污染来源农田土壤重金属污染的来源主要包括以下几个方面:1. 工业排放:工业生产过程中产生的含有重金属的废水、废气、废渣等未经处理或处理不当直接排放到环境中,通过大气沉降和污水灌溉等方式进入农田土壤。
2. 农业活动:过度使用化肥、农药等农业投入品,以及不合理的灌溉方式,也可能导致重金属在土壤中积累。
3. 城市生活垃圾和污水:城市生活垃圾和污水中含有大量的重金属,如果不经过妥善处理而直接排放或倾倒到农田中,将导致重金属污染。
四、农田土壤重金属污染修复技术研究针对农田土壤重金属污染问题,国内外学者进行了大量的研究,提出了一系列修复技术。
这些技术主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等。
1. 物理修复技术:主要包括换土法、电动修复法、热解吸法等。
这些技术主要通过物理手段将重金属从土壤中去除或分离,从而达到修复目的。
2. 化学修复技术:主要包括化学淋洗法、化学固定法等。
化学淋洗法是通过使用适当的淋洗剂将土壤中的重金属淋洗出来,然后进行回收处理;化学固定法则是通过向土壤中添加改良剂,将重金属固定在土壤中,降低其生物可利用性。
环境微生物分子生态学研究方法综述摘要:对当前国内外环境微生物多样性的分子生态学研究方法进行了总结和探讨,包括微生物化学成分的分析的方法和分子生物学的方法,以目前比较成熟前沿的分子生物学的方法16S rRNA基因序列分析、变性梯度凝胶电泳(DGGE)/温度梯度凝胶电泳(TGGE)、限制性片段长度多态性(RFLP)和扩增核糖体DNA限制性分析(ARDRA)、末端限制性片段多态性(T-RFLP)、单链构象多态性(SSCP)为例。
在环境微生物多样性研究中,如果可能的话,需要将各种方法结合起来使用,方可掌握有关环境生物多样性的较为全面的信息。
更好的揭示环境变化现状和预示环境的变化趋势,为环境改善修复提供有利依据。
关键词:环境微生物;分子生物学;DGGE;ARDRA;T-RFLP1 引言环境微生物是指环境中形体微小、结构简单的生物,包括原核微生物(细菌、蓝细菌、放线菌)、真核生物(真菌、藻类、地衣和原生动物等)。
数量庞大、种类繁多的环境微生物是丰富的生物资源库[1],也是环境中最活跃的部分,全部参与环境中生物化学反应,在物质转换、能量流动、生物地球化学循环及环境污染物的降解和解毒[2]过程中具有极其重要的作用,亦是评价各种环境的重要指标之一。
比如土壤微生物的数量分布,不仅可以敏感地反映土壤环境质量的变化,而且也是土壤中生物活性的具体体现[3]。
河道、湖泊中微生物量也可以反映该水体的健康状况。
微生物群落结构和多样性是环境微生物生态学研究的热点内容。
微生物群落结构的研究主要通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示环境质量与微生物数量和活性之间的关系[4]。
微生物群落多样性,是指土壤微生物群落的种类和种间差异,微生物群落多样性包括物种多样性、遗传多样性及生理功能多样性等[5]。
物种多样性是群落中的微生物种群类型和数量,其中丰度和均度是多样性指数中的两个组成部分,也是多样性分析中最直观、最容易理解的要素。
土壤氨基糖与微生物残体解释说明以及概述1. 引言1.1 概述土壤是地球上最重要的自然资源之一,扮演着维持生态平衡和支持农业生产的关键角色。
为了保护和改善土壤质量,人们对土壤内部微小但至关重要的组分进行了广泛研究。
其中,土壤氨基糖和微生物残体被认为是评估土壤质量、生物活性和养分循环的重要指标。
本文将探讨土壤氨基糖与微生物残体之间的关系以及它们在土壤环境中的分布和变化,同时阐明它们在土壤功能中所扮演的作用机制。
1.2 文章结构本文包括五个主要部分:引言、土壤氨基糖与微生物残体的关系、土壤氨基糖与微生物残体在土壤环境中的分布和变化、土壤氨基糖与微生物残体在土壤功能中的作用机制解析以及结论和展望。
1.3 目的本文旨在系统地介绍土壤氨基糖与微生物残体之间的联系,并探讨它们在不同土壤环境下的分布和变化规律。
同时,本文还将分析土壤氨基糖与微生物残体对土壤功能的重要影响,包括养分循环和保持、土壤结构形成和稳定性以及调控土壤微生物社群结构和功能。
最后,我们将总结目前对土壤氨基糖与微生物残体的研究现状,并展望未来的研究方向。
以上为“1. 引言”部分的内容说明。
2. 土壤氨基糖与微生物残体的关系:2.1 土壤氨基糖的定义:土壤氨基糖是指在土壤中存在的一类含有葡萄糖胺结构的化合物,包括葡萄糖胺、甘露醇胺、甲基胆碱等多种类型。
它们通常是微生物产生和释放的代谢产物,是反映土壤中微生物活跃度和数量的重要指标。
2.2 微生物残体的含义和特点:微生物残体指的是微生物在其死亡或降解过程中所形成的遗留部分。
它们主要由细胞膜、核酸、蛋白质、多糖等组成,并且具有特定的化学组成和结构特征。
微生物残体作为土壤中最丰富和稳定的有机质之一,对土壤功能和微生物社群结构起着重要作用。
2.3 土壤氨基糖与微生物残体之间的联系与作用机制:土壤氨基糖与微生物残体密切相关,二者之间存在以下联系与作用机制:1) 来源相同: 土壤氨基糖主要来自于微生物的新陈代谢过程,而微生物残体是微生物死亡或降解的产物。
《我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述》篇一我国农田土壤重金属污染现状、来源及修复技术研究综述一、引言随着工业化和城市化的快速发展,我国农田土壤面临着日益严重的重金属污染问题。
重金属污染不仅影响农产品质量安全,还对生态环境和人类健康构成严重威胁。
因此,对农田土壤重金属污染的现状、来源及修复技术进行研究,具有重要的现实意义。
本文将就我国农田土壤重金属污染的现状、主要来源以及当前修复技术的研究进行综述。
二、我国农田土壤重金属污染现状我国农田土壤重金属污染问题日益严重,主要表现为土壤中镉、铅、汞、砷等重金属元素的含量超标。
这些重金属元素主要来源于工业生产、矿山开采、农业活动等。
目前,我国受重金属污染的农田面积不断扩大,污染程度不断加深,给农业生产带来了巨大的损失。
三、农田土壤重金属污染来源1. 工业生产:冶炼、电镀、化工等工业生产过程中产生的重金属废水、废气、废渣等,通过大气沉降、废水灌溉等方式进入农田土壤。
2. 矿山开采:矿山开采过程中产生的尾矿、废渣等含有大量重金属元素,经过雨水冲刷、地表径流等方式进入农田土壤。
3. 农业活动:长期施用化肥、农药等农业投入品,以及不合理灌溉等农业活动也会导致农田土壤重金属含量升高。
四、农田土壤重金属污染修复技术研究针对农田土壤重金属污染问题,目前已经开展了一系列修复技术研究。
这些技术主要包括物理修复、化学修复和生物修复等方法。
1. 物理修复:主要包括客土覆盖、排土回填等方法。
客土覆盖是通过在受污染的土壤上覆盖一层清洁土壤或砂石等材料,以降低重金属元素的含量。
排土回填则是将受污染的土壤挖出,经过处理后重新回填。
2. 化学修复:主要包括淋洗法、钝化法等方法。
淋洗法是通过向土壤中注入淋洗剂,将重金属元素从土壤中溶解出来并排出。
钝化法则是通过向土壤中添加钝化剂,使重金属元素转化为难溶的化合物,从而降低其生物活性和迁移性。
3. 生物修复:主要包括植物修复和微生物修复等方法。
河南科技Henan Science and Technology 地球与环境总780期第十期2022年5月环境因素对青藏高原高寒湿地土壤微生物群落影响研究进展次里央追孙那归布陈俊丽(西藏大学,西藏拉萨850000)摘要:青藏高原上的高寒湿地资源是我国最珍贵的宝库,它在促进气候调节、水源综合补给、生态平衡等各个方面都发挥着重要意义,为高原人民生活及劳作创造了条件。
本研究综述了土壤中的环境因素如盐度、水分、植被等对高寒湿地土壤微生物的影响。
通过对理论结果的分析提出一系列有意义的研究对象,提出可开展生物学技术对微生物繁殖、遗传方面的研究,并通过全面扩展研究范围来展开多种因素综合剖析的研究。
关键词:青藏高原;高寒湿地;土壤微生物;环境因素影响中图分类号:S154文献标志码:A文章编号:1003-5168(2022)10-0120-04 DOI:10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2022.10.027Research Progress on Effects of Environmental Factors on SoilMicrobial Community in Alpine Wetland of Qinghai Tibet PlateauCI Liyangzhui SUN Naguibu CHEN Junli(Tibet University,Lhasa850000,China)Abstract:The alpine wetland resources on the Qinghai Tibet Plateau are the most precious treasure house in China.It plays an important role in promoting the research of climate regulation,comprehensive water supply,ecological balance and other aspects,and creates conditions for the life and work of the people on the plateau.This study reviews the effects of environmental factors in soil,such as salinity,wa⁃ter and vegetation,on soil microorganisms in alpine wetland.Through the analysis of the theoretical re⁃sults,a series of meaningful research objects are put forward;It is proposed that the research on micro⁃bial reproduction and genetics can be carried out by biological technology,and the research trend of com⁃prehensive analysis of various factors can be carried out by comprehensively expanding the research. Keywords:Qinghai Tibet Plateau;alpine wetland;soil microorganism;influence of environmental factors0引言高原湿地是地球腹地群中最关键的位置,是青藏高原生物多样性最丰富、全国池沼面积发育最大的地区。
不同径级侧柏古树根系、土壤和微生物生物量生态化学计量特征目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状综述 (4)1.3 研究内容与方法 (5)二、不同径级侧柏古树根系生态化学计量特征 (6)2.1 根系结构特征 (8)2.2 根系生物量分配规律 (9)2.3 根系氮磷钾含量分布 (10)2.4 根系有机物质累积与循环 (11)三、不同径级侧柏古树土壤生态化学计量特征 (12)3.1 土壤养分含量状况 (14)3.2 土壤微生物生物量变化 (15)3.3 土壤酶活性与生态系统功能 (16)3.4 土壤生态化学计量与植物生长关系 (17)四、不同径级侧柏古树微生物生物量生态化学计量特征 (18)4.1 微生物生物量分布规律 (19)4.2 微生物群落结构特征 (20)4.3 微生物生态功能与服务 (21)4.4 微生物生物量与环境因子关系 (22)五、不同径级侧柏古树根系、土壤和微生物生物量生态化学计量关联性分析245.1 根系、土壤与微生物生物量之间的相关性 (25)5.2 生态化学计量特征在生态系统中的作用 (26)5.3 生态系统稳定性与可持续性评价 (27)六、结论与展望 (29)6.1 研究结论总结 (30)6.2 对生态环境治理的启示 (31)6.3 研究不足与未来展望 (32)一、内容概括本论文深入探讨了不同径级侧柏古树的根系、土壤及微量之间的生态化学计量特征,旨在揭示古树在生态系统中的稳定地位与重要作用。
研究采用了多种方法和技术,包括野外调查、实验分析以及模型构建等,以全面评估侧柏古树的生长状况及其与环境因子的相互关系。
通过对比分析不同径级古树的生理指标和生化参数,研究者们进一步阐明了这些古树在碳、氮、磷等营养元素循环中的作用和意义。
研究还关注了微量的变化对古树生长的影响,揭示了微生物群落结构与古树根系、土壤生态化学计量之间的内在联系,为古树保护和生态修复提供了科学依据。
土壤固碳的研究进展综述第一章:前言近年来气候变化引起了世界各国的广泛关注,土壤碳固定作为重要的碳汇成为了研究热点,也成为了应对气候变化的有力武器。
本文将从土壤碳固定的概念、影响因素以及其研究进展等三个方面进行综述,为有关研究提供参考。
第二章:土壤固碳的概念土壤碳固定,指的是土壤系统在地球大气中的二氧化碳循环中,通过增加土壤有机质的储存,从而减少大气中的二氧化碳浓度的过程。
土壤固碳有利于改善土壤质量,提高土壤肥力和生产力,减轻大气中二氧化碳的浓度,缓解温室气体的危害,有益于环境保护和生态建设。
第三章:土壤固碳的影响因素1. 土壤类型土壤类型对土壤固碳有重要影响,不同类型的土壤固碳能力不同。
研究表明,深厚、肥沃、有机质含量高的土壤可以固定更多的碳。
2. 土壤湿度土壤湿度是影响土壤固碳的重要因素之一。
通常情况下,土壤湿度较高时,土壤固碳能力会增加,所以在管理土壤水分时需要考虑其对土壤固碳的影响。
3. 土壤通气性土壤通气性对土壤固碳也有一定的影响。
当土壤通气性不良时,会导致土壤有机质分解缓慢,进而影响土壤固碳能力。
4. 土壤温度土壤温度是影响土壤固碳的主要因素之一。
土壤温度升高会促进有机质分解,从而减少土壤固碳能力。
因此,要想增加土壤固碳能力,需要控制好土壤温度。
第四章:土壤固碳的研究进展1. 秸秆还田秸秆还田是利用农作物秸秆等残留物还田,通过增加土壤有机质含量来提高土壤固碳能力的方法,具有简单易行和效果显著等优点。
2. 绿肥覆盖绿肥是指在农业轮作中,利用豆科等植物进行间作和翻耕,增加土壤有机质含量并提高土壤肥力的一种方法。
研究表明,绿肥覆盖可以显著增加土壤有机质含量,提高土壤固碳能力。
3. 植树造林植树造林是增加土壤有机质含量的有效途径之一。
通过植树造林和草地建设等活动,可以增加土壤有机质含量,促进土壤固碳。
4. 微生物处理技术近年来,微生物处理技术逐渐成为一种重要的土壤固碳措施。
采用微生物处理技术可以增加土壤中有机质的含量,提高土壤固碳能力。
青泥学术文献综述青泥学术文献综述引言:青泥是一种常见的土壤类型,由于其特殊的物理、化学和生物性质,吸引了许多学者的研究兴趣。
本文旨在综述关于青泥的学术文献,探讨其起源、形成、特性以及对环境和农业的影响。
青泥的起源和形成:青泥是一种由黏土和有机物质组成的土壤类型。
其起源主要与湖泊、河流、沼泽和海洋等水体的沉积作用有关。
在长时间的湿润条件下,水体中的悬浮物质逐渐沉积,并通过微生物的作用逐渐转化为有机物质。
由于青泥富含有机质,因此具有较高的肥力和保水性。
青泥的特性:青泥具有独特的物理、化学和生物性质,使其在环境和农业领域具有重要的应用价值。
首先,青泥具有良好的结构稳定性和透水性,能够促进土壤的通气和排水。
其次,青泥富含有机质,含量通常高于其他土壤类型,因此具有较高的养分含量和保水能力。
此外,青泥中存在大量的微生物,对土壤有机质的分解和养分的循环具有重要的作用。
青泥对环境的影响:青泥在环境中起到重要的生态功能。
首先,青泥能够吸附和稳定许多有害物质,如重金属离子和农药残留,从而减少其对水体和植物的污染。
其次,青泥的富有机质能够增加土壤的碳储量,对缓解全球气候变化具有积极的影响。
此外,青泥还能够提供适宜的生境条件,促进土壤生态系统的平衡和稳定。
青泥在农业中的应用:由于其肥力和保水性的优势,青泥被广泛应用于农业生产中。
首先,青泥可以用作土壤改良剂,增加土壤的肥力和改善土壤结构。
其次,青泥可作为有机肥料的原料,通过混合和堆肥处理,提供植物所需的养分。
此外,青泥还可用于农田的覆盖和护坡,防止水土流失和土壤侵蚀。
结论:通过对青泥学术文献的综述,我们了解到青泥作为一种特殊的土壤类型,具有独特的起源、形成、特性以及对环境和农业的影响。
未来的研究可以进一步探索青泥的物理、化学和生物性质,以及其在环境保护和农业可持续发展中的应用潜力。
植物根际分泌物与土壤微生物互作关系的机制研究进展一、本文概述植物根际分泌物与土壤微生物的互作关系是土壤生态学和环境科学领域的重要研究内容。
根际,作为植物与土壤微生物交互作用的关键区域,其分泌物对土壤微生物群落结构、功能和活性具有显著影响。
本文旨在综述近年来关于植物根际分泌物与土壤微生物互作关系的机制研究进展,包括根际分泌物的组成与功能、土壤微生物对根际分泌物的响应以及二者互作在植物生长、土壤养分循环和生态系统健康等方面的作用。
通过综述相关研究,可以为深入理解植物与土壤微生物相互作用机制提供科学依据,同时为农业生产中的土壤管理和生态修复提供理论支持。
二、植物根际分泌物的种类与功能植物根际分泌物是一个复杂且多样的化合物群体,主要包括低分子量有机酸、氨基酸、糖类、酚酸、黄酮类化合物等。
这些分泌物在植物与土壤微生物的互作关系中发挥着至关重要的作用。
低分子量有机酸,如柠檬酸、苹果酸、草酸等,是植物根际分泌物的主要成分之一。
它们能够影响土壤的pH值,从而影响土壤中营养元素的可用性和微生物的活性。
这些有机酸还能与土壤中的铝、铁等离子形成络合物,提高这些离子的移动性和植物对这些元素的吸收效率。
氨基酸作为蛋白质的基本构成单元,也是植物根际分泌物的重要组成部分。
它们可以作为微生物的碳源和氮源,促进微生物的生长和活性。
同时,某些氨基酸如谷氨酸、天冬氨酸等还具有螯合金属离子的能力,对土壤中重金属的解毒和植物对营养元素的吸收具有积极作用。
糖类物质,如葡萄糖、果糖、蔗糖等,在植物根际分泌物中也占有一定比例。
它们可以作为微生物的能源物质,促进微生物的生长和繁殖。
糖类物质还能与土壤中的蛋白质和脂质结合,形成稳定的土壤团聚体,有利于土壤结构的改善和土壤水分的保持。
酚酸和黄酮类化合物是植物根际分泌物中的一类重要次生代谢产物。
它们具有很强的抗氧化性和抗菌活性,可以抑制病原菌的生长和繁殖,提高植物的抗病能力。
这些化合物还能与土壤中的蛋白质和核酸结合,影响微生物的代谢和遗传过程。
50卷第6期Vol.50,No.6青海畜牧兽医杂志Chinese Qinghai Journal of Animal and Veterinary Sciences4312/2020青藏高原高寒草地退化对土壤微生物影响研究进展贺有龙1,张骞2,张中华2,周华坤2(1.青海省果洛州草原站,大武814000;.青海省寒区恢复生态学重N实验室中国科学院西北高原生物研究所,西宁810008)摘要:土壤微生物在生态系统中发挥着极为重要的作用,对土壤的形成发育、物质循环和肥力演变等均有重大影响。
近年来,在全球气候变化与人为干扰等因素的影响下,青藏高原高寒草地退化呈加剧趋势。
高寒草地退化引起的植被多样性下降,土壤结构改变等对土壤微生物产生了很大影响。
本文在综述青藏高原高寒草地退化的现状,高寒草地退化对土壤理化性质影响的相关研究进展的基础上,针对高寒草地退化对土壤微生物群落多样性、土壤微生物量及土壤酶的影响进行了进一步的分析评述。
得出:高寒草地的退化通过改变地上植被与地下生境对土壤微生物产生影响。
一方面改变了土壤微生物在地下的丰富度以及分布格局,另一方面改变了土壤微生物过程。
指出高寒草地土壤微生物研究中还应考虑气候变化的影响和对于土壤微生物微观层面的研究。
以期为不同退化程度的高寒草地土壤微生物特性的研究提供参考,同时为退化草地的微生物功能修复提供理论依据。
关键词:高寒草地退化;土壤理化性质;土壤微生物群落多样性;土壤微生物量;土壤酶中图分类号:S812.2文献标识码:A文章编号:1003-7950(2020)06-0043-091引言土壤微生物是生活在土壤中的细菌、真菌、放线菌、藻类的总称,其生命周期短,对生存的微环境十分敏感,能对土壤生态变化和环境胁迫做出快速反应[1-3],它们在土壤结构形成、有机质和矿物质分解、固氮、降解土壤中残留的污染物等方面发挥着重要的作用⑷,是土壤质量和土壤性能评价的一项重要指标[5]0作为草地生态系统的重要组成部分,土壤微生物的组成直接影响生态系统过程,对地球化学过程起重要调节作用,在草地土壤肥力演变和养分循环中具有重要意义,与草地生态系统的健康密切相关[6]0此外,来源于土壤中微生物、动植物分泌物及残体的土壤酶是土壤最活跃的有机成分之一,用于表征土壤生物学活性和维持土壤肥力切0土壤微生物和土壤酶往往共同参与土壤物质循环和能量转化过程[8]0因而土壤微生物的分布与活动既反映了植物群落、土壤养分及外因干扰等各因素对微生物的影响,也反映了土壤的肥力水平和吸收状况[9]0同时,研究也发现土壤微生物和土壤酶活性高低代表着土壤中物质分解代谢的旺盛程度[10]0目前关于土壤微生物与土壤酶的相关研究主要集中在特定酶活性高低和微生物分布,不同地区土壤肥力及生化代谢现状,酶活性、微生物与土壤环境、人为因素之间的互作效应等方面[11]0青藏高原是我国主要牧草资源地,天然草地约1.5亿hm2,约占我国草地面积的1/30其中,高寒草地面积约有0.7亿hm2,约占青藏高原草地面积的49%0近年来,由于高寒草地生态系统所固有的脆弱性和不稳定性使其对外在干扰具有高度的敏感tt[12-14]0加之全球性的气候变暖、人类不合理的草地利用与管理模式,以及一些大型工程的建设等的破坏,导致高寒草地生态系统出现不同程度的退化[15-18]0草地退化不仅导致草原面积锐减、草地资源日趋枯竭、载畜能力降低、饲草供需矛盾加剧,更为严重的是造成气候旱化、水土流失、沙尘暴等环境问题,导致草原生态系统严重失调,其稳定性、抗干扰能力及其生态功能下降,脆弱性增强,物种多样性丧失和生态系统功能下降等一系列严重后果[12-14]0此外,高寒草地处于恶劣的自然环境中,生态系统自收稿日期:2020-11-02基金项目:青海省创新平台建设专项(2017-ZJ-Y20)青海省重点研发与转化计划(2016-NK-A7-BA-02;2019-SF-A12)作者简介:贺有龙(1976-),高级畜牧草原师,主要从事高寒草地生态保护与退化草地修复方面的研究工作°E-mail:924216626@ 442020年第50卷第6期(总第270期)青海畜牧兽医杂志愈能力有限,土壤环境极为脆弱,且成土过程相当缓慢。
缘乞科枚Journal of Green Science and Technology2021年4月第23卷第8期土壤微生物多样性及其影响因素王佩瑶,张璇,袁文娟,马文平,王欣丽(临沂大学资源环境学院,山东临沂276005)摘要:土壤微生物多样性是指土壤微生物在自然界中的种类多样性,包括功能多样性、遗传多样性、物种多样性。
通过对已有的研究成果进行总结归纳,综述了彩响土壤微生物多样性的因素,围绕土壤水分、土壤温度、土壤pH值、土壤覆盖植被类型、种植制度、施肥等方面对土壤微生物多样性彩响因素进行了探讨。
由于土壤微生物多样性对土壤生态系统以及农业生产有显著影响,因此,对土壤微生物多样性的研究至关重要。
为此,主要从土壤微生物多样性出发,分析了影响土壤微生物多样性的因素。
关键词:土壤微生物;影响因素;种植制度;植被中图分类号:S154.3文献标识码:A文章编号:1674-9944(2021)08-0163-021土壤微生物多样性土壤微生物参与土壤生态系统的能量流动和养分循环,影响生物的地球化学循环过程,其对土壤质量的影响越来越受到重视,了解土壤微生物多样性对生态系统的恢复和可持续性越来越重要。
它们对土壤结构形成、有机质分解、毒素去除以及碳、氮、磷和硫的生物地球化学循环都有重要贡献。
土壤中微生物多样性程度对影响农业土壤环境和土壤质量至关重要。
根据研究调查显示,农田土1g干土中就有数万细菌种类,微生物个体数可达10亿个。
土壤拥有非常复杂的环境体系,其不同理化性质决定了微生物具有物种上、功能上、遗传上的多样性。
1.1物种多样性在人类研究土壤微生物过程中,在土壤中发现成千上万的微生物,如细菌、真菌、古菌、病毒等。
而在细菌类群中有紫色光合细菌、绿硫细菌、无硫绿细菌、蓝细菌、浮霉状菌属等。
有些土壤中的微生物可以进行光合作用,以帮助植物更好的生长和繁殖。
由于人类研究方法以及设备的局限性,对土壤微生物的物种多样性研究还只是冰山一角,在土壤微生物中还有更多物种去探索发现。
微生物学综述题目:蓝细菌的应用与研究发展班级:生物技术2013(生物制药)蓝细菌的应用和研究发展摘要: 蓝细菌(Cyanobacteria)旧名蓝藻或蓝绿藻,是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素和藻蓝素(但不形成叶绿体)、能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。
本文就蓝细菌的光合作用、固氮作用、食品功用、医疗功效、环境监测等,以及其研究发展进行了综述。
关键词:蓝细菌,光合作用,生物固氮,制氢研究,功能食品,环境监测蓝细菌是原核生物,又叫蓝藻、蓝绿藻,大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,因此又叫粘藻.在所有藻类生物中,蓝藻是最简单、最原始的一种。
其应用是多方面的,主要有光合作用、固氮作用、功能食品等.常见种类有蓝球藻、颤藻、念珠藻、鱼腥藻、螺旋藻等。
蓝细菌是海洋生态系统的重要组成部分,在初级生产中占有重要地位,对海洋生态系统的稳定性和多样性具有重要意义。
一.分布目前蓝细菌约有2 000种,由于可耐受恶劣的极端环境,因此广泛地分布在淡水、湖沼和海洋等水体中以及潮湿土壤、岩石、树木等处,即使在寒冷的南极和高达85℃的温泉中,甚至在贫瘠的沙质海滩和荒漠的岩石上都能存在。
蓝细菌在地球环境的演变和生物的进化中也起到非常重要的作用,因为蓝细菌是地球上最早的放氧型光养生物,担负着地球大气从无氧到有氧的转换功能.蓝细菌目前至少有三方面的开发应用:一是它可直接食用,蓝细菌是目前已知生物蛋白质含量最高的,可达50%以上,如发菜、螺旋藻等是极具开发前景的食品;二是在基因改造方面的应用,可将蓝细菌中能够抵抗恶劣环境的基因鉴定并分离出来,构建有更好地抵抗恶劣环境能力的转基因作物;三是在环保领域的应用。
利用蓝细菌能结合并清除水中有害金属、有害化学物质以及利用其对海水淡化的能力,进行环境污染监测和污染水的处理。
但应注意,当淡水、海水中的N、P营养成分增加造成水体富营养化时,蓝细菌会形成赤潮和水华这种自然生态现象,使水中含氧量降低和有毒物质积累,造成鱼类等水生生物死亡。
土壤微生物及微生物量研究综述 陈建国 20092133 水保09级 一、研究背景 土壤微生物是生态系统的重要组成部分[1]。土壤微生物一方面对土壤有机物质起分解作用,使有机物质转化成有效养分,另一方面,对土壤中的无机营养元素起固持和保蓄作用[1-4]。土壤微生物在土壤养分转化与循环、维护生态平衡和保护环境等方面具有非常重要的意义。 土壤微生物与植物在根际微环境中进行着复杂频繁的互作。土壤有益微生物通过其代谢活动提高土壤中植物营养元素的有效性,改变了植物根系生理状态,最终促进了植物的定植、生长和发育;植物通过其根际分泌物影响着土壤微生物的群落结构和代谢活性。土壤微生物与植物相互作用不是完全独立的,还受到土壤、温度、水分等多种环境因素影响,进一步研究植物、土壤微生物与环境关系,特别是研究植物一土壤一微生物所构成的系统可为今后进行绿色农业、林业保护和环境保护等提供更有价值的信息[17]。 森林土壤微生物是森林生态系统的重要组成部分之一,在林地枯枝落叶分解、腐殖质合成、土壤养分循环和能量转化中起着重要作用,其数量不仅直接影响土壤的生物化学过程和土壤养分的组成与转化,也是土壤中生物活性的具体体现,是维持和恢复林地生产力的主要因素。森林土壤微生物的种群、数量直接影响土壤理化性质、土壤肥力和森林的生长发育 ;其分布及活动是森林生产环境综合评价的主要依据之一;也是反映土壤质量、人类干扰以及土地利用变化最为敏感的指标之一。开展森林土壤微生物的研究有助于了解森林生态环境下植被的演替动态,进而揭示天然林土壤生态系统的退化机理和过程,为退化林地土壤生态系统的恢复和重建对策,森林生态安全保障系统的构建提供科学依据。目前,森林土壤微生物的动态变化多见报道,但对其变化规律和调控机理仍缺乏系统全面的认识[25]。 20世纪70年代以来,国内外对此进行了广泛深入的研究,尤其在林地土壤上的研究更加深入细致。近10年来,人们开展了土壤微生物量与环境生态及养分循环等方面的研究,取得了重要进展,如不同生态环境下土壤微生物量的变化,人类活动对土壤微生物量的影响关系等微生物量的空间分布规律明显,如水平分布与植物根系的分布有密切的关系,大量的微生物都集中在根系周围;土壤中微生物分布还具有明显的垂直地带性。微生物量的时间分布及其影响因子分析表明,土壤微生物量的季节变化规律与生境的变化有关,但其变化量的多少可能与所选样地的特殊性有关[24]。
二、研究内容及成果
土壤微生物量是指土壤中体积小于5×103 μm3的生物总量(不包括活的植物体),是活的土壤有机质部分[1-5]。广义的土壤微生物量应包括微生物碳、微生物氮、微生物磷和微生物硫。土壤微生物量的多少及其变化是土壤肥力高低及其变化的重要依据之一。土壤微生物是土壤有机质和土壤养分(C、N、P、S等)转化和循环的动力,它参与有机质的分解,腐殖质的形成,养分的转化和循环的各个生化过程[3-6]。作为土壤肥力水平的活指标,已逐渐受到土壤学者的关注。土壤微生物生物量的多少反映了土壤同化和矿化能力的大小,是土壤活性大小的标志。微生物对有机碳的利用率是一项反映土壤质量的重要特性。利用率越高,维持相同微生物生物量所需的能源就越少,说明土壤环境有利于土壤微生物的生长,土壤质量比较高。土壤微生物生物量的大小与土壤中有机质含量以及土壤理化性质密切相关。因此,土壤微生物量的研究对于提高土壤自然肥力和维护土壤生态平衡具有重要的理论意义。土壤微生物量是近10年国内外专家土壤学研究的热点和难点之一。 可作为土壤中植物有效养分的储备库,约占土壤有机质的1~3%[2-3]。微生物量越大,土壤保肥作用则越强,并使土壤养分趋于积累。因此,土壤微生物量是植物矿质养分的源和汇,是稳定态养分转变为有效态养分的催化剂[2],可以代表参与调控土壤中能量和养分循环及有机物质转化所对应微生物的数量,常被用于评价土壤的生物学性状[1,5]。 土壤微生物量碳和氮是土壤有机碳和氮中较为活跃的组分之一【6】,其含量在一定程度上反映了土壤的肥力状况。土壤微生物量的研究方法倍受关注,但直到近三十年才取得一些进展[9]。土壤微生物量碳还具有极高的灵敏性,可以在全碳变化之前反映出土壤微小的变化[10,12],也可以反映土壤能量循环和养分转移与运输[13]。近20余年,国内外研究者就土壤微生物量碳和氮含量及转化等开展了不少研究[14~19],结果表明,土壤微生物量碳和氮与土壤养分的转化和供应以及温室效应气体的释放等有密切关系。因此,土壤微生物量及其含养分被越来越多的研究者用于评价耕作栽培、施肥等措施对土壤性质的影响,监测退化土壤不同植被的恢复效果,以及气候变化对生态环境质量影响的重要指标之一。徐华勤等研究发现:土壤养分与微生物量碳、氮相关性分析结果表明,土壤微生物量碳与有机碳、全N、速效N呈显著正相关;土壤微生物量氮也与有机碳、全N、速效N呈显著正相关。土壤微生物量碳、氮之问也显著相关。可见,土壤微生物生物量碳、氮能够较好地反映不同土地利用方式下土壤碳、氮水平【20】。黄靖宇等研究还发现植物在生长旺季,根系对土壤中碳、氮的吸收与微生物对碳、氮的需求是一种竞争的关系,植物对土壤中碳、氮的需求越大,土壤微生物量碳、氮的值就越小[21]。近期研究结果还表明,农作物产量和吸氮量与土壤微生物量氮呈正相关。因此,研究土壤微生物生物量对了解土壤养分转化过程和供应状况具有重要意义。 同时土壤微生物在污染土壤的生物修复方面也发挥着巨大作用[22],进一步研究土壤微生物与环境关系,特别是研究植物-土壤-微生物所构成的系统可为今后进行绿色农林业保护和环境保护等提供更有价值的信息[23]。 三、研究展望 森林土壤生物学是土壤科学研究的热点之一, 也是现代土壤科学研究最重要的内容之一。目前中国森林土壤微生物的研究较多,但与欧美国家相比仍存在较大差距,整体研究水平亟待提高。因此追踪国际森林土壤生物学发展的前沿和热点,大力开展国际合作,深入新领域、新技术的研究与开发是当前的主要问题。为此,应特别关注以下四个方面的研究工作: (1)森林土壤微生物与环境变化。加强开展基础性研究工作,探究土壤微生物与环境之间的相互关系;重视森林土壤温室气体变化规律研究,包括参与二氧化碳、一氧化氮、甲烷等温室气体形成的微生物群落结构、数量和分布特征,进一步探讨温室气体浓度升高条件下森林土壤微生物的响应机制和生物学机理。 (2)森林土壤微生物多样性及功能。微生物参与森林土壤中的重要生态过程,包括土壤形成、物质循环及养分供给等;采用分子生物学技术、同位素标记技术深人分析土壤物质与养分循环过程及相关的土壤微生物生物类群。 (3)森林土壤质量与微生物生物量。目前土壤质量常以土壤的物理化学性质指标为基础,由于这些指标相对稳定,难以切实反映森林土壤质量变化。因此,应在土壤微生物学领域寻找和选取敏感生物学指标,作为研究对象反应森林土壤性质改变。 (4)森林土壤微生物学鉴定技术。土壤微生物的活性、分类和数量鉴定是该学科的重点研究领域。传统的计数和分类鉴定方法具有一定的局限性,并且分离出来的种类和活菌数较少 有必要引进和开发针对森林土壤微生物的活性、分类鉴定的技术方法。目前,土壤酶学和元蛋白组学技术能很好地进行微生物群落生态功能和活性分析,454DNA测序及群落结构分析技术也能较好地分析微生物的遗传特征和生理学特征;这些方法的改进与提高将成为以后土壤微生物生态学的研究重点。
四、主要参考文献 [1 ]韩永伟,韩建国,王 堃等. 农牧交错带退耕还草对土壤微生物量C N的影响[J]. 农业环境科学学报, 2004, 23(5): 993-997 [2 ]何友军,王清奎,汪思龙等. 杉木人工林土壤微生物生物量碳氮特及其与土壤养分的关系[J]. 应用生态学报 2006,17(12):2292~2296 [3 ]张海燕, 张旭东, 李 军等. 土壤微生物量测定方法概述[J]. 微生物学杂志, 2005年7月第25卷第4期 [4 ]肖 波, 刘增文, 孙 强. 不同林地枯落叶混合分解对土壤微生物C、N的影响[J]. 西北林学院学报, 2008, 23(4): 23~26 [5 ]张士亮, 李 鹏. 施肥对土壤微生物多样性的影响[J]. 中国林副特产, 2011年2月第一期 [6 ]梁 斌, 周建斌, 杨学云, 等. 不同培肥措施下种植制度及撂荒对土壤微生物量碳氮的影响[J]. 中国生态农业学报, 2009, 17(2): 209~214 [7]汪文霰, 周建斌, 严德翼, 等. 黄土区不同类型土壤微生物量碳、氮积可溶悛毒桃氮蛉含量及其关系[J]. 水土保持学报, 2006, 20(6): 103~106 [8]Tu C, Louws FJ, Creamer NG, et a1. Responses of soil microbial biomass and N availability to transition strategiesfrom ,to,organi,farming systems[J. Agriculture Ecosystems & Environment, 2005, 113: 206~215 [9]Hatch DJ, Lovell RD, Antil RS, et a1. Nitrogen mineralization and microbial activity in permanent pastures,amended with nitrogen,fertilizer or dung[J]. Biol. Fertil, Soils, 2000, 30: 288~293 [10]Jenkinson DS, Powlson DS. The effects of biocidal treat merits on metabolism in soil a method for measuring soilbiomass[J]. Soil Biology & Biochemistry, 1976, 8: 209~213 [11]李云乐, 乔玉辉, 孙振钧, 等. 不同土壤培腮措施下农田有机物麦秸分解的数学模研究[J]. 中国生态农业学报, 2007, 15(3): 61~63 [12]李红梅, 关春林, 周怀平, ,等. 施肥培肥措施对春玉米农田土壤氨挥发的影响[J]. 中国生态农业学报, 2007, 15(5): 76~79 [13]杨文亭, 冯远娇, 王建武. 不同耕作措施对土壤微生物的影响[J]. 土壤通报, 2011, 42(1):214~219 [14]李 玥. 不同林龄水杉人工林下土壤微生物量的变化研究[J]. 林业建设, 2010, 1: 12~19 [15]陶水龙, 林启美, 赵小蓉. 土壤微生物量研究方法进展[J]. 土壤肥料, 1998(5):15~18 [16]姜培坤, 徐秋芳, 俞益武. 土壤微生物量作为林地土壤肥力指标[J]. 浙江林学院2002, 19