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土壤微生物是构成自然、管理生态系统的重要部分，在养分循环、土壤肥力维持和土壤固碳等方面起着至关重要的作用。土壤微生物的变化与季节更替具有密切关系，通过季节性降水和环境温度的变化作用于微生物群落，而植被季节性凋落物通过改变土壤pH和碳、氮、磷等元素使土壤微生物群落发生改变，导致土壤微生物群落结构呈现明显季节动态。基于国内外学者对不同生境中土壤微生物研究成果，围绕土壤湿度、温度和植被凋落物3个季节性因素对土壤微生物的影响进行了较为系统的阐述，明确季节性因素对土壤微生物群落影响的重要性，为深入研究土壤微生物群落的时空变化提供科学依据。 相似文献
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土壤氮循环微生物过程的分子生态学研究进展 总被引：17，自引：2，他引：15
固氮作用、硝化作用和反硝化作用是土壤微生物参与氮素循环的三个重要方面。自分子生态学方法应用于土壤学后,土壤微生物作用于氮素循环过程的机理研究取得了若干重要进展。包括:1)利用固氮菌的nifH基因作为分子标记研究有机质、氮素与固氮微生物之间的关系,发现固氮微生物的丰度和群落结构与土壤有机质含量呈正相关。然而,固氮微生物的丰度和群落结构与土壤速效N含量呈负相关,施用氮肥会抑制固氮微生物的生长,施氮土壤固氮微生物数量减少,多样性降低。2)以氨氧化微生物功能基因为探针,揭示了土壤pH与氨氧化微生物分布关系密切,碱性土壤中氨氧化细菌是硝化作用主要参与者,而酸性土壤中氨氧化古菌是硝化作用的主导者。土壤中N素的含量也影响氨氧化微生物的数量和群落结构,施入氮肥后氨氧化微生物的数量和活性增加。3)利用反硝化功能基因为分子标记研究土壤因子对反硝化细菌群落的影响,阐明了土壤可溶性有机碳、pH和土壤水分是影响反硝化细菌数量和群落结构的重要因子,并且发现土壤反硝化细菌与土壤反硝化能力和氧化亚氮释放之间存在着一定的联系,但这种联系在不同研究对象中存在差异,需要进一步确认。目前,利用分子生物学技术解析土壤氮素循环微生物生态功能取得了重要的进展,但还需进一步深入。今后,将采用包括同位素在内的示踪技术与分子生物学方法相结合共同分析氮循环不同代谢过程微生物种群间的相互关系以及氧化亚氮产生与硝化和反硝化微生物之间的关系。 相似文献
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亚热带水稻土碳循环的生物地球化学特点与长期固碳效应 总被引：4，自引：1，他引：3
稻田是我国重要的农田生态系统,对农业生态环境保护和国家粮食安全具有举足轻重的作用。水稻土有机碳循环既是土壤物理、化学、生物过程和土壤肥力的基础,又与土壤固碳功能、温室气体产生和排放密切相关。近10年来,本研究团队以探讨水稻土固碳(肥力提升)与减排科学原理为目标,瞄准土壤有机碳矿化的"控制阀"假说与"激发效应"、水稻土固碳与温室气体排放的生物地球化学过程机理等前沿性的重要基础科学问题,遵照以典型案例(典型景观单元和长期定位试验监测)揭示区域水稻土有机碳演变基本规律与固碳潜力,借助模拟试验阐明水稻土长期固碳的生物地球化学机理的整体研究思路,运用同位素示踪和生物分子技术,系统研究了亚热带水稻土碳的生物地球化学循环特点与长期固碳效应。研究表明,过去30年间,水稻土有机碳处于持续增加状态,增幅达60%,年平均固碳速率为0.28 t/hm~2,具有明显固碳效应;且水稻同化"新碳"的输入抑制了水稻土原有有机碳的矿化,表现出明显的负激发效应,证实了亚热带水稻土的"阻滞效应"。量化了水稻生长期间光合碳对土壤有机碳各组分的贡献及其对氮素的响应特征;发现水稻光合碳向土壤微生物快速转移,同化根际碳的微生物主要为真菌和革兰氏阴性菌。发现稻田土壤具有微生物光合同化大气CO_2并将其转化为土壤有机碳的能力;农田土壤固碳功能种群主要包括固碳细菌和藻类。阐明了稻田土壤有机质周转过程的生态化学计量学特征,揭示了"水稻—微生物—土壤"相互作用的养分调控机理,以及土壤C、N、P等元素耦合的微生物计量学调控机制。基于微流控芯片技术,构建土壤芯片并实现了土壤微界面生物地球化学过程的动态模拟和监测。提出基于丘陵区稻草"易地还土"和稻田施用生物质炭的固碳减排新措施。研究成果为亚热带水稻土有机碳积累、生产力提升和农田可持续发展提供了重要科技支撑。 相似文献
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生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质。生物炭能够影响微生物参与的与土壤有机碳
库周转相关的生物地球化学循环过程。生物炭对土壤有机碳和微生物的影响与生物炭性质、施加量、土壤环境条
件有关,各研究结论并不一致。一些研究指出施加生物炭可以增加土壤有机碳抵抗微生物降解的稳定性,降低土
壤有机碳的矿化速率,具有良好的固碳潜力。然而也有很多学者报道了施加生物炭对土壤微生物性质产生有益的
影响,如增加土壤微生物生物量和活性,从而显著提高土壤有机碳的矿化速率。在综述生物炭对土壤本身有机碳
分解、土壤有机碳活性和稳定性、土壤团聚体及其稳定性、土壤微生物生物量和活性、土壤微生物群落结构影响
的基础上,提出未来的研究需要综合考虑生物炭还田可能带来的潜在环境效益和风险。 相似文献
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随着现代社会的快速发展和人类活动的日益增多,极端气候如干旱和高温等事件越来越频繁地出现.干旱和高温的同时发生容易形成极端干旱,不仅会改变土壤基本理化性质及功能,还会影响土壤微生物群落的组成和结构,同时对微生物介导的土壤微生物过程及生物地球化学循环产生深远影响,因此了解极端干旱如何影响土壤微生物群落及其功能显得至关重要.本文从个体到群落的角度综述了极端干旱对土壤微生物的影响及微生物对极端干旱的响应,包括极端干旱对微生物DNA及细胞完整性造成的伤害、对细菌群落和真菌群落组成的影响、对土壤微生物介导的碳氮循环功能的影响以及极端干旱下根际分泌物对根际微生物功能的影响,最后从交叉学科原位研究角度和分子组学角度对相关机理进行了展望. 相似文献
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高山生态系统土壤微生物群落特征及氮素动态研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
高山环境由于其特殊的地理位置和严酷的气候条件,限制着高山植物的生长和物候节律。探究高山生态系统土壤微生物群落的结构和组成及土壤氮素循环特征,有助于了解高山生态系统土壤对植物生长的养分供应状况。该文通过对国内外学者关于高山生态系统土壤微生物群落特征及氮素动态的研究结果进行综述,以期为探究高山环境土壤微生物活动及氮素循环提供参考。 相似文献
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氮在凋落物-土壤界面连续体转移研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
凋落物-土壤界面连续体是森林生态系统的最重要部分,也是氮素生物地球化学循环最活跃的场所。土壤氮元素的生物地球化学循环广义上可分为转运和转化2个环节,真菌和细菌分别在这2个环节上扮演重要角色。降雨、氮沉降和温度等变化能够改变森林生态系统的氮生物地球化学循环过程,在全球变化加剧背景下,深入了解凋落物-土壤界面连续体内氮的转运和转化过程和机制尤为重要。本文综述了凋落物-土壤界面连续体的研究现状,通过应用N示踪、分子生物学测序和N-DNA-SIP分子探针技术,研究氮转运和转化的微生物群落及其过程的可行性,并提出今后森林生态系统凋落物-土壤界面连续体的氮循环模式,强调了真菌的转运和细菌的转化过程在氮固持中的贡献,有助于森林生态系统氮固持力和机制系统认知,为开展温带森林生态系统管理和氮排放控制提供了思路。 相似文献
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为准确评估亚热带稻田土壤的固碳特性及其有机碳的储量动态变化情况,进一步提升稻田土壤肥力,从亚热带稻田土壤碳库储量的时空分布与演变规律、稻田土壤有机碳的输入、微生物固碳的功能、有机碳矿化特性及其作用机制等方面进行了探讨。我国亚热带区稻田土壤有机碳储量与固碳效应明显高于旱地,其突出的碳固持能力主要是由于水稻光合碳的输入、土壤自养微生物固碳及淹水限制了微生物活性、抑制植物残体微生物分解过程,促进以植物残体直接积累。稻田土壤有机碳的矿化速率受碳氮磷计量、水肥管理措施以及温度等因素调控,从而影响着稻田土壤的固碳减排效率与潜力。本文提出“碳中和”背景下稻田土壤固碳减排的研究展望：基于亚热带稻田土壤对我国农田土壤碳固碳减排方面的重要性,提出了系统研究稻田生态系统中土壤有机碳累积和转化的作用机制,构建高精度的区域土壤有机碳库模拟模型及储量估算方法,以助力提升农田土壤肥力,加快我国农业双碳目标和农业绿色发展。 相似文献
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喀斯特典型生态系统土壤有机碳积累特征与稳定机制 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤有机碳是衡量生态系统稳定性、土壤健康与肥力水平的重要指标。喀斯特峰丛洼地土壤具有土被不连续、土层浅薄、高钙、微碱性等特点,造成其有机碳分布、积累与稳定机制有别于其它岩性发育的土壤。基于此,我们在过去10年研究中,建立了基于探地雷达技术的喀斯特非连续性土壤及其有机碳分布的研究方法,研究了土壤微生物总量及其群落、碳氮循环相关功能微生物群落对喀斯特生态系统退化的响应,探讨了喀斯特土壤丛枝菌根真菌群落分布特征及其对岩性、坡位等立地条件的响应,明确了外源有机碳和无机碳(碳酸钙)输入对喀斯特土壤有机碳矿化和积累的影响,从团聚体稳定性、有机碳矿化、激发效应、微生物生物量碳周转角度明确了土壤有机碳的稳定性以黑色石灰土棕色石灰土红壤,初步阐明了喀斯特土壤有机碳的稳定性机制,并研发了土壤垂直漏失阻控技术、桑枝原位快速腐熟技术等喀斯特区土壤改良的关键技术。其结果对于揭示喀斯特生态系统土壤有机碳积累与稳定机制、评估喀斯特区土壤固碳的效应与潜力、提升喀斯特生态系统的可持续性有重要科学意义。 相似文献
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上海地区151种绿化植物固碳释氧能力的研究 总被引：25，自引：1，他引：25
为了在城市绿化中能充分发挥植物固碳释氧的生态功能,对上海151种植物进行了光合速率的测定。结果表明:气孔导度、叶片温度、胞间CO2浓度等为影响光合速率的主要因子;垂柳、木芙蓉和醉鱼草等植物的固碳释氧能力较强(固碳值大于12 g/m2),而大部分槭属植物的固碳释氧能力较弱(固碳值小于4 g/m2)。 相似文献
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多菌灵对灰漠土土壤微生物的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
[目的]选择西北干旱半干旱地区具有代表性土壤灰漠土,在室内模拟条件下,初步研究施用多菌灵对土壤微生物的影响,为多菌灵的安全使用提供科学依据.[方法]应用稀释平板计数法和氯仿熏蒸- K2SO4提取法分别测定土壤微生物种群及生物量碳、生物量氮.[结果]在整个培养期间(47 d),施用多菌灵处理土壤的生物量碳和生物量氮显著降低,且抑制作用随着多菌灵浓度的增加而增大,其EC25分别为11.39和10.44 mg/kg.多菌灵对放线菌作用不明显,但促进了细菌数量的增加;抑制了真菌的数量,且抑制作用随着多菌灵浓度的增加而增大,其EC50为7.73 mg/kg.[结论]可以用土壤生物量碳和量氮来指示多菌灵在土壤中的残留状况,用真菌数量来指示多菌灵对土壤的作用情况. 相似文献
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稻田生态系统氧化亚氮(N_2O)排放微生物调控机制研究进展及展望 总被引：1，自引：0，他引：1
氧化亚氮(N_2O)是第三大温室气体,对全球气候变化具有显著影响。稻田是重要的N_2O排放源,追踪稻田N_2O产生及排放关键过程的微生物调控机制,可以为农田土壤氮素循环研究以及稻田N_2O减排提供有价值的信息。微生物调控的硝化作用和反硝化作用是稻田N_2O排放的主要来源。基于此,我们在过去十年的研究中,依托中国科学院桃源农业生态试验站,以水稻田淹水-落干和施肥为关键过程,从水稻根际、土层深度、反应底物浓度等方面探明了土壤硝化反硝化过程和N_2O排放特征及其微生物调控机制;提出了开发稻田土壤微生物资源,提高土壤N_2O消纳能力的可能策略;构建了可以有效降低稻田氮素损失和N_2O排放的基于化肥一次性深施的减氮控磷施肥技术,并在实际农业生产中进行了示范推广。本文对上述研究取得的成果,以及国内外相关研究结果进行了全面综述。结合分子生物技术在土壤科学研究中的应用,今后的研究工作将会从以下几个方面开展:1)解析土壤微生物与土壤生产力和生态环境之间的关系;2)在基因组和转录组水平构建农田土壤碳氮循环功能微生物分析平台;3)解析土壤微生物分布与生态功能之间的关联机制;4)根系—土壤—微生物之间的协同机制以及植物—内生菌—土壤微生物之间相互影响的分子机制;5)加强对实用技术的研发,把基础研究成果转化为生产力,服务农业生产和生态文明建设。 相似文献
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土壤盐渍化是农业可持续生产面临的严重威胁之一。利用高效、低成本和适应性强的方法对盐渍区进行修复是一个具有挑战性的目标。土壤微生物在调节植物根际环境、调控生长发育和提高系统生产力等方面具有重要作用。近年来,由微生物驱动的植物胁迫耐受性受到了广泛关注。通过识别和利用能与植物相互作用的土壤微生物来减轻盐胁迫,为盐渍区改良提供了一种新策略,也为与胁迫耐受相关新机制的发现开辟了新途径。了解不同微生物介导的胁迫耐受性的潜在生理机制对有效利用这些微生物促进农业可持续生产至关重要,本文从植物养分吸收、渗透平衡、激素水平、抗氧化功能等方面论述了国内外关于土壤微生物介导植物耐盐性的作用机理,评估了目前关于土壤微生物参与调节植物耐盐性相关研究的有益作用和不足之处,提出了未来研究的发展方向。目前通过提高养分及水分吸收效率维持盐胁迫下植物离子稳态,提高生长素的合成、降低乙烯的释放调控植物激素水平是土壤微生物改良植物耐盐性的目标过程,然而单个外源微生物接种时会与土著微生物组竞争,导致许多微生物菌株不能在土壤或植物根系中定殖或存活,致使微生物在大规模农业生产应用中仅取得了有限的成功。未来微生物介导植物抗盐性的研究应突破单一微生物接种的研究方式,进一步在群落水平上阐明植物-微生物的相互作用介导植物抗盐性的机制,解决农业微生物利用的关键问题。 相似文献
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壮园牌生态菌肥是北京双龙万通科技有限公司根据植物营养生理学和土壤微生态学
原理,采用现代生物发酵工程技术研制开发的一种高科技多功能复合微生物制剂,该制剂内含
多种有益微生物,并含有生物发酵产生的激素等物质。应用该产品后大豆百粒重、产量均有一
定幅度提高。 相似文献
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施氮对间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落功能多样性的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
通过田间试验,采用平板培养法和BIOLOG技术研究了不同施氮水平N0 (0 kg·hm-2) ,N1 (125 kg·hm-2) ,N2 (250 kg·hm-2) 和N3 (375 kg·hm-2) 对玉米/马铃薯间作作物根际微生物群落及代谢功能多样性的影响。结果表明,间作条件下,施氮 (N1、N2、N3) 处理显著提高了玉米、马铃薯根际细菌、放线菌数量及微生物总量,在N2 处理微生物数量最高,却显著降低了真菌的数量。与N0处理相比,施氮均显著提高了间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落碳源利用率、丰富度和功能多样性,N3 处理的玉米根际微生物群落的碳源利用率 (AWCD) 、Shannon-Wiener (H) 、Simpson 指数 (D) 、均匀度指数 (E) 及碳源利用丰富度指数 (S) 最高,而马铃薯在N2 处理时最高,但对6 类碳源的利用存在一定的差异。聚类和主成分分析表明,间作玉米、间作马铃薯各施氮处理土壤微生物在碳源利用上出现较大差异,土壤微生物群落代谢特征发生改变。表明适量施氮对调控间作作物根际土壤微生物群落结构和提高其功能多样性均具有积极作用。 相似文献
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不同保护性耕作模式对农田的温室气体净排放的影响 总被引：8，自引：1，他引：8
【目的】研究吉林省不同保护性耕作模式农田的温室气体的净排放。【方法】以吉林省玉米主产区农田4种保护性耕作模式（玉米留茬垄侧种植技术、玉米宽窄行交替休闲种植技术、玉米留茬直播种植技术和玉米灭高茬深松整地种植技术）为例,分别计算土壤固碳量、农田土壤温室气体排放量及农业物资投入造成的温室气体排放量,并系统计算其温室气体净排放。【结果】4种保护性耕作模式均提高了耕层土壤有机碳（SOC）的含量,其中,玉米宽窄行交替休闲种植技术（CT2）固碳潜力最大,土壤有机碳含量提高了1 955.07 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,玉米留茬直播种植技术（CT3）固碳能力最小,仅提高了1 492.26 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,传统耕作模式（CK）则减少了173.70 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1;4种保护性耕作模式的CO2排放当量（CO2-eq）排放总量平均为5 259.25 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,而CK的CO2-eq排放总量为5 367.96 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1;4种模式的温室气体排放均主要发生在农业生产物资投入环节,其中氮肥投入为主要的排放促进因素。综合计算表明,4种保护性耕作模式的温室气体减排潜力不同,CT2的温室气体减排潜力最大,其CO2-eq减排量为1 897.56 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,而CT3则最小,其CO2-eq减排量为225.75 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,而CK模式则为-6 004.87 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1。【结论】吉林省4种保护性耕作模式均提高SOC含量,且抵消了土壤和物资投入排放的温室气体,是温室气体的汇,而传统耕作没有提高SOC含量,没有抵消土壤和物资投入排放的温室气体,是一个温室气体源。 相似文献
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溶解CO_2对原料乳中主要腐败微生物生长参数的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
研究了4℃下在原料乳中溶解CO2对其中主要腐败微生物生长参数的影响。试验以未处理的原料乳作对照组,CO2处理组的原料乳中CO2浓度分别为11.9、28.54、42.27 mmol.L-1。分别对各组中的假单胞菌、肠杆菌科细菌、乳酸菌和细菌总数的生长过程进行动态监测,并由此建立Gompertz数学模型、计算生长参数。结果表明,原料乳中溶解的CO2浓度越高,对3类主要腐败菌的抑制作用越大;CO2对革兰氏阴性菌的抑制作用大于革兰氏阳性菌;4℃下溶解42.27 mmol.L-1 CO2可以使原料乳的保质期延长1倍。 相似文献
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氮沉降持续增加背景下土壤C∶N∶P化学计量比和pH环境等的改变及其可能的土壤微生物学机制已经成为陆地生态系统与全球变化研究的新生长点和科学研究前沿.以生态化学计量学和土壤微生物生态学为理论基础,综述了氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制的基本理论、最新进展、研究热点与难点,旨在促进全球变化背景下陆地生态系统地下生态学的研究.氮沉降持续增加会导致森林生态系统磷循环加速,导致磷限制.氮沉降不但改变森林土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比和降低土壤pH值,而且改变土壤微生物生物量碳氮磷、细菌、真菌和放线菌的组成以及影响碳氮磷分解的关键酶活性.氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响表现为促进、抑制和无影响,其影响的差异可能来源于微生物效应的不同.叶片在凋落前有显著的氮磷养分回收,但是根无明显的养分回收,造成土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比存在明显差异.基于DNA/RNA等分子生物学方法为土壤微生物生态学研究提供了强有力的手段,将促进氮沉降对森林土壤有机质和凋落物化学计量比改变的微生物学机制研究. 相似文献
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不同种植年限蔬菜大棚土壤微生物初步研究 总被引：3，自引：1，他引：3
以江西省吉安市蔬菜大棚地为样地,通过对蔬菜大棚土壤微生物的分离、培养、计数和鉴定来初步研究土壤微生物的种类与数量。结果显示:大棚使用年限长,微生物总含量一般较高,棚龄18年的微生物总数为4.432×109cfu/g,棚龄5年的微生物总数为2.303×109cfu/g;土壤微生物的数量及种类与土壤的养分尤其是土壤的有机质有明显的正相关关系,微生物数量愈大,土壤微生物活性越高,肥力亦大。土壤中的三大类主要微生物以细菌最多,放线菌次之,真菌最少。 相似文献