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长期施用化肥和有机肥显著改变了我国土壤肥力和农田生态系统的稳定性。微生物在土壤养分循环和肥力形成过程中扮演了重要角色,其数量、多样性及群落结构是评价土壤肥力和农田生态系统稳定性的重要指标。随着研究土壤微生物的方法和技术的成熟,当前关于如何选择微生物学参数以有效评价土壤肥力及健康状况、土壤微生物对不同施肥管理措施的响应机制及功能微生物如何调控土壤养分循环等问题已成为土壤生态学中的研究热点。本文梳理了基于我国长期定位施肥农田的土壤微生物学研究进展,综合分析了土壤微生物生物量和酶活性、细菌群落及近些年倍受关注的氨氧化菌群落三方面的研究进展及发展方向,其中综合分析了构成细菌群落的八大门类菌群对施肥的响应及其驱动因素,最后从不同角度提出了微生物在土壤学及农业生产中的研究和应用方向。 相似文献
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土壤是维持陆地生态系统功能和持续性的至关重要的有限资源。土壤质量和土壤健康与农牧业的可持续发展和环境质量的改善息息相关。土壤健康可简单定义为:“土壤作为一个动态生命系统具有的维持其功能的持续能力”。土壤微生物是土壤生物区系的关键性功能要素,一些微生物学参数可以综合判断土壤健康状况。文中提出土壤健康评价的指标体系可区分为土壤中微生物的量、活性、多样性和功能性4个方面,其中与微生物生物量水平相关的基本指标和衍生参数可成为土壤健康的敏感性量化指标,并有潜力作为土壤生态系统受污染和胁迫的预警性监测指标。 相似文献
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土壤质量评价中文文献分析 总被引：9，自引：0，他引：9
基于中国知网(CNKI,http://www.cnki.net)1950~2016年关于土壤质量方面的中文文献查阅结果,概述了我国关于土壤质量的内涵认知、评价指标体系选择和权重确定方法以及土壤质量评价方法,旨在为今后的土壤质量评价提供参考。关于土壤质量的内涵,中国科研人员更接受土壤肥力和土壤质量这两个概念,进入21世纪后,中国开始更为关注基于"污染"的土壤环境质量;评价指标体系大致可以分为土壤物理指标、土壤养分和常规化学指标、土壤生物指标和污染物指标四类,土壤物理指标中,质地、含水量和耕层厚度使用频数最多,土壤养分与常规化学指标中,有机碳和pH使用频数最多,土壤生物指标中酶活性、细菌数量和真菌数量使用频数最多,但相比于物理指标和土壤养分和常规化学指标,生物指标的应用较少,污染物指标中重金属指标的使用频数最多;指标权重的确定方法中主观法的层次分析法和客观法的主成分分析占主导地位;土壤质量评价方法中综合指数法和内梅罗指数法应用的最多。土壤质量评价指标体系,因评价者、评价区域、评价对象和评价目的的不同而不同,随着我国经济、土壤微生物的研究技术的迅猛发展,预计微生物指标在土壤质量评价中将会得到越来越广泛和深入的应用。 相似文献
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科学施肥是实现农业增产和土壤健康的重要手段。深入认知土壤微生物驱动的养分元素循环过程对于评价和指导科学施肥具有极为重要的意义。近年来不同施肥策略对土壤微生物影响的认知虽取得长足进步,但多限于单一养分元素的影响。土壤养分元素循环过程及与碳循环过程具有不可分割性,互作和协同也是土壤微生物的重要特性之一。因此,揭示土壤微生物介导的养分元素的耦合会更有助于我们全面了解农田土壤养分循环过程和指导科学施肥。笔者研究团队多年来以中国科学院封丘农业生态试验站养分平衡长期定位试验为平台,利用土壤微生物学、分子生态学、微量热和同位素测定等技术,系统研究了不同施肥策略下潮土微生物介导的碳、氮、磷元素循环及耦合过程。本文综述相关研究成果。对于缺磷潮土,磷肥施用能够提高微生物生物量碳氮、转化酶活性、脲酶活性、呼吸强度及微生物代谢活性等,使得微生物能够保障土壤养分转化与作物养分吸收,增加潮土综合碳氮汇效应,“高效低排”地为生态系统服务;与之相反,缺施磷肥条件下,即使长期施用其它养分如氮肥,潮土微生物代谢效率仍然低下,且代谢过程会损失更多碳氮素,不利于潮土碳氮累积,致使土壤质量无法提高,还加剧了生态环境的污染。在阐明了微生物对潮土养分的响应与反馈后,还进一步揭示了潮土碳磷耦合的微生物学机制,提出了“缺磷耗碳,增碳活磷”的理论框架。长期缺磷使得外源碳经由微生物转化进入潮土有机碳库的比例减少,却增加了外源碳的净矿化量,使得更多外源碳以CO2形式排放到大气,即缺磷潮土不利于外源碳向潮土有机碳的转化。但是,外源碳的添加能够长效刺激缺磷潮土中微生物的增殖,特别是解磷微生物。该过程可以使得土壤化学固持的磷素转移到微生物体内,增加了潮土中潜在有效磷含量,后续可以提供给植物利用,即外源碳的添加能够通过解磷微生物活化土壤中不可利用态磷素。最后,对今后农田土壤养分耦合循环的微生物学研究方向和内容进行了展望。这些结果会加深对科学施肥重要性的认知,有助于指导调控土壤微生物更好地服务农田生态系统。 相似文献
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农田土壤有机碳固存的主要影响因子及其稳定机制 总被引：10，自引：2，他引：8
农田生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在陆地生态系统碳循环过程中发挥重要作用。明确影响农田土壤有机截获的主要因素及土壤固碳的稳定机制,有助于控制和加强农田土壤碳库的固碳潜力,以及正确评价农业生产对全球气候变化的影响。因此,本文综合论述了影响农田土壤碳含量的自然和人为因素,详细阐述了土壤碳固定的物理、化学和生物稳定机制。并总结了已有研究的不足,对今后土壤固碳研究中的热点问题进行了展望。认为从土壤微生物学角度出发,深入研究微生物在土壤有机碳循环中的作用机制,并将地上部和地下部生态系统联系起来探讨土壤碳素稳定性机制更具有重要的意义。 相似文献
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为评价盐渍化土地经不同利用方式后对土壤质量的影响,以土默川平原盐渍化土壤为研究对象,针对区域内的5种土地利用方式(盐荒地、改良地、牧草地、农田地、林地),采用主成分分析法从32项土壤物理、化学、生物学指标中选取关键指标,计算土壤质量综合指数以评价土壤质量,为该地区建立可持续的土地利用模式和区域生态恢复提供理论依据。结果表明:不同土地利用方式下的土壤物理、化学、生物性状存在一定差异。总体来看,林地、牧草地、农田地和改良地均能有效降低土壤盐渍化程度,改善土壤物理性状,增加土壤养分和微生物数量;表征土默川平原土壤质量的关键指标包括2～5 mm团聚体的有机碳、全盐量、饱和含水量、细菌、铵态氮和氯离子,其权重分别为0.35、0.23、0.17、0.10、0.08和0.06;4个土壤质量指数的结果表明,农田地、林地和牧草地的土壤质量指数均高于盐荒地、改良地。 相似文献
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生态文明建设视角下的高标准农田建设适宜性评价 总被引：4，自引：0，他引：4
在全面推进生态文明建设的当下,中国的耕地保护工作进入数量、质量、生态"三位一体"保护新时代,以耕地质量提升为中心的高标准农田建设对生态保护和修复的作用意义重大。本文以吉林省梅河口市为研究区,结合农用地等别更新、土地利用现状调查、土壤普查报告及实地调查采样数据,从耕地的自然禀赋、基础设施状况、空间特征和生态环境质量4个方面选取耕层质地、排水条件、田块规模、土壤综合污染指数等14个指标,运用贝叶斯概率模型对高标准农田建设进行适宜性评价,以期为梅河口市高标准农田建设项目规划布局与选址提供技术服务支撑。研究表明:①在高标准农田建设中,耕地坡度、障碍层距地表深度、有机质含量、有效土层厚度、田间道路通达度、土壤微生物生物量碳和土壤综合污染指数7个指标对高标准农田建设适宜性的影响程度较大;②根据后验概率结果,将梅河口市耕地划分为4个不同程度的建设适宜性区,今后高标准农田建设首先在优先建设区开展,同时后备建设区为其提供了可靠的保证;③耕地本底质量和基础设施条件良好状况下,应引入土壤微生物生物量碳、生物丰度系数和土壤综合污染指数等指标从生态保护的角度进一步划分建设适宜性程度。本文旨在实现生态服务功能和生产功能同步提升,从而为生态文明建设的理论思考和实践创新提供科学依据。 相似文献
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盐碱地及其改良过程中土壤微生物生态特征研究进展 总被引：6，自引：1，他引：5
盐碱地由于土壤质量差、作物产量低,在全球分布广泛,已成为土壤退化中的世界性难题,土壤微生物可作为评价盐碱地土壤质量变化的一个重要指标。本文在系统分析、归纳总结国内外相关领域研究成果的基础上,综述了盐碱地及其改良过程中土壤微生物生态特征的研究进展,主要包括:盐碱地土壤微生物的种类和数量,土壤酶活性特征,微生物在盐碱地改良中的作用,盐碱地改良对土壤微生物的影响,以及用分子生态学手段研究盐碱地土壤微生物的进展情况等。在此基础上,提出了盐碱地土壤微生物未来应重点研究的几个方向。 相似文献
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植物-土壤反馈效应及农田生产特点决定了农田土壤生产力的不可持续性,因而必须采用适当的措施方可保持地力常新。施用化肥解决了农田土壤的养分贫化问题,极大地提高了作物产量,但激发了土传病原生物的活性,作物土传病频发成为制约集约化农业可持续发展的瓶颈问题。现有的研究成果表明,地上生物多样性与土壤微生物多样性紧密联系,植物提供的有机物质是连接二者的物质基础。单一作物种植的集约化农业提供给土壤微生物可利用的有机物质来源单一,导致土壤微生物多样性下降,削弱对土传病原生物致病性的抑制作用。本文提出,在作物生长过程中添加土壤有益微生物偏好利用的有机物质,激活土壤有益微生物,可能是维持集约化农业土壤生物健康,抑制作物土传病的有效途径。为此,有必要开展各种土壤微生物偏好利用的有机物质以及作物生长过程中如何施用有机物质的方法。 相似文献
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潮土农田微生物研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
土壤微生物对不同施肥的响应和反馈对于评价和解释科学施肥具有极为重要的意义。本文总结了本课题组在我国华北平原潮土碳、氮、磷循环相关微生物对不同施肥,特别是对单施有机肥的响应方面的研究结果,明确了潮土地力提升过程中的微生物学机制。长期定位试验研究结果表明,长期平衡施肥,特别是施用有机肥能够显著增加潮土中有机碳和养分含量,特别是磷含量,进而改变土壤微生物群落结构,提高微生物生物量碳、转化酶活性、呼吸强度及微生物功能多样性(碳代谢活性),并且土壤微生物代谢熵与代谢热显著降低。相反,在缺素特别是缺磷条件下,土壤微生物不仅代谢效率低下,而且代谢过程会散逸相对多的热量、排放相对多的CO2,导致土壤质量明显下降。长期施用氮肥可增强潮土硝化活性、增加氨氧化细菌的数量和多样性,且无机氮肥比有机氮肥影响更显著;但是,科学施用氮肥的前提是必须合理地添加磷肥,才能更好地促进潮土作物生长、减少氮素损失和提升土壤地力。对于缺磷的潮土,长期施用磷肥,尤其是平衡施肥使得作物对菌根真菌(AMF)依赖性下降,进而导致土壤中AMF多样性下降,更多的土壤养分分配给其他微生物,有利于潮土农田地力的可持续性。潮土中一种土著微生物Bacillus asahii对长期施用有机肥的响应最为显著,该物种需要2~4 a会成为潮土中优势微生物,其有着独特的生理特征和丰富的代谢多样性,能够加速和促进其他微生物对潮土有机质累积和磷素循环过程的作用,在作物生长和土壤地力中起到"领军性"的作用。以上认知加深了对长期施用有机肥提升华北平原潮土地力过程中微生物学机制的认识,有助于指导调控土壤微生物更好地服务农田生态系统。 相似文献
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Soil quality is threatened by the increase in human population and by the fact that most of the cultivable land is intensively used. The initial interest in this topic focused on defining soil quality but shifted into how to measure soil quality in the late 1990s. There is a general agreement that soil biochemical, microbiological and biological properties are more suitable than physical and/or chemical properties for the purpose of estimating alterations in soil quality and hence soil degradation. To date, most studies have used microbial biomass, soil respiration and enzymatic activities to obtain soil quality indices, whereas less focus has been given to soil fauna (microarthropods and nematodes). This article aims to do a critical review of soil quality indices based on soil biological and biochemical activities, mainly microbial biomass, soil respiration and the activity of several enzymes. Limitations within the database of articles that are focussed on broad scale application of soil quality indices include the difficulty of selecting the highest quality soils for comparison purposes, lack of standardisation of analytical methods, and inclusion of an insufficient number of soil types and ecosystems. There is a need to validate soil quality indices, both, spatially and temporally and to explore the use of indices that integrate faunal and microbial measurements. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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土壤质量生物学指标研究进展 总被引：59，自引：7，他引：52
本文对近年土壤微生物、土壤酶活性和土壤动物等土壤质量生物学指标研究成果进行了综合评述。土壤微生物是土壤有机组分和生态系统中最活跃的部分,被认为是最敏感的土壤质量生物学指标:微生物生物量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,但须结合多样性研究以弥补其无法反映土壤微生物组成和区系变化的缺陷;微生物群落组成和多样性动态反映土壤中生物类群的多变性和土壤质量在微生物数量和功能上的差异;土壤微生物活性体现在土壤微生物商、微生物呼吸和代谢商等方面,应考虑生物量大小与微生物种群活性间的相关关系以反映微生物种群内的差异。土壤酶活性具有极高时效性,在较短时间内就能反映出土壤质量的变化。土壤动物通常以种类的组成和数量,土壤动物区系的相对丰度、多样性或活性作为评价土壤生物质量的敏感指标。与土壤理化指标相比,土壤生物学指标更能对土壤质量的变化做出灵敏迅速的响应,因而被广泛地用于评价土壤质量。 相似文献
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Climate and litter quality have been identified as major drivers of litter decomposition, but our knowledge of how soil characteristics (e.g. microbial community and chemical properties) determine carbon (C) and nitrogen (N) availability derived from the decomposition of litter of different qualities is still scarce. We conducted a microcosm experiment to evaluate how soils with contrasting microbial communities and soil properties (denoted Soils A and B hereafter, where Soil B has higher bacterial and fungal abundance, fungal:bacterial ratio, and organic C than Soil A) determine the availability of soil C (carbohydrates, proteins, amino acids and phenols) and N (dissolved organic and inorganic N, microbial biomass N and available N) during the decomposition of litter of contrasting quality (C:N ratios ranging from 20 to 102). We also evaluated the relative importance of soil characteristics and litter quality as drivers of C and N inputs to the soil during this process. Overall, higher soil C and N availability after litter decomposition was found in Soil B than in Soil A. Soil characteristics had a higher positive effect on soil C and N contents than litter quality during litter decomposition. We also found that changes in N availability and organic matter quality registered after litter decomposition, linked to different soil characteristics, were able to promote dissimilarities in the potential mineralization rates. In conclusion, our study provides evidence that soil characteristics (e.g. microbial communities and chemical properties) can be more important than litter quality in determining soil C and equally important for N availability during the decomposition of leaf litter. 相似文献
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紫色土坡耕地是我国西南地区重要的耕地类型,为了探讨土壤管理措施对紫色土坡耕地侵蚀耕层质量的影响,以紫色土坡耕地耕层土壤为研究对象,采用铲土侵蚀模拟试验小区,建立不同侵蚀程度(侵蚀年限)的坡耕地定位试验,以不施肥为对照(CK),设置了化肥管理措施(F)、生物炭+化肥管理措施(B+F),对比分析土壤管理措施对土壤理化性质及力学性能影响,采用土壤质量指数法分析紫色土坡耕地侵蚀耕层质量变化特征。对3种土壤管理条件下坡耕地耕层质量及恢复作用进行评价。结果表明:(1)土壤管理措施对紫色土坡耕地侵蚀耕层土壤理化性质影响差异显著。F管理措施不能改善土壤结构,但能提高土壤养分,B+F管理措施耕层土壤容重最小,土壤总孔隙、毛管孔隙及饱和含水量增加,有机质含量最高,为12.45 g/kg,土壤养分状况最好。(2)F和B+F 2种管理措施均能提高0—10 cm土层抗剪强度,使得表层土壤抵抗剪切破坏能力增强,有利于水土流失调控,2种管理措施下土壤贯入阻力下降,能有效促进作物根系生长发育。(3)2种管理措施对紫色土坡耕地耕层土壤质量均有恢复作用,土壤质量指数依次为B+F(0.686)、F(0.625)、CK(0.595),B+F管理措施土壤质量较对照CK(0.595)提升15.3%,较F(0.625)提升9.8%,B+F管理措施对坡耕地侵蚀耕层土壤质量恢复效果最好,能有效提高紫色土坡耕地侵蚀耕层作物产量。B+F管理措施能有效改善土壤结构,增加土壤养分含量,更适合紫色坡耕地侵蚀耕层质量恢复及土壤侵蚀防治,研究结果可为紫色土坡耕地侵蚀性耕层质量恢复提供适宜管理措施,对紫色土坡耕地持续利用具有重要意义。 相似文献
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土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用及其评价趋势展望 总被引：11，自引：8，他引：3
土壤侵蚀是导致坡耕地耕层质量退化和土壤生产力不稳定的关键驱动因素。该文从水蚀区坡耕地侵蚀控制和生产功能角度,在解析地块尺度土壤侵蚀、水土保持、农业活动对坡耕地耕层生态过程作用特征的基础上,系统分析了土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用、影响效应及作用途径。认为:1)坡耕地耕层质量变化由降雨侵蚀、耕作活动交互作用的生态过程决定,2种作用的时间、空间尺度不同;耕层土壤参数在坡耕地农业生产中作用分为保水、保土、保肥和增产潜力,由地块尺度农作物-耕层耦合效应决定土壤生产能力、坡耕地水土流失特征及耕层侵蚀性退化方向及程度。2)土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用表现为土壤性质恶化、土壤质量劣化、土地生产力衰退3个方面,耕层土壤物理性质变异程度大于化学性质变异,径流作用导致的土地生产力衰退大于土壤流失作用。3)坡耕地耕层质量评价指标体系应兼顾侵蚀下降、产量提升2个目标,地块尺度诊断指标有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤抗剪强度、土壤有机质、土壤渗透性可作为合理耕层评价最小数据集;坡耕地合理耕层适宜性分为5级,其诊断指标分级标准宜与土壤侵蚀分级和耕地地力分级衔接。4)坡耕地合理耕层评价未来应密切关注耕层质量诊断指标最小数据集、坡耕地合理耕层阈值/适宜值分级标准、坡耕地水土流失阻控标准拟定3个主要方向。研究可为深入认识坡耕地侵蚀性退化机制,辨识坡耕地合理耕层调控途径以及坡耕地合理耕层构建技术参数提供依据。 相似文献
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《Communications in Soil Science and Plant Analysis》2012,43(15-16):2323-2337
Intensive greenhouse vegetable‐production systems commonly utilize excessive fertilizer inputs that are inconsistent with sustainable production and may affect soil quality. Soil samples were collected from 15 commercial greenhouses used for tomato production and from neighboring fields used for wheat cropping to determine the effects of intensive vegetable cultivation on soil microbial biomass and community structure. Soil total nitrogen (N) and organic‐matter contents were greater in the intensive greenhouse tomato soils than the open‐field wheat soils. Soil microbial carbon (C) contents were greater in the greenhouse soils, and soil microbial biomass N showed a similar trend but with high variation. The two cropping systems were not significantly different. Soil microbial biomass C was significantly correlated with both soil total N and soil organic matter, but the relationships among soil microbial biomass N, soil total N, and organic‐matter content were not significant. The Biolog substrate utilization potential of the soil microbial communities showed that greenhouse soils were significantly higher (by 14%) than wheat soils. Principal component (PC) analysis of soil microbial communities showed that the wheat sites were significantly correlated with PC1, whereas the greenhouse soils were variable. The results indicate that changes in soil microbiological properties may be useful indicators for the evaluation of soil degradation in intensive agricultural systems. 相似文献
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基于耕地质量与立地条件综合评价的高标准基本农田划定 总被引：3，自引：13，他引：3
保障高标准基本农田建设的永久稳定是在土地整治战略背景下持续提升粮食产能的重要举措。该文以沈阳市沈北新区为例,以美国重要农地保护的LESA(land evaluation and site assessment)体系思想为指导,构建耕地质量与立地条件综合分析体系,采取多因素综合对比分析法,开展高标准基本农田建设的适宜性评价和非适宜性评价,该研究区划定高标准基本农田优先建设区的面积为11 212.42 hm2,该建设区基本农田质量较优,经济社会发展压力较小;划定有条件建设区的面积为18 714.36 hm2,该建设区有良好的基本农田质量条件,但需要对高标准基本农田建设的影响因素和限制条件采取一定的整治技术和措施;划定限制建设区的面积为7 491.30 hm2,该建设区耕地质量及立地条件差异显著,城区周边受立地环境条件影响较大,远离城区基本农田质量条件较差。 相似文献
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H. Zheng Z. Y. Ouyang X. K. Wang H. Miao T. Q. Zhao T. B. Peng 《Land Degradation \u0026amp; Development》2005,16(4):387-396
Significant differences were found in soil physicochemical and biological effects between various forest restoration approaches of a hilly red‐soil region, southern China. Soil quality was the highest in natural secondary forest (0·95), while in sites revegetated with tea‐oil camellia (Camellia oleifera), Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) and slash pine (Pinus elliottii) and control sites, integrated soil quality indices were 0·68, 0·55, 0·36 and 0·04 respectively. The lower soil quality of plantations and controls resulted from increased disruption of soil physical structure, lower quality litter fall, lower litter fall production, reduction in microbial biomass, decline of microbial function and loss of soil nutrients due to periodically artificial tending and accelerated soil erosion. Improvement in soil physicochemical properties and enhanced soil microbial function at a natural secondary forest site demonstrated the inherent restoration of these soils. Hence, natural restoration, as well as reducing human disturbance, is a better approach to improving soil properties than returning farmland to planted woodlands. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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