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中国农业大学 硕士学位论文 不同施肥措施对土壤微生物活性的影响 姓名：胡婵娟 申请学位级别：硕士 专业：环境工程 指导教师：曹志平;金适 20060501 中国农业大学硕士学位论文 摘要 摘要 本实验通过对中国农业大学曲周实验站两块连续( 7 年和1 1 年) 不同施肥措施的长期定位试 验田的四个不同施肥处理自2 0 0 5 年3 月至9 月七个月进行土壤基础呼吸、微生物生物量碳、土 壤酶和土壤纤维素分解强度等微生物活性指标的测定，研究了不同施肥措施对土壤微生物活性的 影响及不同施肥年限微生物活性之间的差异。四个处理为B I 堆肥( 删) ；传统堆肥( T C ) ；化肥 ( c F ) ；不施肥对照( C K ) 。结果如下： ( 1 ) 长期施E M 堆肥和传统堆肥显著提高了土壤基础理化性质，不同处理有机质、全氮、碱解 氮和有效磷的大小顺序为E M T C C F C K ，速效钾为E M T C C K C F ，p H 值的大小顺序则为 C K C F T C E M ，试验地原有的盐碱性得到了很大的改良。 ( 2 ) 施用E M 堆肥和传统堆肥后土壤基础呼吸和微生物生物量碳显著高于化肥处理和对照， 土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性也都得到了很大程度的提高。化肥处理与不施肥对照 相比能够提高土壤基础呼吸量、微生物生物量碳和脲酶的活性。但是降低了碱性磷酸酶和过氧化 氢酶的活性。三种施肥措施与不施肥对照相比均能提高纤维素分解强度，但四个不同处理之间总 的来说差异不显著。 ( 3 ) E M 堆肥处理土壤基础呼吸l1 年期显著高于7 年期；传统堆肥处理土壤基础呼吸、微生 物生物量碳和脲酶活性两个年份差异显著，但微生物生物量碳和脲酶活性随施肥年限增加而降 低；化肥处理土壤基础呼吸1 1 年期显著高于7 年期，脲酶活性7 年期显著高于1 1 年期：不施肥 对照微生物生物量碳7 年期显著高于11 年期。 ( 4 ) 微生物活性与土壤基础理化指标和产量显著或极显著相关；微生物活性各指标之间除脲 酶活性和纤维素分解强度，微生物代谢熵与碱性磷酸酶活性、过氧化氢酶活性和纤维素分解强度 等指标间未见显著相关性外其它均显著或极显著相关。 关键词：微生物活性，土壤呼吸，微生物生物量碳，土壤酶 A b s t r a c t T h er e s e a r c hw a sc o n d u c t e di nQ uZ h o ue x p e r i m e n t a ls t a t i o no fC h i n aA g r i c u l t u a lU n i v e r s i t y , t h e r ew e r et w ol o n g - t e r me x p e r i m e n t a lf i e l d s ( s e v e ny e a r sa n de l e v e ny e a r s ) ，f o u rt m a t m e n t s ：E M c o m p o s t ( E M ) ；t r a d i t i o n a lc o m p o s t ( T C ) ；c h e m i c a lf e r t i l i z e r ( c F ) ；n oa m e n d m e n t ( C K ) I no r d e rt o u n d e r s t a n dt h ee f f e c to fd i f f e r e n tf a r m i n gp r a c t i c e so ns o i lm i c r o b i a la c t i v i t ya n dt h ed i f f e r e n c eo fs o i l m i c r o b i a la c t i v i t yb e t w e e nt w ol o n g - t e r me x p e r i m e n t a lf i e l d s ，s o i lm i c r o b i a la c t i v i t yi n d e x e ss u c hl i k e s o i lb a s a lr e s p i r a t i o n ，s o i lm i c r o b i a lb i o m a s sC ，s o i le n z y m ea n ds o i lc e l l u l o s ed e c o m p o s e di n t e n s i t y w e r em e a s u r e df r o ml v i a r 2 0 0 5t oS p t 2 0 0 5i nt h i se x p e r i m e n t T h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w i n g ： ( 1 ) A f t e rd i f f e r e n tf e r t i l i z e ra p p l i c a t i o n , s o i lp y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e sh a db e e ni m p r o v e d T h ec o n t e n to fo r g a n i cm a t t e r , t o t a lN ，H y d r o l y s a b l eN ，A v a i l a b l ePi nt r e a t m e n t sh a dt h ea t t e n d e n c ea s E M T C C F C kA v a i l a b l eKa sE M T C C K C Fa n dt h ep Ha sC K C F T C E M ，t h es a l t ya n d a l k a l e s c e n c eo f t h es o i lo r i g i n a l l yw a sa l l e v i a t e do b v i o u s l y ( 2 ) E Mc o m p o s ta n dt r a d i t i o n a lc o m p o s tt r e a t m e n t sc o u l ds i g n i f e i c a n t l yi m p r o v es o i l b a s a l r e s p i r a t i o na n dm i c r o b i a lb i o m a s sC ，s o i lu r e a s ea c t i v i t y , s o i la l k a l e s c e n c ep h o s p h a t a s ea e t i v i t ya n ds o i l c a t a l a s ea c t i v i t yw e r ei m p r o v e dt O O C o m p a r e dt oc o n t r o l ，c h e m i c a lf e r t i l i z e rt r e a t m e n tc o u l di m p r o v e s o i lb a s a lr e s p i r a t i o n ，m i c r o b i a lb i o m a s sCa n ds o i lu r e a s ea c t i v i t yb u tr e s t r a i n e ds o i la l k a l e s c e n c e p h o s p h a t a s ea c t i v i t ya n ds o i lc a t a l a s ea c t i v i t y T h ec e l l u l o s ed e c o m p o s e di n t e n s i t yo fE Mc o m p o s t , t r a d i t i o n a lc o m p o s ta n dc h e m i c a lf e r t i l i z e rt r e a t m e n t sw e r eh i g h e rt h a nc o n t r o lt r e a t m e n tb u t t h e d i f f e r e n c ea m o n gf o u rt r e a t m e n t sW a sn o ts i g n i f i c a n t l y ( 3 ) F o rE Mc o m p o s t ，s o i lb a s a lr e s p i r a t i o no fe l e v e ny e a r se x p e r i m e n tw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e r t h a ns e v e ny e a r se x p e d m e m ；F o rt r a d i t i o n a lc o m p o s t ，t h ed i f f e n c eo fs o i lb a s a lr e s p i r a t i o n ，s o i l m i c r o b i a lb i o m a s sCa n ds o i lo r e a s ea c t i v i t yw a ss i g n i f i c a n t l yb e t w e e nt h et w oe x p e r i m e n t a ls t a g e s ，b u t s o i lb i o m a s sCa n ds o i lu r e a s ea c f i v i t yo fe l e v e ny e a r se x p e r i m e n tw e r en o th i g h e rt h a ns e v e ny e a r s e x p e r i m e n t ；F o rc h e m i c a lf e r t i l i z e rt r e a t m e n t , s o i lb a s a lr e s p i r a t i o no fe l e v e ny e a r se x p e r i m e n tW a S s i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a ns e v e ny e a r se x p e r i m e n t ，u r e s ea c t i v i t yo fs e v e ny e a r se x p e r i m e n tw a s s i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a ne l e v e ny e a r se x p e r i m e n t ；F o rc o n t r o l ，t h em i c r o b i a lb i o m a s sCo fs e v e ny e a r s e x p e r i m e n tW a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a ne l e v e ny e a r se x p e r i m e n t ( 4 ) S o i lm i c b i a la c t i v i t yw a sc o r r e l a t e dw i t hs o i lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e sa n dp r o d u c t i o n s i g n i f i c a n t l y S o i lm i c r o b i a la c t i v i t yi n d e x e sw e r ec o r r e l a t e dw i t he a c ho t h e re x c e p tb e t w e e ns o i lu r e a s e a c t i v i t ya n dc e l l u l o s ed e c o m p o s e di n t e n s i t y , s o i lm i c r o b i a lm e t a b o l i z ee n t o p ya n ds o i la l k a l e s c e n c e p h o s p h a t a s ea e t i v i t y , c a t a l a s ea c t i v i t ya n dc e l l u l o s ed e c o m p o s e di n t e n s i t y K e yw o r d s ：m i c r o b i a la c t i v i t y , s o i lr e s p i r a t i o n ，m i c r o b i a lb i o m a s sC ，s o i le n z y m e I I 独创性声明 Y 9 3 9 t , 3 2 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名：刊铒毛裔 时间：。，年f 月矿日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在鳃密后应遵守此协议) 研究生签名 导师签名： 时间： 时间： 。年g 日u 日 硼年6 月加 中国农业大学硕士学位论文第一部分文献综述 1 引言 第一部分文献综述 土壤是微生物栖息的最重要的生话环境，为微生物的生长提供了大量的营养元素和良好的碳 源、氮源和能源，土壤还拥有微生物适宜生长的p H 值和温度，能满足多数自养微生物和异养微 生物的生长，是微生物最适宜的生活环境和大本营。土壤微生物主要聚集在表土层或耕作层土壤 中，它们多以微菌落的形式分布在土壤颗粒和有机质表面或植物根际。土壤微生物的数量和种类 都十分丰富，主要种类有细菌、放线菌、真菌和藻类等。 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，在土壤生态系统的能量流动和养分转 化中起着很重要的作用。随着研究的不断深入，学者们越来越认识到微生物研究的重要性。在近 几十年中，人们对微生物的多样性以及其活性进行了大量的研究，主要集中在不同的农业管理措 施对其的影响上。而施肥作为重要的农业管理措施又常常是研究的重点，在长期的施肥过程中， 人们越来越多的发现单纯的施用无机肥不但不能够改善土壤的理化性质，造成土壤板结等一系列 问题的产生t 而且其中N ，P 的大量流失也会造成周围环境的污染，特别是水体会产生富营养化的 现象。因此人们把重点又投入到有机肥的研究上，施有机肥后，不仅增加了土壤有机质的积累， 而且提高了土壤有机质的腐殖化程度，而土壤有机质的增值部分多数与粘粒组成有机无机复合 体，这有利于形成比较大的团聚体，对养分和水分的吸附，贮存与释放起着重要的协调作用( 吕 树鸣等，2 0 0 4 ) 。长期施用有机肥或有机无机肥配施可大大提高土壤中细菌、真菌和放线菌的数 量，可以明显提高土壤的微生物活性和土壤酶的活性，可以更好的培肥土壤。另外，对于添加了 微生物菌剂的生物复合肥的研究也日益受到重视，诸如添加T E M 和A M 菌剂的有机堆肥，E M 即 有效微生物群，是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌为主的l O 个属、几十种微生物复合培养 而成的新型微生物活菌制剂。同小娟等( 2 0 0 3 ) 研究发现与施等量传统堆肥相比施E M 堆肥处理 夏玉米可增产1 1 2 0 ，且随施肥量的增加其增产效果更显著。 土壤微生物作为土壤中活的生物体，对环境变化比较敏感能迅速地对土壤微环境的变化作 出反映，能较早的预测土壤有机质的变化过程，也能够较早地指示生态系统功能的变化，从而为 土壤性质的变化趋势提供可靠的依据，因而还常被作为土壤质量的灵敏指标。尤其是8 0 年代末 以来，由于土壤酶与土壤肥力之间关系密切、易于测定、对土壤管理快速响应等特点，土壤酶作 为土壤质量的生物活性指标一直是土壤酶学的研究重点。 中国农业大学硕士学位论文 第一部分文献综述 2 国内外研究现状 2 1 土壤呼吸及土壤微生物生物量碳的研究 2 1 1 土壤呼吸 土壤呼吸是十壤向大气释放c 0 2 的过程，包括土壤微生物呼吸、植物根系呼吸、土壤动物呼 吸以及含碳矿物质化学氧化等土壤中产生C 0 2 的所有代谢过程( S i n g I l G u p t a , 1 9 9 7 ) 。但需要 指出的是土壤微生物活动是土壤呼吸作用的主要来源( 王风文，2 0 0 4 ) ，C 0 2 的释放速率是衡量 土壤微生物活性的重要指标。有机质进入土壤后，在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解 而最终释放C 0 2 、H 2 、0 2 和能量，剩余的部分被微生物用于自身的合成，这就是土壤微生物的异 氧呼吸。植物根系的呼吸主要是自氧呼吸，植物体中除绿色细胞可以直接利用光能外，其他生命 活动所需能量均依赖于呼吸作_ E f ；i 。根系通过呼吸作用把光合作用合成的碳水化合物氧化分解，释 放出能量和c 0 2 。土壤动物和含碳物质的化学氧化作用在土壤呼吸中占的比例很小，故研究的也 不多( 马秀梅等，2 0 0 4 ) 。 土壤呼吸具有明显的季节和日变化动态，其季节动态与温度变化特征密切相关，还与各个地 区降水量的变化趋势有关，一年中一般在7 8 月份达到最高值，以后逐渐下降，从1 1 月翌年4 月 份晟低且相对稳定( 曹裕松，2 0 0 4 ) 。温度和湿度主要是通过对土壤微生物代谢和植物根系生长 的影响来改变土壤呼吸作爿j 的。在一定温度范围内，士壤呼吸随着温度和湿度的增加而增高。在 水分饱和或渍水或过干的条件F ，土壤呼吸速率将被抑制。 土壤呼吸的研究可以追溯到1 9 世纪末但直到2 0 世纪中期，土壤呼吸作为评价土壤生物活性、 土壤肥力及土壤透气性的指标才日益受到重视( M a c f a d y e n ，1 9 7 0 ) 。土壤呼吸作为表征土壤质量 和肥力的重要生物学指标，它反映了土壤生物活性和土壤物质代谢的强度。影响土壤微生物活动 的诸因子如土壤有机质含量、p H 值、温度、水分以及有效养分含量都能影响土壤呼吸作用强度， 从土壤呼吸作用强度的变化反映出来。因此，土壤呼吸的研究是土壤有机质动态、碳素循环、微 生物活性及能量流动研究的基础( 陈素英和胡春胜，1 9 9 7 ) 。 2 1 2 微生物生物量碳 土壤微生物量( M B ) 是指土壤中体积小于5 1 0 3um 3 的生物总量，它是活的土壤有机质部分， 但活的植物体如植物根系等不包括在内。土壤微生物量是土壤有机质和土壤养分C 、N 、P 、S 等 转化和循环的动力，并参与土壤中有机质的分解、腐殖质的形成、土壤养分的转化循环等各个生 化过程。广义的土壤微生物生物量包括土壤微生物生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物生物 量磷和土壤微生物生物量硫，但一般情况下土壤微生物生物量的大小以土壤微生物生物量碳来表 示( 沈善敏，1 9 8 4 ：高瑞，2 0 0 3 ) 。 土壤微生物生物量是表征农业耕作措施和其他一些可以对土壤生态系统带来扰动因素的敏 感指标( D o r a n ，1 9 8 7 ；S m i t h P a u l ，1 9 9 0 ) 。微生物量作为土壤质量的生物指标，直受到各国 中国农业大学硕士学位论文第一部分文献综述 七壤工作者重视，如有的学者研究得出，土壤微生物生物量碳氮和土壤有机碳、土壤全氮和土 壤碱解氮之间呈正相关。陆地生态系统的养分循环和能量的流动与土壤有机质的转化关系密切， 微生物量代表了有机质的活性部分，有机质转化与微生物活性的关系密切( J e n k i n s o n L a d d ， 1 9 8 1 ) 。微生物量的大小、活性和转化能力影响植物对养分的利用，它能代表参与调控土壤中能 量和养分循环以及有机物转化的对应微生物数量，因此微生物量常用来作为指示土壤肥力的指标 和被用于评价土壤的生物学性状( R o y 土壤蔗糖酶、土壤蛋白酶和酸性磷酸酶活性则分别只在25d(农大31 3834B24与 12461482)、67d(34B2412461482和农大3138)和67d(34B24其它3个处理)存在显著差异;土壤脱氢酶、土壤脲酶和土壤呼吸强度则在多数取样时期 多个处理间存在显著差异,说明其与玉米品种特性关系密切,其中,土壤脱氢酶和脲酶活性的差异在两个Bt玉米品种、Bt与同源常规品种(34B24与34B23)、 Bt与常规品种(12461482与农大3138)以及常规与常规品种(34B23与农大3138)之间均没有一致的规律,但34B24与34B23处理的土壤呼吸作用强度高于 12461482与农大3138,说明种植该系列品种的土壤中微生物总活性较高、土壤代谢旺盛.82d后4个处理土壤有机质、NPK全量与速效养分含量均没有显著 差异.本试验观测期种植Bt玉米并没有导致土壤微生物活性和土壤肥力的不利变化,但残留在根际土壤中的Bt蛋白是否达到生物有效活性浓度需要用生测 法验证.商品化大规模种植Bt玉米对土壤微生物活性和肥力的可能影响仍需要在不同生态区开展长期的定位监测与评价. 4.期刊论文 吴建国.艾丽.WU Jian-Guo.AI Li 祁连山3种典型生态系统土壤微生物活性和生物量碳氮含量 -植物生 态学报2008,32(2) 测定分析了祁连山高寒草甸、山地森林和干草原土壤中微生物活性、生物量碳氮含量.结果显示:就土壤微生物生物量碳含量,森林比干草原和高寒草 甸中分别高60%和120%以上,干草原比高寒草甸中高40%以上(p0.05).就土壤微生物生物量氮含量,05 cm土层,森林比高寒草甸和干草原中分别高64%和 111%以上,高寒草甸比干草原中高29%;515 cm土层,森林比干草原和高寒草甸中分别高7%和191%以上,干草原比高寒草甸中高171%以上(p0.05).森林和 干草原中土壤微生物生物量碳比例比高寒草甸中高32%以上,05和515cm土层,森林和干草原中土壤微生物生物量氮比例比高寒草甸中高150%以上 (p0.05).就土壤微生物活性,05和515 cm土层,森林和高寒草甸比干草原中高26%以上;1535 cm土层,森林比干草原和高寒草甸中高28%以上 (p0.05).土壤微生物生物量碳氮含量与有机碳含量及微生物生物量氮含量和比例与微生物生物量碳含量和比例呈现正相关(r20.30,P0.000 1).土 壤微生物生物量氮含量、微生物生物量碳氮含量比例、微生物活性与土壤pH值呈显著负相关,土壤微生物生物量碳氮含量及其比例、微生物活性与土壤湿 度呈正相关.说明祁连山3种生态系统土壤中微生物生物量和活性受气候要素、植被、有机碳、pH值和湿度等因素的共同影响. 5.学位论文 刘晓梅 施肥对麦田土壤微生物活性影响的微量热法研究 2008 土壤微生物是陆地生态系统中分解者亚系统的主要组成部分，参与了包括有机质降解、营养转化、植物生长的促进或抑制以及各种土壤物理过程在 内的一系列反应活动。土壤微生物是土壤质量重要的生物指标，可以用来监控土壤质量的变化。微量热法是近几十年发展起来的一种快速测量微生物活 性的新技术，广泛地应用于土壤微生物活性的研究。国内有不少用微量热法进行的研究，包括药物、污染物、重金属离子、稀土元素等对细菌生长、细 胞代谢影响以及大分子功能或细胞之间的相互作用等，但鲜有其在土壤微生物领域应用的研究。本文应用微量热法研究了甘肃平凉高平试验地长期施肥 及轮作条件下麦田土壤微生物活性的变化，实验中采集了耕层土(5-15cm)N(氮肥)、NP(氮磷合施)、SNP(秸杆与氮磷合施)、M(厩肥)、MNP(厩肥与氮磷合 施)五个施肥样品和一个不施肥的样品CK(对照)，并且以MNP和CK为代表，采集了不同深度(5-15cm、15-20cm、25-30cm、35-40cm、45-50cm)的土样，以 探明长期施肥对水平空间和垂直空间的土壤微生物活性的影响。实验结果如下： 1.不同施肥处理下的土壤微生物活性不同。不同肥料处理的土壤微生物代谢热功率-时间曲线形状有所不同，MNP、NP、SNP的曲线陡峭，M、N、CK的 曲线平缓； MNP、 NP、SNP三个样的微量热特征参数(微生物生长速率常数)、Qt(微生物生长代谢过程中的总热)、Ph(功率.时间曲线的峰值功率)值均 高，Pt(到达功率.时间曲线峰值的时间)值低，所以，厩肥与氮磷配施、秸秆与氮磷配施及氮磷合施显著增加土壤微生物活性；单施氮肥或单施有机肥的 土壤微生物活性与对照没显著性的差别。 2.微生物活性基本是随深度而下降的趋势，施肥增加不同深度的土壤微生物活性。施肥土壤和不施肥土壤的微生物代谢热功率-时间曲线形状不同 ，特别是表层土壤的(5-20cm)，施肥土壤的曲线明显的比不施肥的曲线陡，而且侧翼也明显的短；施肥土壤的和Ph值都大于不施肥土壤的，而且施肥 土样的Pt值都小于不施肥土样的。 3.不同施肥处理中，施加厩肥的土壤细菌和真菌量最高(样M)，再次是MNP、NP、SNP。样N中只增加了细菌数量。土壤细菌与土壤各养分含量的关系 不一致，其中，与全磷含量达到显著相关；与微量热各参数的相关性都不太好。但不同深度的土壤中细菌数量同微生物活性(Pt值)相关性良好。出现这 样的差别，可能主要是因为深层土壤受外界的扰动小，土壤微牛物群落结构相对稳定。此外，施肥也增加了深层土壤中的细菌数量。 4.土壤微生物活性受土壤速效磷的影响明显。微量热各参数之间相关性良好，微生物活性与其他土壤养分的相关性复杂。 5.长期施加厩肥及其与氮磷肥配施，明显的增加了土壤各养分含量，秸秆配施氮磷肥增加了大部分的养分含量，氮肥、磷肥合施增加了有机碳、全 磷和速效磷的含量，单施氮肥略增加了土壤有机碳含量，土壤其他养分含量相差不多或降低。 总之，长期施肥条件改变了土壤的微生物活性和微生物数量，也改变了土壤养分条件。这表明长期施肥条件下，土壤中微生物群落结构或功能改变 ，而这种改变必然同土壤微域环境的变化密切相关，即土壤质量或土壤肥力发生了变化，这有可能会进一步的影响作物产量。 6.期刊论文 富宏霖.王生荣.韩士杰.张军辉.张宏浩.戴冠华.Fu Honglin.Wang Shengrong.Han Shijie.Zhang Junhui.Zhang Honghao.Dai Guanhua 土壤干湿交替对长白山阔叶红松林土壤微生物活性与区系的影响 -东北林业 大学学报2009,37(7) 以长白山阔叶红松林地土壤为研究对象,通过室内控制水分变化,模拟研究了不同土壤干湿交替模式下土壤呼吸产生的CO2体积分数和微生物活性及群 落区系的动态变化.结果表明:微生物活性随土壤含水量降低而降低,但降低程度随时间推移而逐渐减缓.随土壤水分减少,土壤真菌的数量增加,土壤细菌 的数量减少. 7.学位论文 陈雪花 重金属Cd、Hg单因素及复合污染对青菜土壤系统微生物活性及其多样性和青菜生理指标的影 响 2007 本研究通过温室盆栽试验，探讨了土壤-青体系中重金属汞、镉单一及其复合污染对土壤微生物活性及其多样性以及青菜生理和品质指标的影响。以 期为土壤重金属污染生态风险评价、土壤重金属污染预警指标的建立提供有益的参考。 论文研究是国家重点基础研究发展规划(973)项目(编号：2002CB410804)“长江、珠江三角洲地区土壤和大气环境质量变化规律与调控原理”子课题 “重金属在土壤植物系统中迁移、转化、积累规律与农产品安全”的组成部分。根据国家项目的特定研究内容、目标的要求，本研究选择了长江三角 洲的黄泥砂田(黄红壤性水稻土Clayey kaolinitie thermic aerie endoaqraalf(Ustaxonomy)、黄松田(Loamy mixed active thermic typic endoaqualf)两种有代表性人为耕作土壤，在温室中设计Cd、Hg单因素浓度分别为3、10、30mg/kg，复合污染浓度为10mg/kgCd、Hg分别与浓度为3、10、 30mg/kg的Hg、Cd相交互。预培养平衡60天。然后直播青菜种子，每盆15粒。分别于青菜种植前，青菜生长30天和45天时取土样，测定土壤微生物活性 (土壤微生物量碳、微生物商、微生物代谢熵、土壤基础呼吸、微生物群落结构和土壤酶活性)指标。同时测定青菜种植前和青菜生长45天时土壤中Cd、 Hg各形态：交换态、碳酸盐结合态、有机结合态、铁锰氧化态、残渣态的含量；青菜种植45天时，测定收获的青菜叶绿素和脯氨酸生理指标和抗坏血酸 (Vc)品质指标，结果如下： (1)青菜生长45天和0天时，Cd、Hg各形态百分含量表现为碳酸盐结合态有机结合态交换态铁锰氧化态残渣态。45天和0天同一汞水平相比，有机 结合态、残渣态和铁锰氧化态百分含量增大，碳酸盐结合态和交换态百分含量减少。青菜同一生长周期，随汞浓度的增加，有机结合态、铁锰氧化态和 残渣态百分含量减少；随汞浓度的增加碳酸盐结合态和交换态百分含量增大。45天和0天同一镉水平相比，交换态、碳酸盐、残渣态、铁锰氧化态态百分 含量减少，有机结合态镉增加；但青菜同一生长周期碳酸盐结合态和铁锰氧化态百分含量随浓度增加而增大，单因素镉有机结合态和残渣态百分含量随 浓度增加而增大，但复合污染时则随浓度增加而减少。 (2)两种土壤在外加单因素Cd、Hg时，3mg/kg对土壤酶活性影响不大，30mg/kg时，则使土壤脲酶，磷酸酶活性降低。在镉、汞的影响下，土壤的微 生物生态特征发生了改变，表现在：同一阶段各污染水平与对照相比，微生物量、微生物商降低；呼吸作用微生物代谢熵明显升高，随着浓度升高 (3mg/kg)，微生物量和微生物商降低，代谢熵和呼吸作用上升。在青菜种植下，随着青菜生长周期的延长，微生物量增加，微生物商和微生物代谢熵减 弱，酶活性有所上升。 (3)Cd、Hg复合污染时，呈轻微的协同作用，对微生物生态指标(土壤微生物量、土壤微生物商、土壤呼吸强度和土壤代谢熵)的影响大于单因素，毒 害作用表现总体表现为Cd+HgHgCd的规律。PIYA结果揭示：Cd、Hg复合污染使两种土壤的微生物群落结构发生了明显的变化，表现在细菌的数目减少 ，真菌数目有所增加，放线菌在两种土壤中变化不同，在黄红壤中总体随着交互浓度增大呈下降趋势，而小粉土中在Cd3、10mg/kg与Hg交互时，放线菌 数量呈增加趋势，但Cd30mg/kg与Hg交互和Hg与Cd交互时，随浓度增加，放线菌含量呈较少趋势。革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌的比值逐渐增加。与无污 染对照相比，随着Cd、Hg复合浓度的增大，土壤微生物量总数下降，微生物群落结构改变显著。根据本试验重金属对土壤微生物生态特征的影响变化 ，得出土壤微生物受到Cd、Hg明显的危害的临界浓度为10mg/kg和3mg/kg。 (4)青菜在受到高浓度Cd、Hg污染时，形态和生物量并没有受到明显的影响，说明青菜是一种重金属耐性植物，但对青菜的部分生理指标产生了显著 影响，如叶绿素和抗坏血酸Vc随着Cd、Hg浓度增加而降低，而脯氨酸则随之增加。 (5)重金属形态与青菜各生理指标和土壤微生物活性指标进行回归分析，结果发现：两种土壤青菜45天时各生理指标与重金属形态显著相关，主要与 交换态和碳酸盐结合态有关，土壤微生物活性指标，Cmin，呼吸和微生物商，酸性磷酸酶与重金属形态呈显著相关，主要与碳酸盐结合态、交换态和有 机结合态有关，但脲酶与代谢熵不稳定。 8.期刊论文 龙健.黄昌勇.滕应.姚槐应 我国南方红壤矿区复垦土壤的微生物生态特征研究.对土壤微生物活性的 影响 -应用生态学报2003,14(11) 通过对浙江哩浦铜矿废弃地土壤微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明,与对照土壤相比,矿区土壤微生物总数下降68.43%80.32%,细菌、放 线菌数量减少,但真菌变化不明显,各主要生理类群硝化细菌、氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌数量均呈下降趋势,土壤基础呼吸速率下降;土壤脲酶、 蔗糖酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脱氢酶酶活性均有不同程度减弱;土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用和纤维素分解强度降低 ,抑制了矿区土壤C、N的周转速率和能量循环.土壤微生物活性减弱是矿区复垦土壤微生物生态的重要特征之一. 9.学位论文 桑忠营 外源竹炭对土壤中草甘膦、铅的吸附及微生物活性的影响 2009 本论文主要做了以下几个方面的研究工作：除草剂草甘膦与重金属铅在土壤中的吸附-脱附及其相互作用；外源竹炭对草甘膦和铅在土壤中吸附-脱 附的影响；外源竹炭对草甘膦、铅单一和复合污染土壤微生物及酶活性的影响；竹炭等几种土壤改良剂改良土壤的田间试验。主要研究内容和结果如下 ： 1草甘膦在四种土壤上的吸附均符合Freundlich等温方程；在红壤上的吸附量最大，其次是黄褐土、黄潮土、砂姜黑土；其吸附行为与土壤的理化性 质有密切关系；吸附常数Kf值与土壤有机质含量和粘粒含量呈显著正相关，与土壤pH值呈显著负相关，而与土壤中的阳离子交换量（CEC）关系不显著 ；土壤吸附的草甘膦难以解吸，尤其是酸性土壤更不易解吸，解吸量均低于