文献翻译在加利西亚一种腐殖质始成土上用按树重新造林后微生物活动变化的微量热研究Word文件下载.docx
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ňezetal.,1994b），通过微量热进行研究。
该技术在土壤微生物生长和新陈代谢研究中，已经被确认作为一种有效的替代方法，由于其能够在原位进行连续监控微生物的生长活动，并且维持一段时间不受干扰的系统（Ljungholm,etal.,1979a；
Forrest,1972；
Payne,1970；
Wadso,1980）。
微量热对于计算土壤中微生物生物量的代谢是一种有效的方法，因为在各种过程中产生的热量只依靠系统的初始和最终能量状态，且不受微生物类型及进化形式的约束。
微量热测定值通常是利用一个密闭的安瓿方法测定的，其中，导致可利用氧气的减少和一个相应的CO2的富集。
结果，封闭安瓿内部环境条件变化。
然而，这些参数并没有影响测热实验，这在以前的文章中已经报道过的（Nú
ňezetal.,1994a）。
微量热法得到的结果及利用一些其他传统技术得到的这些结果是相似的，例如熏蒸法，证实了微量热技术来评估土壤微生物活性研究的正确性（Wuetal.,1996；
Critteretal.,2002）。
该研究用下面三个方法进行表示：
1.假设土壤生产潜能直接依靠土壤的生长期。
2.微生物是真实反映土壤质量的生物学指标。
土壤压力来源于连续开采减少微生物的数量及其多样性，从而，减弱土壤将来的丰富性。
3.土壤生长期演化及土壤中微生物活性的研究，可以通过利用微量热法定量（Battley,1987；
Yamanoetal.，1986）。
微量热的研究可以通过深入分析土壤最重要的物理性质（温度，湿度，质地，密度，孔隙度，可塑性指标，粘附，渗透系数常数，结构和田间持水量），化学性质（O,S,H含量，C/N及pH）和生物学特性（有机物含量和微生物最大可能数MPN）连同一个环境特性的研究（潜在的土壤水分蒸发蒸腾损失总量EPI,剩余的土壤水分蒸发蒸腾损失总量e，利用氢的可能性HA,温度，降水量，日照量，阳光，风，湿度和不同的生物气候强度）得到补充，微量热将会被进一步研究，对上述特征及土壤微生物活性有一个重大影响（Nú
ňez-Regueiraetal.，2002）。
从生态学角度看，对土壤的研究，首先要对它的整体及周围环境特性进行严格的且详细的监测（气候，植被，地质基质等）。
2.材料和方法
2.1.样品和区域特征
设计一个试验步骤，达到分析用按树连续造林对土壤微生物活性影响的目的。
该研究从两个相隔150米的不同试验点进行样品的采集。
在两个案例中，土壤都是一种富营养的腐殖质始成土，与一种由板岩组成的地质基质组分，有相同的起源，一致的物理环境条件，但是，受到不同程度的森林开采。
两个实验田都位于西班牙（加利西亚）及他们最显著的特征就是由群山环绕成的一个河堤。
其中一个试验点好几年都作为一个自然保护区（A），另外一个试验点在过去的20年中，则是遭受严重的森林开采（B）。
该区域是一个典型的大西洋湿润气候区，主要森林物种包括按树，在过去的30年中是最丰富的种类，橡树，桦树及其它的河边森林种类，森林表层被植物残体及低凹处的草本植物所覆盖，总的来说，参照点（A），受到风，无光，靠近河流以及平原的保护，换言之，没有陡峭的斜坡。
在这片区域中，有一些桉树直径超过3米，高度超过40米。
土壤主要是由按树残体（树叶，树枝和树皮）层层堆积而成，在平均1.5米的深度残体分解的形态是不同的，并且通过暗色层A构成一个结构非常清晰的及发达的O层。
第二个试验点命名为B，充足的阳光且有陡峭的斜坡，在过去的20年中，有一片用桉树绿化了两次的土壤。
这个实验点的表层实际上是裸露的植被过度密集，其中，起初通过利用重型机械设备进行连续不断的森林作业，从而，在土壤表层形成有层次的地壳外观，这就是淡色表层A。
在过去的20年中，该区域没有用石灰处理过，也没有检测到异常碳酸盐的存在。
为了使这个研究更简单些，让A1作为试验点A的样本部分，用来做微量热实验及A2部分用来测物理性质，化学性质和生物学特性。
B1和B2意义相同，仅仅适用于试验点B。
在这片区域之内最重要的物理环境特征是按生物气候学曲线（MonterodeBurgosetal.,1973）的形式设计的。
在这片特别的区域中，根据稳定的植被生长活动，这种曲线对于理解气候学特征对土壤生长期和土壤生产能力的影响是很有帮助的。
在加利西亚的温带气候区，为了稳定的植被生产能力，温度是控制植物生长的主要参数，由于7.5℃的温度是明显的标记，因此，用来作为最小温度。
据原先的方案，得到的两种不同样本，一个用来做微量热的测定，另一个是来测定物理，化学和生物的参数。
为了采集第一份样本，选择100平方米的土壤面积，然后分成100个1平方米的位点，排除边界部分后随机选择6个区域。
假设抽样试验过程描述是很充分的考虑到样本用于这个研究，典型代表的土壤与这里的两个研究是如此的相似。
采集样本前，清除每个位点的植物残体，从5-15cm深的土壤层采集1kg的土壤。
该样本通过四分取样法进行浓缩，最终获得400g左右的土样。
一般来说，土样是非常均匀的，从而获得可重复性的且具代表性的结果（Petersenetal.,1998；
Tan，1996），存在于采集到的土样中的微生物表现出多样性和密集性。
该土样被放进聚乙烯袋中，为了避免污染和水分的流失，在10小时以内要送到实验室及尽可能保持土样在野外条件的稳定性。
采集第二份样本，取10kg土壤，步骤和先前描述的一样。
在采样的时候，通过依靠温度湿度计检测环境温度和水分的数据，用铂金侵入式温度计在15-30cm深处深检测土壤的温度，收集部分样本放到250cm3的圆筒里来测定堆积密度，随后，描述下面的一个标准步骤。
在实验室对于各项研究，我们研究的所有必要的特征记录在特别制作的表格内。
在这个记录数据的表格中，必须指出：
1、植被类型和特征。
2、方位，地形和斜坡。
3、土壤采样区域的表层形态和环境。
4、采样数据和时间。
5、该区域的环境特征。
6、土壤颜色。
2.2．实验室样本准备
一旦到实验室，就要测定样本的水分含量。
每个样本用双刻度天平称重0.1-1.0g，然后在105-110℃的自然对流恒温烤箱中不断加热至恒重为止。
在烤箱中处理过后，样本减少的重量由水分决定（Gardner,1998;
Lamprecht,1999）。
测热实验前，为了确保测量值的重复性，样本A1和B1使用R73（2×
2mm2筛目）过筛，然后置于密闭的聚乙烯袋中，放置于实验室4℃环境（Nú
ňezetal.,1994b）下保存3个月。
2.3.微量热实验
测热实验进行采用微量热计2277热活性检测仪（TAM）来测AB的温度。
在密闭的5ml不锈钢安瓿瓶中进行测量。
1g大小的土样用1.25mg的葡萄糖处理含水量（BarjaandNú
ňez，1999）。
实验重复四次。
安瓿瓶装满1ml蒸馏水作为参照。
通过这样得到的结果发现，这与那些用典型土壤作参照得到的结果是一致的。
2.4.物理性质的测定
利用样本A2和B2测定两种土壤的物理性质和化学性质。
两者都受到与2.2节描述的步骤相同的影响。
所有实验都在大气压强，20℃和相对湿度为75%条件下进行的。
筛分后，进行下面的测定：
1．用pH计测土壤的pH值。
将电极插入用10g土壤和25ml水准备的上清液中进行测量土壤pH值。
这是由ISSS程序认证的（Thomas，1996）。
2．用玻璃管配上合适的烧结多孔玻璃盘侵入水底测水含量（Ljungholmetal.,1979a；
Casseletal.,1998）（漏斗孔径是3）。
这些数据对于土壤在常规条件下保持水分能力提供有价值的信息。
为了对这些物理现象提供全面的解释，含水量必须与渗透速率，渗透系数及拥有的水分一起分析。
3．结构。
为了测定土壤性质，根据美国试验材料学会标准的152H，用Boyoucos比重计法测土壤的不同成分（沙，泥沙和粘土）（Boyoucos，1962）。
由USDA分类方案的标准提案,这些值表现在三角形结构ISSS/FAO（GeeandBauder,1998）。
4．真实密度用比重瓶测量（Blakeetal.,1998）。
5．测量堆积密度，因为上文已经提到过了，用柱状法。
在土壤中这个方法由直径6.5cm和高7.5cm的圆柱体组成，注意不要引起凝结。
然后，将圆筒放到实验室105-110℃的烤箱中直到恒重以致除去全部水分。
从样本的干重和占有的体积大小来计算出堆积密度。
水分数值，真实密度和堆积密度是测定土壤孔隙度的关键及对土壤结构的一致性给一个清晰明了的认识。
6．在实验实测定残留的水分，土壤于室温条件下变干，然后将其放入105-110℃的烤箱中至恒重为止（Gardner,1998；
Lamprecht,1999）。
7．从上文记录的数据中来测定土壤孔隙度（Danieldsonetal.,1998）。
必须区分三种不同的孔隙度：
总孔隙度，通气孔隙度和水孔隙度。
这三种不同的孔隙度提供关于气体和液体在土壤中移动的能力资料。
这些步骤是关键的，认识氢的可用性及营养物在植物体内的移动，从而，了解土壤生产潜力。
8．计算塑性指数（Blakeetal.,1998），用卡萨格兰德仪器的方法（425umBSASTM4138orBS1377:
2）测定土壤流限，用阿特贝法测定土壤塑性极限，样本过筛（ASTM40号筛，0.1mm目）。
土壤利用可塑性表进行分类，ASTM-D2487（Blakeetal.,1998）。
塑性指数的对比用流限在卡萨格兰德塑性表上通过关于土壤强度，压缩系数，可塑性和类型确切的结论绘制成图。
9．最佳含水量的测定（Gardner，1998）是为了土壤可压实性和达到最大干密度。
这些反映了土壤抵抗压实力的行为及通过普氏击实试验测定最优水分。
得到一种合适的土地运作，为了设计一个合适的开发方法及也为了优化机械化工作在土壤中作为一个理想水分范围的功能，这个结果必须与塑性指数一起考虑。
10．用镍刮铲法测定土壤粘着性。
这个方法在于将镍刮铲插入土壤表面塌陷3.75cm2，再用刮铲来定量每1cm2粘附土壤的数量。
用来分析土壤对机械技术工作的冲刷力是非常重要的。
这也可以间接的测定土壤的粘着性，或者受力结构和粘着力或者非受力结构。
11．用常水头渗透仪测定土壤的渗透系数和渗透速率，与Darcy和O’neal设计的及应用的是非常相似的。
它有一个孔隙为0和直径为6cm漏斗，下面的分类由伦敦提出。
物理性质，除了pH，温度和含水量外，每年测一次。
所有的物理性质被测定，下面常规标准详细介绍了这个的研究参数。
为此，在不同情况下，只有一个测定被进行。
2.5.化学性质的测定
元素组成。
除了测定O,H,S外，主要目的是测定有机物含量和C/N比。
用凯氏定氮法测总氮。
在圣地亚哥大学元素分析服务实验室测定元素组成。
C/N比是测定土壤矿化程度的基础，为了准确开发土壤，有机物含量提供关于在生长期土壤供养能力的信息（Knappetal.,1983）。
2.6.生物学特性的测定
用培养箱Selecta2002471测定微生物最大可能数（MPN），以下面标准流程，一些土壤或者其他物质连续不断的稀释，在几个个体部分以微生物存在或者不存在为基础来测定（Cochran，1950）。
测定生物学特性，周期性分析它们每年的演化。
3.结果
表1表明样本采集区域环境特征描述。
这些数值被用来构建该区域的生物气候学图表。
这类图如图1所示，基于气候对植被稳定生长活动影响的分析。
根据这个图表，气候没有限制存在于这个区域的任何物种的生长。
由于能够观测到，该区域的植被生长潜力，在6-10月份之间表呈现出最大值。
该区域森林的生产能力将会继续，即使土壤养分耗损和微生物负荷，因为温和的气候会抵消土壤潜能的降低。
表2表示两个区域采集到的样本的物理，化学和生物学性质是与上文提到的数值是一致的。
表3表示采集到的样本A1和B1进行测热试验得到的结果最具意义。
这个表显示出峰时间的平均值，Pt（h），出峰高度，Ph（μW），总热，Qt（Jg-1）和增长率常数，μ（h-1）。
数值表示的是每种样本每个季节进行四次实验的平均值。
4.讨论
4.1.物理性质结果的分析
分析表2得到以下结论
4.1.1pH和有机质含量
总的来说，加利西亚土壤是酸性土壤，酸性土壤作为许多因素相互作用的结果，例如：
矿物学起源（花岗岩，砂岩和片岩），高含量有机物质和高渗透系数。
由于酸性pH，撒石灰是传统的处理方法，该方法通过添加石灰，藻类和海鲜贝壳来提高土壤的农业的开发。
土壤先前命名的A的酸性高于土壤B的酸性。
其中，另一个物理起源的原因，不仅仅在土壤表层，加利西亚土壤水渗透的巨大能力，而且，该区域一直都是雨量丰富的有助于渗漏污水的处理。
尽管土壤A酸性过高，有一个高的有机物负荷，但是，也有一个好的水分垂直渗透能力，因为这样，没有限制微生物生长既不在O层也不再暗色型A层。
不变的酸性，不仅有助于土壤细菌菌落的生长，还有助于真菌的后续生长。
至于土壤B，有机物的耗尽，主要营养来源，因此，森林开发任务，这种土壤对于水和空气的渗透能力较低，低酸性对环境不利。
必须考虑极端酸性pH不仅引起Al和Mn的溶解，这对于土壤微生物是有毒性的，而且，使P元素结合Fe或者Al形成磷酸盐而沉淀，这对于微生物生长是无效的。
4.1.2温度
土壤A的温度比土壤B稳定，因为有机物层（表2），O层大约在1.5米深处，担任一个环境温度改变的“热量吸收器”，因此，土壤特性和结构为有机体叶肉形成一个合适的栖息地。
在土壤B中，热传导现象被最大化，因为极大的密度的产生与在固相中的微粒相接近，此外，缺乏植物的覆盖与引起环境改变是直接相关的，对于一些有规律的微生物全年的生长期间，这样会引起一个不利的栖息地。
因为这样，微生物生长被高度地限制在土壤B中，温度也是其中最重要的抑制因子之一。
图1采样区域的生物气候学图表。
温度（平均每月的环境温度，用℃表示），7.5℃（最低温度稳定生长活动），PET（可能的土壤水分蒸发蒸腾损失总量，mm），e（剩余的土壤水分蒸发蒸腾损失总量，mm），HA（氢可得性，mm），及PBI（可能的生物气候学强度，bcu），BCU（生物气候学单位，month-1或者每个月5℃的产品，也就是说，用一个1cm的刻度在纵轴表示5℃和在x-轴表示1月，这个平面正好1cm2）.x-轴贴上标签作为月份。
该填充区域符合该区域一年以上的植物生物量的生产潜力。
植物生长活动最大稳定性导致气候在一个自然环境可以被测定，从有限的区域与每月温度的平均值曲线相似和7.5℃直线，被称作可能的生物气候学强度。
4.1.3密度
土壤B的真实密度和堆积密度比土壤A的要大很多，为了通过林学来维持森林的开发，因此，在土壤B中进行机械化工作。
然而，土壤B数值不是足够高来限制微生物活性。
土壤B密度的数值高直接受到热量和渗透系数的影响，关于孔隙度对土壤通气有很大的影响。
4.1.4田间持水量，水分，剩余水分，渗透系数和渗透速率
由于土壤水的渗透能力和低的真实密度和堆积密度引起水快速垂直移动，土壤A的田间持水量是比那个土壤B的较低。
这些没有影响到这个土壤A水分的可用量，因为土壤有机物吸收足够的水分来维持有效的生物活性。
至于土壤B,在某一时间，洪水泛滥和缺氧可能对于微生物生长和微生物活性引起不良反应，因为地表和地下紧密层的构造限制了排水。
这些相同的推论提供土壤A和B拥有水分和剩余水分的分析。
土壤B显示一个最稳定的水含量，因为压实现象是由人类活动引起的，在雨季，不但对土壤有不良反应，而且还引起洪水泛滥和通气问题。
4.1.5孔隙度
好的孔隙度，要不是土壤A水流孔隙度高，大孔隙的最大平均数量从而引起水和空气运输过程的改进。
至于土壤B，通气孔隙的贡献是最重要的。
没有一种情况，表现出对微生物活性的影响。
然而，至于土壤B地上和地下层之间限制水分的垂直渗透，从而有利于径流和侵蚀（Shainbergetal.,1996）。
因为这样，土壤B必须受保护免受水生的侵蚀（Grissingeretal.，1996）。
4.1.6可塑性
由于土壤的矿物质成分，土壤B的可塑性要比土壤A的高。
即使如此，两种土壤被归类为ML-OL（Gee，1998）。
可塑性力低的有利于土壤受机械化工作变形后的重建。
两种土壤中，沙子比粘土的比例非常高，因此，难以形成可塑性力，因为这样，他们很难黏住一些外形怪异的物体。
至于土壤B，这种低粘度有助于洗脱，或者自动清理农耕工具。
两种土壤中，黏着现象比粘着剂现象更加有意义。
4.1.7压实指数
土壤B需要较低的水分含量达到干密度程度，就是说，最好的压实度及因为这是最简单压缩的理论。
因为这样，来自林学工作任务的影响，使土壤B遭受严重的调整。
4.1.8结构
土壤A的结构比土壤B的较好，因为土壤A的O层事实上是“活着的”，由于它的深度，孔隙度和有机物不同的分解程度。
土壤B显示，表面过渡层伴随一个有低有机物含量的紧密层和遭受到季节性洪水。
至于土壤A,桉树残枝烂叶构成一种外来的成分，因为这些外来物种是从澳大利亚引入加利西亚的仅仅150多年的时间。
这些森林物种对于微生物生活在加利西亚土壤上来说是陌生的，因为如此，生物降解周期是比较缓慢的，且这个周期相当于土壤区域覆盖的树种适应传统的加利西亚大西洋湿润森林气候。
因为这会引起残枝烂叶的堆积，主要是树叶，从而，形成一个特别厚的O层。
4.2化学性质结果分析
4.2.1．C/N比例
因为土壤中的微生物不断生长，这个值应该在10-15范围内。
表2记录的值显示，在这个范围内土壤A出现一个值（13），而土壤B的值（8）却是在这规定范围之外，应该正确来避免土壤矿化作用过程，很可能会严重损害微生物的生长。
为此，改善土壤，通过增加有机物的建议来提高土壤B的农业生产及避免土壤的矿化作用。
3.1.生物学特性结果分析
4.3.1.MPN
土壤A的这个数量很高，因为如此，假设这个土壤潜能很高。
土壤B较低的MPN可以应付该土壤的“生产压力”的影响，减少生活期首先引起低产量，最后土壤肥力减弱。
在冬天也可以看到这种情况，由于该环境温度低的原因，土壤B的MPN降低。
然而，在随后的季节里温度会增加，但是没有增加MPN值，也是受高温限制。
对于加利西亚土壤，微生物活性的最佳温度是在20-25℃的范围内。
土壤由于过度开发的影响，失去生产能力导致MPN下降。
就我们而言，在短期使用快速生长的物种E.globulus（桉树）属进行一些重新造林，没有合理的改善土壤可能引起不可逆的土地产量亏损。
3.2.微量热实验得到的结果进行分析
为了证实前面的分析和假设，对两种土壤进行微量热研究。
得到结果如下：
1.土壤A的Qt是最高的。
这表明这种土壤比土壤B有更大的活性。
另外，微生物群落在第一栖息地是最稳定的。
因此，A的潜能应该比B的要大。
较低的Qt值表明营养物耗尽和物理性质的改变，在土壤B中，导致微生物的数量和质量都会降低。
弄清楚质量的降低作为微生物的降低除了细菌。
2.至于土壤A，Pt是比土壤B的要高很多。
这可能是由MPN比土壤A的较大该事实引起的，为此，生活周期较大及更加复杂，因为土壤A包含了更多的微生物类型：
细菌，真菌，放线菌，藻类，原生动物群体的每个Qt互相重叠，由于相互关系中不同微生物种群多样的协同和竞争的结果。
从其他角度来看，对于降解过程来说，高的物种多样性确保一个很大的潜能和土壤恢复能力。
3.对于土壤A和B，在夏季和秋季Ph的值是相似的，但是在冬季和春季土壤A的这个值很高。
这是细菌快速生长一个符合逻辑的结果，由于细菌巨大的多样性和代谢潜能在有氧和无氧条件下引发不同的分解过程。
假设相同的细菌类型在两种土壤中，增加碳源（葡萄糖）后的Ph值应该非常相似的在两种土壤中。
微生物的其他群体存在A中使这种土壤有较大的Pt和Qt。
4.微生物生长速度常数的值没有提供特别有影响的变量信息。
即使如此，土壤A有较低的值可能由于土壤潜能和复杂的媒介物的原因。
u值在土壤A中显示非常的稳定。
这可能是由于土壤的物理，化学和生物学性质限制来自不同细菌的元素的存在的事实。
这里报道的结果允许考虑微量热作为一个评估土壤微生物活性非常可靠地方法。
通过微量热法得到的结果是与那些通过不同的物理，化学和生物学的测试得到的结果是完全一致的（Baveretal.,1991;
Mitchell,1993）。
图2（a）是P-t分布图，显示土壤A周期性演变。
可以观测到从春季到冬季曲线急剧变化。
这可能是因为温度作为抑制因子的作用，众所周知，细菌比所有其他微生物有较大的生物学功能，因此，在增加碳源之前，他们快速应答。
此外，所有其他微生物可以隐藏状态及没有很快反应（Qt比在该年余下的要大很多）。
图2（b）的形状全年都是非常相似的，从而在确认在土壤B中，微生物种群物种有限的多样性。
这个数字表明一个最高的和一个或多或少的很长的shoulder。
这可能是由于，异氧生物存在的数量比自养生物存在的数量要多的原因。
这些异氧生物在开始他们的生活周期以前，可能需要一个自养的生长，众所周知，自养-异养重叠的演替可以了解到，在贫瘠的土壤中有限的基本的营养物资源，几乎没有有力的条件来适应的。
一个几乎没有有力栖息地的典型行为低的微生物种群密度和相互协同作用的优势。
最长的和较少的Ph出现在最大值之后，特别是在冬季，内部微量热突然在有力刺激的影响下，可能出现一个非常缓慢的土壤生活期：
25℃和一个额外的碳源（葡萄糖），如Pt值所示（Ph和Qt有相似的值）（图3）。
致谢
作者希望来感谢圣地亚哥大学（西班牙）的VicerrectoradodeInvestigació
n。
该研究的一部分是由XuntadeGalicia通过基金项目赞助的。
参考文献
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