长期施肥对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响

微生物群落功能多样性是表征土壤质量变化的敏感指标,施肥措施可对土壤微生物群落功能多样性产生明显的影响。以位于双季稻主产区湖南省宁乡县国家级稻田肥力长期定位试验田为研究对象,应用Biolog技术分析了不同施肥处理(化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥、60%有机肥、无肥对照)对双季稻田根际土壤微生物功能多样性的影响,从根际土壤微生物功能多样性的角度评价施肥对土壤质量的影响。研究结果表明,有机肥与化肥配施以及单施化肥处理水稻根际土壤微生物对碳源的利用程度均显著高于其他处理,而秸秆还田处理水稻根际土壤微生物对碳源的利用程度低于无肥处理。在早稻和晚稻成熟期,Mc Intosh指数均以60%有机肥和30%有机肥处理为最高,其次为施用化肥和无肥处理,秸秆还田处理最低;Richness和Shannon指数大小顺序均表现为60%有机肥30%有机肥秸秆还田无肥化肥。土壤微生物碳源利用的主成分分析表明,各施肥处理水稻根际土壤微生物群落利用的主要碳源为氨基酸类和糖类,但不同施肥处理间碳源利用类型存在较大差异。总的来说,不同的施肥处理对水稻根际土壤微生物功能多样性产生了不同影响,长期有机肥配施化肥有利于维持稻田根际土壤微生物群落多样性。     

有机肥与化肥配施对黄瓜产量及土壤微生物多样性的影响

有机肥和化肥配合施用比单施化肥或有机肥具有明显的优势,但在配合施用时其对土壤生物多样性的影响方面还缺乏深入探讨。在等氮量条件下,将水葫芦(Eichhornia crassipes)有机肥(WOF处理)、猪粪有机肥(POF处理)和发酵床熟化垫料有机肥(FOF处理)分别以1∶1的比例与化肥〔w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=15∶15∶15〕配施,并以单施化肥(CF处理)和不施肥(CK处理)为对照,分析其对设施大棚黄瓜(Cucumis sativus)产量及土壤微生物多样性的影响。结果表明:采用不同有机肥与化肥配施可以获得与化肥相当或者超过化肥的产量,其中FOF处理产量最高,比CF处理提高26.77%,其次为WOF处理。有机肥与化肥配施不仅可以保持或提高黄瓜果实产量,同时可以提高果实品质,WOF、POF和FOF处理维生素C含量比CF处理增加30%左右。与CF处理相比,有机肥与化肥配施能提高氮素利用效率,但是不同来源的有机肥与化肥配施在氮素利用效率上存在明显差异。PCR-DGGE分析显示细菌群落结构可分为3大类,CK和CF处理群落结构相似,WOF和POF处理群落结构相似,FOF处理则单独成一类;不同来源的有机肥与化肥配施都能提高土壤中细菌的香农-威尔指数和丰度,与CF处理相比最高能提高5%以上。施入外源有机物质可以改变土壤的细菌群落结构,提高土壤微生物多样性,而施入化肥对土壤的细菌群落结构无显著影响。     

黄土旱塬垄膜沟播小麦产量及土壤微生物量对施肥的响应

垄膜沟播是黄土旱塬麦田一种典型种植方式,覆膜条件下不同肥料肥效及其对微生物群落结构的影响均不同.在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,通过2年大田试验系统分析传统农户施肥(FF)、监控施肥(MF)、监控施肥配施有机肥(MFM)和监控施肥配施生物有机肥(MFB)4种施肥措施对冬小麦产量形成及土壤微生物量碳、氮和磷的影响.结果表明,通过优化平衡施肥可显著提高黄土旱塬冬小麦产量,其中MFB处理籽粒产量最高,达4 107-5 400 kg/hm2,较FF处理高14.5%-23.2%(P0.05).不同施肥措施主要通过影响成穗数来影响冬小麦的产量形成,对冬小麦穗粒数和千粒重影响均不显著.土壤微生物量受冬小麦生育期进程和施肥措施共同影响,其中微生物量碳在拔节期至扬花期最高,微生物量氮、磷均在拔节期达最高值.不同生育期间土壤微生物量碳、氮和磷的变化率总体在50%以下,而优化施肥措施对土壤微生物量碳、氮和磷的平均贡献率则可达90%.配施生物有机肥或配施有机肥较单施化肥可显著提高冬小麦生育期土壤微生物量碳、氮和磷,但MFM和MFB处理间的土壤微生物碳和氮差异不显著,而MFB处理由于混合磷细菌的作用,其土壤微生物量磷较MFM处理高19.8%-47.1%(P0.05).各处理土壤微生物量碳氮比和碳磷比分别在6.9-9.8和14.4-41.0,且均在冬小麦扬花期达最大值.综上所述,在黄土旱塬垄膜沟播种植条件下,通过监控施肥配施生物有机肥可有效提高冬小麦产量和土壤微生物量.     

长期施肥对大麦生育期双季稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商的影响

长期有机无机肥配施定位试验条件下,关于不同施肥处理对稻田土壤微生物特性方面的研究目前还较少。为探明大麦(Hordaum vulgare L.)各个生育时期不同施肥处理对大麦-双季稻三熟制种植模式中稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商的影响,以湖南宁乡长期定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4提取法和化学分析法系统分析了长达28年5种施肥处理之间(化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥+70%化肥、60%有机肥+40%化肥和无肥)稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商及大麦产量的差异。结果表明,大麦各主要生育时期,长期施肥均能提高土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商,各施肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商均随生育期推进呈增加的变化趋势,均于齐穗期达到最大值;其中,化肥、秸秆还田、30%有机肥和60%有机肥处理土壤微生物生物量碳含量分别比无肥增加20.04%、26.47%、45.94%和51.42%,土壤微生物生物量氮含量分别比无肥增加12.87%、18.42%、32.16%和36.55%。60%有机肥和30%有机肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商均为最高,均显著高于其他处理,其大小顺序表现为60%有机肥30%有机肥秸秆还田化肥无肥。各施肥处理大麦产量分别比无肥增产357.6、683.0、721.2和782.1 kg·hm-2。长期有机无机肥配施可以提高土壤微生物生物量碳、氮和微生物商,有机肥与化肥配施对提高土壤肥力和增产效果最好。微生物生物量碳、氮及微生物商可以反映土壤质量的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

小麦秸秆不同还田方式下土壤微生物碳代谢多样性特征

秸秆还田是影响稻田土壤固碳潜力的重要措施,研究秸秆不同还田方式下土壤微生物碳源代谢特征对提高农作物秸秆利用和增加土壤碳固定具有重要意义,为此采用自动微生物鉴定系统(Biolog-ECO)研究在短期耕作条件下小麦秸秆不同还田方式对稻田耕层土壤微生物群落结构和多样性的影响。以江苏省六合区黄棕壤为研究对象,对等氮量秸秆发酵床垫料化还田(SP)、秸秆炭化(补施化肥)还田(BR)、秸秆+猪粪发酵还田(OF)、传统施用化肥(CF)和不施肥(CK)对照处理土壤进行分层采样,采用Biolog-ECO方法揭示微生物群落结构的多样性,并采用主成分分析法(PCA)探讨土壤微生物群落结构的变化特征。结果表明,不同秸秆还田方式能显著影响土壤微生物碳代谢特征,OF处理土壤微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指数及糖类、氨基酸、胺类和多聚物利用率明显高于其他处理;而SP处理土壤微生物的影响明显小于OF、BR处理;不同秸秆还田方式能显著影响土壤表层(0~5 cm)和耕作亚表层(5~10 cm)微生物碳利用,而对耕作底层(10~20 cm)的影响较小;不同秸秆还田方式影响土壤微生物多样性,与CF和BR处理相比,OF和SP处理增加了土壤微生物多样性。认为OF和BR处理可在短期内显著提高土壤微生物碳代谢多样性和对碳源的利用。     

生物炭与炭基肥对大豆根际土壤细菌和真菌群落的影响

土壤微生物在农田土壤生态系统中发挥重要作用,然而秸秆生物炭与炭基肥处理对微生物群落的影响以及对农田生态环境的意义尚不清楚。以黄淮海平原豆-麦轮作为研究对象,采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术比较不同施肥方式对土壤细菌和真菌群落的丰度、组成和多样性差异,探究秸秆还田、生物炭以及炭基肥添加对根际土壤微生物群落结构的影响。试验处理包括单施化肥对照(CK)、秸秆全量还田配施化肥处理(CS)、炭基肥处理(BCF)、低量生物炭配施化肥处理(LB)以及高量生物炭配施化肥处理(HB)。结果表明:与对照CK相比,LB、BCF和HB处理显著提高了根际土壤有机碳和速效磷含量;LB、BCF和HB处理对土壤细菌丰度没有显著影响,HB处理显著降低了变形菌门的相对丰度。HB处理的真菌丰度显著高于CK,增加了86.3%,真菌群落Chao1和ACE指数较CK分别显著增加了5.9%和5.8%;与CK和CS相比,LB、HB和BCF处理明显改变了真菌群落结构。冗余分析(RDA)表明,土壤有机碳、总氮和速效钾是改变真菌群落结构的主要驱动因子。综上,研究表明大豆根际真菌群落对生物炭施加的敏感程度高于细菌,且土壤碳和氮含量是影响真菌和细菌群落结构的关键因子。该研究结果可为秸秆资源的合理利用提供理论参考。     

长期秸秆还田与施肥对潮土酶活性和真菌群落的影响

秸秆还田对土壤肥力的提升有重要作用,然而其对于土壤真菌群落的影响及其主导因子尚不清楚。以国家土壤肥力和肥料效益长期监测站为平台,探究秸秆还田配施化肥与单施化肥条件下黄淮海平原潮土区土壤养分含量、酶活性的变化,运用Illumina高通量测序技术对土壤真菌群落结构进行调查,分析了不同施肥处理下真菌群落结构变化的主要影响因素。结果表明,两种施肥条件下土壤全氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)以及速效磷(AP)均显著提高;同时秸秆还田配施化肥处理显著提高了土壤有机碳(SOC)含量,增加了45.21%。土壤过氧化物酶(POD)和纤维素酶(CL)活性在秸秆还田配施化肥条件下与对照相比分别显著增加了80.89%和60.16%。秸秆还田处理下土壤真菌群落多样性显著提高,群落组成结果显示,秸秆还田配施化肥条件下弯孢菌属(Curvularia)、篮状菌属(Talaromyces)、赤霉菌属(Gibberella)、镰刀菌属(Fusarium)、被孢霉属(Mortierella)、毛壳属(Cheatomium)以及枝顶孢属(Acremonium)真菌的相对丰度显著提高。Spearman分析发现枝顶孢属(Acremonium)、镰刀菌属(Fusarium)、曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、篮状菌属(Talaromyces)和弯孢菌属(Curvularia)真菌丰度与土壤β-葡萄糖苷酶(β-GC)活性呈显著正相关。蒙特分析显示,POD、β-GC是促进秸秆还田条件下真菌群落结构分异的主要影响因子。研究结果揭示了长期秸秆还田配施化肥条件下,真菌群落结构的变异及其影响因子,对预测黄淮海平原潮土区秸秆还田条件下农田真菌群落的演替规律具有重要意义。     

不同施肥处理对花菜-毛豆轮作系统碳收支的影响

基于蔬菜生长季的时间尺度,从土壤固碳量和净生态系统碳收支(NECB)两个角度,研究等氮条件下,不同施肥模式对花菜-毛豆轮作系统碳收支的影响。试验为大田小区试验,设置单施化肥(H)、商品有机肥配施化肥(HY)、秸秆堆肥配施化肥(HJ)3个施肥处理,旨在探索菜田减排增汇的施肥模式。研究结果显示,(1)有机肥料配施化肥能显著提高土壤固碳量,HJ、HY固碳量分别比H高191.38%和73.10%;土壤固碳量与肥料中有机质的含量有关,HJ固碳量比HY高68.32%。(2)各施肥处理NECB为302~5 135 kg·hm~(-2),均为净碳汇,有机肥配施无机肥能显著提高NECB值,平均较化肥处理(H)NECB高出约16倍。其中,H处理温室气体累积排放量分别比HJ、HY高出10.57%、19.60%,而蔬菜固碳量却较HJ、HY低14.76%、13.87%,表明有机肥配施化肥既可以减排,同时可以提高轮作系统的净碳收支(NECB)。总之,土壤固碳量、系统净碳收支两方面的试验结果均表明:有机肥配施无机肥可以有效提高花菜-毛豆轮作系统净碳汇。综合考虑经济、环保效益,HJ是最佳的施肥模式,不仅可以提高花菜-毛豆轮作系统净碳收支,达到减排增汇的效果,而且可以实现秸秆的资源化利用,降低化肥的施用量,有利于农业的可持续发展。     

长期配施秸秆对灰漠土质量的影响

利用国家灰漠土肥力与肥料效益长期定位试验,采用长期不施肥、常规施化肥和长期配施秸秆(玉米秸秆或小麦秸秆)等不同施肥措施相比较的方法,研究长期秸秆还田土壤养分的年际变化,以及对土壤动物、微生物、酶活性的影响。研究发现:⑴长期配施秸秆能提高土壤速效氮、磷、钾含量,平均分别提高15%、48%和22%;⑵配施秸秆对土壤昆虫群落呈正向作用且贡献最大,主要增加了大型、中小型农田土壤动物的个体总数和优势类群数量,尤其是疣跳科和等节跳科动物个体数量增加近10倍;⑶土壤养分与土壤细菌、固氮菌、氨化细菌、纤维分解菌和反硝化细菌呈正相关,秸秆还田激发土壤有益微生物的生长和类群数量,使土壤微生物类群数量比对照增加15%~44%;⑷土壤养分与土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性呈正相关,与过氧化氢酶呈负相关,秸秆还田增强土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性,特别是脲酶和蔗糖酶活性平均提高26.5%。结果表明,长期配施秸秆提高了土壤动物丰富性和微生物多样性,增加了土壤酶活性,同时生物类群和酶活性的增加也改变了土壤生态环境,加速了土壤熟化。     

长期不同施肥处理对红壤水稻土酶活性及微生物群落功能多样性的影响

江西红壤生态试验站长期定位试验中不同施肥处理红壤水稻土酶活性及微生物群落功能多样性的研究结果表明,不同施肥条件下土壤酶活性及微生物群落功能多样性差异较大,土壤脲酶和脱氢酶活性可以作为土壤肥力的指标。经过20 a施肥管理及水稻种植,土壤酶活性及生物量有很大提高;但是B IOLOGTM生态测试板测定结果显示,施肥使微生物生物群落物种丰富度有所减少,施P土壤酶活性、微生物群落功能多样性均大于未施P土壤,采用秸秆还田处理的群落物种均一性高于未采用秸秆还田处理。     

新疆盐渍土3种植被类型土壤微生物碳源利用

研究了新疆天山以北三工河流域自然生境下梭梭(Haloxylon ammodendron)、琵琶柴(Reaumuriasoongonica)、隐子草(Cleistogenes chinensis)3种植被群落的土壤微生物碳源利用差异,分析了土壤理化性质与微生物总体活性、功能多样性的相关关系.采用BIOLOG生态板检测了各微生物群落对31种单一碳源的利用情况,结果表明,3种群落的微生物总体活性(AWCD)(F=41.877,P<0.001)、功能多样性(Shannon指数)(F=164.680,P<0.001)、丰富度(R值)(F=20.818,P=0.02)差异显著,其中梭梭植被下微生物群落的AWCD值、Shannon多样性指数、R值明显高于其他两种植被的微生物群落.土壤pH(相关系数=0.958,P<0.001)、土壤总碳相对含量(相关系数=0.718,P<0.05)与微生物总体活性(AWCD)呈显著相关,对微生物碳源利用有重要影响,而土壤可溶盐总量、含水率则与AWCD相关性不显著,微生物群落碳源利用功能多样性和丰富度与土壤理化性质均无显著相关关系.对于所研究的31种单一碳源,梭梭植被下微生物群落的利用情况也好于其他两种植被类型,对11种单一碳源利用情况较好,而琵琶柴、隐子草植被微生物群落分别则仅能对其中6种和5种碳源有较好的利用能力.     

不同培肥措施对黑土区农田中小型土壤动物群落的影响

为明晰不同的培肥措施对耕作黑土区中小型土壤动物群落的影响,于2017年6-9月在内蒙古兴安盟扎赉特旗农业科技示范园区种植基地设置4种不同培肥措施:T1(不施肥对照)、T2(秸秆还田)、T3(施有机肥)和T4(有机肥和秸秆配施)进行定点试验.共捕获中小型土壤动物4 243只,隶属于60个类群,其中,优势类群为矮蒲螨科、虫穴螨科和等节科3类,占总个体数的74.9%,常见类群为7类,占总个体数的18.81%.结果显示:有机肥和秸秆配施可以显著增加中小型土壤动物个体数(P 0.05),提高中小型土壤动物类群数,秸秆还田可以显著提高中小型土壤动物均匀度指数(P 0.05),施有机肥可以提高优势度指数,说明不同的培肥措施对中小型土壤动物群落指标具有不同的影响特征.垂直分布上,中小型土壤动物具有明显的表聚特征,并随着土层的加深个体数和类群数下降明显(P 0.05).月动态分析表明中小型土壤动物主要集中在水热条件较好的7月,各生态指数随时间推移呈规律性变化,7月份优势度指数较高,8月份多样性指数和丰富度指数较高,均匀度指数随时间呈下降趋势.因此,有机肥和秸秆配施较单独的培肥措施可以更好地提高黑土区土壤质量,改善中小型土壤动物群落结构,为中小型土壤动物提供适宜的生存环境.(图4表4参36)     

有机无机肥配施对旱地塿土碳氮的影响

在陕西关中塿土区,通过田间试验研究旱地小麦-玉米轮作条件下有机无机肥配施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)以及土壤剖面硝态氮(NO3--N)分布和累积的影响。结果表明,与单施化肥处理(NP)相比,化肥配施有机肥处理(M1)土壤剖面NO3--N累积量差异不显著,化肥配施生物炭处理(M3)显著降低35.2%,而化肥配施秸秆处理(M2)则显著增加32.1%。与NP和CK处理相比,各有机无机肥配施处理(M1、M2和M3)表层SOC和SMBC、SMBN含量均显著提高(P0.05),土壤TN含量和C/N比增加(P0.05)。与NP处理相比,M3处理SOC含量增加26%,TN含量增加14%;M2处理SMBC和SMBN含量分别增加32%和23%。与CK处理相比,NP、M1和M2处理表层土壤p H值显著降低,而M3处理则无显著差别。在塿土区旱地小麦-玉米轮作条件下,M3处理既可以降低土壤剖面NO3--N累积量和淋溶风险,又可以提高SOC、TN和SMBC、SMBN含量,是一种值得推广的施肥方式。     

施肥对复垦土壤中活性和难降解碳氮组分的影响

研究复垦土壤中活性和难降解碳氮组分随复垦年限和施肥措施变化的特征,以期深入理解采煤塌陷区复垦土壤碳氮的稳定性机制.采集复垦4年和8年的定位试验各处理耕层(0-20 cm)土样,利用H2SO4水解法分析活性组分Ⅰ、Ⅱ和难降解组分中有机碳(SOC)、全氮(TN)的变化特征.试验设不施肥(CK)、平衡施氮磷钾肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MCF)和生物有机肥配施化肥(MCFB) 5个处理.结果显示,复垦土壤及各组分中有机碳、全氮含量的变化趋势总体均表现为随复垦年限的增加而提高.复垦4年和8年,同CK相比,CF、M、MCF和MCFB处理均显著提高了SOC和TN含量,增幅分别达40.12%-89.97%(4年)、34.16%-71.65%(8年)和22.66%-60.06%、25.86%-37.93%,且以M处理增幅最大;M、MCF和MCFB处理均显著提高了活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为91.74%-141.22%、60.03%-88.27%和24.77%-51.15%、19.73%-66.67%;同CF相比,MCF和MCFB处理均显著提高了复垦8年土壤活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为22.94%-44.62%和41.22%-52.19%.当SOC、活性组分Ⅰ、Ⅱ中碳含量分别达到9.01、1.82和2.25 g/kg时,作物产量达到最大值.本研究表明当养分投入量相同时,单施有机肥更有利于采煤塌陷区复垦土壤及各组分碳氮的累积;另外,土壤有机碳投入水平以及时间还应根据上述阈值进行调整,从而满足土壤科学培肥的要求,达到较高的固碳效率.(图6表2参37)     

不同施肥模式下硝化抑制剂DCD与生物炭对菜地N_2O排放和土壤特性的影响

通过田间试验,采用静态箱-气相色谱法研究不同施肥模式下硝化抑制剂(DCD)和生物炭对菜地土壤氧化亚氮(N2_O)排放及土壤特性的影响。试验包括单施化肥氮与有机肥替代25%化肥氮2种施肥模式,共设6个处理:(1)单施化肥氮(CF);(2)单施化肥氮DCD(CFDCD);(3)单施化肥氮生物炭(CFBC);(4)有机肥替代25%化肥氮(MF);(5)有机肥替代25%化肥氮DCD(MFDCD);(6)有机肥替代25%化肥氮生物炭(MFBC)。研究结果表明,施氮量为225 kg·hm-2条件下,有机肥替代25%化肥氮处理较单施化肥氮处理显著降低了菜地N2_O累积排放量和土壤硝态氮含量,降幅分别为46.9%和30.7%。整个菜心季土壤N2_O总排放量与收获季0~15 cm土层土壤硝态氮含量之间呈极显著的线性正相关关系,表明有机肥部分替代化肥氮一定程度上改变了土壤中氮素营养的存在形态及氮转化路径。CFDCD和CFBC处理较CF处理显著降低了土壤N2_O排放,降幅达72.8%和38.8%,MFDCD和MFBC较MF处理土壤N2_O排放减少了44.9%和10.3%,表明在本试验条件下,DCD处理抑制菜地N2_O排放的效果相对高于生物炭处理,而生物炭抑制菜地N2_O排放的效果在单施化肥氮模式下表现得更明显。与此同时,DCD和BC配施处理均有效降低了土壤硝态氮的积累,且DCD处理在整个菜心生长季0~15 cm土壤铵态氮含量明显高于相同施肥模式下的其他处理。综上可知,有机肥部分替代化肥氮模式、生物炭与DCD的添加均能有效抑制菜地土壤N2_O的排放并降低土壤硝态氮水平。本研究结果可为调控菜地土壤N2_O气体排放提供提供参考。     

指数施肥对杉木苗期基质中微生物功能多样性的影响

为向轻型基质容器苗合理施肥,实现苗木养分精准调控提供理论依据,以杉木优良无性系"洋061"轻型基质容器苗为研究对象,设置7个施氮处理[对照(CK,0 mg/株)、常规集中施肥处理(CF1,40 mg/株)、常规分次施肥处理(CF,240 mg/株)、指数施肥(EF1,40 mg/株;EF2,80 mg/株;EF3,120 mg/株;EF4,160 mg/株)],采用BiologECO生态板法分析不同施肥处理下轻型基质中土壤微生物群落多样性和代谢活性.结果表明:(1)不同施肥处理提高了土壤微生物的代谢活性,其代谢活性大小表现为EF2> EF3> EF1> CF2> EF4> CF1> CK.(2)除Simpson指数外,土壤微生物的功能多样性整体表现为EF2> EF3> EF1> CF2> EF4> CF1和CK,其中仅有EF2处理的丰富度指数显著高于对照处理.(3)在6类碳源中,土壤微生物对胺类碳源利用率最弱,对多聚物类碳源利用率最高.EF2处理对除碳水化合物外的其他碳源的利用率显著高于对照处理.(4)共提取9个主要主成分,累计贡献率92.33%.第一主成分(PC1)的方差贡献率为25.46%,第二主成分方差贡献率为17.24%,PC1贡献较大的碳源主要是多聚物和碳水化合物,PC2贡献较大的碳源主要是碳水化合物和氨基酸类.综上所述,80 mg/株的指数施肥是较适宜的施氮量和施肥方式,能增强微生物对碳源的利用率,提高土壤微生物的多样性和活性.(图4表1参52)     

菌剂与肥料配施对矿区复垦土壤养分及微生物学特性的影响

采用完全随机区组设计,研究在等量养分供应条件下,生物菌剂(MA)与有机肥(OF)以及无机肥(IF)配施对矿区复垦土壤养分及微生物学特性的影响,为矿区复垦土壤生物培肥、快速熟化提供科学依据.结果表明:生物菌剂与肥料配合施用能显著增加土壤养分含量,土壤有机质和全氮含量以MA+OF处理最高,分别比CK增加了42.60%和36.43%,土壤全磷、有效氮和有效磷含量则以MA+IF处理最高,分别比CK增加了24.40%、210%和460%;菌剂与肥料配施能显著增加土壤中微生物数量和生物量(P0.05),细菌与微生物总量以MA+OF+IF处理最高,微生物量碳氮以MA+OF处理最高;与未配施菌剂处理相比,配施菌剂后土壤细菌数量增加了35.73%-53.69%,微生物量碳和氮分别增加了15.30%-28.33%和12.55%-23.23%;菌剂与肥配施能显著提高土壤酶活性,与CK相比,MA+OF+IF处理的土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶和转化酶活性分别提高了20.66%、40.91%、77.04%和77.06%.相关分析表明土壤养分和微生物学特性指标之间关系密切,可用来评价复垦土壤肥力状况.主成分分析进一步表明,不同培肥处理复垦土壤质量表现为MA+OF+IFMA+OFOF+IFMA+IFOFIFCK.综合分析得出,有机肥与无机肥配施菌剂更有利于提高土壤肥力和土壤微生物特性,改善复垦土壤微生态环境.     

化肥减量配施有机肥和秸秆对华北潮土团聚体分布及稳定性的影响

为了探明化肥减量配施有机肥和秸秆对华北潮土区小麦-玉米轮作田土壤团聚体含量、大小和稳定性的影响,设置常规施肥(CK)、化肥减量处理(F)、化肥减量配施秸秆还田(FS)、化肥减量配施有机肥(FM)、化肥减量配施有机肥和秸秆(FSM)共5个处理定位试验,分别测定各处理土壤有机质和全氮含量,并采用干筛法和湿筛法测定分析土壤团聚体的粒径分布、0.25 mm粒级的含量、平均质量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)和分形维数(particle-sized dimension,PSD)。结果表明:小麦季,FS、FM和FSM处理显著提高了土壤有机质和全氮含量,并显著提高了机械稳定性和水稳定性团聚体0.25mm粒级的含量、MWD和GMD,显著降低了水稳定性团聚体PSD,各处理之间机械稳定性团聚体PSD差异不显著。玉米季,FM处理显著提高了土壤有机质含量。FS、FM和FSM处理的0.25 mm粒级水稳定性团聚体的含量均显著高于CK。FSM处理显著提高了机械稳定性团聚体0.25 mm粒级的含量、MWD和GMD;FM处理显著降低了水稳定性团聚体PSD。小麦季PSD和玉米季干筛团聚体PSD与粒径0.25mm团聚体的含量呈显著负相关关系,玉米季湿筛团聚体PSD与粒径0.25 mm团聚体的含量呈极显著负相关关系。综上,在华北潮土区化肥减施配施有机肥、作物秸秆可促进表层土壤团聚体的形成,并提高其稳定性,是维持土壤肥力有效的管理措施。     

长白山东坡不同海拔落叶松土壤微生物碳代谢及酶活性研究

基于2013-2017年连续5年对长白山东坡不同海拔落叶松(Larixolgensis)土壤微生物碳代谢及酶活性调查分析数据,利用Biolog-Eco微平板法系统研究土壤微生物碳代谢及酶活性。结果表明,(1)不同海拔落叶松土壤微生物群落代谢平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,相同时间土壤微生物碳源利用大致表现为低海拔中海拔高海拔。土壤微生物对不同种类碳源的利用强度存在较大差异,碳水化合物和羧酸类碳源是土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。(2)2013-2017年,不同海拔落叶松土壤微生物群落各多样性指数从均呈增加趋势;5年内物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)和碳源利用丰富度指数(S)平均值基本表现为低海拔中海拔高海拔。(3)2013-2017年,不同海拔落叶松土壤微生量碳、微生物呼吸、微生物代谢熵、土壤糖苷酶、几丁质酶、亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶、酚氧化酶δ和过氧化物酶δ均呈增加趋势;5年内土壤微生量碳、微生物呼吸和微生物代谢熵平均值基本表现为低海拔中海拔高海拔。(4)PCA排序分析表明,土壤酶活性与微生物群落多样性之间存在显著的相关关系,其中土壤微生物呼吸和土壤微生物代谢熵是影响微生物多样性分布的主要环境因子。土壤几丁质酶、亮氨酸氨基肽酶对土壤微生物群落功能多样性贡献最大,这是造成不同海拔落叶松土壤微生物群落多样性差异的重要原因。     

不同红树植物类群土壤微生物功能多样性的研究

红树林(Mangroves)是重要的湿地植物群落,而土壤微生物是植被-土壤系统的重要组成部分,探究不同红树植物类群土壤微生物功能多样性变化特征,对于了解红树林湿地生态系统内部结构和功能具有重要意义。利用BIOLOG-ECO技术,对三亚铁炉港红树林自然保护区的11种真红树和4种半红树植物类群的土壤微生物功能多样性进行研究。结果表明,不同植物类群土壤微生物的AWCD曲线变化基本一致,但碳源利用能力强弱有别。取96 h处AWCD值进行分析,发现真红树植物中拉关木(Laguncularia racemose)群落土壤微生物总碳源利用能力最高,为0.93,尖瓣海莲(Bruguiera sexangula var.rhynchopetal)最低,为0.48;半红树中阔苞菊(Pluchea indica)最高,为1.27,黄槿(Hibiscus tiliaceus)最低,为0.68。大部分红树植物群落土壤微生物的Shannon指数(H')、Simpson指数(D)和Pielou指数(E)基本一致,没有明显差异,并且对氨基酸类和多聚物类碳源利用程度较高;对不同红树群落土壤微生物的碳源利用进行主成分分析,结果表明,真红树植物群落土壤微生物的PC1和PC2分别占总方差的60.625%和17.356%,半红树的PC1和PC2则分别为67.378%和21.535%,对PC1和PC2起主要贡献作用的是碳水化合物类和氨基酸类碳源。以上结果表明,不同红树林植物类型土壤微生物的群落结构和多样性基本一致,但可能由于不同植被类型及其根系分泌物和环境污染等因素的影响,使得土壤微生物对碳源的利用能力和偏好出现差异。