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。     

长期不同施肥处理对华北潮土酶活性的影响

酶活性作为土壤肥力监测的关键生物指标,可以灵敏地指示土壤性质的变化,我们研究了长期施肥对潮土酶活性的影响,以期为潮土地力培育提供理论依据。以两个长期定位施肥试验(郑州、封丘)为基础,测定不同施肥处理下耕层土壤(0~15 cm)过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,探讨24~25年长期不同施肥对土壤酶活性的影响,并分析了各种酶活性以及酶活性与土壤养分间的相关关系。结果表明,(1)尽管两个试验地同为潮土,土壤酶活性的差异较大。郑州所有施肥处理对过氧化氢酶活性的影响均不显著(P0.05),而封丘施氮钾肥处理过氧化氢酶活性较对照提高了58.3%。(2)在不施磷肥的处理下,氮钾比为1∶1时,NK肥处理的蛋白酶活性较对照提高119%,当氮钾比为2∶1时,NK肥处理的蛋白酶活性较对照降低20%。(3)不同施肥处理均有助于潮土脲酶活性的提高,以有机肥处理提高幅度最大,在郑州和封丘分别较对照提高了41.1%和106.4%。(4)长期施肥处理并没有显著提高土壤碱性磷酸酶活性,秸秆还田配施氮磷钾肥可显著提高碱性磷酸酶活性,较对照提高了133.5%。(5)郑州各施肥处理土壤转化酶活性较对照有显著提高,以氮钾肥处理提高幅度最小,为95.5%,秸秆还田处理提高幅度最大,为439%,封丘氮钾处理和有机肥处理的转化酶活性较对照有明显提高,提高幅度分别为81.3%和180%。(6)潮土脲酶与碱性磷酸酶、转化酶活性之间具有正相关关系,脲酶与转化酶活性分别与土壤有机质、全氮含量存在显著的正相关关系。总体来说,与单纯的施用化肥相比,添加有机肥和秸秆还田能使土壤酶活性处于较高水平,有利于土壤肥力的稳步提高;NK肥比例对土壤酶产生显著影响。     

不同秸秆还田量对华北小麦—玉米体系土壤中小型节肢动物的影响

为了解华北潮土区不同量秸秆长期还田对土壤中小型节肢动物的影响,在农业农村部环境保护科研监测所武清农业生态试验站调查了冬小麦和夏玉米秸秆不还田(对照,S0)、秸秆25%还田(S25)、秸秆50%还田(S50)、秸秆75%还田(S75)和秸秆100%还田(S100)等处理定位试验的土壤中小型节肢动物群落变化.共鉴定出玉米田中小型土壤动物2 394个,隶属于7纲6目47科.等节跳科(Isotomidae)、棘跳科(Onychiuridae)为优势类群.常见类群为18个,稀有类群27个,分别占采集总数的64.83%和5.97%.与对照相比,秸秆还田降低了土壤动物类群,且类群数随还田量的增加呈下降趋势.但秸秆还田对土壤动物数量无显著性影响(P 0.05).秸秆还田能增加土壤0-10 cm土层动物多样性指数H、均匀性指数J和丰富度指数D.上述结果表明,土壤中小型节肢动物群落组成与秸秆还田相关,秸秆连续还田对表层(0-10 cm)土壤动物有促进作用,有利于其群落稳定.     

施肥措施对华北潮土区小麦-玉米轮作体系土壤微生物群落特征的影响

通过对华北潮土区冬小麦-夏玉米轮作模式中不同施肥处理下农田土壤微生物群落特征的研究,分析不同施肥处理下土壤微生物群落多样性和群落结构的变化规律,为提高华北潮土区土壤肥力和维持农田土壤微生物多样性提供理论依据。在天津市宁河区试验基地设置5个施肥处理大田试验,分别为单施化肥(T1,对照)、50%氮肥与生物有机肥配施(T2)、常量化肥与生物有机肥配施(T3)、常量化肥与秸秆配施(T4)和常量化肥-生物有机肥与秸秆配施(T5),采用Biolog-ECO微平板技术研究不同施肥措施对土壤微生物群落的影响。结果表明,(1)化肥配施生物有机肥和秸秆能够显著提高土壤有机质、速效磷、全氮和全磷的含量,并且配施处理会降低土壤的pH值,其中T5处理的土壤各养分含量最高。(2)各处理土壤微生物的平均颜色变化率(Average well color development,AWCD)为:T5T4T2T1T3。其中,T4和T5处理的AWCD值高于对照。(3)T5处理的5种微生物群落功能多样性指数值均最高,其Shannon指数(H′)显著高于T1和T3,而与T2和T4无显著差异,丰富度指数(S)显著高于其他4个处理。(4)施肥处理改变了土壤微生物对碳源的利用偏好,在6类碳源中糖类的相对利用率最高,占45.34%-47.74%,氨基酸类次之,占18.08%-22.48%,之后依次为羧酸类、聚合物类、胺类和酚酸类,分别占10.83%-17.21%、4.87%-14.35%、4.44%-6.29%和1.41%-3.79%。与对照相比,T5处理显著降低了微生物对氨基酸的相对利用率。(5)土壤微生物群落代谢特征随施肥措施的变化而发生改变。31种碳源中对PC1贡献较大的有9种,对PC2贡献较大的2种,其中糖类为主要影响碳源。T4和T5处理的土壤微生物群落代谢特征较相似,但与其他处理的土壤微生物群落代谢特征差异较大。综上所述,化肥-生物有机肥与秸秆三者配施可以改善华北地区小麦-玉米轮作体系土壤微生物生境,有利于土壤微生物群落结构稳定和功能多样性,是一种维持土壤肥力和保护土壤微生态环境的施肥措施。     

华北潮土农田土壤酶活性对土地利用强度的响应特征探讨

集约化农业引发的负面效应已成为亟需解决的全球性问题。土壤酶是指示农田土壤质量变化的重要生物学指标,为探究土壤酶活性对农田土地利用强度调整的响应及其驱动因子,设置高土地利用强度（玉米-小麦轮作,MW）、中土地利用强度（临时草地-小麦,GW和玉米-临时草地,MG）和低土地利用强度（多年生草地,PG）共4个处理,在玉米拔节期、扬花期和成熟期采集土壤样品,测定土壤脱氢酶（Dehydrogenase,DHA）、纤维素酶（Cellulose,CL）、脲酶（Urease,UE）和碱性磷酸酶（Alkaine phosphatase,ALP）活性,分析其时间动态变化特征,并耦合土壤理化性质解析其驱动力。结果表明,土地利用强度降低后,土壤pH值下降,而有机质（Soil organic matter,SOM）和全氮（Total nitrogen,TN）含量上升;随着作物生长期的推进,土壤CL与UE活性整体呈现下降趋势,而ALP活性整体呈现上升趋势,土壤DHA未呈现有规律的变化;土地利用强度的降低增加了土壤DHA及ALP活性,而降低了CL与UE活性。相关分析结果表明,土壤CL和UE活性均与pH显著正相关（P&...     

长期不同施肥措施对土壤线虫群落的影响

为研究施用生物有机肥(EM堆肥,即有效微生物制剂 堆肥)对土壤线虫群落的影响,在中国农业大学曲周试验站进行了11 a施用EM堆肥、传统堆肥、化肥和对照处理的田间试验.结果表明:共鉴定出7目、19科、39属土壤线虫,包括15属食细菌性线虫、4属食真菌性线虫、14属植物寄生性线虫和6属杂食 - 捕食性线虫.植物寄生性线虫是优势营养类群,小杆属(Rhabditis)、螺旋属(Helicotylenchus)和盘旋属(Rotylenchus)是优势线虫属.不同施肥处理土壤线虫总数和食细菌性线虫数量为EM堆肥>传统堆肥>对照>化肥.土壤线虫可用作施肥过程中土壤质量变化的生物学指标.     

秸秆还田对长期连作棉田土壤有机氮组分的影响

探讨长期秸秆还田下连作棉田土壤有机氮组分的变化特征,对深入认识连作棉田土壤肥力演变及合理施肥均具有重要的理论价值。依据新疆绿洲棉花长期连作定位试验,设置秸秆还田条件下棉花连作5、10、15和20年(分别标记为5、10、15和20 a)及无秸秆还田处理下连作5、10、20年(分别标记为CK5、CK10和CK20)共计7个处理,采用Bremner酸水解蒸馏法对有机氮组分进行分级。结果表明:无秸秆还田处理下,随着连作年限的增加,土壤全氮明显增加,除氨基糖态氮逐渐下降,其他有机氮组分逐渐上升,但差异不显著(P0.05)。与无秸秆还田处理相比,秸秆还田可以显著提高耕层土壤全氮和有机氮各组分含量,连作5、10和20年的土壤全氮分别比CK5、CK10和CK20增加了27.12%、29.56%、36.56%,差异显著(P0.05);氨基酸态氮增加了44.93%、80.00%、61.11%,氨态氮增加了26.92%、34.48%和35.48%,氨基糖态氮增加了11.11%、62.50%、100%,未知态氮增加了11.56%、6.38%、24.59%,非酸解性氮增加了34.81%、13.16%、24.60%,连作20年均达显著水平(P0.05),且随着连作年限的增加,各组分氮含量逐渐增加。同时,秸秆还田增加了氨基酸态氮和氨基糖态氮占全氮的比例,降低了酸解未知态氮比例,且随着连作年限的增加,氨基酸态氮比例上升,非酸解性氮比例下降。有机氮各形态在耕层土壤中的分布趋势为:非酸解性氮(173.32 mg·kg~(-1))酸解未知氮(149.00 mg·kg~(-1))氨基酸态氮(123.17mg·kg~(-1))酸解氨态氮(100.42 mg·kg~(-1))氨基糖态氮(30.42 mg·kg~(-1))。综上,秸秆还田能够提高长期连作棉田耕层土壤全氮和有机氮各组分含量,增强了土壤的供氮能力,提高土壤肥力水平。同时,秸秆还田增加了不易分解的酸解未知氮和非酸解性氮,维持了土壤氮库的稳定性。     

土壤线虫群落对梨园不同害虫防治策略的响应

为探究土壤线虫群落对梨园不同害虫防治策略的响应,通过田间试验研究北京地区不同害虫防治策略下梨园土壤线虫的群落结构。按照不同的害虫防治策略将梨园划分为常规区(频繁化学防治)、试验1区(农药减施防治)和试验2区(以植物源农药为主的农药减施防治),共统计土壤线虫9 960条,隶属于线虫动物门2纲5目23科43属。试验1区0～20 cm土层土壤线虫数量显著大于常规区(P0.05),试验2区0～20 cm土层土壤线虫数量显著大于试验1区(P0.05)。试验1区、试验2区20～40 cm土层植物寄生线虫数量显著高于常规区(P0.05)。从相对丰度来看,试验1区、试验2区20～40 cm土层食细菌线虫相对丰度显著低于常规区(P0.05),而植物寄生线虫相对丰度则显著高于常规区(P0.05)。常规区具有较高的优势度指数(λ),试验1区、试验2区具有较高的多样性指数(H′)和均匀度指数(J)。以上结果表明,频繁的化学农药防治会影响梨园土壤线虫的群落结构,降低土壤线虫群落的多样性,而化学农药减施并适当施用植物源农药则有利于减少对土壤线虫数量及多样性的影响。     

稻田土壤呼吸及酶活性对不同秸秆还田方式的响应

为了解秸秆还田通过改变土壤酶活性影响稻田土壤二氧化碳排放的过程,通过大田试验分析小麦和油菜秸秆翻埋还田(W1,R1)、覆盖还田(W2,R2)以及不还田(CK)处理下土壤呼吸和酶活性的变化及其对不同秸秆还田方式的响应.结果表明:(1)不同秸秆还田方式下土壤呼吸均表现为双峰值,峰值分别出现在6月(208.3±6.1 mL/kg)和9月(106.2±13.5 mL/kg).除油菜秸秆翻埋还田外,其他秸秆还田方式均增加了土壤呼吸作用.(2)土壤脲酶和蔗糖酶对不同秸秆还田方式响应各异.不同秸秆还田方式下土壤脲酶活性变化较小,没有表现出显著差异性.由此表明,不同秸秆还田对氮相关酶活性及氮素转化影响较小.而蔗糖酶在不同秸秆还田方式下差异较大.(3)蔗糖酶与土壤呼吸存在显著正相关关系(P0.05).上述结果表明蔗糖酶对秸秆还田较为敏感,可较好地表征秸秆还田过程中土壤呼吸变化状况,可为稻田营养循环利用提供有效依据.     

番茄根区土壤线虫群落变化对生物炭输入的响应

根结线虫属于线虫群落中的植食性线虫,它们寄生于作物根部,能引起植株根结线虫病,使得染病作物减产严重。生物炭作为一种土壤调理剂,对土壤理化及生物活性都有显著影响。土壤线虫群落结构变化及其作物效应对生物炭输入的响应可为全面评价生物炭的农业利用潜力提供依据。通过田间微区试验,将生物炭分别以0.0%(CK)、0.1%(BC1)、0.5%(BC5)和2.0%(BC20)的添加量(质量比)与土壤混合,以探讨生物炭输入对番茄根结线虫病与土壤线虫群落变化的影响。结果显示,(1)生物炭输入对番茄生长影响明显,BC1和BC5两种处理番茄生物量显著高于对照的2749.16 g·plant-1,分别增加14.97%与12.94%。而在BC20处理中番茄生物量则下降了13.75%。(2)生物炭对番茄作物根部根结数有一定的抑制作用。随着生物炭添加量的增加,番茄植株根结数逐渐降低。(3)土壤线虫群落丰度随着生物炭添加量增加显著上升,CK、BC1、BC5和BC20处理的线虫总数(以干土计)分别为1 490.0、1 657.8、2 100.2和2 300.2 ind.·kg-1。(4)生物炭对线虫群落结构影响明显,与CK相比,BC5与BC20处理的食植性线虫比例分别下降了33.4%与41.4%,且与对照处理差异显著。与此相反,食真菌类线虫比例则显著上升,增幅分别达到70.7%与95.5%。在较高生物炭添加量条件下,土壤线虫群落中食植性线虫比例的下降,应该是番茄根结数降低的原因之一。基于以上结果推测,在适当的添加量下,生物炭对番茄作物感染根结线虫病具有一定的抑制作用。     

长期连作及秸秆还田棉田土壤呼吸变化特征

利用棉花长期连作定位试验田,探究秸秆还田下棉田土壤呼吸日变化和季节变化以及碳排放随着连作年限增加的变化特征,揭示长期连作棉田碳排放量与不同土层土壤有机碳和微生物量碳含量的关系,为衡量和评价长期连作及秸秆还田的生态效应提供理论依据。试验田设有连作5 a、10 a、15 a、20 a、25 a和30 a的棉花秸秆连年还田小区,采用LI-8100土壤碳通量测定仪测定棉田土壤呼吸速率的日变化和季节变化,根据棉花生育期的天数和土壤呼吸速率计算出棉花各个生育期的土壤碳排放量,并分析了土壤碳排放与有机碳和微生物量碳含量的关系。研究结果表明,秸秆还田不同连作年限棉田土壤呼吸速率日变化和季节变化差异表现为随着连作年限的增加整体上呈现增加的变化趋势,30 a最大,5 a最小;不同连作年限棉田土壤呼吸速率日变化均表现相同的规律,呈现单峰曲线,在15:00达到峰值,最小值均在凌晨05:00出现;不同连作年限棉田土壤呼吸速率随着季节的变化呈现先升高后下降的趋势,7月下旬土壤呼吸速率最高,30 a土壤呼吸速率比5、10、15、20、25 a增加4.96%、4.33%、1.98%、2.52%、1.31%。随着连作年限增加棉花各个生育期及全生育期土壤碳排放量整体上呈现逐渐增加的变化趋势,相同连作年限棉花不同生育期土壤碳排放量差异表现为铃期苗期花期蕾期絮期,铃期土壤碳排放量最高,不同连作年限棉田铃期碳排放量占全生育期总碳排放量的25.48%~25.60%。长期连作及秸秆还田棉田土壤碳排放量与0~20 cm土层土壤总有机碳含量及两个土层微生物量碳含量呈显著的线性相关关系(P0.05),与20~40 cm土层土壤总有机碳含量呈极显著的线性相关关系(P0.01),土壤碳排放与有机碳的线性相关性高于与微生物量碳的线性相关性,土壤碳排放与20~40 cm土层土壤有机碳及微生物量碳的线性相关性高于与0~20 cm土层的线性相关性。这表明秸秆还田下不同连作年限棉田土壤呼吸速率表现出明显的日变化和季节变化规律,并且随着秸秆还田年限的增加土壤碳排放量具有增加的趋势。     

不同施肥措施对华北潮土区玉米田土壤固碳细菌群落结构多样性的影响

研究不同施肥措施下华北潮土区玉米田土壤固碳细菌群落特征及其影响因子,为华北地区可持续施肥管理提供理论依据和数据支持。以农业农村部环境保护科研监测所建立的武清长期定位试验站为平台,利用高通量测序技术,研究6种不同施肥处理[不施肥对照(A0)、单施有机肥(A1)、氮肥减量配施有机肥(A2)、常量化肥配施有机肥(A3)、氮肥增量配施有机肥(A4)和单施化肥(A5)]对华北潮土区土壤固碳细菌结构及多样性的影响。结果表明,（1）与对照A0相比,A1和A3处理提高了Shannon多样性指数,A4和A5处降低了Shannon多样性指数。（2）群落组成方面,在门水平上,变形菌门（Proteobacteria）(92.83%—4.98%)为优势菌门;与对照A0相比,A4和A5处理显著降低了变形菌门相对丰度,A1、A2和A3无显著差异。在纲水平上,优势菌纲为γ-变形菌纲Gammaproteobacteria(53.75%—65.80%);与对照A0相比,A2、A3、A4和A5处理显著降低了γ-变形菌纲相对丰度,A1处理与对照A0无显著差异。（3）主成分分析表明,5个施肥处理OTUs与对照处理差别显著,且A...     

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。     

玉米免耕秸秆覆盖对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了研究免耕对土壤微生物功能多样性的影响,本项试验运用Biolog-ECO检测手段,对连续2年的玉米（Zea mays L.）保护性耕作试验全部秸秆覆盖免耕和常规耕作2种耕作处理的土样进行了土壤微生物功能多样性研究。试验表明：（1）免耕土壤微生物对碳源利用率以及不同碳源利用率高于常规耕作,免耕对总体碳源利用率平均值比常规耕作高53.1%;（2）免耕土壤微生物丰富度指数、多样性指数显著高于常规耕作,免耕微生物群落丰富度指数22.33±0.57,多样性指数3.02±0.04,常规耕作微生物群路丰富度指数14.33±1.15,多样性指数2.56±0.12。免耕秸秆覆盖耕作措施促进了土壤微生物活性、增加土壤微生物数量。     

喀斯特地区红三叶混播草地群落对长期适度放牧的响应

群落稳定性的生态学研究一直缺乏动物利用条件下的长时间梯度田间试验,而混播草地的放牧利用年限是生态脆弱的南方喀斯特山区生态环境建设和资源可持续利用的关键问题之一。用考力代绵羊轮牧,在牧前和牧后草地现存量(干物质,DM,drymatter)分别为1800~2500(草层高15~18cm)和900~1200kg·hm-2(草层高3~5cm)的适度放牧利用条件下,对亚热带最常见的豆科牧草红三叶(Trifolium pratense)与禾本科牧草的两两混播草地的群落生产力和持久性开展长期研究。20年的结果表明:适度放牧利用下,群落地上总生物量长期稳定,各组合间差异不显著,总盖度20a后仍高达97%以上;适度放牧有利于牧草的生产力持久性,红三叶、鸭茅(Dactylisglomerata)、多年生黑麦草(Loliumperenne)和黑穗画眉草(Eragrostisnigra)都在群落中长期存在;群落净产量和持久性是尺度依赖的,群落长期净生产力以红三叶 鸭茅的最高(DM产量353.3g·m-2·a-1)(P<0.05),对杂草侵入的抵抗力最强,而前10a红三叶 多年生黑麦草有很高的净生产力(DM产量449.8g·m-2·a-1);物种的生产力受伴生种的影响,前10a红三叶在与无芒雀麦(Bromus inermis leyss)和黑穗画眉草组合中的产量高于其它组合(P<0.05);不同的物种侵占力不同,栽培种侵占力最强的是黑穗画眉和鸭茅,非栽培种侵占力最强的是白三叶。     

长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响

通过采用常规微生物培养技术分析长期不同连作年限及秸秆还田棉田土壤微生物量及种群结构变化,揭示棉花连作及秸秆还田与土壤微生物多样性关系。研究表明,随着连作年限增加,秸秆还田连作模式下真菌数量持续增加,细菌和微生物总量在连作5-20 a逐渐下降,25 a后又上升;非秸秆还田连作模式随着连作年限增加其微生物种群变化与秸秆还田连作模式变化一致,但非秸秆还田连作模式土壤细菌和微生物总量分别比秸秆还田连作模式在连作5、10和15 a降低42.9%、57.9%、70.6%和41.9%、54.7%和65.7%,而真菌数量增加28.4%、80.8%和116.7%。说明棉花秸秆还田能够增加微生物数量,改善棉田土壤微生物种群结构。连作棉田土壤Simpson指数和Shannon指数呈随连作年限增加呈增加的趋势,连作棉田土壤微生物细菌/真菌（B/F）和放线菌/真菌（A/F）比值在秸秆还田模式下先逐渐减小至连作25 a有升高,而非秸秆还田模式下持续下降。     

秸秆还田对土壤有机碳结构的影响

秸秆还田既可以缓解土壤污染问题又可以增加土壤养分及改善土壤结构从而提高土壤质量。研究秸秆还田后土壤有机碳结构的变化对了解碳周转规律、促进农业管理和生产以及环境可持续发展具有重要意义。选取3种性质差异较大的土壤,分别为红壤、褐土及黑土。实验分为对照处理和添加质量分数为5%的水稻秸秆的秸秆处理。土壤在温室条件下培养24个月,每4个月取样一次,测定土壤中总有机碳含量及采用碳1s X射线吸收光谱测定土壤有机碳分子结构及各类型有机碳含量。实验结果显示,(1)黑土中总有机碳含量最高,达29.5-32.5 g·kg^-1,是红壤的4.7-6.4倍,褐土的3.9-4.9倍。加入秸秆后,红壤、褐土及黑土中有机碳含量较对照分别显著增加124%-196%、60%-110%和21%-28%。(2)3种土壤的对照中,有机碳主要以脂肪碳、羧基碳和烷氧碳存在。这3部分有机碳占总有机碳的百分比在红壤、褐土和黑土中分别为69.1%-86.6、79.6%-88.5%和87.3%-90.3%。加入秸秆后,3种土壤中有机碳类型依旧是上述3种有机碳占主导。(3)秸秆处理使红壤和黑土中有机碳疏水性增强,提高土壤团聚体稳定性,对改善土壤结构起促进作用。(4)秸秆加入后,红壤和褐土中发生正激发效应,这两种土壤中有机碳结构简单、稳定性减弱;黑土中发生负激发效应,其中有机碳结构趋于复杂,稳定性增强。     

秸秆还田下长期连作棉田土壤有机碳活性组分的变化特征

以棉花长期连作定位试验田为研究对象,分析了秸秆还田条件下长期连作棉田土壤有机碳活性组分及难降解组分含量的变化特征,为评价秸秆还田对长期连作棉田土壤有机碳库的稳定性及指导区域农业管理措施增强土壤固碳能力提供了科学的理论依据。试验在石河子大学农学院试验站棉花长期连作定位试验田进行,设有秸秆还田模式下5、10、15、20、25和30年棉田连作小区(标记为5、10、15、20、25和30年),无秸秆还田模式下1、5、10和15年连作小区(标记为CK1、CK5、CK10和CK15),共计10个处理,每个处理3次重复,小区土壤初始背景值相近。棉花种植品种为"新陆早46号",按"30+60+30"宽窄行距配置,采用膜下滴灌,种植密度为每公顷19.8万株。全生育期滴灌11次,滴灌总量5 400 m3·hm-2,共施纯N 495kg·hm-2,用氮肥的30%作基肥,于棉花收获后结合翻耕施入,其余70%氮肥作追肥随水滴施,其他管理措施同一般大田管理。研究结果表明:秸秆还田可以显著提高0~60 cm土层总有机碳(TOC)含量,随着连作年限的增加,TOC含量逐渐升高,连作30年棉田土壤TOC含量最高;秸秆还田处理下各连作棉田0~20和20~40 cm土层有机碳活性组分含量随着连作年限的增加而呈现明显增加后减少的趋势,而难降解组分(酸解残余碳)含量与活性组分含量呈相反的趋势。秸秆还田能够显著地增加长期连作棉田0~60 cm土层有机碳活性组分和难降解组分的含量,且各组分含量均为0~2020~4040~60 cm土层。秸秆还田处理下0~60 cm土层有机碳活性指数(LIc)均小于无秸秆还田处理,且除连作15年外,随连作年限增加LIc呈下降趋势,30年时达到最低,3个土层连作30年LIc比连作5年分别降低了42.86%、49.21%和48.45%;而秸秆还田条件下0~60 cm土层土壤有机碳难降解指数(RIc)均大于无秸秆还田处理,且表现出与活性指数(LIc)相反的趋势,随连作年限增加RIc呈增加趋势,30年时达到最大,3个土层连作30年RIc比连作5年分别增加了28.31%、35.02%和40.53%。秸秆还田能够提高长期连作棉田土壤总有机碳和难降解组分含量,减少有机碳活性组分含量,并使各组分占总有机碳比例间呈动态变化而保持TOC含量呈稳定增加趋势,使长期连作棉田土壤品质朝好的方向转化,同时增加有机碳的稳定性,有利于提高地力。     

施肥及秸秆还田处理下玉米季温室气体的排放

以华北地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在玉米整个生长季,运用静态箱法针对正常施肥及正常施肥结合秸秆还田处理进行了为期3年N2O排放通量的连续观测,并开展了1季CO2和CH4交换通量的研究.在玉米整个生长过程中施肥阶段N2O的排放量占到了总排放量的83%—96%,表明现有化肥的使用明显导致了农田N2O排放增加.与控制地相比,施肥和耕种可导致玉米田CO2排放明显增加,且正常施肥及秸秆还田样地CO2排放主要集中在苗期至吐丝期.控制地、正常施肥样地及施肥结合秸秆还田样地CH4的累积排放量均为负值,说明旱地土壤是CH4的一个汇.秸秆还田在一定程度上增加了玉米季N2O和CO2的排放量,但对CH4的吸收有所抑制.正常施肥样地和秸秆还田样地全球净增温潜势分别为-1392.8 kg C.hm-2和-179.2 kg C.hm-2,表明华北农田在现有耕作方式下是大气温室气体的一种重要汇.     

秸秆还田对连作棉田土壤酶活性的影响

新疆棉区普遍实行秸秆还田,棉田土壤酶活性受到连作障碍的负面效应与长期秸秆还田培肥地力的正面效应的双重影响;通过定点微区实验,对比秸秆还田和未秸秆还田土壤酶活性的变化趋势,研究连作条件下秸秆还田与否对棉田土壤酶活性的影响。结果表明：实行秸秆还田后,土壤脲酶活性随着连作年限的延长先降后升,连作不超过10 a,土壤脲酶活性呈现下降趋势,超过10 a逐渐上升;实行秸秆还田后蔗糖酶活性在R5和R10处理较R1有较大幅度的下降,降幅分别为48.4%和44.8%,连作10 a后蔗糖酶活性增强,土壤状况趋于好转;过氧化氢酶活性随连作年限的延长先降低后升高,短期连作土壤过氧化氢酶活性较低,过氧化氢分解受阻,影响棉花的正常生长,连作年限超过10 a过氧化氢酶活性升高,解毒能力较强,加快分解过氧化氢,有利于减轻过氧化氢的毒害作用;过氧化物酶活性随着连作年限的延长持续上升,其中R5、R10、R15和R20过氧化物酶活性分别比R1增加了4.8%、7.9%、19%和29.6%。