炉渣与生物炭施加对稻田土壤细菌多样性及群落组成的影响

以福州平原稻田为试验基地,通过设置对照组、炉渣施加组、生物炭施加组、炉渣与生物炭混施组,探究它们对稻田土壤细菌相对丰度、多样性、群落组成的影响.结果发现,在晚稻生长期,废弃物施加处理条件下细菌群落多样性有所提高,与对照相比,生物炭、炉渣处理组细菌多样性指数分别提高了2.55%、3.21%.早稻混施组与早稻对照组之间的群落结构差异最大,晚稻生物炭施加组与晚稻对照组之间的差异最大.废弃物施加处理均提高了早稻芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度,降低了晚稻芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度,但晚稻中Bacillus占比始终高于早稻.环境因子对稻田土壤细菌相对丰度有显著影响,其中,芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度与稻田土壤pH值呈极显著正相关（P<0.01）.建议在晚稻生长期可进行表层废弃物单独施加管理,以通过微生物多样性的增加,改良土壤、提高土壤肥力并达到增产的效果,而对于早稻未来可尝试废弃物深施方式,并探讨其生态影响.     

富炭硅肥对水稻土铁还原菌群落特征的影响

为了探究富炭硅肥施加处理对稻田土壤铁还原菌相对丰度、多样性及群落结构的影响,以福州平原稻田为研究对象,分别设置对照组及3种不同剂量（300,600和900kg/hm²）富炭硅肥施加处理组.研究结果表明：施加富炭硅肥有助于土壤铁还原菌的生长和繁殖,其中600kg/hm²施加处理对铁还原菌的生长影响最为显著（P<0.05）.由Shannon指数可知,3种施加处理均使晚稻拔节期土壤铁还原菌多样性有所下降,以300kg/hm²施加处理组多样性指数降低最为明显,较对照组降低了29.4%.在早、晚稻拔节期土壤中共鉴定出5个菌门,其中变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）的占比之和平均高达95%以上,是稻田土壤中的优势菌门.施加富炭硅肥后,早稻拔节期土壤中拟杆菌属（Bacteroides）的相对丰度显著提高（P<0.05）,而厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）的相对丰度则有所降低.此外,环境因子与稻田土壤铁还原菌的相对丰度具有相关性,Desulfovibrio的相对丰度与土壤pH值呈显著正相关（P<0.05）,Anaeromyxobacter的相对丰度与土壤温度（ST）呈显著正相关（P<0.05）.     

炉渣与生物炭施加对稻田温室气体排放及其相关微生物影响

为了减少稻田温室气体排放通量,本研究对稻田土壤进行炉渣和生物炭单一施加和混合施加处理,并测定了早、晚稻拔节期和乳熟期CO_2、CH_4和N_2O排放通量及相关微生物(细菌、真菌、硝化细菌、反硝化细菌)的数量.结果表明,稻田施加废弃物可以减少温室气体的排放通量.在早、晚稻的拔节期,施加生物炭显著降低了CO_2和N_2O的排放通量(p0.05),混合施加显著降低了CO_2和CH_4的排放通量(p0.05),施加炉渣条件下3种温室气体的排放通量与对照组相比没有差异.施加炉渣或生物炭都显著降低硝化细菌的数量(p0.05),混施处理显著降低细菌、硝化细菌、反硝化细菌数量(p0.05),但显著提高了稻田土壤真菌/细菌比值(p0.05).在早、晚稻的乳熟期,炉渣、生物炭、混施处理能显著降低CH_4排放通量(p0.05),而生物炭处理显著降低N_2O排放通量(p0.05).炉渣处理显著降低细菌、硝化细菌、反硝化细菌数量(p0.05),生物炭处理显著降低细菌、反硝化细菌数量(p0.05),混施处理显著降低细菌、硝化细菌数量,并显著提高真菌/细菌比值(p0.05).温室气体排放与微生物数量之间的相关性分析结果表明,CO_2、CH_4排放通量与细菌数量呈显著正相关,与真菌/细菌比值呈显著负相关;而N_2O排放通量则与硝化细菌、反硝化细菌数量呈显著正相关.     

生物炭添加对半干旱区土壤细菌群落的影响

以半干旱区固原生态试验站生物炭修复4a的表层土壤为对象，采用高通量测序技术研究了不同添加类型（槐树皮生物炭、锯末生物炭）和比例（1%、3%、5%，质量百分比）的生物炭对土壤细菌多样性及群落结构的影响.结果表明，生物炭应用提高了土壤细菌群落的多样性，锯末生物炭优于槐树皮生物炭，且3%锯末生物炭对细菌群落的多样性影响最佳，其香农指数为6.22；优势门主要为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）和Saccharibacteria，相对丰度共占76.80%~85.31%；优势纲有放线菌纲（Actinobacteria）、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria），其相对丰度占48.13%~57.08%；属水平上，施加生物炭增加了芽孢杆菌属（Bacillus）、硝化螺旋菌属（Nitrospira）的相对丰度，降低了土微菌属（Pedomicrobium）、根瘤菌属（Rhizobium）的相对丰度；层级聚类及冗余分析（RDA）发现，施加生物炭对细菌群落结构有影响，其中，微生物量碳、含水率、铵态氮、有机碳对细菌群落结构的影响较大.细菌优势门与环境因子相关性热图分析表明，铵态氮与放线菌门、绿弯菌门呈显著相关性.铵态氮是影响细菌群落的主要理化因子.     

模拟酸雨对福州平原稻田土壤细菌丰度及多样性的影响

为了探讨酸雨对稻田土壤细菌的影响,以福州平原某稻田为研究对象,测定和分析模拟不同酸度酸雨处理下早、晚稻土壤细菌群落组成及其丰度.结果表明：模拟酸雨处理提高了早稻土壤细菌的多样性,但却降低了晚稻土壤细菌的多样性;酸雨改变了稻田土壤细菌的丰度及群落结构,经模拟不同酸度的酸雨处理,稻田土壤细菌的优势菌属及其丰度并不一致;早稻pH3.5处理组与早稻对照组之间的物种多样性及群落结构差异最大,晚稻pH2.5处理组与晚稻对照组之间的物种多样性及群落结构差异最大;在酸雨作用下,溶杆菌属（Lysobacter）和产黄杆菌属（Rhodanobacter）的丰度明显升高,而马赛菌属（Massilia）的丰度则显著降低,说明溶杆菌属（Lysobacter）和产黄杆菌属（Rhodanobacter）为耐受酸雨的主要菌属,马赛菌属（Massilia）则为受酸雨影响最大的菌属;细菌属H16的相对丰度与土壤电导率（EC）呈极显著负相关（P<0.01）,Lysobacter的相对丰度与土壤pH值呈极显著负相关（P<0.01）,Arenimonas的相对丰度与土壤总有机碳（SOC）呈极显著正相关（P<0.01）.     

基于高通量测序分析的生物修复石油污染土壤菌群结构变化

利用高通量测序技术对微生物修复石油污染土壤过程中的微生物群落结构变化进行研究。结果表明,经修复处理的土壤微生物群落结构及多样性发生明显变化。利用生物强化修复处理(BA)的土壤中,微生物丰富度与均匀度明显降低,土著菌群受到抑制,外加变形菌门(Proteobacteria)成为主要的优势菌门,相对丰度由修复前的37.44%增加为87.44%。假单胞菌属(Pseudomonas)成为土壤中的优势菌属,丰度由2.99%增加为76.37%;进行生物刺激修复处理的土壤(BS)菌群丰富度和均匀度与原污染土壤相比略有降低。菌群结构组成上,原优势菌门变形菌门(Proteobacteria)丰度由37.44%降低为10.90%,厚壁菌门(Firmicutes)丰度由9.16%增加为35.32%,属水平上,原优势菌属微小杆菌属(Exiguobacterium)和原小单胞菌属(Promicromonospora)丰度由8.49%和18.96%分别降低为2.19%和14.97%,诺卡氏菌属(Nocardioides)和芽孢杆菌属(Bacillus)丰度由5.56%和0.29%分别增加至28.95和22.70%,成为主要优势菌属。生物强化修复处理引起土壤菌群多样性和结构发生明显变化,生物刺激修复处理可基本保持土壤菌群结构多样性不被破坏,土壤菌群结构的稳定有利于石油烃的生物降解。     

基于高通量测序分析的生物修复石油污染土壤菌群结构变化

利用高通量测序技术对微生物修复石油污染土壤过程中的微生物群落结构变化进行研究.结果表明,经修复处理的土壤微生物群落结构及多样性发生明显变化.利用生物强化修复处理(BA)的土壤中,微生物丰富度与均匀度明显降低,土著菌群受到抑制,外加变形菌门(Proteobacteria)成为主要的优势菌门,相对丰度由修复前的37. 44%增加为87. 44%.假单胞菌属(Pseudomonas)成为土壤中的优势菌属,丰度由2. 99%增加为76. 37%;进行生物刺激修复处理的土壤(BS)菌群丰富度和均匀度与原污染土壤相比略有降低.菌群结构组成上,原优势菌门变形菌门(Proteobacteria)丰度由37. 44%降低为10. 90%,厚壁菌门(Firmicutes)丰度由9. 16%增加为35. 32%,属水平上,原优势菌属微小杆菌属(Exiguobacterium)和原小单胞菌属(Promicromonospora)丰度由8. 49%和18. 96%分别降低为2. 19%和14. 97%,诺卡氏菌属(Nocardioides)和芽孢杆菌属(Bacillus)丰度由5. 56%和0. 29%分别增加至28. 95%和22. 70%,成为主要优势菌属.生物强化修复处理引起土壤菌群多样性和结构发生明显变化,生物刺激修复处理可基本保持土壤菌群结构多样性不被破坏,土壤菌群结构的稳定有利于石油烃的生物降解.     

不同基质生物炭对厌氧处理餐厨垃圾效能及微生态的影响

探究了剩余污泥（SS）、餐厨垃圾（FW）、玉米芯（CC）、甘蔗渣（BG）4种不同基质生物炭对厌氧生物处理餐厨垃圾效能的影响,对厌氧污泥的关键酶活性、微生物群落分布以及代谢途径等微生态进行了分析.结果表明,厌氧反应器分别加入4种生物炭后,COD平均去除率分别提高了29.49%、23.16%、29.42%、40.32%;傅里叶红外分析表明,投加SS生物炭组出水中羟基、酰胺基以及C-O-C伸缩振动峰减弱.4个厌氧反应器中厌氧污泥的乙酸激酶活性分别为0.40,0.42,0.96,0.98 μmol/g,表明投加CC与BG生物炭促进了餐厨垃圾的厌氧水解酸化过程;厌氧污泥胞外聚合物的蛋白质/多糖之比分别为0.415、0.56、1.89、2.8,投加CC、BG生物炭提高了污泥的稳定性.4个厌氧反应器中拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门为主要菌群,投加BG生物炭促进了变形菌门与厚壁菌门的生长;对于古细菌而言,甲烷杆菌属与甲烷丝菌属为优势种群,SS组的甲烷杆菌属丰度最高（53.48%）,而BG组中甲烷丝菌属丰度最高（42.72%）.KEGG功能分析表明古菌及细菌均以碳水化合物代谢、氨基酸代谢为主;而投加BG与SS生物炭后,微生物膜运输水平得到了提高.     

不同基质生物炭对厌氧处理餐厨垃圾效能及微生态的影响

探究了剩余污泥（SS）、餐厨垃圾（FW）、玉米芯（CC）、甘蔗渣（BG）4种不同基质生物炭对厌氧生物处理餐厨垃圾效能的影响,对厌氧污泥的关键酶活性、微生物群落分布以及代谢途径等微生态进行了分析.结果表明,厌氧反应器分别加入4种生物炭后,COD平均去除率分别提高了29.49%、23.16%、29.42%、40.32%;傅里叶红外分析表明,投加SS生物炭组出水中羟基、酰胺基以及C-O-C伸缩振动峰减弱.4个厌氧反应器中厌氧污泥的乙酸激酶活性分别为0.40,0.42,0.96,0.98 μmol/g,表明投加CC与BG生物炭促进了餐厨垃圾的厌氧水解酸化过程;厌氧污泥胞外聚合物的蛋白质/多糖之比分别为0.415、0.56、1.89、2.8,投加CC、BG生物炭提高了污泥的稳定性.4个厌氧反应器中拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门为主要菌群,投加BG生物炭促进了变形菌门与厚壁菌门的生长;对于古细菌而言,甲烷杆菌属与甲烷丝菌属为优势种群,SS组的甲烷杆菌属丰度最高（53.48%）,而BG组中甲烷丝菌属丰度最高（42.72%）.KEGG功能分析表明古菌及细菌均以碳水化合物代谢、氨基酸代谢为主;而投加BG与SS生物炭后,微生物膜运输水平得到了提高.     

互花米草入侵对河口湿地铁还原菌群落结构及多样性影响

互花米草是河口湿地典型的入侵物种,为了探究互花米草入侵对河口湿地铁还原菌群落结构及多样性影响,以闽江口秋茄湿地、闽江口芦苇湿地和漳江口白骨壤湿地3个典型的湿地为研究对象,分别对互花米草入侵前后土壤铁还原菌群落进行测定与分析.结果表明：①互花米草入侵使白骨壤湿地和芦苇湿地土壤铁还原菌多样性升高,使秋茄湿地铁还原菌多样性降低;②互花米草入侵白骨壤湿地后拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度显著降低,变形菌门（Proteobacteria）铁还原菌的相对丰度显著提高（p<0.05）;③互花米草入侵使湿地土壤铁还原菌的优势菌属发生演替.互花米草入侵后,秋茄湿地中优势菌属除硫单胞菌（Desulfuromonas）的丰度显著降低成为非优势菌属,而厌氧粘细菌（Anaeromyxobacter）的丰度显著提高成为第三优势菌属;白骨壤湿地中互花米草入侵后拟杆菌属（Bacteroides）的丰度显著降低成为非优势菌属;④环境因子及碳组分影响湿地土壤铁还原菌的相对丰度,Geobacter的相对丰度与可溶性有机碳、土壤微生物量碳均呈显著负相关（p<0.01）,Halothiobacillus的相对丰度与土壤总有机碳（SOC）呈显著正相关（p<0.05）,与土壤微生物量碳（MBC）呈显著负相关（p<0.05）.研究结果可为治理互花米草过程中微生物多样性的恢复提供科学依据.     

秸秆及配施工农业废弃物对茉莉种植园碳排放的影响

废弃物的农业资源化是当前研究的热点之一,但将其应用于环境效应评价还鲜见报道.通过实验测定,探讨了秸秆及秸秆分别配施石膏渣、生物炭、炉渣对福州茉莉园碳排放及其综合增温潜势的影响.结果表明:与对照相比,施加秸秆CH_4排放通量提高了20.05%;与秸秆处理相比,秸秆配施石膏渣和秸秆配施生物炭不同程度地提高了CH_4排放通量,而秸秆配施炉渣的CH_4排放通量则有所降低.与对照相比,施加秸秆CO_2排放通量提高了30.45%;与秸秆处理相比,秸秆配施石膏渣提高了CO_2排放通量,而秸秆配施生物炭和秸秆配施炉渣的CO_2排放通量均有所降低.CO_2对茉莉园碳排放和综合增温潜势贡献较大,碳排放和综合增温潜势均表现为秸秆配施石膏渣秸秆秸秆配施生物炭秸秆配施炉渣对照,秸秆处理的碳排放和增温潜势较对照分别提高了30.42%和30.18%,秸秆配施石膏渣较秸秆处理提高了碳排放和综合增温潜势,而秸秆配施生物炭和秸秆配施炉渣的碳排放和综合增温潜势均有所降低.从温室气体综合增温潜势来看,秸秆配施生物炭或炉渣可作为茉莉园固碳减排的有效配套措施.     

生物质炭对华北平原4种典型土壤N2O排放的影响

生物质炭作为一种新型的土壤改良剂,在降低土壤温室气体排放方面发挥着重要作用.为明确生物质炭对冬小麦苗期土壤N_2O排放的影响,以华北平原的4种典型土壤(水稻土、砂姜黑土、褐土和潮土)为研究对象,进行田间试验,设置了4个处理:对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施生物质炭(BC)和化肥与生物质炭配施(NPK+BC).结果表明,单施化肥显著增加了4种土壤N_2O排放,与对照相比,水稻土、砂姜黑土、褐土和潮土N_2O排放分别增加了314%、116%、240%和282%.添加生物质炭对华北平原4种土壤N_2O排放影响存在差异,与CK相比,单施生物质炭水稻土、褐土N_2O排放显著增加了72. 4%和50. 9%,而砂姜黑土和潮土BC与CK处理无显著差异.与NPK相比,生物质炭与化肥配施显著降低了4种土壤N_2O排放.添加生物质炭提高了4种土壤pH,其中,初始pH最低的水稻土,受生物质炭影响较显著,施肥则降低了4种土壤pH.砂姜黑土、褐土和潮土施肥处理N_2O排放通量均与铵态氮含量呈显著正相关,水稻土和砂姜黑土单施生物质炭处理N_2O排放通量与硝态氮含量呈显著正相关.     

废弃物施加对福州平原稻田土壤团聚体分布及其稳定性的影响

为了阐明废弃物施加对稻田土壤团聚体分布及其稳定性的影响,以福州平原稻田为研究对象,对对照、石膏、贝壳、生物炭和炉渣5种处理样地0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤团聚体分布及其稳定性,包括0.25 mm团聚体含量(DR0.25)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)进行了测定和分析.结果表明,与对照样地相比,石膏、贝壳、生物炭和炉渣施加后均增加了土壤团聚体DR0.25、MWD和GMD值,其中,石膏施加后土壤团聚体DR0.25、MWD和GMD值分别增加了12.76%、12.13%和12.17%,贝壳施加后分别增加了32.65%、31.83%和33.86%,生物炭施加后分别增加了12.07%、9.32%和11.70%,炉渣施加后分别增加了19.70%、13.59%和18.10%,但与对照样地相比,石膏、贝壳、生物炭和炉渣施加后土壤团聚体分形维数均表现为减小的趋势,分别减小了4.02%、11.65%、4.37%、9.29%.从土壤团聚体DR0.25、MWD、GMD值和分形维数的变化特征来看,石膏、贝壳、生物炭和炉渣施加均提高了土壤团聚体的稳定性.     

炉渣与生物炭配施对福州平原稻田土壤团聚体及碳、氮分布的影响

土壤水稳性团聚体及土壤碳、氮含量是影响土壤肥力的关键因素.以福州平原稻田为研究区,在早稻和晚稻生长季,对对照、炉渣、生物炭和炉渣与生物炭配施处理下耕层和犁底层土壤团聚体分布及其稳定性,包括0.25 mm团聚体含量(DR0.25)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)及土壤碳、氮含量进行了测定和分析.研究结果表明:早稻和晚稻不同土层,对照、炉渣、生物炭和配施4种处理团聚体均以0.25 mm粒级为主;0.25 mm水稳定性大团聚体数量随深度增加而增加,土壤团聚体的稳定性随土层加深而增强;早稻组中,生物炭施加后MWD、GMD和DR0.25较对照组分别减少了20.08%、15.12%和21.87%,D值增加了3.67%,炉渣和配施后差异不显著(p0.05);晚稻组中,生物炭施加后MWD、GMD和DR0.25较对照组分别增加了23.00%、13.82%和16.75%,配施后MWD、GMD和DR0.25较对照组分别增加了16.77%、9.80%和15.37%,D值分别减少了3.75%和2.59%,炉渣施加后差异不显著(p0.05);炉渣、生物炭和配施3种处理都显著增加了早稻耕层和晚稻耕层土壤的碳含量,生物炭和配施处理都显著增加了早稻耕层和晚稻耕层土壤的氮含量(p0.05),3种处理都显著增大了早稻耕层土壤C/N比(p0.05),同时,土壤不同粒级团聚体碳、氮含量百分比主要集中在0.25 mm粒级大团聚体.     

添加生物炭对琼北地区双季稻田生物固氮的影响

生物固氮有助于植物对土壤中有效氮的利用,减少农业生态系统中无机氮肥的使用.生物炭可以通过其特殊物理结构调节土壤理化性质,提高土壤微生物的丰度和活性,然而关于生物炭对水稻土生物固氮方面的研究并未深入了解.试验共设置3个处理：施磷钾肥对照（CK）、当地常规施肥处理（CON）和常规处理配施20 t·hm^-2生物炭（B）,采用qPCR和高通量测序分析固氮基因（nifH）的丰度和群落结构变化,探讨生物炭添加对琼北地区双季稻田土壤固氮微生物的影响.结果表明,相比CK和CON处理,添加生物炭提高了土壤pH和土壤有机碳（SOC）含量以及作物产量.同时nifH基因丰度与土壤pH和SOC呈显著正相关.与CK处理相比,添加生物炭处理增加了nifH基因丰度以及显著改变了早稻季土壤固氮微生物的群落结构,常规施肥处理减少了nifH基因丰度而对固氮微生物群落影响相对较小.施用生物炭使固氮微生物群落优势属发生了变化,地杆菌属（Geobacter）、嗜糖假单胞菌属（Pelomonas）、固氮螺菌属（Azospirillum）、厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）和铁氧化细菌属（Sideroxydans）等是所有处理中的优势菌属.相比CK处理,生物炭处理显著增加了嗜糖假单胞菌属的相对丰度,而常规施肥处理增加了地杆菌属的相对丰度.结果表明,生物炭添加具有一定的减肥潜力,为减少琼北地区稻田氮肥施用,提高氮肥利用率提供了理论依据.     

双氰胺对冬闲稻田和油菜地N2O排放的影响

冬季的温室气体排放往往被忽视,而最新的研究结果表明,冬闲稻田和冬季油菜地N_2O排放仍较大,研究相应的减排措施及减排机制对于减少农田土壤N_2O排放有重要意义.在中国科学院桃源农业生态试验站选择冬闲稻田和油菜地两种不同土地利用方式,并设置添加和不添加双氰胺(DCD)处理,采用静态箱采集和气相色谱法结合监测N_2O排放动态,利用分子生物学手段分析氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的群落结构和丰度变化.结果表明,添加DCD后明显抑制了冬闲稻田和油菜地N_2O排放,分别减少了36.7%和23.6%.DCD施入抑制了冬闲稻田AOA和AOB的丰度但只改变AOA的群落结构,DCD使AOA和AOB丰度分别减少了59.3%和73.7%.与此相反,添加DCD只改变油菜地AOB的群落结构同时只抑制了AOB的丰度.本研究表明,施加DCD能有效减少冬闲稻田和冬季油菜地N_2O排放,但减排机制不一致.