模拟酸雨对福州平原稻田土壤真菌群落结构及多样性影响

酸雨已成为全球农业、环境和生态领域关注的重要问题之一.为了探讨酸雨对稻田土壤真菌多样性的影响,了解真菌群落结构变化与酸雨胁迫之间的关系.本文以福州平原稻田为试验场所,根据福州市近年来的酸雨成分,配置不同酸度的模拟酸雨,计算出喷淋量,并于水稻秧苗移栽后每隔7 d喷淋一次酸雨,直至水稻收割.当水稻收获时,采集土壤样品分析不同酸度模拟酸雨处理下早、晚稻土壤真菌群落组成及其丰度.结果表明:①模拟酸雨处理改变了稻田土壤真菌的相对丰度、多样性及群落组成,且不同处理中真菌的优势菌属及相对丰度也具有差异;②早稻3个模拟酸雨处理组均使稻田土壤真菌多样性降低,在晚稻生长期,pH=2.5和pH=3.5处理使稻田土壤真菌多样性降低,而pH=4.5处理则使真菌多样性显著升高;③模拟酸雨处理使Paranamyces、刺座霉属(Volutella)、镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度显著降低,同时也出现了少量Monographella、Hygrocybe、Acremonium等对照组中不存在的菌属;④早、晚稻pH=4.5处理组与对照组之间真菌的物种多样性及群落结构差异均最大;⑤环境因子能够影响土壤中真菌的相对丰度并改变土壤碳组分,其中,真菌Westerdykella(韦斯特壳属)的相对丰度与稻田土壤电导率(EC)呈显著负相关(p0.01),Psilocybe的相对丰度与稻田土壤微生物量碳(MBC)呈显著正相关(p0.01).     

模拟酸雨对福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响

为阐明酸雨对水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响,以福州平原水稻田为研究对象,在早稻和晚稻生长期中,设置对照(CK)、模拟pH=2.5、pH=3.5、pH=4.5酸雨处理,对酸雨影响下福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量进行了测定与分析.结果表明,酸雨作用下早、晚稻土壤有机碳(SOC)含量介于13.40～20.17 g·kg~(-1),与土壤全氮(TN)含量显著正相关(p0.01);各处理下早稻田SOC含量均低于晚稻田,且早稻田土壤各处理间SOC含量差异不显著(p0.05),其中,晚稻CK、pH=2.5和pH=3.5处理的SOC含量与早稻差异显著(p0.05),酸雨处理均高于CK(p0.05).早、晚稻土壤Ca-SOC含量介于0.31～0.42 g·kg~(-1),早稻期间pH=2.5处理中Ca-SOC含量与其他处理差异明显(p0.05).早、晚稻土壤Fe(Al)-SOC含量介于2.90～4.64 g·kg~(-1),早稻各处理间差异不显著(p0.05),而晚稻各处理间差异显著(p0.05).相比之下,晚稻残渣态-SOC含量显著高于早稻(p0.05),酸雨处理显著高于CK(p0.05),且pH=2.5处理含量最高,均值为(15.21±0.37) g·kg~(-1),而早稻各处理残渣态-SOC含量差异不显著(p0.05).此外,早、晚稻SOC与Fe(Al)-SOC、残渣态-SOC之间均具有显著正相关关系(p0.01),早稻残渣态-SOC、晚稻Fe(Al)-SOC与土壤TN显著正相关(p0.01).综上所述,酸雨通过提高晚稻SOC和Fe(Al)-SOC含量,进而增强土壤碳库稳定性,促进有机碳的积累.     

模拟酸雨对福州平原水稻田温室气体排放的影响

农田生态系统是温室气体的重要排放源,研究酸雨对水稻田温室气体排放及其综合增温潜势的影响,对我国酸雨背景下农田生态系统固碳减排具有重要的现实意义.本文以福州平原水稻田为研究区,通过模拟酸雨探讨其对水稻田CO_2、CH_4和N_2O排放通量及其综合增温潜势的影响.结果表明:模拟酸雨并未显著改变早、晚稻田CO_2、CH_4和N_2O排放的季节变化规律,但降低了其排放通量.与对照组相比,pH=4.5酸雨作用下,早稻田CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量依次降低11.54%、133.33%和22.22%,晚稻田CO_2和N_2O平均排放通量依次降低39.53%、156.00%,而CH_4平均排放通量与对照组差异不显著;pH=3.5酸雨作用下,早稻田CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量分别降低10.82%、75.00%、54.00%,晚稻田平均排放通量分别降低17.32%、20.00%和197.67%.综合增温潜势表明,CO_2的增温潜势显著高于CH_4和N_2O,是稻田生态系统中温室效应的主要温室气体,在pH=4.5和pH=3.5的酸雨作用下,早、晚稻田生态系统温室气体综合增温潜势均降低.     

模拟酸雨及氮沉降对马尾松林土壤细菌群落结构及其多样性的影响

通过分析酸雨和氮沉降对马尾松林土壤细菌群落结构及多样性的影响,探究马尾松林对环境胁迫的响应机制,为天目山国家自然保护区资源管理和保护提供理论参考依据.于2017～2021年在浙江省临安天目山国家级自然保护区设置4个酸雨和氮沉降模拟梯度[即pH 5.5和0 kg·(hm²·a)^-1,CK; pH 4.5和30 kg·(hm²·a)^-1,T1; pH 3.5和60 kg·(hm²·a)^-1,T2; pH 2.5和120 kg·(hm²·a)^-1,T3].使用Illumina MiSeq PE300二代高通量测序平台对4种处理土壤细菌16S rDNA进行测序,分析不同处理土壤细菌群落组成和结构的差异及其影响因素.结果表明,酸雨和氮沉降显著降低了马尾松林土壤细菌α多样性(P<0.05).马尾松林土壤由36个门类的菌群组成,酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(A...     

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.     

模拟酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响

为了分析酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响,以浙江省天目山国家级自然保护区毛竹扩张形成的竹阔混交林为研究对象,选取T₁（pH=4.0）、T₂（pH=2.5）两个模拟酸雨梯度,并以pH=5.5为对照（CK）,应用Illumina MiSeq高通量测试技术分析不同强度酸雨胁迫下土壤细菌群落组成和多样性变化及其关键影响因素.结果表明:①随着酸雨强度增加,竹阔混交林土壤w（TN）（TN为总氮）、w（OC）（OC为有机碳）、C/N和w（AN）（AN为碱解氮）显著升高,而pH、w（DOC）（DOC为可溶性有机碳）、w（MBC）（MBC微生物量碳）和w（MBN）（MBN为微生物量氮）显著下降（P < 0.05）.②与CK相比,模拟酸雨处理（T₁、T₂）显著降低了细菌群落的OTUs数量、Chao1指数和Ace指数（P < 0.05）.③竹阔混交林土壤细菌包括34门96纲247目401科698属,其中变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门为3种处理下共有的优势菌门（相对丰度>1%）.变形菌门和放线菌门相对丰度在CK处理下最高,酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度在T₂处理下最高.与CK相比,Arthrobacter属和Elsterales属相对丰度变化显著,可作为酸雨胁迫下土壤细菌群落结构变化的指示种.主坐标（PCoA）分析和相似性检验结果显示,模拟酸雨改变了土壤细菌群落结构.④冗余分析（RDA）和相关性分析表明,不同酸雨处理的竹阔混交林土壤细菌多样性与土壤pH、w（TN）密切相关（P < 0.05）.研究显示,不同模拟酸雨处理下土壤细菌群落结构和多样性有明显差异,主要可能受到土壤pH、w（TN）的影响.      

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.     

模拟酸雨对毛竹阔叶林过渡带土壤真菌结构及其多样性的影响

为探究酸雨对毛竹扩张形成的竹阔混交林土壤真菌群落的影响程度,于2017～2018年在浙江省杭州临安天目山国家级自然保护区开展酸雨模拟实验,选取T1(pH=4.0)和T2(pH=2.5)两个模拟酸雨梯度,并以CK(pH=5.5)对照,利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析不同强度酸雨胁迫下,土壤真菌群落多样性变化及影响因素.结果表明与对照相比,T1处理显著提高了真菌群落的OTU数量、Chao1指数和Ace指数(P0.05).竹阔混交林土壤主要由13个门类群的菌群组成,优势菌群包括子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和毛霉门(Mucoromycota).主坐标(PCoA)分析和相似性检验结果表明模拟酸雨改变了土壤真菌结构.Bifiguratu属、Geminibasidium属、Purpureocillium属和Oidiodendron属相对丰度变化显著,可作为酸雨胁迫下土壤真菌群落结构变化的指示种.冗余分析(RDA)和相关性分析表明,土壤pH和全氮对土壤真菌群落结构影响显著(P0.05).综上所述,酸雨提高了真菌群落多样性指数,改变土壤真菌群落结构.该研究结果有助于了解森林生态系统中的真菌群落,以及土壤真菌作为影响因子在预测环境变异中的作用.     

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.     

双酚A对稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活的影响

采用FQ-PCR(实时荧光定量PCR)、PCR-DGGE(PCR扩增和变性梯度凝胶电泳)技术和土壤酶学研究法对不同浓度双酚A污染的稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活性进行了研究.结果表明:经双酚A高浓度处理〔即w(双酚A)分别为200和1 000 mg/kg〕的稻田土壤细菌数量显著低于未受污染的对照(CK)和低浓度处理〔w(双酚A)为50 mg/kg〕,并且高浓度处理分别较CK处理(3.64×109 g-1)下降90.44%和99.83%.细菌16S rDNA V3可变区DGGE图谱表明,受双酚A污染的土壤明显产生了数条特征性条带.UPGMA(非加权组平均法)聚类分析进一步表明,双酚A污染明显改变了稻田土壤的细菌群落组成.2次采样土壤总体酶活性参数均为CK>w(双酚A)为50 mg/kg处理>w(双酚A)为200 mg/kg处理>w(双酚A)为1 000 mg/kg处理.可见,高浓度的双酚A污染明显影响稻田土壤细菌数量以及细菌优势菌群,使农田土壤细菌群落多样性发生变化.      

炉渣与生物炭施加对稻田土壤铁还原菌群落结构及甲烷排放影响

为了探究炉渣及生物炭施加处理对稻田土壤铁还原菌群落结构及甲烷排放的影响,在福州某平原稻田中分别进行施加生物炭、炉渣、生物炭+炉渣3种处理,测定早、晚稻生长期稻田甲烷排放通量和可培养铁还原菌数量,并比较施加处理与不施加处理稻田土壤铁还原菌群落结构组成之间的差异.结果表明：废弃物施加能够改变稻田土壤铁还原菌数量,晚稻生物炭施加组的铁还原菌数量显著高于其他3组（P<0.05）;废弃物施加在一定程度上抑制了稻田土壤甲烷的排放,其中早稻混合施加组对甲烷排放的降低作用最为明显;福州平原稻田土壤中铁还原菌种类丰富,分布于10个门,其中厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）为优势菌门相对丰度占比之和大于95%.共鉴定出20个属,其中相对丰度较高的菌属为芽孢杆菌属（Bacillus）、厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）、梭状芽孢杆菌属（Clostridium）等10个属,占样品中已知铁还原菌属的62.07%~66.58%;生物炭和炉渣主要通过改变土壤pH值及含水量影响稻田土壤铁还原菌群落结构,混合施加的影响比单一施加更为显著;芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度与稻田土壤甲烷的排放通量呈显著负相关,是稻田中抑制甲烷产生与排放的主要铁还原菌属.     

模拟酸雨对太湖地区土壤-植物系统中铜的化学行为的影响

以太湖地区两种典型的水稻土（乌泥土和白土）为供试土壤，在盆栽条件下种植多年生黑麦草，并配制不同pH值的模拟酸雨浇灌。通过多次刈割鲜草，研究模拟酸雨对土壤－植物系统中铜的化学行为的影响。结果表明：对植物体内铜含量的影响是模拟酸雨和“稀释效应”两种影响综合作用的结果。试验初期，表现为处理黑麦草体内铜含量低于对照；随收割茬次的增加，表现出随处理pH的降低，黑麦草体内铜含量的增加，且对缓冲能力弱的白土影响强度大于缓冲能力较强的乌泥土；对土壤pH有明显影响，随模拟酸雨作用时间增长，土壤pH下降，其降幅随处理pH的降低而增大；模拟酸雨主要影响交换态铜，表现为随处理pH的降低交换态铜的分配系数增高，在处理pH＝3．0时影响到碳酸盐结合态铜，只有强酸化条件下（处理pH＝2．0）才影响到铁锰氧化物结合态铜，对有机物结合态及残渣态铜几乎无影响。     

炉渣与生物炭施加对福州平原水稻田温室气体排放的后续影响

为了探讨炉渣与生物炭施加对稻田温室气体的排放是否具有后续效应,于2015年早、晚稻秧苗移栽前对稻田进行施加生物炭(B)、炉渣(S)和生物炭+炉渣(混施)处理(BS),以不施加处理作为对照(CK). 2 a后(2017年)在早、晚稻生长期,分别测定了不同试验组稻田温室气体CO₂、CH₄和N₂O的排放通量.结果表明,在水稻生长期,对照、生物炭、炉渣和混施处理CO₂的平均排放通量分别为(1 723. 66±194. 56)、(1 245. 52±155. 05)、(1 140. 29±79. 68)和(1 055. 83±62. 13) mg·(m²·h)^-1,生物炭、炉渣和混施这3种施加处理CO₂的排放通量均比对照组有显著降低(P <0. 05),降低比例分别达27. 74%、33. 84%和38. 75%. CH₄的平均排放通量为(0. 45±0. 03)、(0. 40±0. 05)、(0. 36±0. 10...     

模拟酸雨对土壤酸性磷酸酶活性的影响及机理

通过恒温恒湿连续培养的方法,研究了外源酸雨对土壤pH值、酸性磷酸酶活性的影响,同时运用紫外差光谱和荧光光谱对其机理进行了探讨.结果表明,酸雨通过改变土壤pH值而影响酶活性,pH6.66的近中性土壤酶活性呈现激活-抑制的变化过程;而pH4.61的酸性土壤酶活性持续下降.溶液构象研究表明,pH值是通过改变酶的肽链构象、氨基酸残基微环境而影响其活性的.     

水稻秸秆还田对福州平原稻田土壤水稳性团聚体分布及稳定性影响

为阐明早稻与晚稻生长期土壤水稳性团聚体分布及其稳定性对秸秆还田的响应,以福州平原红壤水稻田为研究对象,对秸秆还田后早稻田和晚稻田土壤水稳性团聚体分布特征及其稳定性,包括粒径0.25 mm团聚体的百分含量R0.25、平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)和分型维数(D)进行测定与分析.研究结果表明,秸秆还田和对照样地,0~40 cm土层中早稻与晚稻生长期土壤均表现为水稳性团聚体组成以微团聚体(0.25 mm粒级团聚体)为主,团聚体粒级越大,含量越少;秸秆还田对0~40 cm土层中早稻田土壤水稳性大团聚体和微团聚体总含量的影响均不显著,但秸秆还田显著增加了晚稻田土壤水稳性大团聚体(粒径0.25 mm)含量(p0.05),并显著减少了土壤水稳性微团聚体含量(p0.05);秸秆还田对早稻田土壤水稳性团聚体MWD、GMD和D值影响均不显著,但显著增加了晚稻田土壤水稳性团聚体MWD和GMD值,显著降低了土壤水稳性团聚体D值(p0.05);秸秆还田对早稻田土壤水稳性团聚体稳定性影响不显著,但显著增加了晚稻田土壤水稳性团聚体稳定性(p0.05).     

长期施肥对稻田不同土层反硝化细菌丰度的影响

为了探讨长期施肥对稻田不同土层关键反硝化功能种群丰度的影响及核心驱动因子,以湖南宁乡长期施肥定位试验田为平台,选取不施肥（CK）、全量化肥（NPK）和秸秆还田（ST）3个处理,结合实时荧光定量PCR（qPCR）技术,系统分析了稻田不同土层（0~10,10~20,20~30,30~40cm）关键反硝化功能基因（narG、nirK和nirS）的丰度及其与土壤理化性质的内在联系.结果表明,相比于不施肥处理（CK）,施肥处理（NPK和ST）在0~40cm土层土壤SOC、TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N和Olsen-P分别显著增加了2.2%~83.6%,3.5%~58.3%,70.8%~222.1%,0.9%~83.7%和16.5%~94.5%,pH值下降了0.31~0.67个单位;长期施用化肥和秸秆使narG、nirK和nirS基因丰度分别增加0.75~7.18倍,1.57~3.02倍和0.53~3.81倍,其中秸秆还田对反硝化细菌数量的影响比单施化肥更显著;稻田narG、nirK和nirS反硝化型细菌的丰度随土层深度增加而逐渐降低,具有明显的垂直分布特征;RDA分析结果显示,土壤养分如SOC和TN是影响水稻土narG、nirK和nirS反硝化型细菌垂直分布的关键因子,而pH值是调控反硝化细菌在稻田底土分布的核心驱动因子.研究结果可为提升稻田土壤肥力和减少稻田氮素损失和温室气体排放提供理论依据.