紫云英还田量对烟田土壤微生物及酶的影响

为在翻耕条件下合理施用紫云英,保障农业的可持续性发展,定位试验研究了15000kg·hm-2、22500kg·hm-2、30000kg·hm-2紫云英还田和22500kg·hm-2紫云英还田减施化肥(施肥时扣除紫云英中氮、磷、钾)及紫云英不还田5个处理对烟田土壤微生物数量、微生物活度、酶的影响。结果表明:烟草生育期内,不同处理好气性细菌数量呈前期均迅速上升、中期均稍有上升,但后期各有升降的趋势;烟草生长早期,紫云英还田减施化肥能增加好气性细菌数量。放线菌数量烟草生育前期略有下降,中期有所回升,后期又缓慢下降;烟草生长早期,紫云英还田能增加放线菌数量;整个烟草生育期,紫云英还田减施化肥可减少放线菌数量。真菌呈现烟草生育前中期迅速上升,后期缓慢下降的趋势;相对较少的紫云英还田量对土壤真菌数量增长的刺激作用较为明显。微生物活度呈烟草生育前期下降、中期趋于平稳、后期迅速升高达到最高点的趋势;烟草成熟期,紫云英还田的微生物活度明显高于不还田处理,增加紫云英还田量,微生物活度增加,但紫云英还田减施化肥会降低微生物活度。土壤纤维素酶活性以烟草旺长期为界点,表现出前期增加、后期下降的特点;烟草生长后期,紫云英还田土壤的纤维素酶活性高于对照土壤。土壤脲酶活性呈先快速下降,再缓慢上升,最后再快速上升趋势。土壤蛋白酶活性呈烟草生育前期下降,后期缓慢上升的特点;土壤蛋白酶活性与紫云英施用量呈正相关。过氧化氢酶活性在烟草各生育期的变化不大。土壤生物学评价发现,22500kg·hm-2紫云英翻耕还田栽培烟草较佳。     

有机肥替代部分化肥对马铃薯根际土壤微生物群落功能多样性的影响

长期过量施用化肥使农田的土壤微生物区系和生物活性受到极大破坏,作物产量对化肥养分的依赖性越来越强。本文采用大田试验和Biolog生态板法技术相结合的方法,研究了有机肥(普通有机肥-OF,生物有机肥-BIO)替代部分化肥(CF)对马铃薯收获期根际土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,25℃培养144 h后,收获期马铃薯根际土壤微生物代谢活性以T8处理(60%CF+BOF6000 kg hm-2)最大为0.848,T2处理(100%CF)最小为0.467,单施化肥降低了根际土壤的微生物代谢活性,低于不施肥的对照处理40.52%;生物有机肥替代部分化肥处理的Shannon、Mc Intosh丰富度指数、均匀度指数以及Simpson指数均高于普通有机肥替代化肥的处理,说明施用生物有机肥比普通有机肥更能提高马铃薯根际土壤的微生物活性和多样性;8个处理的主要利用碳源均为羧酸类物质和糖类物质,表明以糖类和羧酸为营养物质的微生物在马铃薯收获期的根际土壤中占主导位置;主成分分析结果显示,生物有机肥比普通有机肥更有利于土壤微生物活性的提高。生物有机肥替代部分化肥可以提高马铃薯根际土壤微生物群落功能多样性。     

磷供应对玉米根际微生物碳源利用和功能多样性的影响

磷有效性能够改变根分泌物的组成和数量,调节土壤微生物的群落结构和多样性,但磷添加如何影响土壤微生物碳源利用和功能多样性尚不清楚。本研究通过盆栽土培试验,设置2个磷处理[低磷5.7 mg(P)?kg?1和高磷200 mg(P)?kg?1],以生长35 d的玉米根际土壤为研究对象,采用Biolog微平板法,分别在培养后240 h内每隔24 h检测具有31种不同碳源的微孔溶液颜色变化,揭示磷供应对玉米根际微生物碳源利用模式和功能多样性的影响。结果表明:随着培养时间的延长,土壤微生物对土壤碳源的利用呈现增加的趋势,直至碳源消耗殆尽;高磷供应显著增加了玉米根际土壤微生物群落平均颜色变化率(average well color development,AWCD),提高了对糖类及其衍生物、氨基酸和代谢产物的利用,但没有显著提高对脂肪酸和脂类的利用;在培养前72 h内,高磷供应显著增加了玉米根际微生物多样性指数、优势度指数和均匀度指数,但培养72 h后,磷供应对其没有显著的影响。主成分分析结果表明,提取的前3个主成分解释了75.15%的碳源利用,高磷和低磷处理具有显著不同的土壤微生物碳源利用模式。总之,糖类及其衍生物、氨基酸和代谢产物是玉米根际土壤微生物利用的主要碳源,短期磷添加能够显著增加土壤微生物对碳源的利用,在一定程度上能够提高土壤微生物群落功能多样性。     

秸秆还田配施化肥对土壤温度、根际微生物及酶活性的影响

以单施秸秆为对照,研究秸秆还田配施不同比例化肥对土壤温度、土壤根际微生物和酶活性的影响。结果表明:(1)在水稻不同生育期,与对照相比秸秆还田配施化肥各处理在8:00和20:00均提高了土壤温度,而在14:00降低了土壤温度。从地温日较差分析可知,秸秆还田配施化肥处理的整日地温变化幅度低于对照,且差异显著。此外随着土层深度的增加,秸秆还田配施化肥处理与对照间的差距逐渐减少,调温作用逐渐减弱。(2)秸秆还田配施化肥各处理能够增加根际土壤总细菌、放线菌、真菌、氨氧化细菌、好气性自生固氮菌、亚硝酸细菌、磷细菌和好气性纤维素分解菌的数量,但普遍区组间差异不显著。除了秸秆还田配施低量NP处理(SNP1,秸秆3 000 kg hm-2+N 150 kg hm-2+P2O575 kg hm-2)以外,秸秆还田配施化肥各处理的过氧化氢酶、脲酶、转化酶活性均高于对照,但区组间均未达到显著差异。因此,秸秆还田配施化肥能合理调节土壤温度,显著提高土壤微生物的数量与活性,有利于土壤生态环境的改善,其中秸秆还田配施NPK处理(SNPK1,秸秆3 000 kg hm-2+N 150 kg hm-2+P2O575 kg hm-2+K2O 37.5 kg hm-2;SNPK2,秸秆3 000 kg hm-2+N 225 kg hm-2+P2O5112.5 kg hm-2+K2O 56.3 kg hm-2)效果最为显著。     

东北黑土旱田改稻田对土壤团聚体微生物群落功能多样性的影响

为了解东北黑土旱田改种稻田后土壤团聚体中微生物群落功能多样性的变化,将东北黑土旱田(种植玉米为主)改种为稻田(简称“旱改稻”),采用Biolog-Eco微平板技术,研究了“旱改稻”后不同粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及其对碳源利用能力的变化。结果表明,“旱改稻”显著增加了黑土土壤水稳性微团聚体数量,增加了不同粒径土壤团聚体内有机碳(SOC)的含量。旱田和稻田不同粒径土壤团聚体内的土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)表现为旱田淤泥+粘土>旱田大团聚体>旱田微团聚体>稻田大团聚体>稻田淤泥+粘土>稻田微团聚体。“旱改稻”明显降低了各粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及碳源利用能力,尤其对氨基酸与碳水化合物最为明显。主成分分析结果表明,旱田和稻田不同粒径土壤团聚体微生物群落功能多样性差异显著。综上,“旱改稻”明显改变了黑土土壤团聚体微生物群落功能多样性,降低了以碳源为底物的土壤微生物代谢活性。本研究结果为东北黑土区土壤可持续利用提供了理论参考。     

黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)入侵地根围土(BS)未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。     

沼液对河西绿洲葡萄园土壤微生物功能多样性的影响

为探明使用沼液对土壤质量的影响，明确土壤微生物功能多样性对沼液使用量和使用年限的响应，在甘肃祁连葡萄观光园进行等氮量替代和增施沼液处理，采用Biolog方法测定土壤微生物功能多样性。结果表明：（1）100%等氮量沼液处理的土壤微生物群落代谢活性最小，替代33%氮量处理的土壤微生物群落代谢活性最高，连续两年使用沼液的处理间差异大于一年。（2）试验地土壤微生物利用的主要碳源为碳水化合物类，使用沼液能够显著提高土壤微生物对氨基酸类和羧酸类碳源的利用率。连续两年使用沼液条件下，增施沼液处理（133%和167%）效果优于等氮量替代处理。（3）与单施化肥对照相比，使用沼液处理仅在提高土壤微生物均一度指数方面存在优势，且增施沼液处理（133%和167%）效果优于等氮量替代处理。（4）主成分分析表明，沼液使用量和使用年限对土壤微生物碳源利用水平以及代谢多样性的影响有差异，且使用年限增加能使各处理间变异程度增大。（5）碳水化合物类和氨基酸类碳源是引起不同沼液用量处理土壤微生物功能群分异的主要碳源，其中碳水化合物类是使用年限增加后土壤微生物群落变化的敏感碳源。（6）Pearson相关性分析表明，该试验地土壤微生物功能多样性与土壤有机质、碱解氮呈正相关关系，与速效磷、速效钾呈负相关关系。综上，长期使用沼液（尤其是沼液与化肥配施）有利于提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性，且当沼液使用量较大时能达到完全取代化肥的效果。     

长期不同施肥条件下红壤性水稻土微生物群落结构的变化

以位于江西省红壤研究所内长期定位试验的水稻土(始于1981年)为研究对象,运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG分析技术研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及有机肥与化肥混施(NPKM)三种施肥方式对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:长期施化肥和有机肥与化肥混施处理的PLFA总量均高于未施肥处理,两者分别较未施肥处理高91%和309%;PLFA主成分分析(PCA)显示施肥促进了土壤微生物群落结构的变化,其中NPKM处理增加了革兰氏阴性细菌(G-细菌)、真菌、放线菌和原生动物的数量,NPK处理增加了革兰氏阳性细菌(G+细菌)的数量,不施肥处理较施肥处理提高了真菌/细菌比例,CK和NPK处理的微生物群落结构更为相似;各施肥处理间土壤的AWCD值(平均每孔颜色变化率,average well color development,AWCD)表明,NPKM处理能够促进土壤微生物群落对碳源的利用能力,进而增加土壤中微生物的整体活性,而NPK处理减弱了土壤微生物的活性。代谢功能多样性分析同时表明,NPKM处理增加了微生物群落的多样性,而NPK处理使土壤微生物的多样性降低;土壤PLFA与土壤养分的相关性分析显示,土壤总PLFA量与土壤有机质和全氮呈极显著相关(p0.01),与速效养分相关性不大。     

长江三角洲地区污水污泥与健康安全风险研究Ⅴ.污泥施用对土壤微生物群落功能多样性的影响

利用BIOLOG测试方法对长江三角洲地区施污泥土壤的微生物群落功能多样性进行了初步探讨。研究结果表明,施用污泥后土壤微生物群落代谢剖面、多样性指数、动力学参数均发生了变化,说明微生物对单一碳源底物的利用能力发生了改变。微生物群落功能多样性动力学研究结果发现,供试土壤的微生物群落代谢剖面(AWCD)与培养时间之间呈非线性关系,其变化过程符合微生物种群生长动态模型(S型)。除滩潮土的杭州新鲜消化污泥和杭州风干污泥处理外,其他污泥处理均使土壤微生物群落功能多样性动力学参数K和r值降低,S值增大。土壤微生物群落功能多样性特征的变化可以较好地显示施用污泥后土壤微生物群落对碳源利用能力和模式的差异,反映施用污泥特定生境土壤微生物群落功能多样性的变化。     

湿地土壤微生物碳源代谢活性对不同水分条件的动态响应 ——以鄱阳湖为例

为深入了解湿地土壤微生物群落代谢特征对不同水分条件的响应变化,本研究以鄱阳湖湿地表层土壤为研究材料,采用室内控制试验,运用Biolog技术探讨土壤微生物碳源代谢活性在不同水分条件(干燥、湿润、淹水)下连续处理132 d的变化特征。结果表明:湿润组土壤微生物代谢活性最高,其平均光密度值(AWCD)在处理的第72天分别是淹水组和干燥组的1.34倍和3.95倍;同时土壤微生物对不同碳源类型的利用能力也发生了显著的差异性变化,其中干燥组利用的主要碳源为多聚物类和碳水化合物类(占总碳源利用率的39.25%和36.53%),而淹水组对氨基酸类碳源有较高的利用能力(占总碳源利用率的36.33%)。土壤微生物碳源代谢特征在处理的第21天达到稳定状态,而土壤理化性质和土壤微生物群落结构在处理的第72天发生显著变化,同时研究发现淹水条件升高了土壤pH和铵态氮含量,降低了微生物群落多样性。由此可知,水分条件不仅会影响湿地土壤微生物总体碳源代谢活性强度,还会改变对不同碳源的相对利用能力,最终导致土壤环境发生改变。