花椒林下土壤微生物数量和酶活性对生物质炭的响应

【目的】研究不同秸秆生物质炭对土壤微生物数量和酶活性的影响,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以玉米、水稻和油菜秸秆500℃炭化6 h得到的生物质炭为材料,以花椒林下黄壤为供试土壤,通过室内培育试验,以不添加任何生物质炭为对照(CK),测定了不同添加量(1%,2%,4%,均为质量分数)玉米、水稻和油菜秸秆生物质炭处理土壤的微生物(细菌、真菌、放线菌)数量和酶(过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶)活性,并分析了土壤微生物数量与酶活性之间的相关性,计算了不同处理的土壤酶指数(SEI)。【结果】秸秆生物质炭类型和添加量均会影响土壤细菌、真菌和放线菌数量。与对照相比,秸秆生物质炭处理土壤的细菌和放线菌数量分别增加了42.7%～211.8%和4.9%～291.7%,真菌数量降低了15.2%～52.5%。3种秸秆生物质炭中,当添加量相同时,水稻秸秆生物质炭处理的细菌、真菌和放线菌数量及微生物总量最高。与对照相比,添加生物质炭显著降低了土壤过氧化氢酶活性,显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性,当添加量为2%时,水稻秸秆生物质炭的土壤酶指数最大(SEI=0.62),是其他秸秆生物质炭SEI的1.07～1.23倍。【结论】花椒林下土壤微生物数量与酶活性密切相关,施用生物质炭改善了土壤生物环境。从土壤微生物数量和酶活性指数综合考虑,添加2%水稻秸秆生物质炭对改善花椒林下土壤生物环境的综合效果最优。     

铁氧化物影响下生物质炭对土壤细菌群落结构的影响

为探究铁氧化物影响下不同制备方式获得的秸秆生物质炭(水热炭、裂解炭)对土壤细菌群落结构及组成的影响,以北方棕壤土为研究对象,分别添加铁氧化物、玉米秸秆及其制备产生的水热炭、裂解炭,进行为期120 d的室内培养试验.采用高通量测序技术,通过测定不同处理下土壤细菌16S rDNA V3～V4区序列,分析生物质炭及其与铁氧化物交互施用对土壤细菌群落结构的影响.结果表明:施用裂解炭对细菌丰度(Chao1指数)和多样性(Shannon指数)无明显影响,对细菌群落结构的影响也较小;单独施用水热炭和玉米秸秆均显著降低了细菌的丰度和多样性(P0.05),改变了土壤细菌群落结构,其中,施用水热炭后,土壤中变形菌门和放线菌门的相对丰度显著提高,而绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度显著下降,表明水热炭对土壤细菌产生一定的负面影响;相较于单独施用水热炭,铁氧化物与水热炭的混施则显著提高了细菌的丰度和多样性,利于绿弯菌门的生长,但显著降低了变形菌门的相对丰度,在一定程度上改良了土壤环境.因此,在施用水热炭的同时,建议添加铁氧化物以抵消水热炭对土壤理化性质的不利影响.冗余分析和相关性分析结果表明,NH~+_4-N含量是影响细菌群落丰度和多样性的主要因素,其他土壤理化性质也与细菌优势菌群之间具有显著相关性.     

短期生物炭添加对不同类型土壤细菌和氨氧化微生物的影响

【目的】氨氧化作用是硝化作用的第一步,也是硝化作用的限速步骤,是全球氮循环的关键环节。本试验旨在研究在我国不同类型土壤中添加花生壳生物炭对细菌和氨氧化作用的影响,为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】试验以黄棕壤、潮土、黑土为供试土壤,通过短期培养试验,利用16SrRNA测序研究生物炭对不同类型土壤氨氧化微生物、细菌群落结构以及相关酶基因表达量的影响。每种土壤设置4个处理：CK（不施用化肥和生物炭）,F（单施化肥）,C（单施2%花生壳生物炭）,FC（施用化肥+2%花生壳生物炭）。【结果】施用生物炭后（C、FC）酸性土壤pH显著提高了0.5—1.0个单位,但碱性土壤pH显著降低了0.5—0.6个单位;单施生物炭（C）造成黄棕壤的微生物丰富度和多样性显著提高,潮土在单施生物炭（C）时仅显著提高了土壤的微生物多样性指数,在黑土中施用生物炭和化肥都未显著改变土壤微生物的丰富度和多样性;在3种土壤中氨氧化细菌的丰度皆高于氨氧化古菌,测得的氨氧化细菌的OTU丰度约为氨氧化古菌的8.1倍;生物炭和化肥并未显著改变奇古菌门中的OTU丰度,却对β和γ变形菌中的OTU丰度产生了显著性影响;3种土壤的氨氧化细菌都以β变形菌为主,约占60%;另外,生物炭的施用（C、FC）在PC1（40.4%）上显著改变了黄棕壤的微生物群落结构,在PC1（42.3%）和PC2（21.3%）上都显著改变了潮土的微生物群落结构;施用生物炭后（C、FC）,短期内潮土中氨合成相关酶基因表达量显著降低14.7%—39.9%,氨氧化古菌丰度在单一施炭（C）和化肥与生物炭同施（FC）时分别降低了70.5%和48.7%。【结论】施用生物炭后,短期内显著改变了黄棕壤和潮土的微生物群落结构,并明显抑制了潮土的氨氧化作用。     

烟秆与竹炭基肥对植烟土壤碳氮组分及微生物的影响

【目的】通过大田试验，研究烟秆和竹炭基肥施用对植烟土壤碳氮组分及微生物的影响，为提升植烟土壤质量提供依据。【方法】设置不施肥、烟草专用肥、烟秆炭基肥及竹炭基肥4个处理，研究烟秆与竹炭基肥施用后植烟土壤pH、碳、氮组分变化规律及其对酶活性、微生物群落的影响。【结果】与烟草专用肥处理相比，施用烟秆炭基肥和竹炭基肥，土壤pH均提高0.5个单位以上，可溶性有机碳含量分别提高21.4%和30.7%，易氧化有机碳含量分别提高32.4%和17.9%，可溶性有机氮含量分别提高50.7%和37.7%，颗粒有机氮含量分别提高28.0%和12.7%，土壤蔗糖酶活性分别提高9.4%和3.6%，微生物量碳含量均提高30%以上。烟秆炭基肥处理土壤细菌群落Chao1指数与烟草专用肥处理和竹炭基肥处理相比分别显著提高5.4%和3.2%，而三者间的土壤细菌群落Observed species和Shannon指数无显著差异。烟秆和竹炭基肥处理均影响土壤细菌群落组成结构，变形菌门与不施肥处理相比分别下降5.0%和3.4%。与烟草专用肥处理相比，竹炭基肥处理厚壁菌门丰度提高18.3%，烟秆炭基肥处理玫瑰弯菌属丰度提升64.8...     

施用不同有机物料对砂质土壤玉米成熟期根际细菌群落变化的影响

为探究有机物料还田后土壤理化性质对细菌群落变化的影响,在华北平原砂质土壤玉米成熟期分别以秸秆还田(ST)和单施化肥(CF)为主、副对照,设置猪粪(PM)、沼渣(BR)和秸秆生物炭(BC)3 种有机物料还田处理,利用Illumina高通量测序技术分析根际土壤细菌群落结构。结果表明:1)玉米成熟期根际土壤细菌群落丰富度的2个指标(Chao 1和ACE)由高到低均为:PM>BR>ST>BC>CF,但沼渣和生物炭处理的土壤细菌群落多样性(Shannon)均显著高于猪粪处理。2)沼渣、生物炭和对照组(秸秆和化肥处理)的土壤细菌优势菌门均为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),优势菌门的累计丰度为71.53%~80.31%;而猪粪处理的土壤细菌优势菌门以厚壁菌门(Firmicutes)为首,其余依次为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门,优势菌门的累计丰度为85.61%。3)土壤有效磷是影响土壤细菌群落结构变化的主效环境因子(P<0.05),与厚壁菌门的梭菌属(Clostridium)和土孢杆菌属(Terrisporobacter)的相对丰度均呈显著正相关,其中猪粪处理的土壤有效磷含量显著高于其他处理;生物炭处理显著增加土壤pH和有机质含量,沼渣处理增加土壤水分含量但不显著,生物炭和沼渣处理显著上调放线菌门相关菌属的相对丰度。综上,猪粪处理虽然显著提高土壤细菌群落的丰富度,但是导致菌落的多样性显著下降,生物炭处理则与之相反;沼渣处理也显著提高土壤细菌群落的丰富度和多样性。综上,合理施用沼渣还田可作为改良华北平原砂质瘠薄型农田的首选方式。     

生物炭对旱坡地宿根甘蔗土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响

【目的】分析旱坡地宿根甘蔗生长、土壤养分和微生物群落对生物炭的响应,揭示生物炭改良宿根甘蔗土壤的微生态机制,为缓解甘蔗连作障碍、宿根蔗病害及生物炭在甘蔗栽培中的应用提供科学依据。【方法】以旱坡地宿根甘蔗（种植第4年,1年新植3年宿根）为试验材料,设2个处理:不施用生物炭对照（CK）和施用生物炭处理（3 t/ha）,分析生物炭对宿根甘蔗土壤养分、酶活性、微生物多样性和甘蔗生长的影响。【结果】与CK相比,施用生物炭可显著增加土壤碱解氮、速效钾和有机质含量（P<0.05,下同）,显著提高蔗糖酶和酸性磷酸酶活性。施用生物炭还可改变土壤细菌和真菌分类单元（OTUs）总数,对土壤中各优势细菌门、细菌属相对丰度影响不大,但降低了真菌子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）及淀粉藻（Amyloflagellula）和镰刀菌属（Fusarium）相对丰度,增加了接合菌门（Zygomycota）及毛壳菌属（Chaetomium）和被孢霉属（Mortierella）的相对丰度。在甘蔗生长方面,施用生物炭可显著降低甘蔗梢腐病发病率,使甘蔗产量显著提高5.2%。【结论】施用生物炭可改良甘蔗土壤,改变土壤微生物群落结构,增强宿根甘蔗抗梢腐病能力,提高旱坡地宿根甘蔗第4年产量。     

玉米秸秆生物炭对天人菊土壤理化性质及根际土壤真菌群落结构的影响

【目的】明确玉米秸秆生物炭对天人菊土壤养分含量、酶活性和根际真菌群落等环境因子变化规律的影响及其作用机制,为提高玉米秸秆的资源化利用提供理论依据。【方法】在盆栽天人菊土壤中分别施入20、40、60和80 g/kg的玉米秸秆生物炭,以不添加玉米秸秆生物炭处理为对照（CK）,于盛花期测定各处理天人菊根际土壤的速效养分（速效磷、速效钾、碱解氮和有机质）含量及过氧化氢酶（CAT）和脲酶活性,采用高通量测序技术测定根际土壤真菌群落多样性,并分析玉米秸秆生物炭作用下天人菊根际土壤理化性质与土壤真菌群落结构间的相关性。【结果】与CK相比,土壤中施入20～60 g/kg玉米秸秆生物炭可显著提高天人菊根际土壤速效磷含量（P<0.05,下同）,极显著提高速效钾、碱解氮和有机质含量（P<0.01,下同）;在土壤酶活性方面,土壤中施入20～80 g/kg玉米秸秆生物炭对CAT活性无显著影响（P>0.05,下同）,施入40 g/kg玉米秸秆生物炭极显著提高脲酶活性,但施入量达80 g/kg时极显著降低脲酶活性。即玉米秸秆生物炭能有效改变天人菊根际土壤理化性质,且以施入40 g/kg的效果最佳。施入玉米秸秆生物炭能调控天人菊根际土壤的真菌群落结构,也是以施入40 g/kg的真菌物种相对丰度较高,生物炭作用效果最明显。在门分类水平上,各玉米秸秆生物炭处理天人菊根际土壤真菌群落结构中以子囊菌门（Ascomycota）为绝对优势菌门,其次是担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）和球囊菌门（Glomeromycota）;在科分类水平上,优势菌科为子囊菌门的6个科［毛壳菌科（Chaetomiaceae）、小囊菌科（Microascaceae）、丛赤壳科（Nectriaceae）、毛球壳科（Lasiosphaeriaceae）、子囊菌科（Ascomycoceae）和毛孢壳科（Coniochaetaceae）］及接合菌门的被孢霉科（Mortierellaceae）,且毛壳菌科、小囊菌科、从赤壳科、子囊菌科、被孢霉科及毛孢壳科等6个根际土壤优势菌科均表现为各玉米秸秆生物炭处理的相对丰度明显高于CK。天人菊根际土壤理化特性指标与子囊菌门和接合菌门及子囊菌科、被孢霉科和毛孢壳科的相对丰度密切相关。【结论】玉米秸秆生物炭可活化天人菊根际土壤理化性质及酶活性,改变土壤真菌群落结构,进而提高土壤肥力,其中以施入40 g/kg玉米秸秆生物炭的作用效果最佳,可在生产上推广应用。     

炭基肥对酸化茶园土壤细菌和真菌数量及群落结构的影响

以废菌棒炭基肥为材料,设置不施肥(CK)、低量炭基肥(BF1)、中量炭基肥(BF2)和高量炭基肥(BF3)4个处理,在种植7 a以上的酸化茶园开展大田试验,研究不同用量炭基肥对酸化茶园土壤细菌和真菌数量、多样性及群落结构的影响.结果显示,施用炭基肥显著提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖转化酶的活性,BF2和BF3处理的脲酶活性显著高于BF1处理.施用炭基肥显著提高了土壤细菌和真菌数量及多样性,细菌数量、多样性指数及真菌数量均随着炭基肥施用量的增加而增大,且BF3处理显著高于BF1处理;不同用量炭基肥对真菌多样性指数的影响不大;BF3处理对土壤细菌和真菌群落结构的影响最为显著.与BF1处理相比,BF3处理显著提高了细菌拟杆菌门及真菌子囊菌门、被孢霉菌门的相对丰度,但显著降低了细菌酸杆菌门的相对丰度;显著提高了细菌产黄杆菌属、水恒杆菌属及真菌被孢霉属、树粉孢属的相对丰度,但显著降低了细菌酸杆菌属、伯克氏菌属及真菌粗糙孔菌属、伞形霉属、镰刀菌属的相对丰度.冗余分析表明,土壤速效钾、有效磷含量及pH是影响土壤细菌群落的主要驱动因子,土壤硝态氮、总氮、铵态氮含量及pH是影响土壤真菌群落的主要驱动因...     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

施加生物质炭对风沙土土壤线虫群落结构的影响

生物质炭科学施加量以及施加时间是改良和维持土壤健康的研究热点。本研究设计两组玉米盆栽试验(A组和C组),其中A组为一次性施加生物质炭7年处理,C组为一次性施加生物质炭1年处理,各组施加量分别为0、15.75、31.50、63.00 t·hm^-2和126.00 t·hm^-2,探究不同生物质炭施加量以及施加时间对风沙土土壤线虫群落结构特征的影响。结果表明：施加生物质炭1年后可增加土壤pH以及养分含量,生物质炭随老化时间的延长对土壤养分的提升效应会降低,土壤养分与土壤线虫群落结构有密切的相关性。土壤线虫以拟丽突属为优势属,食细菌类和捕食/杂食类为主要营养类群,土壤有机质的分解以细菌分解为主。施加生物质炭1年后,施加量的增加改变了土壤线虫群落结构、营养类群分布和丰度,生物质炭施加量的增加会显著抑制土壤线虫数量,但施加生物质炭7年后土壤线虫数量会恢复。随施加年限的增加,生物质炭会导致土壤食细菌类线虫丰度降低,捕食/杂食类线虫丰度增加,植物寄生类线虫丰度增加,但对线虫多样性指数(H)和丰富度指数(SR)影响不大。一次性施加126.00 t·hm^...     

生物炭及炭基肥对土壤微生物群落结构的影响

【目的】微生物在土壤养分循环中起到转换者的作用。论文以传统有机肥(玉米秸秆和猪厩肥)为对照,探究施用生物炭和炭基肥等新型有机物料培肥改土对土壤微生物群落结构的影响,以期为不同有机物料合理施用提供理论参考。【方法】依托沈阳农业大学棕壤改土定位试验平台(始于2009年),利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究长期不同有机无机配施条件下土壤理化性质和微生物群落结构特征及二者的相关关系。试验处理包括:秸秆配施化肥还田(CS)、猪厩肥配施化肥(PMC)、炭基肥(BF)以及生物炭配施化肥(BIO)。【结果】PMC和BF处理的pH显著高于BIO处理;PMC处理的全氮含量显著高于BF和CS处理,BIO与PMC处理没有显著差异;PMC处理的有机质含量显著高于BF和BIO处理;PMC处理的土壤含水量最高;不同处理间土壤全钾含量没有显著差异。PMC处理的土壤微生物总PLFAs含量最高,其他处理间没有差异;PMC处理的细菌PLFAs含量最高,BF处理的细菌PLFAs含量显著低于BIO和CS处理;PMC处理的真菌、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs含量显著高于BIO处理,BF与PMC处理差异不显著;PMC处理的放线菌含量显著高于CS处理,BF和BIO处理居于中间无显著差异。BF处理的Shannon-Winner多样性指数和真菌/细菌比值显著高于BIO处理,BF和PMC处理的革兰氏阳性/阴性细菌比值显著低于BIO处理。冗余分析(RDA)结果显示,土壤pH、全氮和有机质对土壤微生物各PLFA有极显著影响(P0.01),含水量和全钾有显著影响(P0.05)。【结论】生物炭和炭基肥长期施用明显改善了土壤理化性质;相较猪厩肥,施用生物炭不利于真菌和革兰氏阴性细菌的积累,而且施用生物炭和炭基肥对土壤微生物群落的影响不同,施用生物炭有利于细菌群落的繁殖,施用炭基肥有利于土壤真菌/细菌比和土壤微生物群落结构多样性的提高;土壤pH、全氮、有机质、含水量和全钾依次是影响土壤微生物群落的重要因子。     

生物炭不同施用量对烟草内生细菌多样性的影响

【目的】为了对施用生物炭后的烟叶细菌的种类变化进行全面而准确的调查。【方法】以烟叶为研究对象,设置4个处理:处1理为施用生物炭50 g/株(Y4.1);处理2为施用生物炭100 g/株(Y5.1);处理3为施生物炭150 g/株(Y6.1)和处理4不施用生物炭作为对照(Y1.1)。应用Illumina测序平台的Mi Seq高通量测序仪对施用生物炭后烟叶内生细菌的16S r DNA-V4区扩增子进行测序。并应用Qiime和Mothur等软件整理和统计样品序列数目和操作分类单元(OTUs)数量,分析物种的丰度和Alpha多样性。【结果】在97%的序列相似性水平上把所测得的序列划分为1177、1429、1228、1182操作分类单元(OTUs)。通过OTU丰度聚类分析表明:施用生物炭处理后样品的OTUs数低于不施用生物炭处理,说明施用生物炭能提高烟叶细菌群落丰度;施用生物炭50g/株处理后样品的OTUs数高于施用生物炭100 g/株处理,施用生物炭100 g/株处理后样品的OTUs数高于施用生物炭150 g/株处理,说明随着施炭量增加到100、150 g/株细菌群落丰度又开始减少。【结论】通过属的水平分析表明:鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)在施用生物炭处理的样品中丰度比不施用生物炭处理的高,说明施用生物炭有利于增加该菌属的丰度。芽球菌属(Blastococcus)、Solirubrobacter属、Gaiella属、节细菌属(Arthrobacter)这4个属在施用生物炭50 g/株处理的样品中丰度大于不施用生物炭处理,在不施用生物炭处理的样品中丰度大于施用生物炭100、150 g/株处理,说明施用生物炭超过50 g会降低这4个菌属的丰度。     

不同秸秆生物炭对贵州黄壤细菌群落的影响

【目的】表征不同生物炭处理的黄壤细菌群落结构特征和组成差异,探讨引起黄壤细菌群落变化的主控环境因子,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以玉米、水稻和油菜秸秆500℃炭化得到的生物炭为添加材料,以贵州省地带性黄壤为供试土壤,通过室内培育试验,采用高通量测序(Illumina HiSeq)技术,研究不同生物炭处理的黄壤细菌的菌群变化,并对细菌群落结构与环境因子进行相关性分析和因子分析。试验共设4个处理:对照(CK)、添加玉米秸秆生物炭(BC1)、水稻秸秆生物炭(BC2)和油菜秸秆生物炭(BC3)。【结果】细菌16S rRNA基因拷贝数与土壤全氮、pH和全碳呈极显著或显著正相关关系(r分别为0.78**、0.62*和0.66*)。施用生物炭增加了细菌门和纲水平上的优势菌群的丰富度和多样性,且与pH和C/N具有较强的正相关性。Actinobacteria(放线菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌门)和Chloroflexi(绿弯菌门)为黄壤的3大优势菌门,占所有菌门的68.5%。因子分析显示,土壤全氮、C/N、pH、有效磷和阳离子交换量(CEC)总共解释了80.8%的群落变化,成为黄壤细菌群落结构变化的主控环境因子,贡献率依次为:土壤C/NpH有效磷全氮CEC。【结论】生物炭改变了细菌的群落构成和化学性质,土壤全氮、C/N、pH、有效磷和CEC对细菌群落结构变化贡献较大,其中全氮和pH是提高土壤细菌群落多样性和丰富度的主控环境因子。     

海南不同林龄木麻黄海防林土壤微生物群落组成与酶活性的动态分析

【目的】研究海南滨海木麻黄林地土壤微生物群落组成和酶活性随林龄的变化规律,探讨木麻黄成熟林林地地力衰退的原因。【方法】在位于海南省海口市海滨的木麻黄幼龄林(5年生)、中龄林(15年生)和成熟林(30年生)中各设置3个10m×10m的样方,采用"S"形5点混合取样法取5~20cm土层土样,提取土壤宏基因组DNA对土壤细菌、真菌的菌属组成、相对丰度和多样性进行分析,测定土壤酶活性并对酶活性与土壤理化性质的关系进行通径分析,同时对土壤微生物与土壤酶活性和理化性质的关系进行典范对应分析(CCA)。【结果】(1)中龄林土壤细菌和真菌群落的物种组成最丰富且均匀程度高。各林龄林地土壤细菌均以酸杆菌_Gp1占优势,中龄林土壤中特有菌属鞘氨醇杆菌属也为优势菌属。各林龄土壤真菌以发菌科中一种尚未分类的菌属占优势,其在成熟林中相对丰度最高。(2)随林龄增加,土壤蔗糖酶和脲酶活性逐渐升高,而过氧化氢酶、过氧化物酶活性逐渐降低,多酚氧化酶和酸性磷酸酶活性呈先降低后升高的趋势。通径分析表明,土壤呼吸作用、pH值及全钾、全磷、有机质含量是影响土壤酶活性的直接因素。(3)CCA分析表明,铵态氮对细菌群落的影响程度最大,而土壤体积质量对真菌群落的影响程度最大。多酚氧化酶活性与分枝杆菌属相关性最大,而酸性磷酸酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性与土壤真菌相关菌属相关性最大。土壤优势菌属中鞘氨醇杆菌属与有机质、硝态氮含量最相关,发菌科中一种尚未分类的真菌与过氧化氢酶活性、pH最相关。【结论】成熟林中微生物群落丰富度和均匀程度降低以及氧化还原酶类活性随林龄增长而逐渐降低,是木麻黄成熟林林地地力衰退的一个重要原因。     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N_2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N_2O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0(BC0,对照)、2.25(BCL,低量)、6.75(BCM,中量)和11.25 t·hm~(-2)(BCH,高量)4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR(qPCR)技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮(N_2O)排放、氨单加氧酶(amoA)、亚硝酸还原酶(nir K、nir S)、氧化亚氮还原酶(nos Z)基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm~(-2),显著降低夏玉米生育期N_2O累积排放量,并以BCM处理减少N_2O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌(AOA)基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌(AOB)基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用(BCM、BCH处理)可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因(nir K、nir S、nos Z)拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N_2O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nir K、nir S、nos Z呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N_2O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量(6.75 t·hm~(-2))施用效果最优。     

白芍根腐病病株与健株根际土壤微生物群落及酶活性变化

【目的】研究白芍根腐病病株和健株土壤根际微生物群落结构变化以及土壤环境因子、微生物群落与白芍根腐病之间的关系,为白芍根腐病的防治提供理论依据。【方法】采用野外调查研究方法,利用Illumina MiSeq高通量测序技术对白芍健株和病株的根际土壤微生物多样性进行测序,并对土壤养分及酶活性进行分析。【结果】与白芍健株相比,病株根际土壤有机质含量显著增加,速效钾含量显著降低,土壤碱性磷酸酶、过氧化物酶显著增加。病株根际土壤细菌丰富度和多样性减少,真菌丰富度和多样性增加。病株根际土壤细菌群落中变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidota)、Sumerlaeota的相对丰度显著高于健株,绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteriota)、Ethylomirabilota、厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度显著下降。鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、Chthoniobacter、Subgroup7、Saccharimonadales在病株根际土壤中的相对丰度高于健康植株。病株根际土壤真菌群落中子囊菌门(Ascomycot...     

万寿菊秸秆堆肥在缓解烟草连作障碍中的作用

【目的】探索在大田试验条件下万寿菊秸秆堆肥对烟草连作根际土壤理化性状、微生物群落及烟草青枯病发生的影响,为利用万寿菊秸秆堆肥缓解烟草连作障碍提供依据。【方法】试验于2018—2020年进行,设2个处理:即施用1500 kg/ha万寿菊秸秆堆肥处理（FMC）和不施用万寿菊秸秆堆肥对照（CK）。施用万寿菊秸秆堆肥第3年（2020年）,于烟叶移栽后50和100 d时采集烟株根际土壤,测定分析土壤理化指标和土壤细菌、真菌群落结构,并调查烟草青枯病发生情况。【结果】与CK相比,FMC处理的土壤pH和有机质含量显著提高（P<0.05,下同）,而土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量无显著变化（P>0.05）; FMC处理也可显著提高土壤细菌群落Sobs和Chao1指数,而对土壤真菌群落多样性的影响较小。施用万寿菊秸秆堆肥可改善土壤微生物群落结构,提升被孢霉属（Mortierella）、毛壳菌属（Chaetomium）等拮抗菌的相对丰度,而降低劳尔氏菌属（Ralstonia）和镰刀菌属（Fusarium）等病原菌的相对丰度。施用万寿菊秸秆堆肥3年可显著降低烟草青枯病的发病率和病情指数,对烟草青枯病的相对防效为47.72%。【结论】万寿菊秸秆堆肥可改善烟株根际土壤理化性状和微生物群落结构,降低烟草青枯病发病情况,在缓解烟草连作障碍方面具有积极作用。     

秸秆还田对南方稻田土壤N2O排放及硝化和反硝化微生物群落的影响

【目的】以我国南方典型赤红壤水稻土为研究对象,探究不同秸秆还田量对双季稻区晚稻季土壤N₂O排放特征及硝化和反硝化微生物的影响,旨在为南方稻田N₂O减排提供科学依据。【方法】以2015年设置的定位试验为研究平台,设计5个处理：(1)CK,化肥+无秸秆还田;(2)CKS,化肥+当季秸秆全量还田;(3)S10,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代10%钾肥;(4)S20,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代20%钾肥;(5)S30,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代30%钾肥。采用密闭静态暗箱-气相色谱法及宏基因组测序对气体和土壤微生物进行检测。【结果】稻田土壤N₂O排放主要集中在水稻分蘖期;较CK处理,秸秆还田各处理显著降低了稻田土壤N₂O累计排放量,其中,S30处理的N₂O累计排放量最低,为0.09 kg·hm^-2,其全球增温潜势也最低;硝化过程中,氨氧化细菌(amoA和amoB)在分蘖期和成熟期的优势菌属均为甲基孢囊菌属;反硝化过程中,nirK型反硝化细菌的芽单胞菌...     

淮南地区土壤氨氧化细菌属的组成研究

采用琼脂糖凝胶电泳法研究淮南地区土壤氨氧化细菌群落组成.将提取的土壤DNA溶液经过纯化、PCR扩增,与氨氧化细菌的4个属的细菌DNA进行琼脂糖凝胶电泳,发现土壤中主要含有亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝化球菌属(Nitrosococcus),不含有亚硝化螺菌属(Nitrososoira).对土壤DNA的提取采用了SDS高盐提取法、Edgcomb改进法和Tsai报道法3种方法.比较电泳条带发现,Tsai报道法提取效果最好.     

生物炭与绿肥翻压对柑橘根际细菌群落结构的影响

为探索生物炭与绿肥对土壤微生态环境影响规律,采用大田试验研究了0 kg·棵~(-1)生物炭(CK)、5.0 kg·棵~(-1)生物炭(T1)、5.0 kg·棵~(-1)生物炭+减施10%化肥氮+翻压绿肥(T2)3种不同施肥措施对柑橘根际土壤细菌群落多样性及群落结构的影响。结果表明,生物炭能够提升细菌群落的α多样性和物种群落丰富度,以T2处理细菌群落多样性水平最高,但是提升水平均不显著。生物炭的添加显著增加了土壤绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度,降低了厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度。与CK处理相比,T1处理有6个细菌属的相对丰度与其存在显著差异,而T2处理有12个细菌属的相对丰度与其存在显著差异。与T1处理相比,T2处理显著提升了4个功能细菌属的相对丰度,显著降低了3个功能细菌属的相对丰度。该研究表明,生物炭和绿肥翻压能够提升土壤细菌群落多样性和丰富度,改变根际细菌群落结构,增加功能细菌属丰度,促进了柑橘根际土壤微生态平衡和土壤健康。