覆盖与种植模式对土壤呼吸速率和玉米根际微生物数量的影响

研究覆盖材料(普通地膜覆盖、生物可降解地膜覆盖、秸秆覆盖和无覆盖)与种植模式(玉米单作、玉米间作豌豆和玉米间作箭筈豌豆)对土壤呼吸速率和玉米根际微生物数量的影响,结果表明:土壤呼吸日变化曲线因覆盖与种植模式而异,峰值出现时间也各不相同;同一种植模式下,玉米生育期平均土壤呼吸速率由高到低依次为普通膜生物膜裸露种植秸秆,玉米根际土壤微生物总数由高到低依次为秸秆生物膜普通膜裸露种植;不同种植模式,与玉米单作相比,玉米间作豌豆和玉米间作箭筈豌豆的全生育期平均土壤呼吸速率分别提高35%和25%,根际土壤微生物总数提高38.14%和84.75%;经相关分析,土壤呼吸与根际微生物数量呈不显著正相关关系,即土壤呼吸速率受根际微生物的影响,但根际微生物不是影响土壤呼吸的主要因子。试验表明,秸秆覆盖降低土壤呼吸速率,提高根际微生物数量;间作不同程度提高土壤呼吸速率和根际微生物数量。     

Meta分析中国保护性耕作对土壤微生物多样性的影响

为了探明中国不同气候类型、土壤肥力和试验年限下,保护性耕作[免耕秸秆不还田(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕秸秆还田(NTS)]对土壤微生物多样性的影响,对42项已发表的相关研究进行了Meta分析,以检验土壤微生物多样性对保护性耕作的响应,同时评估了土壤微生物多样性的影响因素.结果表明:与传统耕作相比,保护性耕作显著提高了土壤微生物Shannon和Simpson指数(P ＜ 0.05),其中免耕秸秆还田效果最好,增幅分别为8.4％和3.7％;保护性耕作土壤中细菌的Shannon和Simpson多样性指数均高于传统耕作,真菌的Shannon和Simpson多样性指数仅在免耕秸秆不还田下显著增加4.4％和5.3％(P＜ 0.05);土壤微生物多样性在传统耕作+秸秆还田处理下受年均气温和种植作物影响明显,在土壤环境质量较好的非中性土壤中进行免耕处理显著增加土壤微生物多样性(P＜0.05),并且在我国北方区域施行免耕对土壤微生物多样性的增加效果较其他区域好.因此,建议在中国北方构建以免耕为核心的保护性耕作技术体系,在不同区域因地制宜的选择秸秆还田管理措施,且进一步对保护性耕作处理下的土壤真菌多样性及更多土壤微生物多样性指数进行相关研究.     

不同保护性耕作措施对三种土壤微生物氮素类群数量及其分布的影响

通过设置在陇中黄土高原丘陵沟壑区的长期定位试验,研究了不同保护性耕作措施下旱作春小麦-豌豆轮作系统中土壤氨化细菌、硝化细菌和自身固氮菌数量及其分布的差异。结果表明,无论是小麦地还是豌豆地,土壤氨化细菌、硝化细菌、自身固氮菌数量在0～5,5～10和10～30 cm土层中均呈现免耕秸秆覆盖＞秸秆还田＞免耕不覆盖＞传统耕作的趋势,且随着土层的加深,在小麦地中,免耕秸秆覆盖处理的氨化细菌数量比免耕不覆盖处理分别增加了76.21%,146.92%和67.82%, 且差异均达到5%的显著水平,在豌豆地中,各处理自身固氮菌数量逐渐减少,而硝化细菌数量呈先增加后减少的趋势,免耕秸秆覆盖、秸秆还田处理土壤氨化细菌数量逐渐下降,而免耕不覆盖、传统耕作处理的土壤氨化细菌数量先增加后减少。     

间作对根际土壤微生物和酶活性的影响研究

通过根箱试验,研究了玉米间作蚕豆和玉米间作鹰咀豆对根际土壤微生物和酶活性的影响.结果表明,玉米出苗60 d时,玉米、蚕豆复合群体中的玉米地上生物产量高于单作38%,增产显著;与鹰咀豆间作的玉米地上生物产量高于单作4%,差异不显著,间作蚕豆和鹰咀豆地上生物产量较单作显著降低.与单作玉米相比,玉米鹰咀豆间作后根际土壤脲酶和酸性磷酸酶活性显著降低,玉米间作蚕豆根际土壤酶活性与单作差异不显著;玉米鹰咀豆间作对细菌产生的根际效应显著高于玉米间作蚕豆,对真菌产生的根际效应与细菌相反.间作对放线菌、微生物总数产生的根际效应显著高于单作,间作根际微生物多样性指数显著高于单作.土壤微生物中细菌数量和微生物多样性指数是影响土壤酶活性的主要因子,间作根际土壤微生物多样性指数大于单作是弱化土壤酶活性的重要原因.     

不同光照条件下草地早熟禾根际微生物区系动态研究

研究了草地早熟禾在不同光照条件下其根际与非根际细菌、真菌、放线菌以及氨化细菌、硝化细菌、好气性纤维素分解菌、固氮菌生理类群的区系动态变化,拟从根际土壤微生物数量变化方面来阐述草地早熟禾对不同光照条件的响应规律。结果表明,草地早熟禾根际细菌及四类细菌生理群数量与光照条件呈正相关,随着光照条件的减弱,其数量呈降低趋势;根际放线菌数量随光照的减弱呈先下降后上升的趋势;而真菌数量与光照条件呈负相关,随着光照条件的减弱,根际真菌的数量逐渐增加;草地早熟禾根际土壤由“细菌型”向“真菌型”转化;不同光照条件下,根际各微生物类群都表现出明显的根际效应。     

柠条根际土壤微生物分布特征及其与土壤养分的关系

对库布齐沙地柠条根际、非根际土壤微生物数量、组成及其与土壤养分的关系进行了研究.结果表明:在0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm4个土层中,柠条根际土壤微生物数量均高于非根际和流沙,且细菌＞放线菌＞真菌.柠条各类微生物的根际效应明显,且真菌＞细菌＞放线菌,R/S值介于1.15～16.22之间.根际土壤细菌、放线菌、微生物总数与土壤全氮、有机质、速效磷、速效钾含量之间有显著的相关关系.     

多花黑麦草根际微生物研究

采用选择性培养基平板梯度稀释培养,测定了不同肥力不同品种多花黑麦草(特高、长江2号和沃土)根际细菌、真菌、放线菌和三类促生细菌的数量,并根据真菌的培养形态和显微形态等,参考相关资料进行了真菌的分类和鉴定。结果表明:肥沃土壤中多花黑麦草根际细菌、真菌和放线菌及三类促生细菌的数量均高于贫瘠土壤;肥沃土壤中多花黑麦草不同品种间根际细菌、放线菌数量差异较大,而贫瘠土壤中多花黑麦草品种间差异不显著,不同肥力土壤中的真菌数量品种间均差异不显著。多花黑麦草根际三类促生细菌中溶磷细菌的数量最多,其次是自生固氮菌,硅酸盐细菌的数量最少;溶磷细菌中,有机磷细菌的数量远远多于无机磷细菌的数量。不同品种对根际微生物数量分布也有影响,不同品种间细菌和放线菌的数量差异较大,真菌数量差异不显著。从多花黑麦草根际分离到的真菌分别属于11个属,根际真菌的种类、多样性、丰富度、均匀度及优势度指数也随土壤肥力及品种不同而有差异。     

不同养分条件下草地早熟禾根际微生物区系变化研究

利用选择性培养基对不同养分条件下草地早熟禾根际三大微生物类群进行分离,测数分析,结果表明:根际细菌数量与土壤养分条件呈正相关,随着土壤养分条件的降低数量呈降低趋势;根际放线菌数量随养分的降低呈先下降后上升的趋势;真菌数量与养分条件呈负相关,随着养分条件的降低,根际真菌的数量逐渐增加,导致草地早熟禾草坪根际土壤由"细菌型"向"真菌型"转化.     

甘南州临潭县青稞根际土壤养分含量、酶活性和微生物数量与根腐病的关系研究

为了明确甘南州临潭县青稞根际土壤养分含量、酶活性和微生物数量与根腐病的关系,以临潭县10个青稞主产区为研究对象,调查根腐病发生情况,同时采集健株和病株根际土壤,研究其养分含量、酶活性和微生物数量对根腐病的影响。结果表明,10个地区青稞根腐病田间发病率5%～20%。青稞根际土壤有效磷和速效钾与发病呈正相关,而铵态氮和硝态氮呈负相关。土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶与发病呈负相关,而纤维素酶呈正相关。发病青稞根际土壤微生物数量细菌 > 放线菌 > 真菌,土壤细菌和放线菌与发病呈负相关,而真菌呈正相关。青稞根际土壤养分含量对根腐病的影响较小,酶活性和微生物数量对其影响较大。     

油蒿根际土壤微生物数量及其与土壤养分的关系

对库布齐沙地油蒿根际、非根际土壤微生物数量及其与土壤养分的关系进行研究,结果表明:微生物三大类群数量均为根际土壤>非根际土壤>流沙,且细菌>放线菌>真菌;微生物根际效应十分明显,细菌>真菌>放线菌,R/S值介于1.14～8.19之间。土壤微生物数量与土壤养分含量之间存在着不同程度的相关关系,影响微生物总数、细菌数量的主要土壤因子是有机质与速效钾,影响真菌数量的主要土壤因子是有机质与含水量,影响放线菌数量的主要土壤因子是全磷和速效钾。     

保护性耕作下陇东春玉米-冬小麦-夏大豆轮作系统土壤水分动态及水分利用效率

在黄土高原西部连续5年定位观测了4种耕作措施[传统耕作(T);传统耕作 秸秆覆盖(TS);免耕(NT)和免耕 秸秆覆盖(NTS)]下春玉米-冬小麦-夏大豆轮作系统中的水分动态及其水分利用效率,结果表明:土壤含水量受降水的影响较大,年内和年际的变率大,200 cm内土壤含水量在350～600 mm变动;土壤贮水量5-7月上旬因作物利用迅速下降,在雨季得到补充,到冬季缓慢下降;水保耕作措施对玉米Zeamnys、小麦Triticum aestivum和大豆Glycine max生育期200 cm土体耗水量影响不大,但秸秆覆盖能有效增加玉米-小麦-大豆轮作系统的水分利用效率;与传统耕作相比,免耕没有造成轮作系统的减产和水分利用效率的降低,免耕、秸秆覆盖可增加农民收入;在土地利用强度极高的玉米-小麦-大豆轮作系统,改大豆为利用营养体的豆科牧草,可提高系统的水分和光能利用率.     

不同土壤管理措施下南疆果园土壤微生物及酶活性特征

以新疆南部苹果（Malus domestica）园为对象,研究分析了不同管理方式对果园土壤微生物和酶活性变化的影响。结果表明,不同管理方式下南疆果园土壤中微生物总数量表现为,覆草＞生草＞免耕＞清耕。覆草区和生草区微生物总数量分别比免耕区增加32.90%和11.63%,比清耕增加38.09%和15.99%,果园土壤中细菌数量占绝对优势,其次是放线菌,真菌含量最少。微生物数量垂直分布规律特征明显,各处理细菌、放线菌、真菌数量均以0~20 cm土层最高,且随着土层深度的增加呈减少趋势。不同管理方式下土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶3种酶活性特征表现为,覆草＞生草＞免耕＞清耕,且3种酶活性均随着土壤深度的增加呈下降趋势,与微生物数量分布规律一致。     

保护性耕作下黄土高原作物轮作系统土壤健康评价

摘要：在黄土高原雨养农业区,以4个耕作处理[传统耕作(t)、传统耕作+秸秆覆盖（ts）、免耕(nt)和免耕+秸秆覆盖(nts)]的2年3熟粮豆轮作系统为对象,研究了0~5和5~10 cm土壤全碳、有机碳、全氮及微生物生物量碳和氮等指标的变化特征。结果表明,实施保护性耕作7年后,有机碳含量在ts、nt和nts处理下比t处理显著增加22.9%、25.3%和42.6%,0~5 cm层土壤微生物生物量碳和氮含量均以nts最高,t处理最低。在0~10 cm土层内,免耕促进了土壤碳的表聚化,但耕作有助于秸秆有机碳在土壤剖面的均匀分布。研究结果表明,短期尺度下微生物量碳和氮是反映耕作措施的敏感指标,中期尺度下土壤有机碳可以敏感反映土壤健康状况。     

不同耕作措施对西北绿洲灌区冬小麦农田土壤呼吸的影响

在西北绿洲灌区多年田间定位试验基础上,研究了免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)和传统耕作(T)3种耕作措施下冬小麦农田土壤呼吸变化特征及其对土壤温湿度的敏感性。结果表明,3种耕作措施土壤呼吸速率日变化和生育期变化呈单峰曲线。免耕秸秆覆盖处理土壤呼吸速率日峰值出现在15:00,免耕不覆盖和传统耕作处理出现在14:00。3种耕作措施土壤呼吸速率生育期峰值出现在冬小麦开花期。从冬小麦返青至成熟,免耕秸秆覆盖和传统翻耕处理土壤呼吸平均速率分别较免耕不覆盖处理高43.01%和33.33%。3种耕作措施下土壤呼吸对土壤温度的敏感性(Q₁₀)依次为NT＞NTS＞T,敏感性为1.93~3.00;3种耕作措施下土壤呼吸对土壤含水量不敏感。说明在西北绿洲灌区,不同耕作措施下冬小麦农田土壤呼吸主要受耕层土壤温度的控制。     

保护性耕作下蚕豆田土壤呼吸及碳平衡特性

土壤呼吸是碳循环的重要环节,为探讨垄作和覆盖对旱三熟蚕豆田土壤呼吸的影响,测定了平作(T)、垄作(R)、平作+半量覆盖(TS₁)、垄作+半量覆盖(RS₁)、平作+全量覆盖(TS₂)、垄作+全量覆盖(RS₂)6种处理下的西南紫色土丘陵区蚕豆/玉米/甘薯旱三熟体系中蚕豆生长季节的土壤呼吸变化,分析了蚕豆田碳平衡特性。结果表明,蚕豆生长季节农田土壤呼吸随作物生长一致,呈先增加后减弱的变化趋势,变化范围为0.885~10.213 μmol/(m²·s)。全生育期平均土壤呼吸速率差异显著,表现为TS₂>RS₂>RS₁ >TS₁>T>R;分别为4.096,3.780,3.441,3.104,2.850,2.439 μmol/(m²·s),较平作不覆盖处理增加了43.7%,32.6%,20.7%,8.9%,-14.4%。垄作显著降低了蚕豆农田土壤呼吸速率,而秸秆覆盖显著提高土壤呼吸速率,且随着覆盖量的增加而增加。不同生育阶段土壤呼吸总量存在差异,表现为成熟期<苗期<鼓粒期<分枝现蕾期<开花结荚期,其中开花结荚期约占50%;利用根排除法测得蚕豆田根系呼吸占土壤呼吸比例变幅为19.49%~54.23%,利用回归分析法测得结果为37.02%~60.64%,二者均值分别为38.62%和49.12%。不同耕作和覆盖处理下蚕豆田整个生长季均表现为碳汇,净碳汇为857.26~2236.25 kg/hm²。与平作不覆盖相比, RS₂、TS₂、RS₁、TS₁、R分别较平作不覆盖处理T高出160.86%,101.44%,30.78%,47.63%,110.41%,差异达显著水平。试验结果表明垄作和秸秆覆盖有利于蚕豆田生态系统的碳汇,以垄作+全量覆盖的效果最好。     

模拟践踏和降水对高寒草甸土壤物理特性和微生物数量的影响

为探讨牦牛和藏羊践踏对高寒草甸的影响分异,于甘肃天祝高寒草甸布设试验,研究了模拟践踏和降水对高寒草甸土壤物理特性和微生物数量的影响。研究结果表明,随着践踏强度和降水量的增大,0~10 cm土层土壤的紧实度和容重也随之增大,而土壤饱和导水率呈递减趋势。0~10 cm土层土壤呼吸速率随践踏强度的增大而降低,牦牛和藏羊重度践踏下的土壤呼吸速率较对照分别降低了37%和45%,而土壤呼吸速率随降水量的增加而显著增大(P<0.05)。随着践踏强度的增大,土壤表层的细菌菌落数呈现先增多后减少的趋势,而土壤中真菌和放线菌的菌落数均逐渐减少;三大类土壤微生物随降水量的增大均呈递增趋势;且随着土层的加深各微生物数量均呈递减趋势。10 cm以下土层土壤的物理性质受家畜践踏的影响不显著(P>0.05)。同一降水量下牦牛践踏对土壤的压实效应高于藏羊;藏羊践踏后土壤容重和紧实度较对照分别增加了20%和39%以上,牦牛践踏后的土壤容重和紧实度较对照增幅达23%和44%以上;且牦牛践踏下的土壤呼吸速率、饱和导水率、三大类微生物数量均小于同践踏强度下的藏羊处理。总体而言,随着家畜践踏强度和土壤含水量的增大,土壤物理性质和微生物数量受其影响越大;家畜的践踏对土壤物理特性的影响主要作用于0~10 cm土层,且牦牛对土壤的压实效应和对微生物分布的抑制作用均大于藏羊。     

不同耕作方式下春小麦生育期土壤酶时空变化研究

通过设置在陇中黄土高原的保护性耕作长期定位试验,研究了不同耕作方式下土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在春小麦不同生育时期和不同土层深度的动态变化。4种耕作方式包括:传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)。结果表明,NTS可以显著提高耕层0~30 cm土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,春小麦整个生育期分别比T 增加了4.02%,8.74%,20.51%和31.45%;而NT和TS对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性的效应有一定的阶段性。在空间分布上,NT和NTS 处理条件下4种土壤酶活性随着土层加深均呈下降趋势;T处理条件下4种土壤酶活性和TS处理条件下土壤脲酶和碱性磷酸酶活性随土层加深呈先增后减趋势,而TS处理条件下土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性随土层加深呈递减趋势。进一步研究发现,不同因子对土壤酶活性的影响效应各异,其中生育时期对脲酶影响最大,耕作方式和覆盖材料对蔗糖酶影响最大,交互作用对过氧化氢酶影响最大。     

保护性耕作对黄土高原塬区作物轮作系统磷动态的影响

在黄土高原塬区,对保护性耕作下小麦-大豆轮作系统的土壤全磷(total phosphorus)、速效磷(available phosphorus)和作物吸磷量进行了动态观测。保护性耕作处理为传统耕作+秸秆覆盖(ts),免耕(nt),免耕+秸秆覆盖(nts),以传统耕作(t)为对照,结果表明,实施保护性耕作10年对轮作系统冬小麦产量没有显著影响,夏播大豆产量对秸秆覆盖有积极响应;免耕处理提高了土壤全磷和速效磷含量,使土壤磷在0～5 cm层次表聚化,土壤磷含量随着保护性耕作时间的延长呈增加趋势, nts和ts 处理下大豆籽粒吸磷量比对照显著提高111%和82%,秸秆覆盖提高了作物对磷的吸收;小麦-大豆轮作有助于提高土壤速效磷含量。结果揭示了黄土高原雨养农业区保护性耕作对土壤-作物系统磷动态的影响,为该系统的磷管理提供了一定的理论指导。     

留膜留茬免耕栽培对旱作玉米田土壤养分、微生物数量及酶活性的影响

为了探讨不同耕作和覆盖方式对陇东黄土旱塬农田耕层土壤养分、土壤容重、酶活性及微生物数量的影响。采用随机区组设计,设置留膜留茬免耕栽培(T)和全膜双垄沟播栽培(CK)2个处理,测定不同生育时期0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm 3个土层土壤养分含量、水解酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)活性及微生物(细菌、放线菌、真菌)数量等指标。结果表明:与 CK 相比,留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)提高了收获期表层(0~10 cm)土壤有机质、全量磷钾及速效磷钾含量,随土层深度增加,有机质及全量和速效磷钾含量均呈递减趋势。碱解氮含量在0~20 cm土层降低,在20~40 cm土层出现聚集。留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)增加了0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤容重,增幅为7.1%~12.4%。不同耕作方式玉米0~40 cm土层微生物数量为细菌>放线菌>真菌。耕作方式对不同土层各生育期土壤微生物数量整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,土壤微生物数量整体上呈减少趋势,以表层(0~10 cm)最高,为T>CK。与CK相比,T的细菌和真菌在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、收获期分别增加23.7%、64.5%、7.6%、44.0%、5.6%和31.1%、91.7%、85.7%、10.5%、33.3%。放线菌在苗期、拔节期、收获期分别增加79.8%、15.1%、17.6%,抽雄期、灌浆期分别减少17.2%、33.2%。耕作方式对不同土层各生育期土壤酶活性整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,酶活性逐渐降低,以表层(0~10 cm)最高,T效果优于CK,与CK相比,T的蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶在玉米全生育期增幅分别为4.7%~126.1%、9.8%~47.0%、5.4%~33.7%、2.3%~43.2%。相关分析表明:土壤酶活性之间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,细菌与蔗糖酶显著(P<0.05)相关,与磷酸酶极显著(P<0.01)相关,放线菌与土壤酶活性呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,表明土壤微生物数量与酶活性能较好地反映土壤肥力水平。因此,留膜留茬免耕栽培在旱作农田条件下有利于土壤有机质及磷钾养分含量、酶活性及微生物数量的提高。