绿肥混播下不同施氮量对水稻产量、土壤碳氮和微生物群落的影响

为探究绿肥混播与氮肥配施对水稻产量、土壤碳氮和微生物群落的影响,明确影响微生物群落结构的主要环境因子,在紫云英与油菜混播的条件下,设置不施氮（CK）、常规施氮（MRN）与减施氮肥常规量20%、40%、60%（MRN1、MRN2、MRN3）共5个处理,测定水稻产量及构成要素、土壤碳组分、土壤氮组分和微生物群落相对丰度,分析碳氮对微生物群落的影响。结果显示：与CK相比,早稻产量增加24.42%~39.23%,晚稻增产19.34%~31.59%,处理MRN1早稻和晚稻的产量最高;与CK相比,MRN1处理的硝态氮、铵态氮、碱解氮含量分别显著高出22.07%、19.05%、11.20%（P<0.05）。土壤可溶性有机碳和易氧化有机碳的含量随施氮减少而增加;土壤硝态氮和碱解氮含量随施氮量的减少而降低。优势细菌是绿弯菌门、变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、厚壁菌门;增施氮肥增加了细菌群落的均匀度指数。碱解氮、硝态氮、铵态氮与优势菌群呈负相关关系;微生物量氮、易氧化有机碳、可溶性有机碳与优势菌群呈正相关关系;对细菌群落结构影响最大的环境因子是碱解氮、微生物量氮和可溶性有机碳。以上结果表明,绿肥混播与减氮20%提升了水稻产量和土壤无机氮含量,增加了优势细菌群落丰度,有利于稻田减排增效,并维持稻田生态系统稳定。     

长期施肥对红壤性水稻土不同土层活性有机质及碳库管理指数的影响

【目的】研究基于长期定位试验,探索长期不同施肥下红壤性水稻土不同土层活性有机质（labile organic matter (LOM)）和碳库管理指数（carbon pool management index,CPMI）变化特征,为红壤性水稻土碳库的合理管理提供依据。【方法】选取进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理：（1）不施肥（CK）;（2）单施化肥（NPK）;（3）在NPK的基础上早稻施绿肥,晚稻施猪粪和稻草冬季还田（NPKSM）;（4）在NPK的基础上早稻施绿肥,稻草冬季还田（NPKS）,测定并分析0—10、10—20、20—40及40—60 cm土层土壤高活性有机质（HLOM）、中活性有机质（MLOM）、低活性有机质（LLOM）、非活性有机质（NLOM）含量以及CPMI变化特征。【结果】不同处理土壤有机质（SOM）含量均随土层加深而降低,施肥处理相对CK均明显提高了不同土层的SOM;在0—20 cm土层,SOM含量表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK,且均以NPKSM处理最高,达到43.47 g·kg ^-1（10—20 cm）和45.09 g·kg ^-1（0—10 cm）;在20—60 cm土层,NPKSM和NPKS处理相较于CK显著提高了土壤有机质含量,但两者之间差异不显著。除NPK处理外,各处理土壤可溶性有机碳（DOC）含量随土层的加深显著降低。NPKSM和NPKS处理相较于NPK和CK,显著提高了耕层（0—20 cm）土壤DOC的含量,其中NPKSM处理最高,为35.93 mg·kg ^-1。施肥处理比CK处理提高了土壤HLOM、MLOM、LLOM含量,相同处理相同土层表现为LLOM>MLOM>HLOM,其中NPKSM和NPKS显著提高了各LOM组分含量,且随土层的加深无明显犁底层效应,这可能与活性有机质随水分下渗相关。其中,各施肥处理土壤HLOM、MLOM均随土层加深呈先升高后下降趋势,NPKSM和NPKS处理HLOM含量在20—40 cm土层中达到最高,分别为5.31和5.49 g·kg ^-1;各处理MLOM均在10—20 cm土层中达到最高,以NPKSM处理含量最高,为10.62 g·kg ^-1;而土壤LLOM含量随土层的加深而逐渐降低,在0—20 cm土层中以NPKSM处理含量最高,达到18.52 g·kg ^-1（0—10 cm）和15.93 g·kg ^-1（10—20 cm）。不同长期施肥处理提高了土壤各LOM组分的比例及碳库管理指数,在0—10 cm表层土中,NPKS和NPKSM处理相较于CK,总活性有机质比例分别提高了27.9%和29.48%,MLOM占比分别提高了7.21%和7.72%,HLOM占比分别提高了5.10%和4.96%。以不施肥处理为参照,各施肥处理碳库管理指数均大于100,且以NPKSM和NPKS处理提高效果最好,有助于提高红壤性水稻土肥力。相较于CK,单施化肥一定程度上提高了表层土壤有机质、活性有机质、可溶性有机碳及碳库管理指数。耕层（0—20 cm）土壤中3种活性有机质两两之间呈极显著正相关关系（P≤0.01）,且与总有机质、全氮、可溶性有机碳及水稻产量均呈现显著正相关（P≤0.05）。【结论】不同施肥处理土壤有机质和低活性有机质均随土层加深而降低。NPKSM处理提高土壤有机质及活性有机质含量的效果最佳,并能显著提高0—20 cm土层土壤高活性有机质和碳库管理指数,NPKS次之;而在20—60 cm土层中,NPKS处理对提高中活性有机质和碳库管理指数效果最明显。     

紫云英季土壤固氮微生物对外源碳氮投入的响应

【目的】分析不同外源有机物料（稻草、葡萄糖）及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK（对照,不添加有机物料和氮）、稻草等量添加并配施不同量氮素（分别表示为Rs、RsN₁和RsN₂,对应C/N比分别为66、25和13）;等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素（即Glc、GlcN₁、GlcN₂）、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN₂处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN₁处理土壤NO₃ ^--N含量与CK类似,但RsN₂处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO₃ ^--N含量整体较高（增幅为35%—79%）;稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%—24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×10 ⁶—140.5×10 ⁶ g ^-1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应（RsN₁和RsN₂）处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%—11%和13%—15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异：慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度（12.3%—19.7%）小于葡萄糖添加处理（31.6%—40.5%）;第二优势菌属（地杆菌,Geobacter）对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度（170%—270%）明显大于秸秆添加处理（25.0%—54.6%）。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO₃ ^--N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类（或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异）影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。     

有机肥对羊草草原土壤细菌群落多样性的影响

【目的】 以呼伦贝尔天然羊草草原退化打草场为研究对象,揭示不同有机肥处理对土壤养分状况和土壤细菌群落多样性的影响,为羊草草原的改良、恢复及合理利用提供科学依据。【方法】 田间试验采用单因素随机区组设计,共7个处理分别为:对照（ck）,蚯蚓粪15 t·hm^-2（a1）、30 t·hm^-2（a2）、45 t·hm^-2（a3）,菌渣15 t·hm^-2（b1）、30 t·hm^-2（b2）、45 t·hm^-2（b3）。本研究采用 Miseq高通量测序技术,分析不同有机肥处理对土壤细菌群落多样性的影响机制。同时结合土壤化学性质,探究不同有机肥处理下细菌群落变化的环境驱动因子。【结果】 不同有机肥处理可以改善土壤养分状况并形成明显的细菌群落。a3处理的土壤有效磷含量较对照显著增加37.3%。b3和a3处理土壤有效钾含量较对照显著增加62.99%和40.53%。b3处理下的地上生物量显著高于其他处理（244.11 g·m^-2）。此外,施蚯蚓粪和菌渣显著增加了土壤中细菌群落的丰富度。与ck相比,a1和b2处理下丰富度指数显著增加。在门水平上,21个样品共获得31个类群。其中放线菌门（Actinobacteria）,变形菌门（Proteobacteria）,酸杆菌门（Acidobacteria）,疣微菌门（Verrucomicrobia）和绿弯菌门（Chloroflexi）为优势类群,相对丰度共占细菌群落的85%以上。a2处理的放线菌最为丰富（36.79%）。变形菌门（Proteobacteria）在b1和b3处理中含量较高（23.29%,22.32%）。酸杆菌门（Acidobacteria）在a1处理中最高（20.69%）。而LEfSe表明在b3处理下检测到更多的细菌分类群（17个进化枝,1个纲,1个目,4个科和11个属）。另外,土壤有效氮（P=0.001）、有效钾（P=0.005）和有机质（P=0.006）对土壤中的细菌群落组成有极显著的影响（P<0.01）,全钾（P=0.014）对土壤细菌群落组成有显著影响（P<0.05）。说明有效氮、有效钾、有机质和全钾是细菌群落的主要驱动因素。【结论】 有机肥在羊草草原的应用改变了土壤细菌群落结构。蚯蚓粪和菌渣在45 t·hm^-2施肥量情况下提高了速效养分含量,也提高了羊草草原土壤细菌群落的生物多样性,有利于草地农业生态系统的可持续发展。     

玉米秸秆还田量对砂姜黑土酶活性、微生物生物量及细菌群落的影响

为探讨砂姜黑土区秸秆还田量对土壤生物学特性的影响，以小麦-玉米轮作为研究对象，通过2年的大田试验，分析了0、1/3、2/3和100%玉米秸秆还田量处理（CK、S3、S6和S9）土壤酶活性、微生物生物量及细菌群落变化的特征。结果表明：与CK处理相比，S6和S9处理显著提高了土壤有机碳（12.9%和14.4%）、碱解氮（21.4%和25.6%）、有效磷（17.9%和20.5%）和速效钾含量（25.9%和29.8%）。秸秆还田处理下土壤脲酶、纤维素酶活性和微生物生物量碳含量显著增加，增幅分别为22.5%~44.6%、23.9%~52.1%和16.6%~46.7%，且S6和S9处理较CK处理显著提高了木聚糖酶活性（32.7%和21.2%）和微生物生物量氮含量（53.5%和54.4%）。与CK处理相比，S6和S9处理细菌群落多样性显著增加，而S3处理则无显著变化。放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门为优势细菌门，其中酸杆菌门相对丰度在秸秆还田处理下显著降低了2.6~4.7个百分点，而变形菌门相对丰度在S6和S9处理下显著增加了3.8、4.9个百分点；热酸菌属、布氏杆菌属和芽孢杆菌属为优势细菌属，其中芽孢杆菌属相对丰度在秸秆还田处理下显著增加了1.2~2.9个百分点，而布氏杆菌属相对丰度在S6和S9处理下显著降低了1.4、1.8个百分点。冗余分析结果表明，有机碳、微生物生物量碳和脲酶是影响细菌群落组成的关键因子。综上，在砂姜黑土区，2/3（6 000 kg·hm^-2）和100%玉米秸秆还田量（9 000 kg·hm^-2）均能够改善土壤养分状况及生物学特性，可根据当地情况选择适宜用量。     

云杉林和红桦林土壤真菌群落的多样性及其与环境因子的相关性

为森林生态系统恢复提供理论参考,以秦岭辛家山云杉和红桦2种天然次生林土壤作为研究对象,采用基于ITS(Internal Transcribed Spacer)序列的llumina Miseq高通量测序技术探讨2种林分0～10cm、10～20cm、20～40cm和40～60cm 4个土壤层真菌落多样性及其与环境因子和相关性。结果表明：2种林分土壤的Chao1指数和Shannon指数均在0～10cm处达最大值,土层间差异显著。云杉林和红桦林土壤均以担子菌门（Basidiomycota）和子囊菌门（Ascomycota）为优势菌门,且担子菌门的相对丰度均最高;2种真菌的相对丰度均随着土层深度的增加而减少。云杉林和红桦林土壤的优势菌属分别为蜡伞属（Hygrophorus）和丝盖伞属( Inocybe) ,相对丰度分别为51.84%～60.44%和73.97%～89.03%,均随着土层深度的增加而减少。土壤pH、全氮、有机碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳含量是影响土壤剖面真菌群落组成的环境因子;经RDA分析,影响秦岭红桦林土壤真菌剖面分布的主要土壤因素有土壤微生物生物量碳含量、土壤pH和土壤氮含量。     

长期秸秆还田下土壤反硝化细菌群落的有机碳驱动机制

采集连续5 a秸秆还田(SF)和不还田(CK)处理0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm土层的土壤样品,对各层土壤不同有机碳、氮组分含量,以及反硝化细菌的丰度和种群组成进行分析。结果显示,SF处理0~40 cm土层的颗粒有机碳(POC)、20~60 cm土层的矿物结合态有机碳(MOC)和0~80 cm土层的全氮含量较CK处理分别显著(P<0.05)增加45.69%~142.75%、89.34%~272.68%和14.26%~90.34%,但0~40 cm土层的溶解性有机碳(DOC)和0~60 cm土层的微生物生物量碳(MBC)、硝态氮含量分别显著(P<0.05)减少68.89%~75.93%、35.58%~75.43%和12.91%~61.86%,其中,约63.81%的硝态氮损失发生在0~40 cm土层。相关性分析结果显示,土壤有机碳组分中的POC和MOC与土壤反硝化细菌的丰度显著(P<0.05)正相关,且影响其种群结构变化。SF处理0~60 cm土层nirS、nirK和nosZ基因拷贝数较CK处理增加2.5~6.7倍,并可有效促进unclassified_c_Betaproteobacteria(β-变形菌纲)、unclassified_f_Rhodocyclaceae(红环菌科)、unclassified_k_norank_d_Bacteria和unclassified_o_Burkholderiales(伯克氏菌目,属β-变形菌)的生长。综上,长期秸秆还田下,土壤反硝化细菌的生长及其种群结构变化主要受相对稳定的POC和MOC的驱动,引起的土壤硝态氮损失应在耕地肥力维系和提升,以及作物营养管理中予以必要考虑。     

盐胁迫下枯草芽孢杆菌NCD-2对番茄促生作用及对土壤微生物群落结构的影响

【目的】探讨盐胁迫下生防枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）NCD-2菌株对番茄的促生效果及对土壤微生物群落多样性的影响,为拓宽NCD-2菌株的应用提供理论依据。【方法】采用温室盆栽试验,测定盐胁迫下NCD-2菌株对番茄株高、地上部、根部干重和鲜重的影响,并测定抗逆相关酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和脱落酸（ABA）含量;采用高通量测序（Illumina MiSeq）技术测定NCD-2菌株菌悬液处理（NCD0）、100 mmol·L^-1 NaCl处理（CK100）、NCD-2菌株菌悬液+100 mmol·L^-1 NaCl处理（NCD100）和清水处理作为对照（CK0）条件下土壤真菌、细菌群落结构,分析盐胁迫下NCD-2菌株对番茄根际土壤微生物群落结构的影响。 【结果】正常条件下,经NCD-2菌株处理,番茄株高、地上部鲜重、地上部干重、根部鲜重和根部干重分别较对照增加了9.08%、10.37%、16.64%、15.42%和16.78%;在100 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下,经NCD-2菌株处理,番茄株高、地上部鲜重、地上部干重、根部鲜重和根部干重分别较对照增加了16.86%、18.96%、21.32%、10.50%和23.99%。盐胁迫下,经NCD-2菌株处理,番茄体内SOD、POD、CAT活性和ABA含量分别较对照提高了50.45%、56.18%、29.55%和34.60%。细菌群落组成分析表明,在没有盐胁迫的条件下,NCD-2菌株处理后番茄根际放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）菌群的相对丰度分别较清水对照（CK0）提高了7.28%、15.14%和23.03%;节杆菌属（Arthrobacter）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、微枝形杆菌属（Microvirga）和链霉菌属（Streptomyces）菌群的相对丰度分别较CK0提高了50.88%、15.31%、11.32%和16.41%。在100 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下,经NCD-2菌株处理,番茄根际变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门、厚壁菌门（Firmicutes）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）菌群的相对丰度分别较单独NaCl处理（CK100）提高了6.08%、8.19%、14.11%和4.70%;节杆菌属、芽孢杆菌属（Bacillus）、鞘氨醇单胞菌属和微枝形杆菌属菌群的相对丰度分别较CK100提高了5.54%、31.80%、23.39%和23.08%。真菌群落组成分析表明,在没有盐胁迫的条件下,NCD-2菌株处理后番茄根际被孢菌门（Mortierellomycota）、球囊菌门（Glomeromycota）和壶菌门（Chytridiomycota）菌群相对丰度分别提高至CK0的186%、477%和1 650%;小被孢霉属（Mortierella）、木霉属（Trichoderma）和光黑壳属（Preussia）菌群分别提高至CK0的186%、108%和120%。在100 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下,NCD-2菌株处理后番茄根际被孢菌门、球囊菌门和壶菌门菌群分别提高至CK100的345%、154%和921%;小被孢霉属较CK100提高了246%。 【结论】盐胁迫环境下NCD-2菌株处理后通过提高番茄体内抗逆相关酶的活性、ABA的含量,增加番茄根际有益微生物的种群数量,从而提高了番茄对盐胁迫的耐受能力,显著促进了番茄的生长发育。     

连续施用土壤改良剂对沙质潮土肥力及活性有机碳组分的影响

【目的】以河北省廊坊市小麦-玉米轮作区沙质潮土为研究对象,通过2015—2018年田间连续定位试验,研究两种土壤改良剂对土壤活性有机碳组分含量和土壤碳库管理指数的影响,以期为沙质潮土有机碳库培育,改善土壤质量提供理论依据。【方法】试验采用单因素随机区组设计,设4个处理：（1）单施化肥（CK）;（2）CK+有机改良剂15 t·hm^-2（T1）;（3）CK+无机改良剂2.25 t·hm^-2（T2）;（4）CK+有机改良剂15 t·hm^-2+无机改良剂2.25 t·hm^-2（T3）。收获季测定土壤有机碳、全氮、pH、速效磷、速效钾,并运用修正的内梅罗指数法计算土壤综合肥力指数（IFI）。再分析活性有机碳各组分含量,并计算碳库管理指数（CPMI）。最后通过CPMI和IFI指示指标评价连续施用土壤改良剂对沙质潮土改良的应用效果。【结果】较CK处理,施用有机改良剂处理土壤总有机碳（TOC）和土壤综合肥力指数（IFI）均显著提高,尤其是有机无机改良剂配施时效果最显著;施用有机改良剂处理各活性碳组分含量均呈升高趋势,并且活性有机碳各组分含量呈现为：易氧化有机碳（LOC）>可溶性有机碳（DOC）>微生物量碳（MBC）;施用有机改良剂各处理土壤活性碳库组分有效率均呈下降趋势,T1、T3处理土壤易氧化有机碳有效率（LOC/TOC）较CK分别显著降低了12.57%和12.02%,微生物量碳有效率（MBC/TOC）较CK分别显著降低了12.84%和12.30%,单施无机改良剂处理较CK无显著影响,说明施用有机改良剂增加活性有机碳各组分含量的同时,向土壤中输入了更多的稳定态碳,进而导致有效率的降低;施用有机改良剂各处理土壤碳库指数显著升高、碳库活度显著降低,说明施用有机土壤改良剂能够促进土壤碳库的积累;施用有机改良剂各处理土壤碳库管理指数均呈升高趋势。主成分分析结果表明,施用有机改良剂能够影响土壤中活性碳各组分含量及其有效率。【结论】连续施用有机改良剂能够显著提高沙质潮土肥力,增加土壤碳库管理指数,累积碳库库容,改善土壤质量。     

不同耕作和秸秆还田下褐土真菌群落变化特征

【目的】研究华北平原地区小麦-玉米周年复种模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,并探索农田土壤肥力对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。【方法】本研究以华北平原小麦-玉米周年复种农田土壤为研究对象,采用Miseq高通量测序技术,结合FUNGuild真菌功能预测工具,分析3种耕作方式（免耕、深耕与旋耕）与两种秸秆还田方式（麦秸单季还田与小麦-玉米秸秆双季还田）定位试验条件下,小麦成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。【结果】与免耕双季还田相比,深耕秸秆双季还田与深耕单季还田0—10 cm耕层土壤有机碳含量分别降低35.04%和44.30%;免耕秸秆单季还田10—20 cm耕层土壤中碱解氮含量显著低于其他处理。农田土壤0—10 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota),相对丰度分别为68.98%、16.96%和1.62%;10—20 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门（Basidiomycota）、壶菌门(Chytridiomycota)和球囊菌门(Glomeromycota),相对丰度分别为68.44%、15.52%、1.51%和1.23%。不同处理土壤真菌群落结构存在差异,与秸秆单季还田相比,秸秆双季还田0—10 cm和10—20 cm土层担子菌门(Basidiomycota)相对丰度分别提高了50.07%和29.08%。进一步分析土壤群落结构发生变化的原因,结果显示0—10 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以土壤有机碳为节点,其阈值为11.17 g·kg ^-1,旋耕双季还田和免耕双季还田与其他处理分离;10—20 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以碱解氮为节点,其阈值为6.52 mg·kg ^-1,免耕单季还田与其他处理分离。从营养类型看,各处理0—10 cm（26.84%）和10—20 cm（23.91%）土层土壤真菌均以病理营养型为主;与免耕相比,深耕和旋耕处理0—10 cm土层病理营养型真菌相对丰度分别显著降低25.16%和16.45%,且以深耕单季还田最低。病理营养型真菌相对丰度与土壤有机碳、可溶性有机碳、全氮、碱解氮和速效钾含量均呈显著正相关关系。【结论】不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落结构及功能,土壤有机碳和碱解氮的改变是影响真菌群落组成的主要因素;深耕能够降低秸秆还田后土壤病理营养型真菌相对丰度,利于保持农田土壤生态系统健康。     

膜下不同滴灌量对复播大豆农田土壤呼吸及有机碳的影响

【目的】 研究膜下减量滴灌对土壤有机碳的影响,评价出复播大豆高产稳产又能促进土壤有机碳积累的最佳膜下滴灌量。【方法】 于2019年,田间设置4 200 (W₀)、3 780 (W₁)、3 360 (W₂)、2 940 (W₃)、2 520 (W₄)、2 100 (W₅) m³/hm² 6个膜下滴灌量和未覆膜滴灌量4 200 m³/hm²处理 (CK),研究膜下不同滴灌量对复播大豆土壤CO₂呼吸、土壤有机碳及碳库管理指数的影响。【结果】 覆膜条件下,不同测定时期各处理土壤中CO₂排放速率基本表现为W₂>W₃>W₄>W₅>W₁>W₀,且W₂和W₃处理之间均无差异;土层0~ 30 cm的SOC、AOC、CPMI含量均随着滴灌量的增加呈现“先增后降”的趋势,均以W₂或W₃处理达到最大,其大豆产量以W₃处理最高,为3 304.90 kg/hm²,较W₀、W₁、W₂、W₄、W₅处理分别提高了7.45%、5.16%、0.77%、8.42%和18.68%。同等滴灌量条件下,覆膜W₀处理的各指标均高于未覆膜CK处理。【结论】 复播大豆采取地膜覆盖且滴灌量为2 940~3 360 m³/hm²时可增加耕作层(0~30 cm)土壤SOC和AOC的含量,提高产量。     

有机替代对土壤特性及酿酒葡萄根活力和浆果品质的影响

【目的】 宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄施肥管理过程中长期施用化肥,不施或少施有机肥导致土壤板结,存在土地质量下降,肥料利用率不高,酿酒葡萄品质下降等问题,研究有机替代对土壤特性及酿酒葡萄根活力和浆果品质的影响。【方法】 以6年生酿酒葡萄品种赤霞珠为研究对象,分别设置CK(不施肥)、T₁(100%化肥)、T₂(100%有机肥)、T₃(50%有机肥+50%化肥)、T₄(25%有机肥+25%化肥+土壤调理剂)5个处理。【结果】 50%的有机替代较不施肥和100%施化肥处理,在20~40 cm土层土壤微生物量碳和微生物量氮含量分别升高26.17%、14.61%和44.65%、22.81%,在40~60 cm土层,土壤呼吸强度和微生物量磷含量分别升高59.23%、25.71%和66.23%、19.07%,可溶性固形物和固酸比分别降低7.12%、4.75%和21.99%、14.92%,可滴定酸和单宁含量分别升高19.05%、11.94%和25.36%、12.24%,、总酚和花色苷含量分别升高17.70%、9.94%和35.22%、18.92%。【结论】 施用50%的有机肥替代化肥改善土壤特性和提升酿酒葡萄浆果品质效果最佳。     

长期施用磷肥水稻土微生物量磷的季节变化特征与差异

【目的】 研究长期不同施肥处理下,水稻不同生育时期土壤微生物量磷的动态变化与差异,揭示其变化特征与土壤磷素供应的关系。 【方法】 以长期试验小区为平台,设置对照（CK）、氮钾肥（NK）、氮磷肥（NP）、氮磷钾肥（NPK）等4个不同施肥处理,在水稻的分蘖期、孕穗期、灌浆期、完熟期分别采集0—20 cm土层土壤,测定土壤全磷、有效磷、微生物量磷和酸性磷酸酶活性。 【结果】 与不施磷肥处理（CK、NK）相比,施磷肥处理（NP、NPK）显著提高了土壤全磷和有效磷含量,增幅分别达88%—118%和337%—903%。不同施肥处理对微生物量磷具有显著影响,除分蘖期外,施磷肥处理（NP、NPK）微生物量磷含量显著高于不施磷肥处理（CK、NK）,提高了103%—250%;微生物量磷的季节变化呈先上升后下降的趋势,在灌浆期达到最高。酸性磷酸酶活性以NK处理灌浆期最高,比CK高38%;同时,该处理微生物量磷的周转率最大,每个生育期内可循环1.31次。相关性分析表明,土壤微生物量磷与土壤全磷和有效磷显著正相关。 【结论】 微生物量磷随不同施肥处理和水稻生育时期变化规律明显,与土壤磷有效性密切相关。     

更新方式对天山云杉林土壤碳氮的影响

【目的】 研究天山云杉林不同更新方式对土壤碳氮的影响,了解碳、氮的生物地球化学循环。【方法】 采用典型样方法,研究新疆天山云杉林不同更新方式对土壤碳氮含量的影响。【结果】 不同更新方式下林地土壤有机碳、全氮含量均随着土层加深呈逐渐下降的趋势。不同更新方式间土壤有机碳含量的差异主要在0~25 cm土层。与老龄云杉林相比,更新后,天然更新林、人促更新林和人工更新林0~10 cm土层土壤有机碳含量分别下降21.08、27.83 和53.2 g/kg, 10~25 cm土层分别比老龄云杉林下降9.09、13.88和13.83 g/kg,且与老龄云杉林差异均达到显著水平(P < 0.05);而不同更新方式间全氮含量的差异主要在0~10 cm土层,分别比老龄云杉林下降0.44、0.71和0.98 g/kg,且与老龄云杉林差异均达到显著水平(P < 0.05)。不同更新方式对林地土壤有机碳及全氮储量的影响不同,75 cm深土壤有机碳及全氮储量的大小顺序依次为,天然更新林＞人促更新林＞人工更新林。【结论】 不同更新方式对林地土壤碳氮影响程度不同,人工更新林土壤碳氮含量比天然更新林土壤下降的更为明显,其中表层土壤反映最为敏感,下降最快。     

短期封育对博乐绢蒿荒漠群落特征和碳密度的影响

【目的】研究封育对荒漠草地群落特征和物种多样性影响,分析生态系统碳库对草地封育的响应规律,为退化荒漠草地的修复和科学管理提供科学依据。【方法】以新疆博乐绢蒿荒漠为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,对封育4 a的荒漠草地群落数量特征、物种多样性和生态系统碳库(生物量碳库,凋落物碳库和土壤碳库)测定分析。【结果】(1)与自由放牧区(FG)相比,封育4 a后博乐绢蒿荒漠草地的植被高度、盖度、密度、多样性指数、均匀度指数和丰富度指数降低了6.2%~48.4%(P>0.05)。(2)封育不利于生物量的积累,茎、枯落物和地下(0~100 cm根系)生物量封育后显著下降了18.6%~31.1%(P<0.05),但根冠比没有显著变化。(3)封育降低了博乐绢蒿荒漠草地地上生物量碳密度、表层土壤有机碳含量,且土壤上层(0~50 cm)有机碳密度降低幅度为53.5~233.6 g/m²。【结论】短期封育不利于博乐绢蒿荒漠草地生物多样性的维持和生态系统碳库的积累,在封育措施的基础上配合施肥、补播等其他恢复措施。     

黄淮海平原地区深松和灌水次数对冬小麦- 夏玉米节水增产的影响

目的 研究黄淮海平原地区冬小麦-夏玉米不同深松时机交互不同灌水次数对作物产量及水分生产效率的影响,为优化黄淮海地区土壤耕作方式提供理论依据。方法 采用土壤耕作方式与灌水次数相结合的方法,设置秋深松+冬小麦2水（QS-2）、秋深松+冬小麦3水（QS-3）、夏深松+冬小麦2水（XS-2）、夏深松+冬小麦3水（XS-3）、对照（CK）共5个处理,研究深松与灌水次数对冬小麦-夏玉米一年两熟农田土壤物理性质、植株生长发育、产量、总产出值及水分生产效率等的影响。结果 深松和灌水次数对土壤容重、土壤紧实度、土壤储水量、总产出值、水分生产效率均有不同程度显著影响。与对照相比,QS-2、XS-2、XS-3处理均显著降低深松后第1年土壤耕层（0—40 cm）及深松后第2年0—20 cm土层的土壤容重;深松各处理均显著降低第1年土壤紧实度,对第2年土壤紧实度影响效果不明显;秋深松后第2年QS-2处理的冬小麦整个生育期平均土壤储水量较CK显著增加18.14%,QS-3处理次之,夏深松后第2年XS-2、XS-3处理分别较CK显著提高24.7%、25.6%;秋深松能显著提高当季冬小麦生长发育,QS-2、QS-3处理地上生物量分别较CK增加了19.29%、27.06%,第2年QS-2和QS-3处理地上生物量较CK均有所提高,差异不显著,秋深松对第2年冬小麦生长发育影响效果减弱,夏深松第2年XS-2和XS-3处理的叶面积和地上生物量均较对照显著提高,夏深松能显著促进后茬冬小麦生长发育;QS-2处理对2年冬小麦-夏玉米总产出值和水分生产效率均显著提高,第1年总产出值和水分生产效率分别较CK提高27.21%、23.51%,第2年分别提高19.54%、18.84%,夏深松显著提高第2年冬小麦-夏玉米总产出值及水分生产效率,XS-2处理分别提高18.50%、17.65%,XS-3处理分别提高19.57%、15.35%。结论 黄淮海平原冬小麦-夏玉米连作采用冬小麦播前秋深松耕作方式,冬小麦全生育期灌水2次,有利于降低农田土壤容重、降低土壤紧实度、提高土壤储水效果、显著提高深松周期内冬小麦-夏玉米总产出值及水分生产效率。建议在黄淮海平原地区平水年和丰水年（夏玉米季降雨充沛）,冬小麦-夏玉米种植区采用秋深松+冬小麦灌2水耕作模式,实现高产与高效。     

膜下滴灌连作棉田土壤有机碳及其活性变化分析

【目的】研究不同连作年限膜下滴灌棉田土壤有机碳变化特征,为连作棉田有机碳储量估算、固碳潜力分析提供支撑。【方法】采用田间调查、取样测定方法,分析不同连作年限下(L₅、L₁₂、L₁₇、CK)0~40 cm土层土壤有机碳含量、易氧化有机碳、有机碳密度、土壤容重及碳库活度和碳库管理指数变化。【结果】随连作年限的延长,棉田土壤有机碳含量在时间尺度上表现为先增后降,连作1~5a时土壤总有机碳增加,连作5~17 a时总有机碳显著下降;在空间尺度上,有机碳含量表层0~20 cm大于20~40 cm土层含量;不同连作棉田土壤易氧化有机碳和土壤有机碳密度也表现出与总有机碳相同的变化趋势。随种植年限增加各土层土壤容重变化趋势总体为逐渐增大,L₁₇＞L₁₂＞L₅＞CK在空间尺度上,土壤容重随土层深度增加逐渐增大。在时间和空间尺度上,土壤碳库活度均表现为逐渐减小。【结论】长期膜下滴灌,短期连作可以提高土壤总有机碳、易氧化有机碳含量,随着连作年限延长,土壤有机碳和活性有机碳含量均显著下降,土壤碳库管理指数下降,土壤质量降低,土壤肥力受影响。     

解磷细菌和丛枝菌根真菌对紫花苜蓿生产性能及地下生物量的影响

【目的】解磷细菌（PSB）和丛枝菌根真菌（AMF）在促进作物养分吸收、提高作物产量等方面具有重要意义。探讨PSB和AMF对苜蓿生长及地下生物量的影响,明确PSB与AMF的相互作用对紫花苜蓿生长的机制,以期为紫花苜蓿人工栽培及其高效复合型微生物肥料的研制提供理论依据。【方法】试验采用单因素随机区组设计,选用4株菌,分别为具有高效解磷能力的巨大芽孢杆菌（Bm）和枯草芽孢杆菌（Bs）,以及能与苜蓿根系共生的摩西管柄囊霉（Fm）和幼套球囊霉（Ge）,并将这两类菌双接种,分别为BmBs、BmFm、BmGe、BsFm、BsGe、FmGe,以加灭活菌为对照（CK）,共计11个处理。测定接菌处理后紫花苜蓿地上生物量、株高、茎粗、粗蛋白含量、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、苜蓿植株磷含量、主根长、地下生物量、土壤pH、土壤全磷和速效磷含量,通过隶属函数法综合各项指标评价单接种菌和双接种菌对苜蓿的应用效果。【结果】紫花苜蓿的地上生物量、株高、茎粗、粗蛋白含量、植株磷含量、主根长、地下生物量和土壤速效磷含量均为接菌处理显著高于CK（P＜0.05）,土壤pH、全磷、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均显著低于CK（P＜0.05）。与CK相比,苜蓿地下生物量、株高和茎粗在单施解磷细菌Bm和Bs处理下分别增加了18.57%—24.49%、8.59%—21.33%和3.86%—9.54%,在单施丛枝菌根真菌Fm和Ge处理下分别增加了9.15%—27.35%、2.51%—18.60%和4.59—8.58%,双接种BmBs、BmFm、BmGe、BsFm、BsGe、FmGe处理下分别增加了7.66%—41.62%、7.44%—34.56%和5.58%—26.61%。单施Fm和Ge处理苜蓿的主根长均显著大于单施Bm和Bs处理（P＜0.05）,但Fm和Ge处理之间、Bm和Bs处理之间差异均不显著（P＞0.05）;双接菌处理中,FmGe处理苜蓿的主根长最长,且显著大于其他施菌处理（P＜0.05）,其中BmBs处理对紫花苜蓿主根长的效应最弱。相关性分析表明,除酸性洗涤纤维含量与茎粗呈负相关不显著（P＞0.05）,地下生物量与苜蓿磷呈正相关不显著（P＞0.05）,与土壤全磷呈负相关不显著（P＞0.05）外,其他各指标之间均为显著或极显著正相关、显著或极显著负相关。采用隶属函数法综合各项指标进行评价,对苜蓿生产性能影响较大的接菌处理前3位排序为BmFm、BmGe和FmGe处理。【结论】PSB和AMF同时接种,对苜蓿植株生长发育和磷营养促生效果优于单一接种PSB或AMF,其促进作用的大小与PSB和AMF的种类有关。从紫花苜蓿生长状况、植株的磷营养及地下生物量指标综合考虑,解磷细菌巨大芽孢杆菌（Bm）与丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉（Fm）同时接种（即BmFm处理）,对紫花苜蓿的生长发育和磷营养的改善效果最好,其次是BmGe处理。     

巴音布鲁克高寒草原不同退化程度土壤化学计量比特征

【目的】研究退化草地土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征的变化规律,为退化草地的恢复治理及草地资源的科学管理提供理论依据。【方法】以巴音布鲁克不同退化阶段(未退化,ND;轻度退化,LD;中度退化,MD;重度退化,HD)高寒草原为对象,采用野外调查和室内分析相结合方法,测定退化草地土壤有机碳、全氮、全磷等养分。【结果】4个不同退化程度草地的土壤C、N、P含量均随土壤深度的增加而减少,其中碳含量在0~10、10~20和20~30 cm土层4个退化程度依次下降了53.0%、54.0%和52.0%,氮、磷含量也依次下降了42.0%~95.0%、29.0%~43.0%(P＜0.05)。0~10、10~20和20~30 cm土层土壤碳氮比在重度退化后达到最低,较未退化分别降低71.0%、75.0%和77.0%(P＜0.05);在20~30 cm土层未退化与轻度退化间差异不显著(P＞0.05);与未退化草地比,重度退化以后0~10、20~30 cm土层氮磷比显著降低了64.0%、59.0%,在轻度退化过程中10~20 cm土层土壤氮磷比要高于未退化(P＜0.05);土壤表层碳氮比、碳磷比和氮磷比与地上生物量呈显著正相关关系(P＜0.05)。土壤C、N、P化学计量比值与地上生物量表现出良好的相关性(P＜0.05)。【结论】巴音布鲁克高寒草原不同退化草地土壤化学计量比明显下降。     

农艺措施对干旱区棉田土壤有机碳及微生物量碳含量的影响

【目的】探讨干旱区绿洲棉田农艺措施对土壤有机碳（SOC）及微生物量碳含量（MBC）的影响,揭示农艺措施对农田生态系统土壤碳稳定性的影响机制,为干旱区农业资源高效利用及可持续发展提供理论依据。【方法】试验采用裂裂区设计,以膜下滴灌和常规漫灌2种灌溉方式为主区,秸秆还田与秸秆不还田2种处理为裂区,4种施肥处理：单施有机肥（为腐熟鸡粪,OM）、单施氮磷钾化肥（NPK）、氮磷钾化肥与有机肥配施（NPK+OM）和不施肥（CK）为裂裂区。于棉花出苗后开始测定土壤异氧呼吸强度,并于每年棉花收获期采集土壤样品,测定和分析不同农艺措施下绿洲棉田土壤有机碳及微生物量碳含量。【结果】干旱区绿洲棉田不同农艺措施两两交互及3种措施交互作用下土壤有机碳、微生物量碳含量差异均不显著（P＞0.05）。土壤有机碳、微生物量碳含量表层0-20 cm含量均最高,其下层随着土壤深度的增加呈逐渐降低的趋势,至40-60 cm土层降至最低。不同农艺措施下,土壤有机碳含量变化表现为,与常规漫灌方式相比,膜下滴灌方式增加了2.5%-3.0%,秸秆还田比秸秆不还田增加了2.3%-6.3%,与CK处理相比,（NPK+OM）处理土壤有机碳含量增加了14.3%-16.8%,且（NPK+OM）/OM处理土壤有机碳含量显著大于CK/NPK处理（P＜0.05）。土壤微生物量碳含量为膜下滴灌方式比常规漫灌方式增加了21.9%-34.3%,秸秆还田比秸秆不还田增加了12.1%-29.4%,与CK处理相比,（NPK+OM）处理土壤微生物量碳含量增加了83.9%-151.0%。棉田土壤微生物熵（qMB）的大小变化在灌溉处理间表现为膜下滴灌>常规漫灌方式,秸秆处理间为秸秆还田>秸秆不还田处理,施肥处理间土壤微生物熵在0-40 cm土层显著大于40-60 cm土层,且不同土层间（NPK+OM）处理土壤微生物熵为最大,其次分别为OM、NPK、CK处理。棉田土壤微生物代谢熵（qCO₂）大小变化在不同灌溉处理间表现为膜下滴灌低于常规漫灌方式,秸秆处理间为秸秆还田低于秸秆不还田处理,施肥处理间为（NPK+OM）P＜0.05）。不同农艺措施间互作,膜下滴灌方式及秸秆还田措施下,（NPK+OM）处理棉田土壤微生物代谢熵最低。【结论】干旱区棉花生产中,采用膜下滴灌节水技术,氮磷钾化肥和有机肥配施,并实施秸秆还田等农田管理措施,可使土壤质量得到进一步改善,有利于农田土壤的可持续利用。