生物质炭对稻田土壤团聚体稳定性和微生物群落的影响

土壤团聚体决定着土壤功能与质量,受土壤生物与非生物因素的共同作用。本文从非生物和生物学角度解析生物质炭施用对土壤团聚体稳定性的长期影响。以句容和南京两个独立施用生物质炭3年或5年后的稻田麦季土壤为研究对象,选取常规施肥（CK）和常规施肥+生物质炭（AB）处理,利用湿筛法获得不同粒级土壤团聚体,并测定其中有机碳（SOC）、全氮、全磷含量,同时采用定量PCR技术测定土壤微生物（细菌、真菌、丛枝菌根真菌、古细菌和放线菌）丰度。结果表明：句容和南京土壤AB处理生物质炭原位老化后,大团聚体比例（R>0.25）和土壤田间持水量显著增加,平均重量直径和几何平均直径表现出增加趋势（P>0.05）;土壤团聚体养分含量（SOC、全磷）和土壤微生物丰度发生显著变化。与对照处理相比,句容和南京老化生物质炭处理的土壤大团聚体比例分别显著增加93.0%和61.5%,0.002～0.053 mm和<0.002 mm粒级团聚体均呈减少趋势;句容和南京土壤AB处理全土SOC含量分别显著增加26.3%和26.9%,大团聚体中SOC含量分别显著增加72.4%和52.3%,微团聚体中SOC含量分别显著增加20.8%和30.0%,全土真菌丰度显著增加;南京土壤全磷含量显著增加25.4%,丛枝菌根真菌和古细菌丰度也呈增加趋势（P>0.05）。由相关性分析可知,土壤团聚体平均重量直径与大团聚体比例、SOC含量、真菌和丛枝菌根真菌丰度极显著正相关（P<0.01）,与全磷含量和古细菌丰度显著正相关,相关系数分别为0.641和0.646。综上所述：生物质炭可以改善土壤pH值,田间持水量等理化性质,增加稻-麦轮作麦季土壤0.25～2 mm大团聚体比例和碳、磷含量,增加土壤真菌、丛枝菌根真菌和古细菌丰度,提高土壤团聚体稳定性,具有持续性。     

草本植物生长发育对土壤团聚体稳定性影响的试验研究

为了研究草本植物生长发育对土壤团聚体稳定性的影响,利用盆栽试验和Le Bissonnais法中的慢速湿润法研究了不同植被生长发育对土壤团聚体平均重量直径(MWD)的影响。试验设计包括4种盆栽方式处理(冰草、高羊茅、紫花苜蓿和空白对照),设计的试验天数分别为90 d、130 d、220 d和250 d。研究结果表明,三种草被的地上生物量和地下生物量皆随植被生长时间的增加而显著增加。在250 d的盆栽试验条件下,空白对照的土壤团聚体MWD基本无变化,而冰草和紫花苜蓿处理下的MWD在250 d生长期呈显著的增加趋势,高羊茅处理的MWD与空白对照处理相同。相关分析表明,草被生长时间、地上生物量、地下生物量和土壤有机质与团聚体MWD均为正相关,而除冰草的生长时间和地下生物量与土壤团聚体MWD呈显著相关外,其他各因素与MWD相关性均没达到显著水平,同时说明在本试验条件下,草被生长时间和植被种类是影响土壤团聚体稳定性的重要因素。     

木质素与蚯蚓对黑麦草生物量及土壤微生物群落的影响

采集农田土壤,设置添加木质素和蚯蚓不同组合处理的黑麦草盆栽试验,在测定植物生物量的基础上,结合定量PCR、高通量测序等方法,研究木质素和蚯蚓及其联合作用对土壤细菌、真菌群落的影响。结果显示:木质素显著降低了黑麦草的生物量,而蚯蚓能够缓解木质素的抑制作用,促进黑麦草生长。木质素明显抑制了土壤细菌、真菌数量,并改变群落结构,以Sphingomonadaceae、Methylophilaceae为标志的降解细菌和担子菌等潜在降解真菌显著富集;单一加入蚯蚓对土壤微生物的影响相对较小,木质素和蚯蚓组合处理显著提高细菌、真菌数量,改变上述降解微生物的丰度。这些结果表明,木质素降低土壤微生物数量,并可能通过其自身降解释放的酚类化感物质抑制植物生长,对土壤生态系统健康产生不利影响;蚯蚓与木质素联合处理影响土壤中木质素降解微生物组成,微生物数量与植物生物量均表现增加趋势,蚯蚓有利于土壤中木质素的微生物代谢,并为植物生长提供更多的养分。本研究为农田生态系统木质素资源化利用提供了科学依据。     

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。     

温带针阔叶林土壤有机碳动态和微生物群落结构对有机氮添加的响应特征

森林生态系统土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)转化和碳储量动态对大气氮沉降增加的响应是具有特异性的,取决于土壤初始氮状态、施氮类型、剂量与持续时间。过去相关研究主要集中在无机氮沉降效应方面,对有机氮沉降如何影响温带针阔混交林SOC及其组分含量尚不清楚,鲜有研究关注氮素富集条件下SOC变化的微生物学机制。以长白山温带针阔混交林为研究对象,设置4个尿素添加水平(0、40、80、120 kg·hm~(–2)·a~(–1),以N计,下同)的原位控制试验。施肥三年后,采集0～10 cm矿质层土壤样品,测定土壤不同形态氮含量、土壤团聚体比例和不同粒径SOC含量;利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术测定土壤微生物不同种群相对丰度与群落结构,探讨SOC含量变化与微生物群落变化之间的相关关系。结果表明,施氮三年显著增加了土壤NO_3~--N、DON和TN含量,土壤酸化明显。施氮虽然未显著增加表层土壤总SOC含量,但是显著增加活性SOC组分(颗粒态有机碳和团聚体结合态有机碳)含量,增幅介于27.5%～96.3%,导致SOC组分发生累积的大气氮沉降临界负荷为80kg·hm~(–2)·a~(–1)以N计下同。SOC含量的变化(ΔSOC)与团聚体结合态有机碳、颗粒态有机碳含量的变化正相关。除好氧细菌丰度外,施氮总体上未改变微生物种群丰度,但是显著改变了微生物的群落结构,革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G+/G–)丰度比例增加而好氧/厌氧细菌(A/AN)丰度比例下降。有机氮富集倾向于促进温带针阔混交林土壤团聚体的形成,局域产生厌氧微环境,好氧/厌氧细菌(A/AN)丰度比例下降。活性SOC组分含量、土壤团聚体百分比和微生物PLFA丰度之间显著相关,暗示微生物群落结构与SOC积累和稳定之间关系密切。上述研究结果表明,氮素富集会改变温带针阔混交林土壤微生物群落结构,进而导致土壤碳积累。     

硝化微生物在土壤团聚体中的分布及其对种植方式的响应

【目的】硝化微生物在农田土壤氮转化过程发挥重要作用，深入开展团聚体中硝化微生物分布研究，有助于揭示土壤结构-微生物-土壤营养元素循环间的相互影响机制。【方法】选取旱地黄棕壤为研究对象，比较了玉米连作（M-M）和玉米/花生轮作（M-P）两种种植方式下土壤团聚体的性质和硝化潜势（NP）的变化，并通过荧光定量PCR和高通量测序研究了团聚体中不同类型硝化微生物功能基因的丰度和群落组成差异。【结果】与M-M相比，M-P能够显著提高团聚体pH、NH4+和全碳（TC）含量。M-P使NP显著提高，但团聚体粒径对NP无显著影响。氨氧化细菌（AOB）amoA基因丰度在M-P中高于M-M，且在较小粒级团聚体中分布更多，而氨氧化古菌（AOA）和全程氨氧化细菌（Comammox）amoA基因的分布模式与AOB大致相反，表明AOB更能适应较小团聚体环境，而AOA和Comammox倾向在较大团聚体中占据竞争优势。此外，与M-M相较，M-P团聚体间AOA/AOB和Comammox/AOB比值的差异减小，表明轮作促使土壤硝化微生物在不同粒级间的分布更加均匀。进一步对属水平土壤团聚体硝化菌群落组成分析，结果显示M-P提高了Nitrolancea属亚硝酸盐氧化细菌（NOB）和Candidatus Nitrosocosmicus属AOA的占比，降低了Nitrospira属NOB的占比，对AOB各属无显著影响。而团聚体粒径仅对Nitrosospira属AOB的占比产生显著影响。NH4+含量和pH是影响土壤团聚体NP和硝化微生物群落变化的最主要因子。NP与AOB amoA基因丰度显著正相关，与AOA amoA基因丰度负相关。但在群落组成上，Nitrosospira属AOB，Candidatus Nitrosocosmicus属AOA和Nitrospira属NOB均与NP呈现正相关。【结论】土壤团聚体粒径和种植方式能较大程度影响硝化微生物的分布，然而，不同硝化微生物在团聚体间分异机制具有明显差异，该研究为完善禾豆轮作下土壤硝化微生物在微域环境的生态适应机制提供了理论支持。     

不同土地利用方式下的蚯蚓种群特征及其与土壤生物肥力的关系

采用样方法对华北平原(河北曲周)盐渍化改造区7种土地利用方式下的蚯蚓种群进行详细调查,并通过培养实验研究了蚯蚓种群特征对若干土壤生物学指标的影响。结果表明:(1)在7种土地利用调查样地中共存在蚯蚓有3个科,5个属,5个种,其中赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)占调查样地总个体数的60%以上,梯形流蚓(Aporrectodea trapezoides)和赤子爱胜蚓两个种在本地区广泛分布,样点出现频率分别为74%和44%,为该地区的优势种;(2)不同土地利用方式的蚯蚓种群密度及生物量变化趋势是:庭院菜地>直立免耕>清茬免耕>商品菜地>传统玉米地>果园>原貌地。其中庭院菜地蚯蚓种群的平均密度和生物量分别达到272 Ind.m-2和68.04gm-2;(3)蚯蚓种群密度和物种数等种群特征与土壤基础呼吸强度、微生物生物量碳含量成显著正相关(p<0.01),与土壤基础呼吸商成显著负相关(p<0.01);(4)不同土地利用方式下,蚯蚓的种群密度、生物量等种群特征对土壤中微生物群落的影响作用显著。蚯蚓生物量越大、种群越丰富的土壤有机质、氮、磷、钾等有效成分越高,反之则相反。室内培养实验表明,随着蚯蚓个体数量增加土壤原生动物总丰度、微生物生物量碳、氮也存在升高的趋势,与用土壤生物学特性指标及土壤化学特性指标评价的结果基本一致。     

蚯蚓粪施用量对黄土区典型土壤团聚体及其有机碳分布的影响

为探究蚯蚓粪施用量对黄土区典型土壤团聚体及其结合碳的影响,该研究采用土柱培养试验,研究了黄绵土(CS)、黑垆土(DS)和风沙土(AS)团聚体和有机碳的数量及稳定性对不同蚯蚓粪施用量(0、1%、3%和5%)的响应。结果表明,施用蚯蚓粪后粒径不大于0.25 mm团聚体含量在CS和DS中降低了9.2%～24.7%和7.0%～21.3%;AS中在3%和5%用量条件下减少了25.9%～34.0%。3%用量蚯蚓粪对CS、DS和AS水稳性团聚体数量、平均重量直径、几何平均直径和粒径大于0.25 mm团聚体含量提高有显著作用,但用量增加至5%后效果未进一步改善。施用1%～5%用量蚯蚓粪可使土壤有机碳增加17.9%～66.9%,同时也提高了各级团聚体结合碳含量。施用蚯蚓粪后,不大于0.25mm团聚体对总有机碳贡献率在CS和DS中降低了21.4%～41.1%和15.7%～20.4%,3%和5%用量处理间没有差异。各级团聚体中易氧化碳含量随蚯蚓粪施用量的增加而增大。综合考虑土壤团聚体和有机碳对蚯蚓粪施用量的响应可知,3%用量蚯蚓粪即可有效提升土壤团聚体和有机碳稳定性。研究可为合理利用蚯蚓粪对黄土区土壤结构进行改良提供依据。     

秸秆施用下接种蚯蚓对农田土壤微生物特性的影响

在连续6年稻麦轮作系统中，研究不同秸秆施用方式下接种蚯蚓对土壤微生物生物量、活性（基础呼吸）及群落功能多样性（BIOLOG单一碳源利用指纹方法）的影响，试验设5个处理：对照（CK）、秸秆表施（M）、秸秆混施（I）、秸秆表施且接种蚯蚓（ME）、秸秆混施且接种蚯蚓（IE）。不同秸秆施用下接种蚯蚓均对土壤微生物生物量、微生物生物活性和群落碳源利用能力产生显著影响：两种秸秆施用方式下接种蚯蚓均增加微生物生物量；秸秆表施并接种蚯蚓导致微生物活性、碳源利用丰富度和多样性指数均降低，而在秸秆混施下则均升高；BIOLOG碳源利用分析结果表明在秸秆施用下接种蚯蚓后土壤的微生物群落组成发生明显变化。     

保护性耕作对土壤团聚体、微生物及线虫群落的影响研究进展

保护性耕作具有良好的生态效益,有利于农业生态系统的可持续发展。本文对比分析了国内外有关常规耕作和保护性耕作措施对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物及土壤线虫影响的研究进展。结果表明:保护性耕作减少土壤大团聚体的破坏,降低团聚体周转速率,提高土壤结构的稳定性;保护性耕作提高表层土壤总有机碳及活性有机碳含量;保护性耕作可以提高耕层微生物生物量,尤其对真菌生物量影响显著;保护性耕作不同程度地提高了团聚体中微生物量和微生物多样性,但并未改变微生物在团聚体中的分布模式;保护性耕作可提高土壤线虫多度,提高原状土壤和土壤各粒级团聚体中线虫群落的成熟度指数和结构指数,但并未改变线虫总数、营养类群、功能团及生态指数在团聚体中的分布模式。针对目前国内外研究现状,展望了保护性耕作今后的研究重点,以期为因地制宜选取保护性耕作措施提供理论支持,推进我国农业可持续发展。     

宁夏南部黄土丘陵区典型草本群落根系垂直分布特征与土壤团聚体的关系

为揭示宁夏南部黄土丘陵区典型草本群落根系垂直分布特征及与土壤团聚体的关系,初步评估乡土草本植物根系对团聚体发育的作用,选取5种典型草本群落(胡枝子、百里香、星毛委陵菜、猪毛蒿、长芒草),研究了草本根系垂直分布特征、土壤团聚体组成和稳定性以及根系与土壤团聚体之间的关系。结果表明:5种草本根系生物量、根长密度和表面积密度为0.44～2.11 g/m~3,0.31～3.51 cm/m~3,0.04～1.10 cm~2/m~3,随土层加深逐渐减小,呈表层聚集型分布。土壤团聚体粒径组成特征为5 mm团聚体最多(54.44%～67.80%,除猪毛蒿),较裸地提高17.5%～50.4%,0.25 mm团聚体第二,其他粒径团聚体很少(5%)。0—30 cm土壤团聚体R_(0.25),MWD,GMD值为52.03%～84.64%,9.57～21.01 mm,1.94～15.17 mm,草本群落间团聚体稳定性差异显著,百里香、星毛委陵菜群落团聚体稳定性最好,各草本群落土壤团聚体R_(0.25),MWD,GWD随土层加深先升后降。分析草本根系与土壤团聚体的关系,发现根参数和土壤团聚体稳定性指标未表现出显著相关性,说明几种草本根系在土壤结构变化中的作用尚不明确,试验有待细化。     

蚯蚓与菌根提高玉米生长和氮磷吸收的互补效应

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。研究蚯蚓菌根互作及其对玉米吸收土壤中的氮、磷养分的影响,可为提升土壤生物肥力及促进农业的可持续发展提供理论依据。【方法】本研究采用田间盆栽方式,以玉米为供试作物,研究蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)互作及其对玉米养分吸收的影响。试验设置P 25和175 mg/kg两个水平。每个磷水平进行接种与不接种菌根真菌以及添加与不添加蚯蚓,共8个处理。调查了玉米生长、养分吸收以及真菌浸染和土壤养分的有效性。【结果】两个磷水平下,蚯蚓和菌根在增加玉米地上部和根系生物量方面有显著正交互作用(P0.05)。接种菌根真菌的各处理显著增加了玉米的侵染率及泡囊丰度、根内菌丝丰度等菌根指标。同时添加蚯蚓和接种菌根真菌的处理(AM+E)显著提高了菌根的侵染率、菌丝密度、丛枝丰度和根内菌丝丰度但是泡囊丰度有所下降。两种磷水平下,AM+E处理玉米地上部和地下部含氮量和含磷量均显著高于其他三个处理。在低磷条件下,地上部氮磷总量的增加分别是添加蚯蚓和接菌的作用;而地下部磷总量的增加主要是菌根真菌的作用。在高磷条件下,单加蚯蚓显著增加玉米氮磷的总量,而接种菌根真菌对玉米氮磷吸收的影响未达显著性水平。在高磷条件下,单加蚯蚓的处理显著提高玉米地上地下部生物量(P0.05),而单接菌的处理效应不显著,蚯蚓菌根互作通过提高土壤微生物量碳、氮实现对玉米生长和养分吸收的调控。在低磷条件下,单接菌显著提高了玉米的生物量(P0.05),单加蚯蚓的处理具有增加玉米生物量的趋势。菌根真菌主要促进玉米对磷的吸收,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮磷养分增加土壤养分的有效性,蚯蚓菌根互作促进了玉米根系对土壤养分的吸收并形成氮磷互补效应。【结论】无论在高磷还是低磷水平下,蚯蚓菌根相互作用都提高了玉米地上地下部生物量、氮磷吸收量同时提高了土壤微生物量碳、氮。蚯蚓菌根相互作用对植物生长的影响取决于土壤养分条件。在高磷条件下(氮相对不足),蚯蚓菌根互作通过调控土壤微生物量碳、氮调控玉米生长和养分吸收。低磷条件下,菌根主要发挥解磷作用,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮素,蚯蚓和菌根互补调控土壤中氮、磷,从而促进植物的生长和养分吸收。     

高通量测序技术下连作植烟土壤细菌群落与土壤环境因子的耦合分析

为了揭示连作条件下植烟土壤细菌群落结构及其与土壤环境间的响应关系,本研究采用了Illumina平台Hiseq2500高通量测序技术,对不同施肥处理(常规施肥,蚯蚓粪肥,微生物菌肥以及蚯蚓粪和微生物菌肥混合)的漯河烟区连作植烟土壤细菌进行16S rRNA V4区测序,结合冗余分析(redundancyanalysis,RDA)研究土壤细菌微生物的群落结构组成、多样性以及与土壤环境间的相关关系.结果表明,测序质控后共获得25 203个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs),计1 600 239条读数.分层聚类图显示,不同施肥处理的连作植烟土壤细菌群落有较大差异,但这种差异不体现在结构多样性上.多样性指数分析表明,连作植烟土壤细菌群落易受环境变化的影响,体现出一定的时间差异性;烤烟成熟期土壤丰度指数明显升高,微生物菌肥和蚯蚓粪肥处理下土壤细菌群落丰度变化较大.主成分分析表明,不同土壤环境因子间有很强的相关关系,可以将原有的11个土壤环境因子按照强正相关关系划分为4类;RDA结果表明,土壤pH既影响土壤细菌群落的多样性,又影响土壤细菌群落的丰度;而有机质主要对土壤细菌群落丰度有积极影响.研究结果为在微生物水平上研究连作植烟障碍的形成机理提供了依据.     

不同秸秆施用方式下接种蚯蚓对土壤团聚体及其中碳分布的影响

通过室内培养试验,研究在施用有机物条件下接种蚯蚓对土壤团聚体的分布、团聚体的水稳性以及不同粒径的水稳性团聚体中有机碳含量的影响.干筛结果表明,不同秸秆施用方式下,蚯蚓接种能显著促进各个处理中＞2 mm团聚体含量的增加,且在秸秆混施的处理中表现得尤为明显,团聚体含量增加了2.95倍;湿筛结果表明,蚯蚓在不施和混施秸秆的处理中能显著降低土壤黏砂粒含量,即增加土壤中水稳性团聚体的含量,但是在表施秸秆的处理中显著降低了0.25～ 0.053 mm粒级团聚体含量,使之分散为黏砂粒.蚯蚓和秸秆对土壤团聚体分布和水稳性的影响都达到显著水平.蚯蚓对水稳性微团聚体的影响极显著,而秸秆的作用更多地表现在水稳性大团聚体上.在秸秆表施和秸秆混施条件下,接种蚯蚓均显著促进了微团聚体碳含量的增加,分别为相应对照的2.1和1.2倍.蚯蚓作用能显著降低黏砂粒有机碳在全碳中含量,增加团聚体有机碳含量,主要是由于蚯蚓的作用能促进黏砂粒黏结为团聚体.     

长期秸秆覆盖对免耕稻-麦产量、土壤氮组分及微生物群落的影响

为探究长期秸秆覆盖对免耕区作物产量、土壤氮素组分及微生物群落特征的影响,以稻–麦定位免耕试验为研究对象,选取了其中免耕且秸秆移除和免耕且秸秆覆盖2个处理,于试验开展第12年 (2018年) 小麦收获后,统计分析近五年产量数据,并采集各处理0~5、5~10、10~20、20~30 cm的土壤样品,测定土壤全氮及活性氮组分,利用磷脂脂肪酸 (PLFA) 方法表征土壤微生物群落。结果表明： (1) 秸秆覆盖显著提高了小麦产量 (增幅为6.49%),对水稻产量影响不显著。 (2) 秸秆覆盖对土壤氮组分的影响略有差异：它显著提高了土壤0~5 cm 全氮、硝态氮和铵态氮以及0~10 cm 颗粒有机氮、0~5 cm和10~20 cm 可溶性有机氮含量,对微生物生物量氮无显著影响;它提高了0~5 cm 和10~20 cm 可溶性有机氮占全氮的比例,对其他组分占全氮比例无显著影响。 (3) 秸秆覆盖显著提高了土壤微生物总PLFA和细菌PLFA丰度,对真菌PLFA和放线菌PLFA无影响,降低了土壤真菌/细菌比;微生物生物量氮、土壤全氮、颗粒有机碳/颗粒有机氮比是显著影响土壤微生物群落组成的关键土壤环境因子。 (4)无论秸秆覆盖与否,土壤全氮、活性氮组分含量和微生物组分均表现出显著的深度效应。综上所述,秸秆还田提升了土壤氮素含量,提高了小麦产量,增加了土壤微生物总量,可在四川免耕稻–麦轮作区推广应用。     

不同保水剂对土壤团聚体组成及微生物量碳、氮的影响

以济麦22为材料,研究保水剂种类对土壤团聚体组成及土壤微生物量碳、氮的影响,科学评价保水剂对土壤的改良作用及其环境效应具有重要意义。试验设置4种不同类型保水剂及2个施用水平,共9个处理,分析土壤团聚体分布、水稳性大团聚体(R0.25)、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、土壤不稳定团粒指数(ELT)、分形维数(D)、土壤微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、土壤微生物量氮(microbial biomass nitrogen,MBN)、土壤微生物量碳氮比和微生物熵的变化。结果表明,各处理在拔节期和收获期土壤R0.25值均高于对照,增幅分别在46.97%～124.89%和9.35%～75.20%。不同类型保水剂及施用量处理之间存在显著差异,其中复合类型腐殖酸保水剂(FSC)和聚丙烯酰胺型保水剂(AS)处理的R0.25值随用量的增加显著增大,而有机-无机复合类型保水剂(WT2)对土壤团聚体影响较小,且用量加倍抑制了小麦的生长。在土壤性质相对稳定的收获期,AS、复合类型有机肥保水剂(OSC)和FSC处理的MWD、GMD值显著升高,而ELT、D值显著减小,表明上述3种保水剂均可增强土壤团聚体的稳定性,有利于改善土壤结构,其中T8(NPK+10 g/kg FSC)效果最为显著。与对照相比,AS、OSC和FSC保水剂处理MBC显著提高了34.38%～189.27%,MBN显著提高了48.84%～334.89%,其中FSC保水剂对MBC和MBN值的提高效果最为明显。各处理微生物熵介于0.53%～1.64%,土壤微生物量碳氮比在1.50～4.66之间,处理间差异显著。综上所述,FSC的施用更有利于提高土壤水稳性大团聚体含量及稳定性,且对土壤微生物量碳、氮的促进作用更为显著,是改善土壤团粒结构,提高土壤质量的有效措施。     

紫云英添加对土壤团聚体组成及有机碳分布的影响

以湖北省武汉市稻田土壤为研究对象,分别设置不添加紫云英(CK)、添加2%土壤质量的紫云英(G1)、添加4%土壤质量的紫云英(G2)3个处理,进行干湿交替模拟培养试验,研究培养60、120和180d土壤团聚体组成及团聚体内有机碳的分布特征。结果表明:添加紫云英培养120 d增加了各处理2 mm团聚体含量,培养60 d时G1处理的增幅最大(78.08%),培养120 d时G2处理的增幅最大(77.31%),且显著提高了团聚体的平均重量直径。不同培养时期添加紫云英均提高了土壤的有机碳含量,且G2处理土壤有机碳含量高于G1处理,各处理随着培养时间的增加有机碳含量先增加后降低。团聚体中有机碳含量均随着粒级的减小而降低,紫云英添加培养180 d时团聚体各粒级有机碳含量均有所提升,且2 mm团聚体的有机碳含量增幅最大(17.17%～43.67%)。紫云英添加培养120 d时主要增加大团聚体内各有机碳组分的相对含量,180 d时显著增加了微团聚体内细颗粒有机碳的含量。     

巯基坡缕石对镉砷复合污染土壤钝化修复及微生物群落的影响

为探究巯基坡缕石对镉(Cd)–砷(As)复合污染土壤的修复效果及其对土壤生态功能的影响,以Cd-As复合污染水稻土为研究对象,探究了1%、2%巯基坡缕石添加对土壤理化性质、Cd和As有效态的影响,并采用高通量测序技术分析了不同处理对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:巯基坡缕石添加显著降低了土壤pH,其中2%处理下pH降低更明显。与对照相比,1%和2%巯基坡缕石处理下,土壤有机质含量分别增加了30.2%、60.9%,Cd的有效态含量与毒性特性浸出量分别降低了97.7%～98.3%、77.1%～92.7%,而As的有效性未发生显著变化。巯基坡缕石添加对土壤微生物多样性及丰度无显著影响,但属水平下Pseudanabaena＿NgrPSln22和Pseudomonas的相对丰度显著降低了85.4%～98.1%、75.3%～78.9%。巯基坡缕石处理下土壤微生物群落结构显著改变,其中pH和Cd的有效性是显著影响因素。总之,巯基坡缕石不仅能显著降低Cd有效性,提高土壤有机质含量,还会影响细菌群落结构,增加土壤抗病菌丰度和减少固氮菌丰度。     

土壤团聚体N_2O释放与反硝化微生物丰度和组成的关系

不同粒径团聚体的物理化学和生物学特性差异可能影响N2O的产生与释放,但目前有关团聚体N2O释放的微生物学机制少有研究。本研究从菜地土壤中分筛出粒径为1 mm、2~4 mm和4~8 mm的团聚体并开展培养试验,通过实时荧光定量PCR(Quantitative Polymerase Chain Reaction,q PCR)与末端限制性片段长度多态性分析(Terminal-Restricted Fragment Length Polymorphism,T-RFLP)技术的结合,研究了不同粒径团聚体反硝化微生物群落数量与组成的变化规律及其与N2O释放的相互关系。结果表明,不同粒径团聚体N2O释放速率表现为:粒径小于1 mm团聚体2~4 mm团聚体4~8 mm团聚体;硝酸还原酶基因(nar G)和氧化亚氮还原酶基因(nos Z)的丰度也表现为小粒径团聚体最高,随团聚体粒径增加而显著下降。然而,不同粒径团聚体间含nar G和nos Z基因的群落组成并没表现出显著差异。因此,不同粒径团聚体N2O释放速率差异与反硝化功能微生物丰度密切相关,而与它们的组成没有显著相关性。     

新银合欢林土壤理化性质–微生物生物量耦合协调关系研究

研究采用空间代替时间序列的方法，通过方差分析、相关性分析和偏最小二乘路径模型探究向家坝工程扰动区6种不同龄级新银合欢林土壤理化性质与微生物生物量的耦合协调关系。结果表明：(1)原生草地群落(A1，无新银合欢群落)土壤含水量、养分水平和微生物生物量均最高，新银合欢入侵后在草灌阶段土壤含水量、养分水平和微生物生物量显著下降。新银合欢成为灌丛时(A3，新银合欢2 a群落)土壤含水率、有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量分别下降为A1群落的51.2%、33.9%、31.6%、27.1%、72.8%和61.5%,pH上升至8.16，使得土壤更为碱化。(2)土壤微生物生物量碳与土壤含水率显著相关(P<0.05)，土壤微生物生物量碳氮比与pH呈显著相关；土壤含水率、养分水平和微生物生物量三者之间相互影响且作用显著，高土壤含水率有利于土壤养分与微生物生物量的存在和转化。(3)原生样地结构稳定，协调度D较高(0.716 2)；新银合欢入侵后，协调度随着新银合欢林龄增大呈现波动下降，至A4群落(新银合欢3～4 a)时协调度降至最小值(0.501 2)；在乔木阶段土壤养分与微生物生物量缓慢增加且趋...