长期施肥对植烟土壤微生物的影响

【目的】微生物是土壤的重要组成分,与土壤养分转化供应密切相关。本研究利用12年肥料定位试验研究了云南植烟土壤可培养微生物数量、微生物量碳氮、标记性磷脂脂肪酸（PLFAs）、微生物种群特征及有益微生物的变化。【方法】试验设置不施肥（CK）、单施化肥（CF）和化肥配施有机肥（CFM）处理,在烟株旺长期,采集020 cm耕作层土壤,测定了微生物量碳、氮含量,微生物标记磷脂脂肪酸（PLFAs）含量和可培养微生物数量;鉴定自生固氮菌、磷细菌和钾细菌的数量;根据PLFAs计算了微生物种群特征值。【结果】有机无机肥配施处理的土壤中,可培养细菌比不施肥土壤增加了6.14倍、 真菌增加了2.30倍、 放线菌增加了1.56倍,增幅显著高于化肥处理;施肥显著提高土壤微生物量碳、氮量。化肥和有机无机肥配合处理土壤的微生物量碳分别比CK增加了71.8%和246%;不同施肥处理土壤微生物量碳/氮比值显著不同,分别为14.8（CK）、13.3（CF）和11.2（CFM）。微生物标记性PLFAs含量以化肥有机肥配合处理最高,化肥处理次之,CK最低。化肥、化肥配施有机肥处理土壤细菌PLFAs比对照分别增加了25.41%和87.66%,真菌PLFAs分别增加了15.59%和39.24%,化肥处理代表放线菌的PLFAs降低了24.63%,化肥配施有机肥处理增加了83.86%,表明施肥尤其是化肥配施有机肥改善了土壤环境,促进了微生物的生长繁殖,并改变了土壤微生物种群结构;施肥处理土壤中微生物群落多样性指数上升,化肥处理还提高了微生物的优势度指数,说明施肥有益于增加微生物的种群数量, 化肥配施有机肥处理显著提高了无机磷细菌和钾细菌的数量,两者分别比对照增加了1.15倍和1.02倍,化肥处理则相反,自生固氮菌和无机磷细菌数量分别比CK降低了56.69%和41.30%;化肥配施有机肥处理土壤中的自生固氮菌、磷细菌和钾细菌共有20个属,CK土壤有19个属,化肥处理土壤仅16个属。 【结论】CFM促进微生物生长繁殖,增加种群多样性,有益于微生物固氮、溶磷、解钾,对于提高肥料利用率和保持土壤健康有重要意义。在烟叶栽培过程中,提倡化肥与有机肥配合施用很有必要。     

紫云英与化肥配施对稻田土壤养分和微生物学特性的影响

在安徽沿江双季稻区,通过4年田间定位试验研究了不同用量紫云英绿肥与化肥配施对水稻产量、土壤肥力和土壤微生物数量及活度的影响。结果表明,施用紫云英绿肥比不施肥增产40.75%~92.10%,比单施化肥处理增产26.30%~36.49%;与纯施化肥相比较,施用紫云英处理的微生物总量增加了48.26%~115.78%,微生物活度增加了5.88%~29.41%,且施用紫云英土壤全N、碱解N、有效P、速效K和有机质含量均较高。简单相关分析表明,土壤微生物特性与土壤全N、碱解N之间具有极显著的相关性。施肥土壤有机质含量与细菌总数之间无直接相关性,而与真菌、放线菌数量及微生物活度正相关。土壤微生物及土壤养分分析发现,化肥量70%与紫云英22 500 kg·hm-2配施比较适宜于安徽沿江双季稻区早稻生产。     

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。     

沼液配施化肥对土壤质量及作物生长的影响

研究沼液配施化肥对土壤微生物特性、土壤养分及玉米生长的影响。结果表明:沼液配施化肥及单施沼液均能降低土壤真菌数量和增加细菌、放线菌数量,其中45%沼液配施55%化肥处理真菌数量较常规施肥显著降低66%,细菌、放线菌数量分别显著增加160.3%、312.5%。沼液配施化肥可显著增加土壤脲酶、磷酸酶及蔗糖酶活性,但过氧化氢酶含量变化不明显。施用沼液可有效促进土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量的增加,且差异显著。沼液配施化肥有效提高土壤微生物生物量(SMB)和有机碳(SOC)含量,其中45%沼液配施55%化肥处理土壤微生物生物量碳(SMBC),微生物生物量氮(SMBN)、微生物生物量磷(SMBP)和有机碳(SOC)含量较常规施肥分别显著增加70.0%、195.6%、91.6%和71.6%。施用沼液降低了SMBC/SMBN值,而土壤微生物熵(qMB)和土壤SMBN/TN值均增加,且随着沼液用量的增加先增加后降低。相关性分析表明,土壤SMB与土壤有机质、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾间均呈显著或极显著正相关关系,脲酶、磷酸酶、蔗糖酶均与土壤养分呈显著或极显著正相关关系,过氧化氢酶与土壤养分的相关性不显著。沼液配施化肥对玉米生长及光合作用有显著促进作用,以45%沼液配施55%化肥处理最佳,随着沼液配施比例的增加,玉米产量先增加后降低,45%沼液配施55%化肥处理最高,较常规施肥显著增加40.9%。综合分析,45%沼液配施55%化肥可有效改善土壤结构,显著提高土壤肥力,从而促进作物生长,增加产量,可作为沼液配施化肥的最佳比例。     

长期施肥对稻田土壤微生物群落结构及氮循环功能微生物数量的影响

  【目的】   稻田是陆生生态系统中重要的氮库之一，在氮素生物地球化学循环中具有重要地位。研究不同施肥处理对稻田土壤微生物群落结构及其功能的影响具有重要意义。   【方法】   田间试验位于江苏省金坛市，在取样时试验已进行了6年。施肥处理包括:不施肥对照 (CK)、施化肥 (CF)、化肥+猪粪混施 (CMF)、化肥+秸秆混施 (CSF)。采用高通量测序和定量PCR方法测定稻田土壤微生物群落结构及氮循环相关功能微生物数量。   【结果】   在施用肥料6年后，土壤全碳、可溶性有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮含量均不同程度地提高。与CF相比，CSF和CMF处理土壤pH升高，全碳、可溶性有机碳与养分含量升高。CK与施肥处理的土壤细菌群落结构差异明显，不同施肥处理的细菌群落结构之间有明显差别。聚类结果显示，CK与CMF处理细菌群落聚类更接近，CF处理和CSF处理细菌群落结构更为接近；与CK相比，CF、CMF、CSF处理土壤中氨氧化细菌 (AOB) 和铁氨氧化微生物Feammox A6的丰度显著提高，其中Feammox A6分别增长87.6%、158%和157%。冗余分析结果表明，施肥过程及其对土壤化学性质的改变显著影响土壤细菌群落的组成和分布。   【结论】   施肥导致的反应底物 (NH₄+、NO₃–含量) 及土壤理化性质的差异，是土壤微生物群落结构和功能微生物数量响应的主要决定因素。不施肥与化肥配施猪粪的土壤细菌群落聚类更接近，施化肥与化肥配施秸秆的细菌群落结构更为接近。施肥对氨氧化细菌AOA数量影响不明显，但显著提高氨氧化古菌AOB和厌氧铁氨氧化功能微生物Feammox A6的数量，特别是有机肥 (猪粪、秸秆) 提高Feammox A6数量的效果大于化肥。长期单施化肥土壤中厌氧氨氧化细菌丰度显著降低，反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高；化肥配施猪粪土壤中的厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显，反硝化功能基因narG、nirK、nosZ丰度显著增高；化肥配施秸秆处理厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显，反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高。     

长期施用化肥对红壤性水稻土中微生物生物量、活性及群落结构的影响

利用化肥长期定位试验,研究了施肥对土壤微生物生物量、活性及其群落结构的影响.结果表明:与不施肥相比,长期施用化肥不仅增加了土壤微生物生物量,而且导致了土壤微生物群落结构的分异.其中,有机无机配施处理和2倍NPK配施处理显著提高了土壤有机质含量、全N含量、土壤微生物生物量和土壤微生物活性.NPK均衡施肥处理对土壤有机质、土壤微生物生物量及其活性的影响小于非均衡施肥的处理(NP、NK、N、P、K),适当增施K肥有利于提高土壤微生物中真菌的比例.     

有机无机肥料配施对植烟土壤养分及细菌群落结构的影响

为研究有机无机肥料配施对植烟土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了连续3年施用化肥(CF)、烟草秸秆生物有机肥配施化肥(TBF)和高碳基土壤修复肥配施化肥(HCF)对土壤细菌多样性和群落结构的影响,同时结合土壤理化性质探究不同施肥条件下细菌群落变化的重要影响因素。与CF处理相比,HCF处理土壤碱解氮含量显著降低了34.09%。多样性指数分析显示有机无机肥料配施有提高土壤细菌多样性的趋势,HCF处理土壤细菌多样性最高。有机无机肥料配施提高了土壤放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)细菌丰度,降低了土壤绿湾菌门(Chloroflexi)、Saccharibacteria、厚壁菌门(Firmicutes)、WD272和蓝细菌门(Cyanobacteria)细菌丰度。有机无机肥料配施显著增加了土壤Patulibacter、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、农研丝杆菌属(Niastella)等有益细菌属丰度。Spearman相关性分析和典范对应分析(CCA)表明土壤pH值、碱解氮和速效钾是影响土壤细菌群落结构的重要因子。有机无机肥料配施对植烟土壤细菌多样性和群落结构产生了深刻影响,土壤pH值、碱解氮和速效钾是调控细菌群落结构的重要影响因素,在土壤培肥中应引起充分的重视。     

不同培肥方式对土壤有机碳与微生物群落结构的影响

为揭示旱作区耕地土壤有机碳累积规律及其与土壤微生物群落间的相互作用机制,试验采用磷脂脂肪酸(PLFA)指纹图谱及土壤腐殖质形态分组的方法,通过田间定位试验,研究了马铃薯-马铃薯-油用向日葵-马铃薯-油用向日葵轮作模式下,有机、无机肥配施(不施肥、单施化肥、化肥配施牛粪、化肥配施羊粪、化肥配施生物有机肥、化肥配施黄腐酸钾)对土壤有机碳累积、土壤腐殖质形态的影响及其与土壤微生物群落结构间的相互关系。结果表明:在连续培肥5年间,随培肥时间延长,土壤有机碳呈波动性上升趋势。与对照相比,化肥配施牛粪、化肥配施羊粪处理土壤有机碳以年6.61%和8.97%的增长率累积增加,不同处理外源有机碳含量及有机肥种类的差异影响了土壤有机碳的累积速率。化肥配施高量有机肥(化肥+羊粪、化肥+牛粪)处理显著提高了土壤稳结态、松结态腐殖质含量及松结态/紧结态腐殖质的比例,且以PLFA表征的土壤细菌、真菌、放线菌、原生动物、土壤微生物群落总生物量与对照处理间均有显著性差异(P0.05)。与对照相比,各施肥处理的革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)值均呈降低趋势;但不同有机无机相结合的土壤培肥方式对土壤G+/G-的比例没有显著差异。多元分析表明,基于土壤微生物主要类群磷脂脂肪酸含量的排序轴与基于土壤有机碳、腐殖质形态的排序轴之间相关性(P1=0.568,P2=0.611)较好,累积变量在98.69%上揭示不同有机无机培肥措施影响下的土壤微生物群落生物量与环境因子间的相互关系。土壤松结态腐殖质含量与土壤G+/G-比值正相关。外源有机碳的施入促进了土壤紧结态腐殖碳向稳结态、松结态腐殖质转化;较高量外源有机碳施入有助于提升土壤细菌、真菌的生物量。总体而言,土壤微生物群落结构的变化是受有机无机培肥措施所引起的土壤有机碳含量、腐殖质形态变化驱动;化肥配施牛粪和化肥配施羊粪有利于土壤有机碳积累和松结态腐殖质的形成,促进土壤中微生物生物量提高。研究结果可为宁夏中部干旱区土壤合理培肥提供科学依据。     

减施化肥与不同有机肥配施对稻季土壤细菌群落结构的影响

为了研究减施化肥配施不同有机肥对稻麦轮作体系稻季土壤细菌群落结构的影响，采用Illumina高通量测序技术比较了单施化肥、配施菜籽饼和配施蚯蚓粪这3种施肥模式下稻季不同土层土壤环境因子、细菌群落结构变化特征。与单施化肥相比，配施有机肥显著提高各土层土壤有机质和电导率（EC）含量，配施菜籽饼增幅较大；显著增加各土层土壤氮磷钾养分含量，配施蚯蚓粪的土壤速效氮磷钾养分含量较高。配施有机肥提高土壤细菌Sobs指数和Shannon指数；前三位优势菌门，变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）相对丰度分别达36.24%、18.30%、13.87%；配施有机肥对相对丰度小于1%的菌门影响较大。0-5cm土层土壤细菌群落结构主要受pH、TP影响；5-10cm土层土壤细菌群落结构主要受EC，TP、pH影响；10-15cm土层土壤细菌群落结构主要受TN、pH影响。配施有机肥通过改变土壤理化性质进而影响土壤细菌群落结构，特别是稀有菌群。     

不同培肥措施对宁南旱地土壤酶活性和微生物多样性的影响

为研究不同有机肥和化肥配施对宁南旱地土壤酶活性及微生物群落的影响,探讨有机无机配施条件下土壤肥力、土壤酶活性及微生物多样性的内在联系,为建立科学合理的有机无机配施技术体系提供理论依据。试验设置不施肥(CK)、常规施肥+0.6倍腐熟牛粪(CF1)、常规施肥+腐熟牛粪(CF2)、常规施肥+秸秆还田(CFS)4个处理,通过1年田间试验,研究土壤肥力、纤维素二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、正乙酰葡萄糖氨基胺酶和碱性磷酸酶及土壤细菌、真菌多样性、群落结构的变化规律。结果表明,不同培肥处理较不施肥处理能够显著提高土壤养分含量,CF2处理的土壤养分最高。与CK处理相比,CF2处理的土壤有机质、有效磷、速效钾和全氮显著提高了2.22%、112.18%、52.13%和16.45%。与CK相比,CF2处理的土壤β-葡萄糖苷酶、纤维素二糖水解酶、正乙酰葡萄糖氨基胺酶和碱性磷酸酶活性显著提高了107.63%、10.72%、4.40%和39.88%。与CK相比,CF1、CF2和CFS处理均降低了土壤细菌多样性和丰富度,CF1和CF2处理增加了土壤真菌多样性和丰富度。对于微生物群落而言,CF2处理增加了土壤细菌绿弯菌门、酸杆菌门和土壤真菌被孢菌门、担子菌门的相对丰度。综上,CF1、CF2和CFS处理均可提高土壤养分含量,土壤β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶活性对腐熟牛粪的响应更为敏感。土壤速效钾和有效磷是影响土壤细菌群落构成的环境因子,土壤有机质和全氮是土壤真菌群落构成的环境因子。因此,常规施肥+腐熟牛粪(CF2)处理有利于提高宁南山区的土壤肥力和维持生态系统的稳定。     

不同施肥管理措施对土壤碳含量及基础呼吸的影响

连续7年试验研究了施用15t/hm2和7.5t/hm2有机肥(包括EM堆肥、EM鸡粪肥和传统堆肥)、化肥和对照处理对土壤碳含量与基础呼吸的影响,结果表明:随有机肥施用量的提高,土壤可溶性碳、总有机碳、微生物生物量碳和土壤的基础呼吸随之增加。施用化肥可一定程度提高土壤可溶性碳、总有机碳、微生物生物量碳和土壤的基础呼吸。不同施肥措施对土壤有机碳、微生物生物量碳和土壤基础呼吸的影响趋势为EM堆肥处理>传统堆肥处理>化肥处理>对照,施肥对土壤微生物代谢商的影响趋势为EM堆肥处理<传统堆肥处理<化肥处理<对照。土壤微生物生物量碳与可溶性碳、总有机碳及土壤基础呼吸之间呈极显著正相关。土壤微生物代谢商与土壤可溶性碳、总有机碳、微生物生物量碳及基础呼吸之间呈极显著负相关。     

不同用量猪粪对红壤花生坡地水土流失和磷素流失的影响

通过田间径流微区定位试验,以中亚热带3种典型母质(花岗岩、红砂岩、红黏土)发育红壤花生坡地为研究对象,以当地常规化肥用量处理为对照,连续3年研究了在常规化肥用量减半条件下配施6个不同用量腐熟猪粪(猪粪含有0,0.5,1,2,4,8倍的对照处理磷用量)对红壤花生坡地水土流失和磷素流失的影响,以期为典型红壤地区合理施用猪粪提供科学依据。结果表明:化肥减半配施猪粪处理能有效降低红壤坡地的产流产沙,但随着猪粪用量的增加,径流水和泥沙磷含量均呈线性增加,环境风险增大。径流量和泥沙量均为花岗岩红壤红砂岩红壤红黏土红壤。配施3 500kg/(hm~2·a)猪粪,花岗岩红壤的径流量减少了28.0%、泥沙量减少了6.3%,红砂岩红壤的径流量减少了23.2%、泥沙量减少了37.1%;而配施7 000kg/(hm~2·a)猪粪,红黏土红壤的径流量减少了40.7%,泥沙量减少了12.8%。当花岗岩红壤、红砂岩红壤、红黏土红壤的猪粪用量分别达到14 000,28 000,28 000kg/(hm~2·a)时,径流水总磷平均含量超过地表水环境质量标准V类限值。径流水总磷含量为花岗岩红壤红黏土红壤红砂岩红壤,而泥沙总磷含量则为红黏土红壤花岗岩红壤红砂岩红壤。在减半化肥用量条件下花岗岩红壤和红砂岩红壤配施与常规化肥处理等磷量[P含量40kg/(hm~2·a)]的猪粪、红黏土红壤配施2倍常规化肥处理磷含量[P含量80kg/(hm~2·a)]的猪粪,可有效减少水土流失,且3年内不会增加磷素流失风险。     

连年翻压绿肥对植烟土壤物理及生物性状的影响

【目的】土壤的生物性状可作为评价土壤生态环境质量的指标,而土壤的物理性状对土壤的水、 肥、 气、 热等因素具有调控作用。绿肥是一种养分全面的优质生物肥源,翻压的绿肥种类以及绿肥和化肥的配施比例会影响土壤微生物的种群数量以及土壤酶活性,并对土壤的物理、 化学和生物性质以及生产力产生重要影响。本文研究连年翻压绿肥后土壤中微生物种群数量、 微生物量碳、 土壤酶的年际变化及其对植烟土壤团粒结构和土壤紧实度影响,旨在为烟区土壤改良和特色烟叶开发提供理论依据。【方法】利用3年田间定位试验,研究了连年翻压绿肥对植烟土壤物理及生物性状的影响; 将鲜土样过2 mm筛后,利用平板涂布法以及氯仿熏蒸培养法测定了连年翻压绿肥后土壤中细菌、 真菌和放线菌数量以及微生物量碳的含量; 将土样风干并过1 mm 筛后测定了土壤脲酶、 酸性磷酸酶以及过氧化氢酶的活性。土壤紧实度采用CP40Ⅱ数显式土壤紧实度仪对不同处理的土壤进行原位测定; 而土壤团聚体结构采用沙维诺夫法进行,采集的原状土样采用干筛法进行分级,然后计算出不同粒级团聚体的百分含量以及平均重量直径和几何平均直径。 【结果】连年翻压绿肥显著降低了10 cm土层处的土壤紧实度,且以翻压高量绿肥处理（30000 kg/hm2+85%化肥,GMH）的土壤紧实度最低,其土壤紧实度较常规施肥 (F) 和不施肥 (CK) 处理分别降低了25.4%和29.9%; 翻压绿肥增加了土壤中大于7 mm 的机械团聚体含量,但降低了小于1 mm 机械团聚体的含量。随着翻压绿肥年限的增加,翻压绿肥土壤中细菌、 真菌和放线菌的数量以及土壤微生物量碳均呈增加的趋势,翻压3 年绿肥后,GMH处理的土壤细菌、 真菌和放线菌的数量以及土壤微生物量碳含量较F处理分别提高了49.0%、 47.8%、 35.4%和40.7%; 与常规施肥相比,翻压低量绿肥 （15000 kg/hm2+85%化肥,GML）降低了土壤脲酶和过氧化氢酶的活性,但翻压高量绿肥能够恢复和提高其活性。【结论】连年翻压绿肥能够降低土壤紧实度,增强土壤团聚结构的稳定性,提高土壤中细菌、 真菌和放线菌的数量以及土壤微生物量碳的含量; 翻压高量的绿肥有利于土壤中脲酶、 过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性的提高。     

红壤翻压绿肥对烟草农艺性状及线虫危害的影响

通过2种化肥用量、5种翻压绿肥量组成的10个处理田间小区试验,研究云南红壤翻压绿肥量对烟草农艺性状及线虫危害的影响。结果表明,烟草叶片大小、株高、茎粗与翻压绿肥量呈显著或极显著正相关;烟草采收末期,红壤寄生性线虫和非寄生性线虫数量随着翻压绿肥数量的增加而趋于增加,烟草根结线虫危害级别与翻压绿肥量呈极显著负相关。因此,翻压绿肥改善了烟草养分供给,促进了烟草生长,增强了烟草抗御线虫危害的能力,对烟草根结线虫危害起到了防治作用。生产上通常翻压绿肥15 000 kg/hm2,以达优质适产。     

不同种植模式对土壤微生物区系及烟叶产量与质量的影响

为探明不同烤烟(nicotiana tobacumL.)种植模式对土壤微生物区系及烟叶产量和质量的影响,采用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids,PLFAs)方法研究了连作烟、轮作烟、麦套烟和麦茬烟等4种烤烟种植模式下耕层(0～25cm)土壤微生物的群落动态,并探讨了烟叶产质量的变化。研究结果表明,在绿肥翻压期,土壤微生物总PLFAs的含量以麦茬烟处理最低;在烟草团棵期,轮作烟处理最高且与其他处理差异显著;而在现蕾期和成熟期,各处理之间无显著差异。各微生物类群的PLFAs含量及其在不同处理间的差异均随生育期而异,其中真菌PLFAs含量在各处理间的差异不显著。真菌和细菌的PLFAs比值及革兰氏阳性细菌与阴性细菌的比值显示,整个土壤微生物及细菌部分的群落结构均受烤烟种植模式和生育期的影响。其中,土壤微生物群落结构的变化以麦茬烟处理最明显。各微生物类群在成熟期的主成分分析结果显示,烤烟种植模式之间存在明显分异,与连作烟相比,麦茬烟的土壤微生物群落结构与之类似,而轮作烟和套作烟则变化较大。此外,不同种植模式显著影响烤后烟叶的经济性状及化学成分。与连作烟相比,种植模式改变后有利于烟叶等级结构、均价及产值的提高,并显著增加烟叶中的钾含量,但不利于烟叶中糖分的积累,各植烟模式中以麦套烟和麦茬烟的综合效益较好。该研究结果有助于了解烤烟种植对土壤生物环境的影响,并为中国北方烟区烤烟种植制度的优化提供依据。     

不同施肥处理对长期不施肥区稻田土壤微生物生态特性的影响

采用室内恒温培养方法,研究了不同施肥处理对水稻长期肥料试验中不施肥区（CK）和全肥区（NPK）土壤酶活性及微生物群落结构的变化。结果表明,施肥处理（单施化肥、施猪粪和施秸杆）可以显著提高土壤的微生物量碳以及脲酶、酸性磷酸酶的活性,施用有机肥的效果明显大于单施化肥; 有机肥在无肥区（CK）的施用效果与在全肥区（NPK）的效果接近。PLFA分析表明,施肥使无肥区（CK）土壤微生物群落结构发生了显著的变化,施用有机肥显著增加了土壤微生物群落结构的多样性。与不施肥和单施化肥相比,施有机肥主要增加了细菌和真菌的特征脂肪酸如不饱和脂肪酸、环状脂肪酸cy19∶0等的相对含量,而降低了放线菌标记性脂肪酸10Me18∶0的相对含量。     

腐熟羊粪有机肥配施无机肥对植烟土壤微生物群落结构和多样性的影响

为了探究腐熟羊粪有机肥与无机肥配施对洛阳烟区植烟土壤微生物群落结构和土壤肥力特性的影响，采用盆栽控制试验和高通量测序技术，研究了不施肥（CK）、100%无机氮肥（T0）、50%羊粪有机肥氮+50%无机氮肥（T50）和100%羊粪有机肥氮（T100）4个处理下植烟土壤细菌和真菌群落结构及多样性的差异，并结合土壤理化性质分析了土壤肥力指标与土壤微生物多样性的关系。结果表明：植烟土壤细菌优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和放线菌门（Actinobacteria），土壤真菌优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）；T50处理的变形菌门、酸杆菌门和子囊菌门相对丰度最高，但放线菌门和担子菌门相对丰度最低；NMDS分析和相似性分析发现，T50处理的土壤微生物群落结构与其他处理差异显著；Alpha多样性分析也表明，T50处理土壤细菌和真菌群落的丰富度和多样性最高。不同处理土壤理化性质和土壤关键酶活性差异显著，以T50处理土壤养分含量和土壤碳氮代谢酶的活性最高；Pearson相关性分析显示，土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量及蛋白酶和脲酶活性与植烟土壤微生物多样的关系最为密切。总之，采用腐熟羊粪有机肥和无机肥配施通过影响植烟土壤细菌和真菌群落结构和多样性，促进了土壤养分的释放和转化，有利于土壤养分的供应和土壤质量的提升，研究结果为洛阳烟区应用羊粪有机肥改良土壤提供了理论依据。     

有机无机肥配施对杭嘉湖地区稻田氮素利用率及环境效应的影响

采用田间试验结合15 N同位素示踪,研究有机无机肥配施对浙江省杭嘉湖平原稻田氮素利用率及环境效应的影响,结果表明:在施氮量150kg/hm2基础上,加施有机肥3 000kg/hm2,稻谷增产9.8%～17.7%,氮素利用率达到47.9%,比单施化肥提高4.8%。而在施氮量210kg/hm2的基础上增施有机肥,稻谷产量及氮素利用率均呈下降趋势。硝态氮是稻田土壤氮素损失的主要形式,施用有机肥能有效地降低氮素损失率。在施氮量150kg/hm2基础上配施有机肥,氮素通过田间径流的流失率由0.85%降至0.70%,氮素通过渗漏水损失率由1.29%降至0.96%;施氮量达到210kg/hm2后,施用有机肥对减少氮素流失的效果不明显。综合考虑试验点土壤特性、施肥目标产量以及对农田环境污染的潜在风险,建议以每1hm2施用纯氮150kg、配施3 000kg有机肥较为适宜。     

长期不同施肥措施下黑土作物产量与养分平衡特征

为了明确长期不同施肥措施下黑土作物产量及养分平衡特征,利用开始于1979年的哈尔滨黑土肥力长期定位试验,以小麦-大豆-玉米轮作(3a)为一个周期,选取对照(不施肥,记作CK)、常量氮磷钾化肥配施(小麦施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为75、150 kg/hm2,玉米施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,K2O共施75 kg/hm2,记作NPK)、常量有机肥(施肥18 600 kg/hm2,记作M)、常量化肥有机肥配施(化肥施量同NPK,有机肥施量同M,记作MNPK)和二倍量氮磷化肥有机肥配施(小麦施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为150、300 kg/hm2,、玉米施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,有机肥共37 200 kg/hm2,记作M2N2P2)5个处理,研究了不同作物的平均产量、产量年际变化和土壤养分表观平衡。结果表明:1)较CK,长期平衡施用化肥或化肥配施有机肥提高了作物产量,多年平均增产率分别在82.5%~91.6%(小麦)和35.6%~40.9%(玉米)之间。长期不同施肥措施增产效果表现为M2N2P2MNPKNPKM,有机无机肥配施与单施化肥处理间作物产量差异不显著。2)长期不施肥处理小麦和玉米产量随试验年限推移呈下降趋势,降幅分别为13.93和42.61 kg/(hm2·a),大豆则以7.409 kg/(hm2·a)的速率增加。施肥处理小麦、大豆和玉米产量随试验年限的增加呈总体上升的趋势。3)在该试验条件下,长期施用常量化肥处理(NPK)和常量化肥有机肥配施处理(MNPK)土壤氮亏缺量分别为29.7和17.5 kg/hm2,磷盈余量分别为33.4和61.2 kg/hm2。各处理土壤中钾素均表现为亏缺,亏缺量在30.4~73.0 kg/hm2之间。MNPK处理氮、钾供应状况有所改善,较NPK处理分别增加12.2和27.6 kg/hm2。4)作物产量与土壤有机质、碱解氮、有效磷、降雨量、生育期日平均气温呈显著正相关关系(P0.05)。5)在黑土小麦-大豆-玉米典型轮作制度下,基于土壤养分平衡特征提出"稳氮、减磷和增钾"的施肥策略。该研究为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据。     

小麦-玉米-大豆轮作下黑土农田土壤呼吸与碳平衡

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,探讨农田生态系统的土壤呼吸与碳平衡对于科学评价陆地生态系统在全球变化下的源汇效应具有重要意义。基于中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,对不同施肥处理下黑土小麦-玉米-大豆轮作体系2005—2007年的作物固碳量与土壤CO2排放通量进行了观测,并对该轮作体系下黑土农田生态系统的碳平衡状况进行了估算。结果表明:在小麦-玉米-大豆轮作体系中,作物固碳量的高低表现为:玉米>大豆>小麦,平均值分别为6 513 kg(C).hm-2、4 025 kg(C).hm-2和3 655kg(C).hm-2。从作物生长季土壤CO2排放总量来看,3种作物以大豆农田生态系统的土壤CO2排放总量最高,平均值达4 062 kg(C).hm-2;其次为玉米,为3 813 kg(C).hm-2;而小麦最低,为2 326 kg(C).hm-2。3种作物轮作下NEP(净生态系统生产力)均为正值,表明黑土农田土壤-作物系统为大气CO2的"汇",不同作物系统的碳汇强度表现为玉米>小麦>大豆,三者的平均值分别为3 215 kg(C).hm-2、1 643 kg(C).hm-2和512 kg(C).hm-2。长期均衡施用氮、磷、钾化肥或氮、磷、钾化肥配施有机肥后,小麦、玉米和大豆农田生态系统的固碳量和土壤CO2排放总量均明显增加,并在氮、磷、钾配施有机肥处理下达到最高。不同的施肥管理措施将改变土壤-植物系统作为大气CO2"汇"的程度,总体表现为化肥均衡施用下NEP值较高,而化肥与有机肥配施下农田生态系统的NEP值较低。