不同栽培环境下有机与常规蔬菜土壤的细菌群落多样性差异

土壤细菌群落在蔬菜栽培中发挥着重要作用。基于DNA和RNA水平,利用PCR-DGGE技术研究了不同栽培环境下有机与常规蔬菜土壤细菌群落多样性差异,以及土壤理化性质与细菌群落多样性的关系。结果表明：不同栽培方式下土壤细菌多样性存在明显差异,土壤微生物的优势种群和数量受有机、常规栽培和季节影响,有机栽培较之常规栽培能够显著增加土壤细菌群落多样性;聚类分析表明,16S rDNA细菌群落多样性与季节相关,而16S rRNA细菌群落多样性与栽培方式相关;差异条带测序显示,大多细菌与不可培养细菌种属有较高同源性,其余9种推测属于假单胞菌属;CCA分析说明pH是影响土壤细菌群落多样性的主要因素,有机栽培土壤中微生物生物量C、N以及有机质含量显著高于常规栽培土壤。综上,有机栽培能够丰富活性细菌群落多样性,具有土壤优化效应。     

有机、特别与常规栽培对八种蔬菜土壤养分和酶活性的影响

通过田间试验比较了有机、特别与常规栽培对8种蔬菜土壤基本养分和土壤酶活性的影响。结果表明,与常规栽培相比,有机栽培和特别栽培能够提高土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量,改良酸性土壤,并显著提高了土壤酶活性。有机栽培蔬菜土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶和酸性磷酸酶活性均显著高于常规栽培。特别栽培的各项土壤指标基本介于有机和常规之间。研究表明有机栽培能够提高土壤养分和土壤酶活性。     

华北地区有机种植和常规种植模式下土壤重金属含量及污染评价

为探讨有机种植与常规种植两种不同种植方式对土壤重金属含量和污染特性的影响,本文在华北5个地区选取典型的有机蔬菜和有机小麦种植基地及附近相似条件的常规种植地块,比较了土壤中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As共6种重金属含量的差异,并采用不同评价方法对不同种植方式下土壤中重金属的污染程度进行了评价。结果表明:与常规种植相比,有机种植减轻了土壤酸化和盐渍化,提高了土壤有机质含量和阳离子交换量,在一定程度上有利于降低土壤中重金属的生物有效性。与土壤背景值相比,所有调查地区的土壤重金属均有不同程度的增加和积累。与常规种植相比,有机种植模式能有效降低土壤中Cd、Cr含量,有机小麦种植地块因长期施用大量有机肥导致土壤中Cu、Zn、As大量富集;而常规温室菜田同时施用大量的有机肥、化肥及农药,土壤中Cu、Zn、As富集的风险比有机种植模式高;露天蔬菜有机种植地块土壤中Cu、Zn、As含量与常规地块差异不明显。综合污染指数评价结果显示,调查地区土壤均属于轻污染程度,主要贡献因子为Cd、Cu、Zn,有机种植降低了土壤中重金属的综合污染水平;地累积指数法评价结果表明,调查地区处于无污染到中等污染水平,最明显的污染元素是Cd,有机种植降低了土壤中重金属污染的程度和风险;潜在生态危害指数评价结果表明,所调查地块存在轻微潜在生态风险,其中产生较大生态危害的是Cd,表现出轻微生态危害程度。本研究表明,有机种植减轻了土壤中重金属综合污染水平和污染风险,并减轻了土壤重金属的潜在生态危害。     

施用有机肥和化肥对菜田土壤酶动态特性的影响

通过露地田间栽培黄瓜试验,研究施用有机肥和化肥对土壤中性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶和转化酶动态特性的影响。结果表明,露地菜田土壤酶活性随土层的加深而减弱,0～10cm土层酶活性明显高于10～20cm。菜田耕层土壤酶活性季节性变化明显,作物旺盛生长期土壤酶活性高,而作物生长初期和末期,土壤酶活性较低。施用有机肥、化肥在一定条件下可以改变土壤酶活性。施用半腐熟有机肥,生育初期酶活性低,生育后期逐渐升高;施用氮肥,在黄瓜各个生育期均不同程度地降低了酶的活性,而增施磷、钾肥却不同程度地提高了酶的活性。     

有机和常规施肥模式的土壤养分特征及对不同食味型粳稻产量和品质的影响

为探究有机栽培对稻田土壤养分及不同食味型水稻产量和品质形成的影响,本研究以味优高产型粳稻(南粳46和苏香粳100)和味中高产型粳稻(常农粳8号和淮香粳15号)为材料,设置有机和常规2种栽培模式,对多个关键生育期(分蘖期、抽穗期、灌浆结实期和成熟期)的0~10 cm和10~20 cm土层养分含量及不同食味型粳稻的产量和品质进行比较。结果表明,分蘖期到成熟期,0~10 cm和10~20 cm土层速效磷和速效钾含量均表现为常规栽培<有机栽培;除成熟期外,有机栽培下0~10 cm和10~20 cm土层碱解氮和有机质含量在各生育时期均显著大于常规栽培。有机栽培较常规栽培降低了2种食味型粳稻的穗数,降幅均为20%左右,但提高了味中高产粳稻每穗粒数,分别提高了5.60%和6.35%,并降低了味优高产粳稻每穗粒数,分别降低了2.17%和2.52%。通径分析表明,栽培方式和品种对穗数均表现为负效应,其中栽培方式影响最大,品种较栽培方式对千粒重和结实率的影响最大。另外,有机栽培显著改善了2种食味型粳稻的外观品质、食味品质和RVA谱特征值。相关性分析表明,土壤碱解氮含量与直链淀粉含量呈显著负相关、与蛋白质含量呈显著正相关;而速效磷和速效钾含量均与直链淀粉和蛋白质含量呈显著负相关。本研究结果为优化水稻有机栽培技术、提高稻米的产量和品质提供了理论依据。     

黄土高原不同植物群落土壤团聚体中有机碳和酶活性研究

以黄土高原延河流域森林区3种典型植物群落为研究对象,研究了3种植物群落土壤团聚体中有机碳的含量、组分及土壤酶活性,分析了有机碳与酶活性的关系。结果表明:(1)3种植物群落,土壤团聚体各种形态有机碳和酶活性均表现为0~10 cm土层含量高于10~20 cm土层,辽东栎群落0~10 cm土层土壤多酚氧化酶活性却低于10~20 cm土层。(2)土壤团聚体有机碳含量在植物群落间表现为:辽东栎群落人工刺槐群落狼牙刺群落,酶活性在植被群落间的高低表现则不一致。土壤有机碳含量和酶活性在团聚体间均表现为随团聚体粒级的增大而增大,或先增大再减小的趋势。(3)蔗糖酶、纤维素酶以及β-D葡糖苷酶活性与各种形态有机碳均呈显著的正相关关系,多酚氧化酶和过氧化物酶与有机碳含量相关性不显著。(4)辽东栎群落和狼牙刺群落土壤团聚体蔗糖酶、纤维素酶、以及β-D葡糖苷酶活性在团聚体中表现为:|0.25 mm团聚体||2~0.25 mm团聚体||5~2 mm团聚体||5 mm团聚体|,其多酚氧化酶和过氧化物酶以及人工刺槐群落各种土壤酶活性均表现为2~0.25 mm粒级团聚体中最大。(5)β-D葡糖苷酶活性增大,能促进土壤各种有机碳含量增加;土壤蔗糖酶活性和β-D葡糖苷酶活性的提高有助于土壤活性有机碳含量增加;土壤多酚氧化酶活性的增大,有利于土壤腐殖质碳的积累。     

不同施肥模式对设施秋冬茬芹菜生育期间土壤酶活性的影响

【目的】利用在天津的日光温室蔬菜不同施肥模式定位试验,研究了不同施肥模式对设施菜田土壤酶活性的影响,为设施蔬菜高效施肥和菜田土壤可持续利用提供依据。【方法】取样调查在第9茬蔬菜(秋冬茬芹菜)进行。定位试验设6个处理,在等氮磷钾条件下,分别为1)全部施用化肥氮(4/4CN),2)3/4化肥氮+1/4猪粪氮(3/4CN+1/4PN),3)2/4化肥氮+2/4猪粪氮(2/4CN+2/4PN),4)1/4化肥氮+3/4猪粪氮(1/4CN+3/4PN),5)2/4化肥氮+1/4猪粪氮+1/4秸秆氮(2/4CN+1/4PN+1/4SN),6)2/4化肥氮+2/4秸秆氮(2/4CN+2/4SN)。在芹菜基肥施用前和定植后30、60、90、110天,采取0—20 cm土壤样品,测定土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶、几丁质酶、磷酸酶和脲酶的活性,分析其与土壤微生物量碳氮及土壤可溶性有机碳氮含量之间的关系。【结果】芹菜生育期间不同施肥模式土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶、几丁质酶和磷酸酶的活性总体上先增后降,较高土壤酶活性均出现在芹菜定植后60~90 d; 土壤脲酶活性总体上呈逐渐升高的趋势。芹菜季有机无机肥料配施模式土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶、几丁质酶、磷酸酶和脲酶的活性较4/4CN模式平均分别增加22.9%~92.0%、20.1%~152.4%、23.1%~145.1%、28.7%~273.8%、9.2%~207.8%、13.7%~86.8%和6.5%~56.5%,其中以配施秸秆模式土壤酶活性相对较高,较4/4CN模式平均分别增加59.9%~92.0%、98.9%~152.4%、90.3%~145.1%、171.6%~273.8%、106.4%~207.8%、68.8%~86.8%和30.7%~56.5%。土壤酶活性与土壤微生物量碳氮、可溶性有机碳氮含量及芹菜产量之间总体上呈显著或极显著正相关关系。【结论】同等养分投入量下,设施菜田土壤酶活性表现为有机无机肥料配合显著高于单施化肥,又以配施秸秆效果更佳; 土壤酶活性与土壤微生物量碳氮、可溶性有机碳氮含量和蔬菜产量之间密切相关。说明有机无机肥配施,特别是配施一定的秸秆可有效提高土壤酶活性,维持较高的菜田土壤肥力,有利于设施蔬菜的可持续和高效生产。     

不同栽培方式菜田耕层土壤重金属状况

【目的】评价不同栽培方式(温室、大棚和露地)菜田土壤重金属状况,为菜田土壤质量改善和蔬菜高效安全施肥提供一定的理论依据。【方法】针对我国北方3个区域(东北、黄淮海、西北地区)和南方4个区域(华中、西南、华东、华南地区)主要蔬菜种植区不同栽培方式的典型菜田耕层土壤展开调查,选择的主要菜区不同栽培方式的菜田均为远离城郊的未受到工业“三废”、汽车尾气等污染的农村菜田,取样时间是2013年作物收获后或蔬菜施肥前或生长后期,共采集503个土壤样品,对温室、大棚和露地三种栽培方式下土壤重金属状况进行了研究。【结果】1)采样区设施(温室和大棚)菜田土壤重金属Cu、Zn和Cd总量总体上均高于露地菜田土壤,较露地菜田土壤平均分别高12.2%、21.7%和30.4%。2)随着种菜年限的增加,菜田土壤重金属Cu、Zn和Cd总量呈显著增加的趋势。不同栽培方式菜田土壤中均可能存在几种重金属同时污染的复合污染现象,土壤Cu、Zn、Cd等之间的相关性均达到极显著水平。3)采样区不同栽培方式菜田土壤Cd的二级超标率在19.2%~22.3%之间,温室、大棚和露地菜田土壤Cd的单项污染指数平均分别为0.97、0.98和0.70;土壤Cu、Zn、Pb、Cr、As和Hg的二级超标率在0~14.6%之间,单项污染指数在0.06~0.52之间。【结论】设施菜田N、P2O5和K2O总量及有机肥用量均显著高于露地菜田,可能是造成设施菜田土壤中重金属Cu、Zn和Cd积累显著高于露地菜田的重要原因。采样区设施(温室和大棚)菜田土壤Cd总体上处于污染警戒级状态,露地菜田土壤总体上未受到Cd的污染;设施和露地菜田土壤Cu、Zn、Pb、Cr、As和Hg总体上均未构成对土壤的污染。     

行间生草对核桃园土壤养分、有机碳组分及酶活性的影响

探讨行间生草对核桃园土壤养分、有机碳组分及酶活性的影响,为核桃园的土壤管理提供理论依据和基本资料。以汾阳核桃园土壤为研究对象,设置大豆、毛苕子、箭筈豌豆、黑麦草、自然生草、清耕6个处理,每个处理重复3次,研究核桃园不同土壤深度(0～60 cm)的土壤养分、有机碳组分、酶活性的变化特征。结果表明,随着土层深度的增加,土壤养分含量、酶活性、有机碳组分含量呈降低的趋势,生草对土壤表层(0～20 cm)的影响最大。在0～20 cm土层,与清耕相比,黑麦草处理显著增加土壤有效磷、速效钾的含量,分别为清耕的1.18、1.15倍;豆科植物(箭筈豌豆、毛苕子、大豆)处理下的土壤全氮、碱解氮含量分别提高了17.0%～19.3%、9.7%～11.7%。种植黑麦草的土壤总有机碳(TOC)、轻质有机碳(LFOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)含量分别提高了21.3%、46.0%、40.1%、12.8%、37.0%;在20～40 cm土层,种植黑麦草的TOC、LFOC、DOC、POC、ROC含量分别提高了16.1%、46.0%、22.7%、8.2%、25.3%。豆科植物(大豆)处理显著提高土壤脲酶的活性(P<0.05),提高了16.0%;黑麦草处理显著提高了土壤的蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶的活性(P<0.05),分别提高了10.2%、32.5%、121.4%。因此,要根据土壤肥力状况,选择不同的生草进行种植。     

有机和常规生产施肥方式对棕壤微生物生物量和酶活性的影响

以棕壤为研究对象,设不施肥(CK)、单施化肥(F)、化肥与有机肥1∶3配施(F1M3)、化肥与有机肥3∶1配施(F3M1)、单施有机肥(M)共5个处理,探讨有机和常规生产施肥方式对土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)、微生物量磷(SMBP)和土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性的影响。结果表明:与不施肥相比,施肥使SMBC/N有不同程度的降低,单施化肥使SMBC、SMBN、SMBP均有明显降低,脲酶和过氧化氢酶活性下降,中性磷酸酶活性升高;有机生产施肥方式能提高土壤微生物量含量,SMBC表现为单施有机肥>有机无机配施>单施化肥,SMBN和SMBP表现为F1M3>M>F3M1>F;有机肥对蔗糖酶活性影响不大,单施有机肥抑制中性磷酸酶活性;土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、中性磷酸酶活性与微生物量碳氮磷有明显相关性。土壤微生物学指标可以有效区分单施化肥的常规生产和单施有机肥的有机生产,SMBC可响应有机生产过程中是否施用过化肥。     

有机栽培和常规栽培水稻体系土壤酶及微生物量的比较研究

本研究探讨了有机栽培与常规栽培体系下水稻土微生物量及脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的动态变化过程,以及有机栽培体系不同肥料调控措施对上述指标的影响.结果表明:与常规栽培水稻体系相比,有机栽培水稻有利于土壤微生物的生长和繁衍;水稻生长不同时期有机栽培方式的土壤微生物生物量碳、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性均高于常规栽培体系.就水稻全生育期而言,土壤微生物生物量碳高于常规栽培7.3%～9.1%;脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别高于常规栽培7.3%～14.5%、5.2%～6.5%和12.5%～29.2%;有机水稻栽培体系下配施生态肥,在有机肥施用量减半时,土壤微生物生物量碳含量及土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性较单施有机肥平均分别提高1.6%、6.8%、1.3%和14.8%,在水稻生长前期和中期该增加作用尤为显著.     

有机、无公害与常规蔬菜生产模式土壤及植株性状比较研究初报

试验研究结果表明,施用有机肥可促进蔬菜植株生长和增产,且有利于改善土壤理化性质,提高土壤肥力。有机、无公害生产模式土壤有机质、全N、速效钾含量分别较常规生产模式高48.5%、25.4%、130.1%和5.1%、4.3%、81.6%;有机生产模式西红柿维生素C、总糖、可溶性固形物分别比常规生产模式高11.9%、14.1%和3.9%,芹菜维生素C、总糖、可溶性固形物分别较常规生产模式高11.2%、12.5%和43.8%。有机、无公害生产模式芹菜NO-3含量分别较常规模式低30.6%和25.9%。     

施肥对日光温室土壤微生物与酶活性变化的影响

在日光温室内,采用田间试验的方法,研究不同施肥处理对西红柿土壤酶活性和土壤微生物数量的影响。结果表明:施有机肥、化肥、有机肥 叶面肥处理土壤磷酸酶活性增加,施化肥 叶面肥处理比施化肥处理土壤磷酸酶活性增加;施有机肥处理土壤脲酶活性增强;施化肥 叶面肥处理土壤磷酸酶活性比施有机肥 叶面肥处理降低;施肥对蔗糖酶和过氧化氢酶活性的影响较小。施有机肥处理土壤细菌、真菌和放线菌数量增加,施化肥处理土壤细菌数量降低,土壤真菌和放线菌数量增加。     

Chemical and biochemical properties in a silty loam soil under conventional and organic management

To improve soil fertility, efforts need to be made to increase soil organic matter content. Conventional farming practice generally leads to a reduction of soil organic matter. This study compared inorganic and organic fertilisers in a crop rotation system over two cultivation cycles: first crop broad bean (Vicia faba L.) and second crop mixed cropped melon-water melon (Cucumis melo-Citrullus vulgaris) under semi-arid conditions. Total organic carbon (TOC), Kjeldahl-N, available-P, microbial biomass C (Cmic), and N (Nmic), soil respiration and enzymatic activities (protease, urease, and alkaline phosphatase) were determined in soils between the fourth and sixth year of management comparison. The metabolic quotient (qCO₂), the Cmic/Nmic ratio, and the Cmic/TOC ratio were also calculated. Organic management resulted in significant increases in TOC and Kjeldahl-N, available-P, soil respiration, microbial biomass, and enzymatic activities compared with those found under conventional management. Crop yield was greater from organic than conventional fertilizer. The qCO₂ showed a progressive increase for both treatments during the study, although qCO₂ was greater with conventional than organic fertilizer. In both treatments, an increase in the Cmic/Nmic ratio from first to second crop cycle was observed, indicating a change in the microbial populations. Biochemical properties were positively correlated (p < 0.01) with TOC and nutrient content. These results indicated that organic management positively affected soil organic matter content, thus improving soil quality and productivity.     

Soil microbial biomass and activity in organic tomato farming systems: Effects of organic inputs and straw mulching

Organic farming is rapidly expanding worldwide. Plant growth in organic systems greatly depends on the functions performed by soil microbes, particularly in nutrient supply. However, the linkages between soil microbes and nutrient availability in organically managed soils are not well understood. We conducted a long-term field experiment to examine microbial biomass and activity, and nutrient availability under four management regimes with different organic inputs. The experiment was initiated in 1997 by employing different practices of organic farming in a coastal sandy soil in Clinton, NC, USA. Organic practices were designed by applying organic substrates with different C and N availability, either in the presence or absence of wheat-straw mulch. The organic substrates used included composted cotton gin trash (CGT), animal manure (AM) and rye/vetch green manure (RV). A commercial synthetic fertilizer (SF) was used as a conventional control. Results obtained in both 2001 and 2002 showed that microbial biomass and microbial activity were generally higher in organically than conventionally managed soils with CGT being most effective. The CGT additions increased soil microbial biomass C and activity by 103-151% and 88-170% over a period of two years, respectively, leading to a 182-285% increase in potentially mineralizable N, compared to the SF control. Straw mulching further enhanced microbial biomass, activity, and potential N availability by 42, 64, and 30%, respectively, relative to non-mulched soils, likely via improving C and water availability for soil microbes. The findings that microbial properties and N availability for plants differed under different organic input regimes suggest the need for effective residue managements in organic tomato farming systems.     

双季稻田马铃薯不同覆盖栽培对土壤酶活性的影响

为探讨双季稻区春马铃薯不同覆盖模式下稻田土壤酶活性的变化情况, 在大田条件下, 以露地处理为对照, 设置稻草、无纺布、稻草+无纺布、黑膜、稻草+黑膜5 种覆盖处理。结果表明: 地表覆盖显著影响土壤酶活性。其中, 稻草覆盖显著(P<0.05)提高碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶酶活性, 分别较对照提高17.55%、24.77%和87.2%; 稻草+无纺布覆盖显著(P<0.05)提高芳基酰胺酶和脱氢酶活性, 分别较对照提高8.03%和71.05%; 黑膜覆盖显著(P<0.05)提高β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性, 分别较对照提高23.44%、22.70%、37.43%和146.30%; 稻草+黑膜覆盖显著(P<0.05)提高β-葡萄糖苷酶、芳基酰胺酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性, 分别较对照提高34.76%、19.31%、19.03%、51.98%和125.62%。由此得出, 覆盖稻草并加盖黑膜可显著提高与土壤养分循环有关的主要土壤酶活性, 利于提高土壤质量。     

Soil microbial activity after restoration of a semiarid soil by organic amendments

Unsuitable agricultural practices together with adverse environmental conditions have led to degradation of soil in many Mediterranean areas. One method for recovering degraded soils in semiarid regions, is to add organic matter in order to improve soil characteristics, thereby enhancing biogeochemical nutrient cycles. In this study, the effect of adding the organic fraction of urban wastes (both fresh and composted) on different carbon fractions and on microbiological and biochemical parameters (microbial biomass C, basal respiration and different enzymatic activities) of a degraded soil of SE Spain has been assessed in a 2 year experiment. Three months after the addition of the organic material, spontaneous plant growth occurred and the plant cover lasted until the end of the experiment. Organic soil amendment initially increased the levels of soil organic matter, microbial biomass, basal respiration and some enzyme activities related to the C and N cycles These values decreased but always remained higher than those of the unamended soil. The results indicate that the addition of urban organic waste is beneficial for recovering degraded soils, the microbial activity of which clearly increases with amendment. The incorporation of compost seemed to have a greater positive effect on the soil characteristics studied than the incorporation of fresh organic matter.