长期单施化肥和有机无机配合条件下红壤蔗区土壤生物学性状及细菌多样性差异

【目的】分析红壤区长期施肥的蔗区土壤生物学性状和细菌多样性,旨在提出提升红壤蔗区土壤肥力与健康的施肥方案。【方法】试验从1995年开始,于广西来宾市蒙村镇那洪村甘蔗长期试验站进行。试验设置不施肥(CK)、 长期单一施用化肥(NPK)和长期化肥配施有机肥(NPKM)3个处理。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)以及稀释平板法等传统和现代分析技术,比较分析了3种长期不同施肥处理对蔗区土壤生物学指标、 细菌多样性等指示土壤肥力与健康状况指标的影响。【结果】施肥处理导致甘蔗产区土壤pH下降,NPK处理下降幅度大于NPKM处理。土壤中可培养微生物数量(细菌、 真菌和放线菌)均以NPKM处理为最高,NPK处理真菌数量显著高于CK,放线菌数量却显著低于CK土壤,细菌数量两者间无显著差异。微生物量碳、 氮以及涉及碳、 氮、 磷循环的土壤酶活性均以NPKM处理土壤为最高,与NPK和CK土壤差异显著。NPK处理土壤中β-葡糖苷酶活性以及微生物量碳高于CK土壤,但蛋白酶、 磷酸酶活性以及微生物量氮显著低于CK土壤。NPKM处理土壤中细菌多样性指数(H)、 丰富度(S)以及均匀度(EH)指数等同样表征土壤肥力与质量的敏感指标均高于NPK和CK土壤。【结论】长期施肥可不同程度地导致红壤蔗区土壤pH下降,长期单一施用化肥处理下降幅度高于化肥与有机肥配施处理。长期单一施用化肥加剧了土壤肥力下降与质量劣化,化肥配施有机肥是减缓红壤甘蔗产区土壤pH下降、 提升土壤肥力和保持土壤健康的有效措施。     

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。     

长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响

以农业部耕地保育福建观测实验站的长期肥料试验为平台,研究了长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响。结果表明:与不施肥(CK)相比,单施NPK(NPK)、NPK配施牛粪(NPKM)及NPK配施秸秆(NPKS)的土壤酶活性均有不同程度的提高,其中NPKM可显著提高转化酶活性,NPKS可显著提高脲酶活性。施肥均不同程度地提高了土壤细菌、真菌及放线菌的数量,尤其是放线菌数量,提高幅度均达到显著性水平;NPKS可显著提高土壤细菌数量,NPKM可显著提高土壤真菌数量。施肥均会对真菌群落产生重要影响;单施化肥对土壤细菌群落的影响不大,增施有机物料会对细菌群落产生明显影响;施用牛粪会对放线菌优势群落产生影响。以上结果表明,有机无机配施更有利于提高土壤酶活性和土壤微生物数量,提升土壤生物肥力。     

长期施肥对黄泥田土壤微生物群落结构及团聚体组分特征的影响

【目的】黄泥田是中国南方稻作区主要的中低产田之一土壤微生物和团聚体组分是影响黄泥田土壤肥力及生产力的重要因素,研究长期施肥对其影响为黄泥田土壤肥力评价与培肥技术提供理论依据。【方法】以福建省黄泥田28年长期定位施肥试验为基础,设4个处理为对照(不施肥,CK)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+牛粪(NPKM)、氮磷钾肥+秸秆还田(NPKS)。采集0-20 cm耕层土壤样品,利用磷脂脂肪酸分析技术研究了土壤微生物群落结构,并用湿筛法测定了水稳性团聚体组分特征。【结果】与CK相比施肥增加土壤微生物磷脂脂肪酸种类数16.67%~38.89%提高土壤微生物总量26.71%~47.30%,其中细菌、真菌和放线菌等数值差异均达显著水平;长期不施肥(CK)易导致土壤中放线菌缺乏而NPKM更有利于提升土壤微生物菌群种类与数量。土壤磷脂脂肪酸第一和第二主成分分析综合了89.80%方差贡献率,提取出C17:1w8(细菌G-)、C12:0(细菌)、cy19:0w8(伯克霍尔德菌)、C17:0(节杆菌)、C18:1w7(假单胞杆菌)、C10Mel7:0(放线菌)等6种主要变异信息。此外,NPKM与NPKS可增加0.25~2.0 mm水稳性团聚体4.74~8.47个百分点,各施肥处理该粒径下C、N含量分别提高1.63%~32.58%和3.82%~13.74%。NPKS有利于促进0.25 mm大团粒结构形成而NPKM更有利于提升不同粒径下C、N含量。细菌、放线菌和微生物总量与水稳性团聚体0.25~2.0 mm粒径呈显著的正相关(P0.05)与水稳性团聚体0.25 mm粒径呈显著的负相关细菌、微生物总量与不同粒径碳含量均呈极显著正相关。【结论】黄泥田合理施肥可显著地提高土壤微生物群落数量及含量,促进0.25 mm团聚体形成,增加不同粒径团聚体C、N含量,其中NPKM对黄泥田培肥地力的效果最好。     

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。     

有机无机复混肥施用量对热带水稻土微生物群落和酶活性的影响

  【目的】  研究一次性施用不同量的有机无机复混肥对热带地区水稻产量及土壤微生物群落与酶活性的影响,为该区域水稻高效肥料管理提供科学依据。  【方法】  水稻田间试验连续进行了3季 (2018年早稻–晚稻,2019年早稻)。施肥设5个处理:不施肥对照 (CK),常规化肥分3次施用 (CF),采用一次性基施的等量、减10%和减20%氮磷钾养分投入量的有机无机复混肥处理 (OF、–10%OF和–20%OF)。2019年早稻收获后测产,同时取0—20 cm土壤样品,分析土壤理化性质和酶活性,采用Illumina高通量测序技术测定土壤细菌和真菌群落组成、多样性和结构。  【结果】  OF、–10%OF和 –20%OF处理的水稻产量没有显著差异,均与化肥处理 (CF) 相当。与CF相比,3个有机无机复合肥处理显著提高了土壤pH,对土壤全量氮磷钾没有显著影响;OF处理显著提高了土壤有机质含量;–20%OF处理显著提高了土壤碱解氮 (15.40%)、速效钾含量 (39.75%);OF和–10%OF处理显著提高了土壤有效磷 (49.82%、46.02%) 和速效钾含量 (91.40%和30.44%);有机无机复混肥处理对土壤酶活性没有显著影响。施用有机无机复混肥影响了真菌和细菌的多样性。其中–20%OF处理显著提高了细菌、真菌的Chao1指数和真菌的物种丰富度指数。在群落结构方面,–20%OF处理的土壤变形菌门和酸杆菌门的丰度显著高于CF处理,分别提高6.64%和8.37%,厚壁菌门丰度较CK显著降低了72.67%;–20%OF处理较CF处理显著增加土壤接合菌门丰度 (77.40%),而–10%OF土壤真菌球囊菌门较CK处理降低了117.38%。相关性分析表明,土壤细菌多样性与土壤速效磷呈正相关,真菌多样性与土壤碱解氮呈正相关。冗余分析表明,细菌群落的主要驱动因子为酸性磷酸酶、速效钾、有效磷和碱解氮,而碱解氮、全钾、有效磷和脲酶是土壤真菌群落的主要限制因子。  【结论】  施用有机无机复混肥能显著改善南方红壤水稻土速效养分含量和pH,减少10%～20%的常规养分投入量,对水稻产量没有明显影响,但是比施用化肥明显提高了土壤中有效磷、钾含量,同时提高了土壤细菌和真菌群落的数量和多样性。     

秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同时期土壤酶活性及细菌群落结构的影响

  【目的】  通过研究秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同生育期土壤酶活性和细菌群落结构的影响，揭示土壤细菌群落对不同施肥措施的响应规律，为调节土壤养分，提高作物产量，改善土壤生物功能提供科学依据。  【方法】  基于河南农业科学院原阳试验基地5年连续定位试验，选取不施肥 (CK)、单施化肥 (氮肥基追比1∶1，N)和秸秆全量还田下氮肥基追比1∶1 (SN1)、1∶1.5 (SN2) 和1∶2 (SN3) 共5个处理，于2016年夏玉米抽丝期和收获期采集0—20 cm土壤样品，采用常规方法测定土壤基础理化性质，采用荧光微型板酶检测技术测定土壤酶活性，采用Illumina Miseq高通量测序方法测定土壤细菌群落结构。  【结果】  秸秆还田下氮肥基追比对玉米产量及氮肥利用率产生明显影响，相比于N处理，SN1处理显著增产9.98%；SN1和SN2处理氮肥利用率分别提高9.83、5.10个百分点。在夏玉米抽丝期和收获期，相比于N处理，秸秆还田下各氮肥运筹处理不同程度地提高了土壤pH、有机碳、全氮和速效钾含量，其中均以SN1处理增幅最为明显。在玉米抽丝期，除土壤磷酸酶外，SN1处理土壤酶活性均为最高；SN1处理对收获期土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖甘酶、β-木糖苷酶、α-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性的促进最明显。细菌群落除抽丝期SN1与CK处理Shanno指数显著高于N处理而Simpson指数显著低于N处理外，其余处理间差异不显著。各施肥处理下门水平和纲水平的主要优势种群均为变形菌门、放线菌门和α-变形菌纲和放线菌纲。线性判别效应分析 (LEfSe) 显示，不同生育期比较，抽丝期最大LDA（linear discriminant analysis) 值为酸杆菌纲，收获期为芽单胞菌纲；而同一生育期各处理间比较，抽丝期各处理最大LDA值均为变形菌门的α-变形菌纲，收获期均为γ-变形菌纲。典范对应分析表明，抽丝期土壤pH (P = 0.002)、有机质含量 (P = 0.004) 和收获期土壤pH (P = 0.03)、硝态氮 (P = 0.036)、速效钾 (P = 0.044) 含量对细菌群落结构产生显著影响。  【结论】  土壤pH、有机碳、硝态氮和速效钾含量是影响细菌群落结构变化的主要因素。秸秆还田条件下，氮肥运筹显著影响土壤酶活性和细菌群落结构，氮肥基追比为1∶1时可显著提升土壤养分含量和酶活性，提高δ-变形菌纲、绿弯菌纲和TK10 (未分类) 相对丰度，从而更有效地促进秸秆分解和转化，发挥有机质调节土壤养分释放、减少养分损失的作用，最终提高玉米产量和氮肥利用率。     

长期不同施肥措施下塿土细菌群落结构变化及其主要影响因素

? 【目的】 ?研究不同施肥处理下土壤细菌群落的特征，为建立促进土壤生态系统稳定和健康的养分管理制度提供依据。? 【方法】 ?陕西省杨凌示范区“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”的28年长期定位试验始于1990年秋，种植制度为冬小麦–夏休闲，无灌溉。本研究选取定位试验中不施肥 (CK)、施用氮磷钾肥 (N、P₂O₅、K₂O分别为135、108、67.5 kg/hm2，NPK) 和有机无机肥配施 (70% N来自牛粪，MNPK) 3个处理。于2018年6月小麦收获后采集0—20 cm耕层土样，测定养分含量、含水量、微生物量碳含量、微生物量氮含量及目标土壤微生物。以1%琼脂糖凝胶电泳法检测土壤中DNA，根据97%相似度对序列进行OTU聚类、α多样性分析 (包括Shannon、ACE和Chao1等指数)，使用CANOCO 4.5软件对土壤细菌门水平群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质进行冗余分析。? 【结果】 ?与CK相比，NPK和MNPK处理显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量，显著降低了土壤pH值。不同处理细菌基因拷贝数为每克干土6.69 × 109～16.46 × 109，与CK相比，NPK和MNPK处理细菌数量分别提高了77%和146%。MNPK处理的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于CK和NPK处理，而Simpson指数显著低于CK和NPK处理，NPK与CK处理间两个指数无显著差异。3个处理的细菌丰富度指数 (Chao1指数和ACE指数) 和均匀度指数均没有显著差异。在门水平上，共获得35个细菌类群，其中，放线菌门 (Actinobacteria)、变形菌门 (Proteobacteria)、酸杆菌门 (Acidobacteria) 和绿弯菌门 (Chloroflexi) 为主要优势菌门 (相对丰度 > 10%)，占到全部菌门的80.1%～81.7%。与CK相比，MNPK处理显著降低了放线菌门 (F = 5.845，P < 0.05) 的相对丰度，增加了拟杆菌门 (F = 4.461，P < 0.05) 的相对丰度，3个处理间其他菌门均无显著差异。冗余分析结果显示，CK与NPK、MNPK处理的土壤细菌群落结构具有明显差异，且MNPK处理对土壤细菌群落组成的影响更大。土壤理化性质对细菌菌群影响表现为:土壤硝态氮 > 可溶性有机碳 > pH > 铵态氮 > 有机碳 > 土壤含水量，这些理化因子均是影响微生物生长的关键因子。? 【结论】 ?关中土区旱作雨养条件下，化肥平衡施用和有机无机肥配施均显著提高了土壤中细菌数量、多样性和丰富度，有机无机肥配施还改变了细菌群落结构，特别是降低了放线菌门、增加了拟杆菌门的丰度，更有利于土壤生态系统的稳定和健康。     

长期不同施肥措施下■土细菌群落结构变化及其主要影响因素

【目的】研究不同施肥处理下土壤细菌群落的特征,为建立促进土壤生态系统稳定和健康的养分管理制度提供依据。【方法】陕西省杨凌示范区"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的28年长期定位试验始于1990年秋,种植制度为冬小麦–夏休闲,无灌溉。本研究选取定位试验中不施肥(CK)、施用氮磷钾肥(N、P_2O_5、K_2O分别为135、108、67.5 kg/hm~2,NPK)和有机无机肥配施(70%N来自牛粪,MNPK) 3个处理。于2018年6月小麦收获后采集0—20 cm耕层土样,测定养分含量、含水量、微生物量碳含量、微生物量氮含量及目标土壤微生物。以1%琼脂糖凝胶电泳法检测土壤中DNA,根据97%相似度对序列进行OTU聚类、α多样性分析(包括Shannon、ACE和Chao1等指数),使用CANOCO 4.5软件对土壤细菌门水平群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质进行冗余分析。【结果】与CK相比,NPK和MNPK处理显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量,显著降低了土壤pH值。不同处理细菌基因拷贝数为每克干土6.69×10~9～16.46×10~9,与CK相比,NPK和MNPK处理细菌数量分别提高了77%和146%。MNPK处理的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于CK和NPK处理,而Simpson指数显著低于CK和NPK处理,NPK与CK处理间两个指数无显著差异。3个处理的细菌丰富度指数(Chao1指数和ACE指数)和均匀度指数均没有显著差异。在门水平上,共获得35个细菌类群,其中,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为主要优势菌门(相对丰度 10%),占到全部菌门的80.1%～81.7%。与CK相比,MNPK处理显著降低了放线菌门(F=5.845,P 0.05)的相对丰度,增加了拟杆菌门(F=4.461,P 0.05)的相对丰度,3个处理间其他菌门均无显著差异。冗余分析结果显示,CK与NPK、MNPK处理的土壤细菌群落结构具有明显差异,且MNPK处理对土壤细菌群落组成的影响更大。土壤理化性质对细菌菌群影响表现为:土壤硝态氮可溶性有机碳 pH铵态氮有机碳土壤含水量,这些理化因子均是影响微生物生长的关键因子。【结论】关中■土区旱作雨养条件下,化肥平衡施用和有机无机肥配施均显著提高了土壤中细菌数量、多样性和丰富度,有机无机肥配施还改变了细菌群落结构,特别是降低了放线菌门、增加了拟杆菌门的丰度,更有利于土壤生态系统的稳定和健康。     

不同有机物料改善富磷菜田土壤微生物结构功能和蔬菜磷素吸收利用研究

【目的】碳是微生物代谢活动的优质养分和能量来源,对根际微生物的群落结构和生态功能具有重大影响。解析碳驱动微生物周转对作物吸收利用磷的影响,探索富磷土壤中磷素高效利用的绿色途径。【方法】蔬菜田间试验分别在山东东营（潮土）和淄博（褐土）进行,供试作物依次为番茄、西葫芦。设置不施肥对照(CK)、优化施肥(OPT)、优化施肥+腐植酸(OPT+HA)、优化施肥+蚯蚓粪(OPT+EC)、优化施肥+菌渣(OPT+MR) 5个处理。在拉秧期采集土样分析土壤碳、磷养分含量,碳、磷相关胞外酶活性以及土壤细菌群落特征。【结果】1)有机物料投入提高了番茄和西葫芦产量及磷吸收积累量。2)在OPT基础上,增施HA、EC和MR可显著提高土壤肥力和酶活性,以MR的提升效果最为显著。在东营,增施MR处理土壤微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量较OPT处理分别提高了17.46%和17.03%,土壤β-葡萄糖苷酶(β-GC)和酸性磷酸酶(ACP)活性分别显著提高了19.75%和13.12%,土壤有效磷含量显著降低了28.50%;在临淄,增施MR土壤各类碳组分含量较OPT处理均有显著提高,增幅在16.19%～...     

红壤旱地玉米开花期土壤酶活性对长期施肥的响应

【目的】 长期施肥条件下,土壤酶活性与土壤养分周转和作物生长密切相关,因此,研究驱动土壤速效氮磷钾养分和作物养分吸收的关键土壤酶活性因子十分重要。 【方法】 基于始于1986年的红壤旱地长期施肥定位试验,于试验进行31年时的早玉米开花期 (2017年6月18日) 采集不施肥 (CK)、氮磷钾化肥 (NPK)、两倍氮磷钾化肥 (2NPK)、氮磷钾化肥配施有机肥 (NPKM)、单施有机肥 (OM) 5个处理的土壤样品,分析土壤蔗糖转化酶 (INV)、脱氢酶 (DEH)、纤维素酶 (CEL)、脲酶 (UR)、多酚氧化物酶 (PHOX)、酸性磷酸酶 (ACP) 和β-葡萄糖苷酶 (BG) 的变化规律,并利用冗余分析 (RDA) 探讨了驱动红壤旱地速效养分和玉米氮磷钾含量的关键土壤酶活性因子。 【结果】 与CK处理相比,施肥可以显著增加红壤旱地的土壤酶活性,且以NPKM处理的土壤酶活性最高。NPKM处理下INV、DEH、UR、PHOX、ACP和BG活性分别比OM处理增加了13.7%、13.5%、10.6%、10.5%、5.6%和13.4%,比2NPK处理增加了32.4%、112.2%、22.8%、33.3%、27.6%和50.4%。但是,在氮磷钾化肥用量之间,呈现出2NPK处理的CEL和UR活性显著高于NPK处理 (增幅为26.0%和50.6%),而INV、DEH、PHOX、ACP和BG均无显著差异。土壤pH、有机碳、速效氮磷钾和植株氮磷钾含量也呈现出NPKM处理显著高于其他处理的规律。RDA结果表明,INV、CEL和UR是影响土壤速效氮磷钾和植株养分含量的关键酶活性因子 (R2 > 0.90, P < 0.001)。 【结论】 在红壤旱地上,玉米开花期土壤酶活性对不同施肥处理的响应规律不同,其中有机无机肥配施更有利于提高土壤酶活性,且纤维素酶和脲酶活性对氮磷钾化肥用量改变的响应比较敏感。土壤蔗糖转化酶、纤维素酶和脲酶可以作为关键酶活性因子表征玉米开花期红壤旱地的养分周转和迁移。      

长期不同施肥对棕壤AM真菌群落结构的影响

【目的】 探明长期不同施肥条件下玉米–大豆轮作棕壤丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal, AM) 真菌群落结构的变化及其影响因素。 【方法】 以沈阳农业大学棕壤肥料长期 (38年) 定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,于2016年4月选取其中6个施肥处理:1) 不施肥 (CK);2) 单施化学氮肥 (N);3) 施用化学氮磷肥 (NP);4) 施用化学氮磷钾肥 (NPK);5) 单施有机肥 (M);6) 有机肥和化学氮磷肥配施 (MNP)。采用PCR-DGGE和克隆测序,分析了棕壤AM真菌群落结构,并结合环境因素进行冗余分析和典型对应分析。 【结果】 施用有机肥处理土壤有机碳 (TOC)、全氮 (TN)、全磷 (TP)、全钾 (TK)、碱解氮 (AHN)、有效磷 (AP)、速效钾 (AK)、可溶性有机碳 (DOC) 含量显著高于单施化肥和不施肥处理,且趋势表现为有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与CK相比,单施化肥处理显著降低了土壤pH值,施用有机肥处理显著提高了土壤pH值。长期施肥显著改变了土壤中的AM真菌孢子密度,施用有机肥处理的孢子密度显著高于单施化肥处理和不施肥处理。冗余分析结果表明,土壤pH与AM真菌多样性指数和均匀度均呈显著负相关,而孢子密度与AP、TK、AHN呈显著正相关,AM真菌多样性指数与孢子密度则不相关。聚类分析表明长期不同施肥将棕壤中AM真菌分为两大类群,分别为不施肥区和施肥区,其相似度仅为42%。通过割胶克隆测序得出从土壤样品中分离的AM真菌种群主要为球囊霉菌,典型对应分析表明AP、AK、TOC、NH ₄+-N显著影响AM真菌的群落组成。 【结论】 长期定位施肥改变了棕壤的理化性质,从而对AM真菌的群落结构产生了显著影响。      

长期施肥对氨氧化古菌丰度及群落结构的影响

【目的】氨氧化古菌对土壤氮素转化有着重要的作用。本研究以长期定位施肥黄泥田土壤为研究对象探讨了长期不同施肥模式对土壤氨氧化古菌数量和多样性的影响,为制定合理的施肥制度提供理论基础。【方法】试验在福建省农科院试验站上进行,以30年长期定位施肥的红壤性水稻土为研究对象采用荧光定量PCR和克隆文库技术,研究了长期不同施肥模式对氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)丰度及群落结构的影响。试验设4个处理:1)不施肥(CK);2)单施氮磷钾肥(NPK);3)氮磷钾肥配施牛粪(NPKM);4)氮磷钾肥配施秸秆(NPKS)。小区面积为12 m~2每个处理设3个重复。土样采集时间为2012年10月份(水稻收获后),测定土壤养分和氨氧化古菌的数量及多样性。【结果】1)与CK相比,NPKM和NPKS处理显著增加了土壤有机质含量,NPKM和NPKS处理之间无显著差异。2)与CK相比施肥均能提高土壤全氮含量;NPKM和NPKS处理能够显著提高土壤全磷含量,NPKM处理全磷含量最高;仅NPKS处理能显著增加全钾含量。3)与CK相比,长期施肥均能提高土壤有效氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量,并且NPKM处理AN和AP含量最高,NPKS处理中AK含量最高。4)与CK相比,长期施肥均对土壤pH值无显著影响。5)与CK处理相比,NPKM和NPKS处理的amoA基因拷贝数显著增加增加幅度分别为168.4%和95.7%;单施化肥处理与CK无显著差异。土壤氨氧化古菌数量与土壤有机质含量呈显著正相关,与土壤全磷、有效氮、速效磷和速效钾含量呈极显著正相关。6)长期不同施肥处理影响土壤氨氧化古菌的种群结构,单施化肥增加了土壤AOA的多样性,而化肥配施有机肥则降低了AOA的多样性。7)本试验中得到的土壤氨氧化古菌amoA基因序列均为不可培养的古菌,包括泉古菌(Crenarchaeote)和奇古菌(Thaumarchaeote)。本试验所得氨氧化古菌绝大多数与来自土壤、沉积物的amoA基因克隆非常相似,少数与水体环境相似。【结论】不同培肥模式下,土壤中氨氧化古菌均为不可培养的古菌,包括泉古菌(Crenarchaeota)和奇古菌(Thaumarchaeota),然而水稻土壤养分和氨氧化古菌丰度及群落结构变化显著。单施化肥的作用不明显,有机无机肥配施有利于土壤有机质和养分的积累以及氨氧化古菌的生长增加了氨氧化古菌优势菌群的比例。     

长期施用化肥对塿土微生物多样性的影响

【目的】土壤微生物在土壤有机质分解、营养循环、植物生长等方面都发挥着重要作用,研究长期施用化肥对其产生的影响可为农田合理施用化肥、培肥土壤和高产高效可持续性农业生产提供理论依据。【方法】以陕西杨凌"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的长期定位试验为基础,利用BIOLOG分析并结合常规分析研究了6种长期不同化肥施用方式不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、磷钾配施(PK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)对土土壤微生物量和微生物功能多样性的影响。【结果】与不施肥CK相比,长期单施氮肥(N)的SMBC、SMBN没有显著变化,但明显降低了土壤微生物商和土壤微生物对氮素的利用;NP和NPK配施能够显著增加土SMBC和SMBN含量,明显提高了土壤微生物商,使土壤微生物种群结构发生了明显变化但土壤微生物对氮素的利用没有显著提高;长期偏施肥处理(NK、PK)的SMBC、SMBN和微生物商虽轻微增加,但土壤微生物种群结构没有显著改变。BIOLOG分析结果显示施磷处理(PK、NP和NPK)对微生物代谢活性的促进作用较大且在培养初期代谢活性较不施磷处理(CK、N和NK)增加显著。长期单施氮肥(N)对于提高土壤微生物多样性没有显著作用而其他化肥施用处理可以提高土土壤微生物群落的碳源利用能力、物种的丰富度和优势度,其中NP和NPK处理配施效果最好。化肥施用对土土壤微生物群落的均匀度没有显著影响。主成分分析的结果表明不同处理的土壤微生物对碳源利用表现出显著差异,氮磷养分的差异是产生分异的主要原因。【结论】土区小麦玉米轮作下,平衡施肥(NP或NPK配施)对于改善农田土壤微生物特性具有良好作用。     

长期施肥对旱地红壤细菌群落的影响

为探讨长期不同施肥对旱地红壤细菌群落的影响,以中国农业科学院祁阳红壤实验站的冬小麦—夏玉米定位试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施化学氮磷钾肥(NPK)和化学氮磷钾+有机肥配施(NPKM)4个处理,于试验开展25年(2015年)小麦收获后采集各处理0~20 cm的土壤样品,利用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤细菌群落进行测定,并深入揭示影响旱地红壤细菌群落的关键因素。结果表明:(1)长期不同施肥显著改变了旱地红壤的化学性质,N和NPK处理的土壤pH显著降低至4.02和4.15,而NPKM处理的土壤pH显著上升至5.99。NPK和NPKM处理均显著改善土壤肥力,但后者效果明显优于前者,而N处理对土壤肥力的提升效果微弱。(2)长期不同施肥改变了旱地红壤优势菌的相对丰度,非度量多维度分析(NMDS)和相似性分析(ANOSIM)表明不同处理的土壤细菌群落发生显著变化。(3)与CK相比,N处理的4种多样性指数(物种丰富度、Chao1指数、系统发育多样性和香农指数)显著降低了21.4%~49.4%,而NPKM处理显著增加了7.0%~66.9%,NPK处理也会使系统发育多样性和香农指数显著降低10.3%和13.0%。(4)逐步回归分析表明土壤pH是决定优势菌相对丰度及4种多样性指数的首要因素,多元回归树分析(MRT)探明土壤pH共解释了83.1%的细菌群落变异,不同处理间细菌群落转变均由土壤pH驱动。(5)STAMP分析发现,N、NPK和NPKM处理与CK分别有11、14和8个显著差异细菌属。综上所述,长期施肥后旱地红壤细菌群落主要受土壤pH的影响,而土壤肥力的作用相对较弱,长期施用化学氮肥造成的红壤酸化的负面效应已远超肥力改善的正面效应。因此,旱地红壤施肥应以防治土壤酸化为前提,长期化肥有机肥配施是一项适宜的施肥措施。     

不同有机肥对黄泥田土壤培肥效果及土壤酶活性的影响

【目的】低产黄泥田在南方稻区广泛分布,其障碍因素是土壤熟化度低,施用有机肥料是改良黄泥田的重要措施。本文通过田间试验研究化肥和不同有机肥对低产黄泥田的培肥效果以及土壤碳、土壤氮、土壤磷转化的相关酶活性的变化规律,为低产黄泥田培肥改良提供理论依据和技术支撑。【方法】试验地位于湖北省京山县,种植模式为双季稻,田间试验中设6个处理, 分别为 （1）不施肥（CK）,（2）单施化肥（NPK）,（3）化肥＋绿肥（NPKG）,（4）化肥＋猪粪（NPKM）,（5）化肥＋秸秆（NPKS）,（6）化肥＋秸秆＋腐熟菌剂（NPKSD）,化肥用量相同,配施有机肥处理施用的有机碳量相当。水稻收获后取耕层土壤样品,测定不同处理土壤养分和土壤酶活性指标,了解土壤养分和土壤酶活性的变化特征;采用典型相关分析方法,分析土壤养分和土壤酶两组变量之间的相关关系,研究不同有机肥对低产黄泥田的培肥效果。【结果】有机肥能够提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量,明显提高早稻和晚稻的产量。有机肥对土壤酶活性有很大影响,配施有机肥不同程度地提高了-葡萄糖苷酶、 -葡萄糖苷酶、 -纤维二糖苷酶、 -木糖苷酶活性;过氧化物酶和脲酶没有明显差异;磷酸酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酚氧化酶活性有所降低。土壤酶活性是评价施肥对土壤肥力影响的重要生物指标,土壤养分和土壤酶活性典型相关分析结果显示,二者显著相关,可以用于评估黄泥田土壤肥力变化的酶主要有-葡萄糖苷酶、 -木糖苷酶、 -葡萄糖苷酶、 -纤维二糖苷酶。典型变量排序结果表明,有机肥的培肥效果秸秆＞猪粪＞绿肥。【结论】低产黄泥田增施有机肥可以显著提高水稻产量和土壤速效养分含量,施用不同有机肥9种土壤酶活性响应不同,其中-葡萄糖苷酶、-木糖苷酶、-葡萄糖苷酶、-纤维二糖苷酶活性可以用于表征低产黄泥田的肥力变化,不同有机肥的培肥效果为秸秆＞猪粪＞绿肥。     

不同施肥模式对土壤氮循环功能微生物的影响

  【目的】   微生物在土壤氮循环过程中发挥着重要作用。通过研究农田土壤氮循环过程中不同功能微生物群落基因丰度对施肥模式的响应及其关键影响因素,探讨不同施肥模式调控下氮素转化的微生物学机制,为改善农业生产中氮素的管理策略提供理论依据。   【方法】   田间试验始于2011年,试验地点位于江苏省常州市溧阳市南渡镇,供试土壤为白土型水稻土,种植制度为稻麦轮作。试验包括单施化肥 (NPK)、化肥+畜禽有机肥 (NPKM)、化肥+秸秆还田 (NPKS) 以及相邻江苏省耕地质量监测点不施肥对照 (CK),共 4个处理。于2014年水稻成熟期采集土壤样品,采用实时荧光定量PCR法分析了土壤硝化 (amoA)、反硝化 (narG、nirS、nirK、norB、nosZ)、固氮 (nifH)、硝酸盐异化还原 (napA) 等氮循环过程的相关功能微生物基因丰度的变化。以氨氧化微生物为模式微生物,测定添加与不添加1-辛炔情况下的土壤硝化潜势,分析氨氧化古菌 (AOA) 与氨氧化细菌 (AOB) 功能基因丰度与土壤硝化功能的内在联系。   【结果】   与CK相比,NPK处理显著增加了土壤中AOB-amoA、narG、nosZ和nifH基因的丰度。与NPK处理相比,NPKS处理进一步提高了土壤中AOB-amoA、narG、nosZ、nifH以及nirK基因的丰度。与CK相比,除AOA-amoA、nirS、napA基因以外,NPKM处理显著提高了土壤中所有氮循环功能基因的丰度。AOB-amoA基因丰度的变化对土壤氮循环功能基因丰度的整体变异影响最大。AOB主导了施肥土壤的硝化过程 (81.90%～84.42%)。土壤总硝化潜势与AOB-amoA基因丰度显著相关,但与AOA-amoA基因丰度相关性不显著。氮循环功能微生物基因丰度主要受到土壤pH、土壤有机碳(SOC)和NO₃–含量的影响。   【结论】   畜禽有机肥与秸秆的施用能够进一步刺激氮循环功能基因丰度的增长,促进土壤氮循环。土壤pH、SOC和NO₃–含量是影响土壤氮循环功能微生物丰度的关键因素。施肥主要通过提高土壤AOB-amoA功能基因的丰度,进而提高土壤硝化潜势,因此在控制土壤硝化作用时应重点关注AOB微生物群落。     

长期施肥对东北中部春玉米农田土壤呼吸的影响

【目的】 探究不同施肥措施对土壤呼吸的影响,为我国东北黑土区固碳减排研究提供科学依据。 【方法】 本研究基于“国家黑土肥力与肥料效益监测基地”长期定位试验,选取不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPKS)、化肥配施低量有机肥 (NPKM1)、化肥配施高量有机肥 (NPKM2)5个不同施肥处理。采用Soil-box343土壤呼吸测量系统进行野外监测,并同时观测环境条件。 【结果】 长期不同施肥处理下,农田土壤呼吸速率变化范围为4.12～7.23 μmol/(m2·s),随玉米生长表现出“先升高后降低”的季节变化特征,最高值出现在播种后69天左右,NPKM2处理土壤呼吸速率的峰值显著高于其他处理 (P < 0.05)。监测期内土壤呼吸速率与土壤温度之间呈现显著的正相关关系,土壤温度可以解释土壤呼吸速率变异的41%～77%,土壤温度敏感系数Q ₁₀值的变化范围2.35～3.49。春玉米生长季内农田土壤呼吸总量变化范围为3473～5643 kg/hm2,NPKS处理显著高于CK处理34.2%,而NPKM2处理分别比NPKS、NPK和CK处理高21.0%、26.4%、62.4% (P < 0.05),长期有机无机肥配施处理土壤有机碳含量增加趋势比其他处理明显,截止到2016年,NPKM1和NPKM2处理SOC较初始SOC分别增加了6.01 g/kg和5.55 g/kg。 【结论】 长期施用有机肥能够增加土壤呼吸,提高土壤有机碳含量,有利于农田生产力提高和农田可持续利用。      

连年翻压紫云英对稻田土壤养分和微生物学特性的影响

【目的】紫云英（Astragalus sinicus L.）是南方稻区主要的冬种绿肥作物。本研究通过紫云英-化肥配施比例不同对水稻产量、 土壤养分和微生物学特性的影响探讨化肥的合理施用量,以期最大限度地减少化肥投入。【方法】紫云英水稻长期轮作定位试验始于2009年,试验设5个处理,对照（不施紫云英和化肥,CK）,全量化肥（100%F）,紫云英18000 kg/hm2+全量化肥（MV+100%F）,紫云英18000 kg/hm2+60%化肥（MV+60%F）,单施紫云英18000 kg/hm2（MV）。每个处理3次重复,小区面积15 m2。2012年10月份于水稻收获后采集土壤样品, 测定水稻产量、 土壤养分、 微生物量碳氮、 可培养微生物数量和土壤酶活性。【结果】1）与单施化肥相比,在翻压紫云英的条件下,化肥减量40%,对水稻产量没有影响,紫云英可替代部分化肥,达到减少化肥用量,保持产量的目的。2）不同施肥制度对土壤养分含量有一定的影响。与100%F处理相比,化肥结合翻压紫云英和单施紫云英处理能够提高土壤有机质和全氮含量; 施肥模式对土壤全磷和全钾含量无显著影响。与100%F处理相比, MV+100%F处理土壤的有效氮含量显著提高; 与100%F处理相比,MV和MV+60%F处理的速效磷含量显著减少; 100%F处理的土壤速效钾含量最高。不同施肥模式对土壤pH无显著影响。3）100%F、 MV+100%F处理的细菌数量较CK分别增加了102.3% 、 138.8%,而MV+60%F和MV处理与CK无显著差异,说明细菌对土壤养分有很强的依赖性。单施化肥或单施紫云英都不利于真菌和放线菌的生长,而化肥与翻压紫云英配合能显著提高其数量。4）相关性分析可以看出,细菌数量与土壤有效氮、 速效钾、 速效磷含量呈显著或极显著正相关; 真菌和放线菌的数量与铵态氮含量呈显著或极显著正相关,说明氮、磷、钾养分对土壤细菌数量的影响较大,而真菌和放线菌的数量主要受NH+4-N的影响。5) 与100%F处理相比,化肥配施紫云英可以显著提高微生物生物碳量（SMBC）和微生物生物氮量（SMBN）的含量。6) 除了过氧化氢酶,转化酶、 脲酶和酸性磷酸酶总体表现为紫云英与化肥混施大于单施化肥或紫云英。7)土壤酶活性、微生物生物量与土壤氮素的相关性最强。土壤转化酶、脲酶和酸性磷酸酶与水稻产量呈显著或极显著正相关,说明转化酶、脲酶和酸性磷酸酶活性的大小可作为衡量水稻产量多少的依据之一。【结论】MV+60%F处理在保证水稻产量的同时能够减少40%的化肥用量,是一种高效节能的培肥模式。单施化肥不利于土壤有机质、 全氮和有效氮的积累,同时不利于微生物的生长和酶活的提高。MV+60%F 培肥模式有利于改良土壤的生物学性状,值得推广并有待今后进一步观察验证。