生物炭连续还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响

以苏打盐碱土为供试土壤，设置0，3.0，7.5，12.0，16.5 t/hm² 5个梯度生物炭还田量，通过盆栽试验研究不同量生物炭连续多年还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响。结果表明：（1）不同量生物炭还田后，提高了土壤pH、有机质、速效钾、有效磷和全磷含量，土壤全氮和全钾含量呈现先增加后降低的趋势，对盐碱土起到了改良的效果。（2） Illumina MiSeq测序结果表明，还田量为7.5 t/hm²时，Aphelidiomycota、担子菌门以及链格孢属的相对丰度显著高于对照；还田量为12.0 t/hm²时，子囊菌门、毛霉亚门以及被孢霉属的相对丰度显著高于对照，相关分析显示土壤理化特性与菌门和菌属的相对丰度关系密切，表明生物炭通过调节土壤的理化特性，从而影响真菌的相对丰度。（3）生物炭还田处理对土壤真菌α多样性影响不显著，对土壤真菌群落结构产生一定的影响，其中高生物炭还田量处理对其影响更为显著。进一步利用冗余分析（RDA）研究影响群落结构变化的环境因子表明，全钾含量对群落结构影响最大。     

紫云英配施化肥对我国水稻产量效应的整合分析

定量分析我国不同条件下紫云英配施化肥对水稻产量的影响,为紫云英配施化肥模式在稻田的推广应用提供科学依据。以单施化肥为对照,通过搜集整理已发表的田间试验数据,运用整合分析(Meta-analysis)的方法,明确紫云英配施化肥对水稻产量的综合效应,量化分析了水稻种植模式、化肥配施比例、紫云英翻压量、施肥量、土壤理化性状对紫云英配施化肥增产效应的影响。结果表明:与单施化肥相比,紫云英配施化肥显著提高了水稻产量,增产率为4.47%(95%CI,3.16%～5.77%),其中单季稻增产率为4.89%(95%CI,3.01%～6.76%),双季稻增产率为4.06%(95%CI,2.26%～5.87%)。水稻增产率随化肥配施比例的增加呈逐渐上升趋势,当化肥配施比例≤0.4时,水稻减产4.58%(95%CI,-2.26%～-5.87%)。水稻增产率随紫云英翻压量增加呈先上升后下降趋势,以紫云英翻压量为22500～37500 kg/hm²时,增产率较高。稻田施氮量>180 kg/hm²、施磷量30～60 kg/hm²、施钾量60～120 kg/hm²时,紫云英配施化肥的水稻增产率较高;土壤有机质含量<20 g/kg,土壤全氮含量<1.5 g/kg,土壤有效磷含量为10～20 mg/kg,土壤速效钾含量<50 mg/kg,土壤pH 6.5～7.5时,紫云英配施化肥的水稻增产率较高。综上所述,与单施化肥相比,紫云英配施化肥可显著提高水稻产量,且在土壤有机质、全氮含量较低,土壤pH偏中性条件下增产效果较好。紫云英配施化肥条件下,化肥减施20%～40%,紫云英翻压22500～37500 kg/hm²仍能保证水稻增产。     

强还原土壤处理驱动的微生物群落稳定性与功能的关联性研究

为研究强还原土壤处理(Reductive soil disinfestation, RSD)对连作土壤微生物群落稳定性的影响,以及微生物群落稳定性变化与其功能的联系,以云南省石屏县连续种植多年的洋桔梗栽培土壤为研究对象,设置4个处理：对照(CK)；分别添加高碳氮比有机物料(C/N 122, 15 t.hm_^-2, SB),低碳氮比有机物料(C/N 19, 15 t.hm_^-2, BD),高、低碳氮比有机物料等质量混合(15 t.hm_^-2, SB+BD)的RSD处理。采用Biolog微平板法、定量PCR及高通量测序等技术手段分析了土壤微生物群落稳定性及碳、氮代谢功能。结果表明,与CK相比,RSD处理能够大幅降低细菌群落组成和丰度的稳定性,且SB+BD处理的影响较SB和BD处理强烈,但对真菌群落组成和丰度的稳定性无显著影响。同时,RSD处理能够显著提高细菌和真菌群落相互作用关系的稳定性,且SB和BD处理对其提升效果优于SB+BD处理。回归分析表明,土壤微生物群落的相互作用关系稳定性与其组分和丰度的稳定性关系密切。相关性分析显示,土壤微生物群落稳定性与其活性、碳代谢功能以及反硝化能力高度相关。综上,强还原土壤处理能够通过降低微生物群落组成和丰度的稳定性来提高类群间相互作用关系的稳定性,促进土壤微生物活性恢复和群落生态功能改善。     

施肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对小麦分蘖期砂姜黑土耕层土壤细菌进行高通量测序,结合相关生物信息学分析,探讨了不施化肥秸秆不还田(CK)、施化肥秸秆不还田(F)以及不施化肥秸秆还田(W)3种处理土壤细菌群落组成、多样性和结构的变化。结果显示,测序共获得14 873个OTUs,计173 323条读数,平均读长439 bp。砂姜黑土细菌优势门(相对丰度10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);优势纲(相对丰度10%)为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteriia)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria);优势属(相对丰度1%)共47个,3个处理中均有分布的优势属21个,F处理的细菌优势属的种类最多,为39个。相对丰度最大的门、纲和属分别是变形菌门(38.7%~43.1%)、α-变形菌纲(14.5%~18.1%)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(4.6%~7.7%)。F处理细菌丰富度指数(Chao1指数和ACE指数)显著低于CK及W处理,W处理和CK处理土壤细菌丰富度指数无显著差异,与CK处理相比,F处理ACE指数降低22.8%。W处理土壤细菌Shannon多样性指数显著大于CK及F处理,W处理Shannon指数较CK处理提高4.1%,而F处理土壤细菌Shannon指数与CK处理无显著差异。F处理Simpson指数显著高于CK及W处理;F处理Simpson指数较CK处理提高38.1%,而W处理细菌Simpson指数最小,显著低于CK处理,较CK降低23.8%。分层聚类图显示在属的水平上,W处理和CK处理土壤细菌群落结构相似性较高,F处理与CK处理及W处理细菌群落结构差异较大。施化肥对土壤细菌优势类群组成、相对丰度及群落结构的影响大于秸秆还田,施化肥显著降低了土壤细菌丰富度,秸秆还田显著提高了土壤细菌的多样性。     

减量化肥配施不同量紫云英对土壤磷素形态及水稻产量的影响

通过8年长期定位试验,以不施肥(CK)为对照,研究减量20%化肥配施22.5、30、37.5、45 t·hm~(-2)紫云英(CF_(0.8)G_(22.5)、CF_(0.8)G_(30)、CF_(0.8)G_(37.5)、CF_(0.8)G_(45))及单施化肥(CF)对豫南稻区土壤无机磷形态及水稻产量影响。结果表明:与不施肥相比,减量20%化肥配施22.5～45 t·hm~(-2)紫云英及单施化肥均显著增加土壤Al-P、Fe-P、Ca-P、O-P、有效磷、碱解氮、速效钾含量及水稻产量。减量20%化肥配施不同量紫云英(CF0.8G)较单施化肥提高土壤Fe-P、Al-P、Ca-P含量及组成比例,降低土壤O-P含量及组成比例。相关性分析、通径分析及逐步回归分析结果显示,土壤Fe-P为最有效磷源,土壤Al-P、Ca-P为缓效磷源,土壤O-P为非有效磷源。土壤Al-P、Fe-P、Ca-P与水稻产量及土壤无机磷、碱解氮呈显著或极显著相关性。减量20%化肥配施紫云英较不施肥处理水稻产量提高24.26%～26.01%,较单施化肥处理水稻产量提高3.75%～5.38%,以配施30 t·hm~(-2)紫云英处理水稻产量最高。综合考虑土壤磷素有效性、水稻产量及土壤养分,以减量20%化肥配施22.5～30 t·hm~(-2)紫云英效果较好。     

碱性植烟土壤微生物群落对深耕培肥的响应特征研究

为构建山地植烟土壤良好耕层,在保山市碱性植烟土壤区域设置随机区组大田试验,以深耕(30 cm)为主处理,不同培肥模式为副处理,于耕作前和烤烟收获后测定主要土壤理化性质,采用Illumina MiSeq测序技术分析微生物多样性、种群丰度、群落结构和功能类群特征,探讨深耕培肥对碱性植烟土壤质量改善效果。多样性分析结果显示,深耕配施生物有机肥和化肥处理的微生物种群的Chao指数和Shannon指数差异性不显著,但促进了微生物尤其是真菌群落组成结构差异性增强。微生物群落组成分析结果表明,与耕作前相比,化肥处理的Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Mortierellomycota(被孢霉门)和Basidiomycota(担子菌门)的丰度显著增加,Actinobacteria(放线菌门)和Ascomycota(子囊菌门)种群丰度显著降低;增施生物有机肥处理的Proteobacteria和Mortierellomycota的丰度显著增加,Chloroflexi、Acidobacteria和Basidiomycota的丰度显著下降;与化肥处理相比,增施生物有机肥处理的Actinobacteria、Proteobacteri和Ascomycot种群丰度显著增加,Chloroflexi、Acidobacteria和Basidiomycot丰度显著降低。BugBase表型预测和FUNGuild功能预测结果表明,深耕配施生物有机肥和化肥处理的致病性细菌和真菌丰度显著下降,显著提高土壤微生物功能类群丰度。相关性结果表明,土壤容重和有机质是影响土壤微生物群落结构的主要理化因子,深耕配施生物有机肥和化肥通过改善土壤理化性质而调节土壤细菌和真菌群落结构组成,提升有益微生物种群丰度、降低病原菌丰度。     

氮肥减量施生物炭对水稻产量和养分利用的影响

为解决水稻生产过度依赖化肥及其环境和高效利用问题,探讨贵州黄壤稻田科学施用生物炭。在贵州省思南县典型黄壤稻田开展氮肥不减量(T0)和氮肥减10%施2.5 t/hm²(T1),氮肥减20%施5.0 t/hm²(T2),氮肥减30%施7.5 t/hm²(T3),氮肥减40%施10.0 t/hm²生物炭(T4)和不施肥对照(CK)共6个处理3次重复田间小区随机区组试验,研究了氮肥减量施生物炭对水稻产量、产量构成和氮磷钾养分吸收利用的影响。结果表明,氮肥减量施生物炭显著影响贵州黄壤稻田水稻产量、产量构成、地上部氮磷钾积累量和利用效率。水稻产量和氮磷钾积累量随氮肥减量和生物炭用量增加先增大后减小。2019年、2020年和2021年水稻实际产量和理论产量均分别以T2、T3和T2最高,较T0分别显著增产16.04%,17.94%和14.73%以及55.72%,64.08%和118.91%,水稻籽粒N、P₂O₅和K₂O积累量、偏生产力、农学效率、表观利用率和收获指数均较高,是较好的氮肥减量施生物炭处理。产量—施生物炭量回归方程和极值分析表明,2019年、2020年和2021年氮肥分别减量21.76%,24.60%和19.00%(即32.64,36.90,28.50 kg/hm²)施生物炭量5.44,6.15,4.75 t/hm²时水稻产量最高(分别为7.80,8.57,8.03 t/hm²),较T0分别增产22.52%,18.78%和13.74%。氮肥减量施生物炭显著提高氮磷钾化肥利用率,但导致化肥+生物炭磷和钾利用率降低,因此,贵州黄壤稻田施生物炭时应氮磷钾化肥同步减量,降低比例以氮磷钾减量19.00%~24.60%,施生物炭5.00~6.25 t/hm²为宜。研究结果对指导贵州黄壤稻田氮磷钾化肥减量和施生物炭具有重要指导意义。     

绿肥配施化肥对岩溶区水稻土壤细菌群落结构的影响

  【目的】  研究绿肥翻压对岩溶区稻田土壤养分状况和土壤细菌群落特征的影响,为岩溶区绿肥替代化肥提供理论依据和数据支撑。  【方法】  绿肥–水稻轮作田间试验连续进行了3年,供试绿肥为紫云英(桂紫7号)。试验共设置3个处理:单施化肥(CK)、单种绿肥(MV)和绿肥配施化肥(MF)。利用Illumina Novaseq PE250高通量测序技术测定了0—20 cm土壤细菌群落,分析了施肥方式对岩溶区水稻土壤细菌群落多样性和群落特征及共现网络模式的影响。  【结果】  与CK相比,MV和MF处理增加了土壤有机碳、全氮和碱解氮含量,降低了土壤pH、速效钾含量和C/N值。不同施肥处理的稻田土壤细菌多样性指数均无显著性差异。岩溶区稻田土壤优势细菌菌群为绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)等。在属水平上,地杆菌属(Geobacter)、厌氧绳菌属(Anaerolinea)、RBG-16-58-14等为岩溶区石灰性稻田土壤的优势菌属。与CK相比,MF处理显著增加了新鞘脂菌属(Novosphingobium)、互养棍状菌属(Syntrophorhabdus)、苯基杆菌属(Phenylobacterium)的相对丰度,降低了脱硫酸盐菌属(Desulfatiglans)的相对丰度。共现网络分析表明,CK和MV处理的细菌共现网络结构相似,而MF处理增加了土壤细菌网络复杂性及变形菌门、拟杆菌门等富营养性细菌的相对丰度。RDA分析结果表明,土壤速效钾、交换性钙离子和全氮是影响土壤细菌群落组成变化的关键环境因子。  【结论】  绿肥翻压配施化肥,可提高土壤养分和富营养性细菌的相对丰度,效果优于单施化肥和单种绿肥处理,对于维持岩溶区稻田生态系统的可持续发展有重要意义。     

秸秆还田与施氮对冬小麦生长发育及水肥利用率的影响

田间试验研究了小麦-玉米一年两熟耕作区玉米秸秆还田与氮肥配施和化肥单施对冬小麦生长发育、籽粒产量及氮肥表观利用率和水分利用效率的影响。结果表明, 施氮量相同时, 秸秆与氮肥配施越冬前和拔节期冬小麦总茎数和单株分蘖数低于化肥单施, 施氮量在75~225 kg·hm^-2 时, 植株干重高于化肥单施; 孕穗期到成熟期植株干重、成穗率和产量构成因素秸秆与氮肥配施处理高于化肥单施处理, 籽粒产量增加58.9~339.6kg·hm^-2, 水分生产率提高0.026~0.083 kg·m^-3。施氮量在75 kg·hm^-2 时, 秸秆与氮肥配施的氮肥表观利用率低于化肥单施; 在150~300 kg·hm^-2 时高于化肥单施。因此, 针对目前黄淮海麦区小麦-玉米一年两熟种植制度下, 秸秆还田前期生物争氮、后期供肥能力增强的特点, 秸秆连续还田后配施纯氮225 kg·hm^-2, 可有效提高灌水和氮肥利用率, 实现冬小麦高产高效栽培。     

化肥减量配合紫云英还田对双季稻产量及氮肥利用率的影响

旨在明确化肥减量条件下不同紫云英还田量对亚热带双季稻区早、晚稻产量及氮肥利用率的影响。以双季稻种植模式为研究对象,设置2个不同的减肥量处理配施不同的紫云英还田量,观察紫云英连续还田下不同处理对双季稻产量和养分利用率的影响。结果表明:与常规施肥处理(100%F)相比,20%减肥量各处理的早稻产量均得到显著提高,增产幅度为5.0%～13.2%;40%减肥量条件下,配施15 000～22 500 kg/hm~2紫云英早稻产量不减产,而配施30 000～37 500 kg/hm~2紫云英后早稻产量有显著提高,增产幅度为5.4%～8.5%。各减肥配施紫云英处理的晚稻产量均随紫云英还田量的增加而升高(P0.05)。各减肥配施紫云英处理早稻化学氮肥的农学利用率、偏生产力及回收率均较常规施肥处理显著提高,但晚稻的氮肥利用率无显著差异。将紫云英还田输入的氮纳入总氮素投入后,早稻总氮素的农学利用率和回收率均随紫云英还田量的增加而降低;与100%F相比,各减肥配施紫云英处理的农学利用率未显著降低,但紫云英还田量达到37 500 kg/hm~2及以上时会导致早稻的氮素回收率显著降低。各紫云英还田处理土壤全氮含量均高于100%F(P0.05),且土壤速效氮含量均显著高于100%F处理(P0.05)。亚热带双季稻种植模式下,长期紫云英还田配合减量施肥对早、晚稻产量和氮肥利用率均产生正面效应,且能提高土壤有机质含量和全氮含量,土壤速效氮含量显著高于常规施肥处理。因此,适量紫云英还田配施化肥除可减少化肥用量外,也是亚热带双季稻区兼顾提升稻米产量和培肥土壤的有效技术。本试验条件下,化肥减量40%配合22 500～30 000 kg/hm~2紫云英的配比综合效果较好。