稻麦轮作田改为菜地后生化指标的变化

本文初步分析比较了位于长江三角洲嘉兴市的3种主要土壤类型漏水型水稻土、爽水型水稻土和囊水型水稻土由稻-麦(油菜)轮作田改为多年连作保护地菜田后一些生物化学指标的变化。结果表明:由稻麦轮作田改为蔬菜露地和大棚蔬菜保护地后都可引起土壤的酸化,pH下降程度随土壤类型不同而有别,其中漏水型水稻土和爽水型水稻土由稻麦轮作田改为大棚蔬菜保护地后pH下降最为强烈,分别下降1.96和1.87个单位。与稻-麦(油菜)轮作土壤相比,蔬菜露地和大棚蔬菜保护地土壤脱氢酶活性都显著降低,其中后者降低程度远大于前者;土壤转化酶和中性磷酸酶活性都有不同程度的降低。这些结果说明由稻麦轮作田改为多年连作蔬菜露地和大棚蔬菜保护地后引起土壤微生物活性的下降,从而影响土壤生物化学过程,进而影响土壤的健康质量。     

稻麦轮作田改为保护地菜田土壤肥力质量的演变

野外调查与室内分析表明,位于长江三角洲嘉兴市的稻麦轮作田改为多年连作的蔬菜保护地后,土壤肥力质量已出现明显的酸化、次生盐积化、富营养化和非均衡化(氮磷超负荷累积和中微量元素缺乏)等演变趋势。与第二次土壤普查时的同类蔬菜地土壤相比,或与仍是稻麦(油)轮作的三类代表性水稻土相比,153个蔬菜保护地土壤样品pH平均下降约0 9单位。囊水型水稻土和爽水型水稻土大棚保护地的土壤pH下降严重,而漏水型水稻土大棚保护地只略有下降。84个蔬菜保护地土壤样品的可溶性盐平均为2.81g/kg,其中3.0g/kg占36.2%。囊水型土壤含盐量最高,达3.71g/kg,爽水型土壤与漏水型土壤分别为2.67和2.54g/kg。土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾均有大幅增加,尤其是速效磷超负荷累积:硝态氮(N)300mg/kg占调查样品的30.8%,速效磷(P)达90mg/kg以上。但中微量元素相对不足,缺钙、缺锌、缺硼等生理缺素病害时有发生。调查证明,蔬菜保护地土壤肥力质量急剧变化与过量施肥及多年大棚蔬菜连作有关。因此,退化土壤的修复必须从建立科学的平衡施肥制度和合理的轮作倒茬体系着手。     

轮作模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响

对昆明郊区蔬菜、花卉主产县典型大棚土壤进行取样和设施土壤土壤微生物区系和土壤酶活性分析,研究结果表明,与连作相比,花一花轮作最有利于增加土壤细菌、放线菌数量,降低真菌数量,提高土壤酶活性,花-菜轮作次之,菜-菜轮作模式效果最差。轮作能有效调节土壤微生物区系,有利于微生物群落的多样性和稳定性的提高,最终改善了土壤的微生态环境。     

轮作与连作对烟田土壤微生物区系及多样性的影响

为探讨轮作与连作对烟田根际土壤微生物群落的影响,采用实验室微生物培养联合微生物高通量测序技术,分析了玉米-烤烟轮作和烟叶连作对烟株根际土壤微生物数量、群落结构及其多样性的影响。研究结果表明,轮作烟田根际土壤中可培养细菌和放线菌数量均高于连作烟田根际土壤,但真菌数量低于连作烟田。土壤高通量测序结果表明,轮作烟田根际土壤真菌和细菌群落多样性均高于连作烟田;在烟株的生长过程中,轮作和连作烟田在旺长期和成熟期微生物群落相似度降低。相较于黑胫病/根腐病/根结线虫发病率较高(36. 67%)的连作烟田来说,轮作烟田发病率较低(0%),进一步分析真菌和细菌群落结构发现,轮作烟田根际土壤中拮抗菌如Sphingomonas (鞘脂单胞菌属)、Pseudomonas (假单胞菌属)、Aspergillus (曲霉属)等相对丰度均高于连作烟田,而连作烟田根腐病病菌Pythium (腐霉属)丰度较高。     

连作对黑龙江烤烟土壤微生物功能多样性的影响

利用BiologTM微平板检测技术研究了烤烟连作对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,烤烟连作7年土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)显著低于轮作各处理;土壤微生物功能多样性丰富度指数、Shannon多样性指数和Simpson指数连作处理均低于轮作处理,且差异达到显著水平(P<0.05);连作7年处理土壤微生物功能多样性明显低于连作2年处理。在土壤微生物碳源利用上,烤烟连作2年和7年处理土壤微生物对聚类化合物、碳水化合物、羧酸类、氨基酸类和其他化合物的利用显著低于正茬轮作处理,表明烤烟连作降低了土壤微生物的种群多样性和功能多样性,而且连作年限增加不利于土壤微生物的多样性。     

水稻-番茄轮作植物寄生线虫及微生物群落结构差异

土壤线虫和微生物群落结构与作物健康密切相关。采用田间试验，利用传统分类和高通量测序技术，研究了水稻–番茄轮作(FS)、番茄连作(FF)和休耕(CK)3种种植制度土壤线虫及微生物群落结构差异。结果表明，水旱轮作土壤中线虫种类少，自由生活线虫占比高。土壤中植物寄生线虫属的检出率，轮作最少，仅有5个，连作最多，共13个，且大部分为常见属；水旱轮作同时能降低土壤中植物寄生线虫的种类，包括主要危害番茄的根结线虫属，占比仅2.1%，而连作为29.7%。不同种植制度下真菌和细菌类群OUTs和群落结构差异明显；与连作相比，轮作和休耕真菌、细菌种群丰富度更高，共享占比更多，群落构成更相近；水旱轮作Alpha多样性指数显著高于连作；轮作土壤中植物寄生线虫拮抗微生物类群Chaetomium,Talaromyces,Anaerolineaceae和Acidobacteria相对丰度高于连作。水稻–番茄轮作能大幅减少植物寄生线虫种类，增加微生物群落多样性，改善土壤质量，是番茄生产中防控线虫病害的理想措施。     

长期种植大棚蔬菜对涂地土壤生物学性质的影响

在浙东滨海平原选择连作时间为3～4年,8～10年和20年以上的大棚蔬菜地及蔬菜-水稻轮作8～10年和20年以上的大棚蔬菜地,同时选择刚围垦和经围垦改良脱盐的其他农地作为对照,分析研究不同种植年限和种植模式蔬菜地土壤微生物区系和酶活性,探讨长期种植蔬菜对涂地土壤生物学性质的影响。结果表明,围垦涂地种植蔬菜3～4年内,土壤有机质、氮和磷的全量和有效态、土壤微生物生物量碳、微生物数量、土壤酶活性均呈现增加的趋势,土壤质量明显改善;连作蔬菜8～10年后,土壤速效养分继续呈增加趋势,但土壤盐分显著积累,同时土壤生物学性质明显恶化（细菌和放线菌数量减少、真菌数量增加、土壤酶活性降低、土壤微生物生物量碳降低）。与连作相比,轮作可显著地防止土壤生物学性质的恶化。磷脂脂肪酸（PLFA）的方法研究也表明,蔬菜种植时间、种植方式（连作、轮作）对土壤生物学性质有很大的影响。     

不同轮作模式对砂田土壤微生物区系及理化性状的影响

砂田是干旱半干旱地区具有综合效能的旱作覆盖技术,有明显改良和调节农田小环境的功效,近年来随着砂田产业化的快速发展,西瓜连作现象非常普遍,连作障碍明显。针对砂田西瓜连作障碍明显的现状, 基于定位试验, 研究了西瓜连作(对照, CK)和西瓜→花豆、西瓜→辣椒、西瓜→南瓜3种轮作方式对砂田土壤微生物群落和理化性状的影响, 结果表明: 与连作相比, 3种轮作模式均可改善土壤微生物区系结构, 增加土壤微生物多样性指数, 增加细菌、放线菌数量及细菌数量与真菌数量比值(B/F), 减少真菌数量; 其中以与辣椒轮作效果最为明显, 多样性指数(McIntosh指数, 0.247)较CK(0.146)显著增加, 放线菌数量比例(31.98%)较CK (14.22%)显著增加, 但真菌数量及占总菌数的比例(0.06%)相对CK(0.43%)明显降低。轮作能改变土壤微生态环境, 提高砂田土壤微生物多样性, 缓解西瓜的连作障碍,西瓜与辣椒轮作是有效预防和克服连作障碍的较佳种植制度。     

马铃薯连作栽培对土壤微生物多样性的影响

为阐明马铃薯连作对土壤微生物群落结构和功能多样性的影响,揭示马铃薯连作障碍机制,本试验采用BIOLOG技术结合丛枝菌根真菌(AMF)形态学鉴定方法,就连作0(迎茬)、2 a、4 a、6 a、10 a的马铃薯田块土壤进行研究。结果表明:土壤养分含量随马铃薯连作年限增加有一定程度下降,其中,连作10 a马铃薯根际土壤的全磷、速效磷、速效钾和碱解氮与连作4 a相比分别下降61.32%、26.86%、26.87%和17.24%,但没有明显的养分亏缺和不均衡现象。土壤微生物群落结构发生了较大变化,放线菌、真菌数量显著随连作年限的延长先增加后减少,呈单峰型变化趋势;细菌数量随连作年限的延长呈逐步减少趋势,但差异不显著。连作4~6 a土壤微生物群落依然有较强的功能多样性,培养120 h后,连作6 a较迎茬AWCD值提高3.89%;群落组成中随连作年限的延长以碳水化合物、氨基酸类为碳源的微生物类群代谢能力明显下降,但代谢功能多样性趋于一致。连作马铃薯土壤AM真菌优势种发生改变,迎茬土壤为沙漠球囊霉(Glomus deserticola),连作2 a土壤为扭形球囊霉(Glomus delhiense)和福摩萨球囊霉(Glomus formosanum),连作10 a土壤为球泡球囊霉(Glomus globiferum)。多元分析结果表明,土壤微生物结构与功能多样性、AM真菌多样性变化受土壤p H、全磷含量、放线菌数量、细菌数量及土壤中以碳水化合物、氨基酸类等为碳源基质的微生物类群影响。说明长期连作栽培会影响土壤真菌、放线菌的数量,使真菌群落中AM真菌种的多样性显著下降,优势种发生改变,打破了微生物群落结构与功能平衡,引起土壤微生物群落结构与功能的失调。     

三种不同利用方式土壤上黄瓜根际微生物群落差异

蔬菜塑料大棚是一种高度集约化利用的设施农业类型,在太湖地区一般由原来的稻麦(或油菜)轮作或露地蔬菜改变而来。稻麦(或油菜)轮作或露地蔬菜改为蔬菜塑料大棚后,土壤养分高度累积,出现了次生盐渍化和酸化的现象[1-2]。可能受土壤酸化和次生盐渍化的影响,蔬菜塑料大棚土壤     

Development of microbial community structure in vegetable-growing soils from open-field to plastic-greenhouse cultivation based on the PLFA analysis

Purpose

The objectives of this study were to investigate (i) how the changes in cultivation pattern of vegetable affect soil microbial communities and (ii) the relationships between soil physico-chemical properties and microbial community structure.

Materials and methods

Soil samples were collected from fields growing vegetable crops with various times of plastic-greenhouse cultivation (0, 1, 4, 7 and 15 years, respectively). Phospholipid fatty acid (PLFA) analysis was conducted to reveal the soil microbial community of the test soils.

Results and discussion

The open-field soil had the highest total PLFAs amount. Although the Shannon-Weaver index was also highest in the open-field soil, the difference was not significant. Plastic-greenhouse cultivation decreased PLFAs species diversity and richness. Cluster analysis and principal component analysis (PCA) of the PLFA profiles revealed distinct groupings at different times during plastic-greenhouse cultivation.

Conclusions

Ultimately, PLFA analyses showed that long-term plastic-greenhouse cultivation make the physiological status of soil microbial community worse and increased stress level of microorganisms. And soil microbial community was significantly affected by field water capacity and water-soluble organic carbon. The study highlights the potential risk of long-term plastic-greenhouse cultivation to soil microbial community.

     

上海市郊旱作农田土壤养分资源状况

研究了上海市郊旱作农田土壤养分特征,结果表明：自80年代以来经过近20年的土壤耕作演替,上海市郊蔬菜、瓜果旱作土壤总体养分状况表现为有机质、氮素、磷素和钾素含量均很丰富。土壤氮、磷养分积累明显,较80年代第二次土壤普查有大幅度增加,一方面施用过多肥料造成浪费,另一方面带来潜在的非点源污染,对周围的环境造成威胁。各区域由于受土壤质地、土壤类型、气候条件、作物种类、耕作方式等不同土壤养分有所差异。不同耕作方式对农田土壤养分的含量影响较大,其水平高低依次为：大棚土壤、露天菜地土壤、传统自留地土壤。大棚瓜、菜地土壤有酸化趋势,菜园土壤有效磷含量远高于稻麦田土壤,这主要和施肥水平有关。     

四川盆地水稻土有机碳与全氮的时空变异及影响因素研究

利用全国第二次土壤普查数据与2008年采样数据对四川盆地水稻土有机碳和全氮的含量水平变化进行了研究。结果表明:研究区1982年和2008年3种水稻土亚类有机碳含量均呈现潜育型水稻土显著高于淹育型和潴育型水稻土。研究区1982年3种水稻土亚类全氮含量呈现潜育型水稻土显著高于淹育型水稻土,2008年则为潜育型水稻土显著高于淹育型和潴育型水稻土。26年间水稻土有机碳与全氮含量均增长明显,且淹育型与潜育型两种水稻土的增长幅度高于潴育型水稻土。1982年至2008年,平坝、冲沟和坡脚稻田中有机碳及全氮含量增长明显,且大致呈从平坝、冲沟到坡中上部递减;冲积物和泥岩发育的水稻土有机碳及全氮因易于积累而含量更高;质地黏重的土壤有机碳与全氮的含量较高,同时也比质地偏轻的土壤更利于碳、氮的积累;冬水田与稻–油轮作的农田土壤有机碳与全氮的含量与增长幅度显著高于稻–麦轮作田。     

利用原状土柱研究华中地区菜地土壤氮素的矿化规律

本文以华中地区两种典型的菜地土壤-黄棕壤和潮土为研究对象,采用原状土柱系统,综合考虑了大气干湿沉降、灌溉、作物携出及淋失等氮素的影响因素,通过菜地轮作(2年8季蔬菜),研究了两种土壤氮素的矿化特性。结果表明,黄棕壤氮素的矿化总量和矿化速率分别为134.52 mg和0.04 mg kg-1 d-1;潮土的矿化总量和矿化速率分别为185.93 mg和0.06mg kg-1 d-1。研究还发现,土壤氮素的矿化受季节影响较大,春夏季土壤氮素的矿化量和矿化率明显高于秋冬季,同时耕作能明显增加菜地土壤氮素的矿化量与矿化速率。试验期间通过大气沉降输入的氮素总量为118.89 mg,是氮素输入的主要方式,而湿沉降约为氮素沉降总量的81.05%。黄棕壤和潮土氮素蔬菜作物氮素的携出量分别为178.96和230.37 mg;氮素淋失量分别为103.32和113.27 mg。     

长期水耕植稻对水稻土耕层质地的影响

为了解长期水耕植稻对南方地区水田表土层颗粒组成的影响,以浙江省为研究区,采用历史资料分析、典型样区调查及定点观察相结合的方法,研究水稻土耕作层(包括犁底层)与心土层间黏粒含量的差异,分析植稻时间对水稻土不同土层颗粒组成的影响,比较植稻期间稻田排水中泥砂物质的颗粒组成与对应土壤间的差异,探讨了长期植稻对水稻土剖面质地分异的影响。对浙江省456个代表性剖面统计,与水稻土心土层比较,耕作层和犁底层黏粒含量平均下降了14%和10%。对植稻不同时间的浅海沉积物(从10～20年至80年)、第四纪红土(从5～20年至70年)和玄武岩风化物(从5～20年至35～70年)发育的水稻土比较发现,随植稻时间的增加,耕作层和犁底层土壤砂粒含量呈现增加趋势,黏粒含量明显下降,耕作层、犁底层与心土层黏粒含量的比值逐渐下降。农田排水中泥砂物质的黏粒和粉砂含量高于对应农田土壤,而砂粒含量则低于相应的土壤。分析认为,长期水耕植稻可导致耕作层土壤砂化(即砂粒含量增加,黏粒含量下降),其原因除与水耕过程中黏粒淋淀外,排水中黏粒和粉砂细颗粒的选择性流失对耕作层砂化也有较大的贡献。     

浙江慈溪不同利用年限水稻土肥力特征的比较

温室盆栽条件下比较了浙江慈溪不同利用年限水稻土（50至2000年）水稻生长与谷物产量的差异,以及无施肥条件下种植水稻对水稻土微生物生物量与转化酶、脲酶活性的影响。结果发现,利用年限较长水稻土上种植的水稻植株相对较高（p 0.10）,水稻秸秆、根系及谷粒的生物量均随水稻土利用年限延长而显著增加（p 0.05）;N、P、K等营养元素在植株不同部位的分异状况不同,其中秸秆的全P和全K含量均随水稻土利用年限延长而显著升高（p 0.05）,而米粒的全N含量也趋于升高（p 0.10）。温室盆栽试验之后,水稻土的微生物生物量及酶活性与利用年限之间的关系规律和种植水稻之前基本一致,且整体上又趋于下降,即无施肥条件下种植水稻转化利用了土壤部分微生物生物量,并减弱了与碳氮转化相关酶的活性,对保持水稻土的营养水平造成不利影响。结果表明,水稻土的肥力质量历经两千年的长期稻作长盛不衰、粮食生产能力不减反增,而且是在作物有效养分可循环利用（如秸秆还田或外施肥料）的前提下实现持续利用的。     

寿光大棚菜地土壤呼吸强度、酶活性、pH与EC的变化研究

为防治土壤退化、促进农业可持续发展提供科学依据,以寿光地区露地土壤作对照,研究了连作1、5、8和12年大棚蔬菜(番茄)土壤有关生物学指标的变化。结果表明,土壤呼吸强度和脱氢酶活性棚内高于棚外,并随连作年限延长开始增强而后减弱,由于管理差异,12年棚龄土壤又回升。随着连作年限延长,土壤脲酶活性逐渐减弱,而过氧化氢酶活性逐渐增强;土壤呼吸强度和酶活性都由表层向底层逐渐减弱。土壤pH随连作年限增加逐渐下降,而EC逐渐增加,至12年棚龄时,与对照比0—20 cm土层pH下降了1.06单位,其他层次变化不显著。试验还表明,该地区表层土壤pH变化于6.45~7.51,EC 0.5 mS/cm,能较好地满足作物生长需要,同时,EC是影响土壤pH及酶活性变化的重要因素。土壤EC及过氧化氢酶活性可作为反映大棚菜地土壤质量变化的参考指标。