设施蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式对土壤线虫群落的影响

  【目的】  利用天津市西青区基地日光温室蔬菜不同施肥模式定位试验，研究有机肥/秸秆替代化肥模式对设施蔬菜土壤线虫总数、群落结构和生态指数的影响，为构建健康的土壤动物区系提供科学依据。  【方法】  定位试验共设6个处理，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 + 1/4MN)；3) 2/4化肥氮 + 2/4猪粪氮 (2/4CN + 2/4MN)；4) 1/4化肥氮 + 3/4猪粪氮 (1/4CN + 3/4MN)；5) 2/4化肥氮 + 1/4猪粪氮 + 1/4秸秆氮 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN)；6) 2/4化肥氮 + 2/4秸秆氮 (2/4CN + 2/4SN)，各处理为等氮磷钾设计。第16茬 (土壤消毒后) 和第18茬 (土壤消毒1年后) 蔬菜 (春茬番茄) 拉秧后，分别采集0—5、5—10和10—20 cm土层土壤样品，测定土壤线虫相关指标。  【结果】  1) 有机肥/秸秆替代化肥模式0—5、5—10和10—20 cm土层土壤线虫总数均高于单施化肥模式，平均分别增加16.8%、31.8%和11.2%；配施高量有机肥模式 (1/4CN + 3/4MN) 和配施秸秆模式 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN、2/4CN + 2/4SN) 各土层线虫总数相对较高，较单施化肥模式分别提高12.1%～26.4%、34.3%～42.8%、13.2%～18.3%。2) 与单施化肥模式相比，有机肥/秸秆替代化肥模式，尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式可提高0—5和5—10 cm土层土壤有益线虫 (食细菌、食真菌和捕食/杂食性线虫) 营养类群个体数量，其中0—5 cm土层上述线虫营养类群个体数量平均分别增加13.0%、7.4%和26.7%，5—10 cm土层平均分别增加35.5%、20.2%和56.5%。有机肥/秸秆替代化肥模式0—5和5—10 cm土层土壤有害植食性线虫数量虽均高于单施化肥模式，但其相对丰度均低于单施化肥模式，平均分别降低6.3%和13.1%。3) 有机肥/秸秆替代化肥模式，尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式，MI值、WI值、EI值和SI值均高于单施化肥模式，0—5 cm土层平均分别增加3.9%、11.5%、6.2%和130.4%，5—10 cm土层平均分别增加1.8%、19.1%、2.4%和138.7%。  【结论】  在N、P₂O₅和K₂O投入量不变的情况下，有机肥/秸秆替代化肥模式可促进土壤有益线虫 (食细菌线虫、食真菌线虫和捕食/杂食性线虫) 生长繁殖，还可降低土壤有害植食性线虫相对丰度，对土壤有害植食性线虫起到一定的抑制作用。综合来看，有机肥/秸秆替代化肥模式，尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式，可优化土壤线虫群落结构，降低土壤环境的受干扰程度，改善土壤的质量，使设施蔬菜土壤生态系统向稳定健康的方向发展。结合本试验9年产量数据 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN模式产量最高)、土壤线虫群落相关研究结果以及实际可操作性，化肥与有机肥、秸秆配施模式(2/4CN + 1/4MN + 1/4SN)可实现设施蔬菜持续高产。     

不同施肥模式下设施菜田土壤团聚体养分和微生物量特征

【目的】针对设施蔬菜生产中普遍存在的化肥施用严重超量、化肥与有机肥配施模式不合理等现象,利用日光温室蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式定位试验,研究了不同施肥模式对设施菜地土壤团聚体养分、微生物量碳氮含量的影响,为设施蔬菜优质高效生产和减量施用化肥提供科学依据。【方法】将25%或50%的无机氮肥用玉米秸秆或猪粪中氮替代,进行温室蔬菜田间定位试验。试验共设5个处理(各处理等氮、等磷、等钾):1)全部施用化肥氮(4/4CN);2) 3/4化肥氮+1/4猪粪氮(3/4CN+1/4MN);3) 2/4化肥氮+2/4猪粪氮(2/4CN+2/4MN);4) 2/4化肥氮+1/4猪粪氮+1/4秸秆氮(2/4CN+1/4MN+1/4SN);5) 2/4化肥氮+2/4秸秆氮(2/4CN+2/4SN)。在定位试验第6年冬春茬黄瓜季拉秧期采取耕层土壤样品,分析土壤团聚体分布规律和稳定性,并测定各粒级团聚体中土壤养分和微生物量碳、氮含量。【结果】设施菜地土壤团聚体以250~1000μm团聚体和> 2000μm团聚体为主,其含量分别平均为32.0%和38.4%。较4/4CN模式,有机肥/秸秆替代化肥模式提高了土壤大团聚体(> 250μm)比例。配施秸秆模式对土壤团聚体分布影响相对较大,并显著提高土壤团聚体机械稳定性,平均重量直径(MWD)和平均几何直径(GMD)分别提高6.1%和11.2%。在<250μm团聚体、250~1000μm团聚体、1000~2000μm团聚体和> 2000μm团聚体中,不同有机肥化肥配施模式(3/4CN+1/4MN、2/4CN+2/4MN、2/4CN+1/4MN+1/4SN、2/4CN+2/4SN)土壤有机碳含量较4/4CN模式分别增加36.8%~89.6%、34.9%~100.3%、29.5%~69.2%和21.7%~72.1%,分别平均增加69.8%、76.6%、56.9%和49.2%。不同施肥模式对有机碳、全氮、硝态氮、速效磷的影响规律基本一致。土壤有机碳、全氮主要分布在250~1000μm团聚体和> 2000μm团聚体中,平均分别占土壤有机碳储量的34.1%、35.2%和土壤全氮储量的34.0%、36.4%。土壤硝态氮在250~1000μm团聚体与1000~2000μm团聚体中含量较高,土壤速效钾、微生物量碳氮含量表现为随土壤团聚体直径的增大而提高,而速效磷则随土壤团聚体直径的增大而降低。【结论】设施菜田土壤团聚体优势粒级为> 2000μm团聚体和250~1000μm团聚体,配施秸秆模式显著提高土壤团聚体的机械稳定性。有机肥/秸秆替代化肥模式提高土壤各级团聚体有机碳、全氮、硝态氮和速效磷含量。设施菜地土壤有机碳氮主要分布在250~1000μm团聚体和> 2000μm团聚体中,而微生物量碳、氮含量随土壤团聚体直径的减小而呈增加的趋势。     

施氮对田菁翻压还田滩涂盐渍土碳氮及细菌群落结构的影响

为探讨不同施氮处理下田菁翻压还田对滩涂盐渍土的改良效果,通过田间小区试验研究了不同施氮水平下(CK、SN1、SN2、SN3、SN4对应的施氮量分别为0、90、135、180、225 kg/hm²)绿肥田菁还田对土壤碳氮、pH、水溶性盐和细菌群落结构的影响。结果表明:SN3处理下田菁生物量和碳、氮累积量最高,分别为41 882、3 756和101.5 kg/hm²。作绿肥翻压还田后,则以SN2处理土壤有机碳、全氮含量最高,分别为6.51 g/kg和0.637 g/kg。各施氮处理下,田菁翻压后土壤微生物生物量碳氮含量低于CK处理。随田菁翻压量的增加,土壤pH呈逐步下降趋势,而土壤水溶性盐总量则随施氮水平和翻压量的增加而上升,但较种植前明显降低。不同施氮处理田菁翻压后,土壤中具有一定有机降解功能的变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门和绿弯菌门等细菌类群占据主导地位,且相对丰度随田菁翻压量的增加呈一定变化趋势,但细菌群落结构变化不明显。土壤门水平优势菌群相对丰度与土壤碳氮含量、pH和水溶性盐总量等指标均呈一定的相关关系,其中以拟杆菌门、厚壁菌门、...     

长期施用有机肥潮土细菌的多样性及功能预测

  【目的】  细菌作为土壤中最多的微生物物种,其多样性是土壤质量和土壤健康的标志。施肥不仅为土壤细菌提供了矿质养分,也为细菌提供了不同的碳源。探究长期不同施肥下潮土细菌的多样性及其功能,对于深入理解土壤养分转化的微生物驱动过程及优化施肥管理措施具有重要意义。  【方法】  选取潮土上连续37年不施肥(CK)、单施化学氮肥(N)、单施有机肥(M)、有机肥和化学氮肥配施(MN) 的4个处理,采用高通量测序方法分析土壤细菌丰度(16S rRNA基因拷贝数)、α多样性和β多样性,采用FAPROTAX功能预测的方法分析主要功能种群的丰度在处理间的差异,采用Mantel 检验分析细菌多样性等与产量、土壤养分含量间的相关关系。  【结果】  长期施用有机肥显著提高了土壤细菌丰度,MN和M处理下土壤中的16S rRNA基因拷贝数分别是CK和N处理平均值的11.8和10.7倍(P< 0.05)。土壤细菌多样性指数(Shannon index)和丰富度指数(Chao1 index)均在M处理下最高。潮土中变形菌门、酸杆菌门和放线菌门为优势菌门。与CK相比,施肥处理均提高了潮土拟杆菌门、厚壁菌门和疣微菌门的相对丰度。与N处理相比,MN处理显著提高了潮土变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门的丰度,降低了酸杆菌门的丰度。潮土细菌生态功能以化能异养、有氧化能异养、发酵作用、硝化作用和硝酸盐还原为主,相应种群丰度均在1%以上。MN处理下化能异养功能细菌的丰度较其他处理显著提高2.2%～4.2%。MN和M处理中起发酵作用的种群相对丰度是其他处理的3倍以上。与CK 相比,3个施肥处理均显著增加了光异作用和光异养作用功能种群的相对丰度。土壤细菌β多样性和功能结构均与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、硝态氮(NO₃?-N)含量及作物产量呈显著(P < 0.05)或极显著(P < 0.01)相关。  【结论】  长期施用有机肥提高了潮土中细菌的数量和多样性,提高了土壤中变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门的丰度,降低了酸杆菌门的丰度。有机肥和化肥配施处理中化能异养型细菌丰度较高,可能是施用有机肥后优化土壤养分循环和响应作物产量提高的主要菌群,今后可进一步深入研究其菌群组成和功能调控。     

不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳、氮的影响

【目的】 本文利用天津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微生物量碳、氮含量的影响,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】 调查在第 9 茬蔬菜 (秋冬茬芹菜) 和第 10 茬蔬菜 (春茬番茄) 进行。定位试验设 8 个处理,分别为:1) 不施氮;2) 全部施用化肥氮 (4/4CN);3) 3/4 化肥氮 + 1/4 猪粪氮 (3/4CN + 1/4PN);4) 2/4 化肥氮 + 2/4 猪粪氮 (2/4CN + 2/4PN);5) 1/4 化肥氮 + 3/4 猪粪氮( 1/4CN + 3/4PN);6) 2/4 化肥氮 + 1/4 猪粪氮 + 1/4 秸秆氮 (2/4CN + 1/4PN + 1/4SN);7) 2/4 化肥氮 + 2/4 秸秆氮 (2/4CN + 2/4SN);8) 农民习惯施肥 (CF),除不施氮肥和农民习惯施肥外,其余处理为等氮磷钾处理。在不同生育时期,采 0—20 cm 土壤样品,测定土壤微生物量碳、氮含量,并分析其与蔬菜产量之间的关系。 【结果】 两茬蔬菜不同施肥模式土壤微生物量碳、氮含量总体上均随生育期的推进呈先增后降的趋势。芹菜季较高土壤微生物量碳含量出现在定植后 90 d,土壤微生物量氮较高含量出现在定植后 60 d;番茄季分别出现在定植后 20～80 d 和 60 d。芹菜季 5 个有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在 185.0～514.6 和 34.3～79.1 mg/kg 之间,较化肥(4/4CN)模式平均分别增加 15.1%～81.7% 和 24.5%～100.0%,其中以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量相对较高,平均分别增加 62.0%～81.7% 和 81.1%～100.0%;番茄季 5 个有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在 120.7～338.0 和 25.5～68.8 mg/kg 之间,较 4/4CN 模式平均分别增加 16.9%～86.9% 和 12.2%～109.3%,又以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量最高,平均分别增加 61.4%～86.9% 和 78.2%～109.3%。两季蔬菜不同生育期土壤微生物量碳、氮含量与当季蔬菜产量和定位试验开始以来蔬菜总产量之间均呈极显著正相关关系。 【结论】 同等养分投入量下,有机无机肥料配合施用提高土壤微生物量碳、氮的效果显著好于单施化肥,又以化肥配施秸秆效果更佳;土壤微生物量碳、氮含量与设施蔬菜产量之间呈极显著正相关关系。证明有机无机肥配施,特别是配施一定量的秸秆可有效提高土壤微生物量碳、氮含量,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。     

增施有机肥对黄河三角洲盐碱地碳氮组分和微生物群落的影响

为探究增施有机肥对盐碱土壤有机碳氮组分和微生物群落的影响,以2018年开始的黄河三角洲盐碱垦殖区小麦—玉米轮作样地为研究对象,通过分析3种处理(普通化肥CN、化肥+猪粪有机肥PCOF和不施肥CK)下土壤有机碳氮组分含量和微生物群落对增施有机肥措施的响应,以期为黄河三角洲盐碱地改良和农业可持续发展提供理论依据。结果表明:(1)肥料的投入对盐碱土壤起着积极促进作用,增施有机肥与单施化肥相比,土壤氮磷钾等基础养分含量分别显著提高15.6%,251.7%,65.2%(p＜0.05),耕层结构得到改善。(2)增施有机肥有助于土壤有机碳、氮活性组分升高,颗粒有机碳(POC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)较CN分别显著提高40.8%,13.2%和69.1%;酸解总氮(HTN)和酸解氨基酸态氮(AAN)分别显著提高11.6%和33.3%。单施化肥相比CK,易氧化有机碳(EOC)和MBC分别显著提高32.9%和17.5%,有机氮组分未产生显著影响。(3)经3年有机肥增施,细菌群落多样性和真菌群落丰富度较CK和CN显著提高,酸杆菌门、绿弯菌门和子囊菌门等有益菌群的相对丰度增加。(4)冗余分析(RDA)显示,有机碳和有机氮组分与微生物群落中有益菌门的相对丰度呈显著正相关关系,与贫营养型菌门相对丰度呈显著负相关关系。综上表明,增施有机肥是提高盐碱土壤有机碳氮组分、细菌群落多样性和真菌群落丰富度的有效措施。     

秸秆还田与施肥方式对稻麦轮作土壤细菌和真菌群落结构与多样性的影响

为探索秸秆还田与施肥方式2种农田措施对水稻-小麦(稻麦)轮作土壤微生物群落的影响,阐释其对土壤细菌和真菌群落结构和多样性的影响机制,本研究通过7年稻麦轮作长期定位监测试验,设置无肥空白(CK)、常规施肥(RT)、秸秆还田+常规施肥(RS)和秸秆还田+缓释肥(SS) 4个处理,采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析土壤细菌和真菌群落结构和多样性,探索影响微生物群落的主控环境因子。结果表明, SS作物产量在2016年和2017年分别比RT显著提高11.6%和8.2%(水稻)、4.8%和3.6%(小麦),与RS无显著差异。相比RT,秸秆还田处理显著降低了土壤pH,提升了土壤有机碳和铵态氮含量;与RS相比,SS处理提高了铵态氮含量。秸秆还田处理提升了真菌群落多样性,但对细菌群落多样性无显著影响。SS与RS在细菌真菌群落多样性方面均无显著差异。相关性分析表明,细菌群落多样性与土壤pH呈负相关,与总氮含量呈正相关;真菌群落多样性则与土壤有机碳含量显著正相关。NMDS分析表明,施肥对于细菌群落结构影响较大(55.61%),真菌群落结构则对秸秆还田响应更明显(26.94%)。与RT相比,秸秆还田显著提升了细菌放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门的相对丰度,同时显著提升了真菌中子囊菌门的相对丰度,降低了担子菌门和接合菌门的相对丰度,加强了土壤碳氮循环能力并抑制了病原菌。SS与RS相比,仅提升了真菌中子囊菌门的相对丰度。综上,秸秆还田配施缓释肥有助于维持或者提高土壤养分有效性、作物产量及细菌真菌群落多样性,可以促进土壤碳氮循环。     

基于高通量测序的木薯根域土壤微生物群落结构研究

为研究木薯根域土壤微生物群落结构,开展了根袋试验,处理包括2个木薯品种(华南205:SC205和桂热4号:GR4)和3个施肥处理(包括不施肥T1,普通施肥T3,施2倍氮肥T7),并进行了Illumina Hiseq高通量测序。结果表明,细菌优势群落为放线菌门(Actinobacteria,8.579%～10.697%),变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)等。根域土壤比非根际土壤相对富集变形菌门和10个细菌属;SC205根域的硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、5个纲(δ变形菌纲等)和6个属(Flavisolibacter等)的相对丰度比GR4要高,但鞘脂杆菌纲则相反。真菌优势群落为子囊菌门(43.71%～59.79%)、毛霉门、担子菌门等。根域土壤施肥抑制壶菌门(Chytridiomycota)相对丰度。相对于根域土壤,T7提高了非根际土壤中的Agaricomycetes, Geminibasidiomycetes和Microbotryomycetes纲的相对丰度。T7比T1显著降低了根域土壤Chytridiomycetes纲的相对丰度。LEfSe结果表明:根域土壤施肥降低了哈茨木霉的相对丰度。α多样性结果表明:土壤细菌物种丰度顺序为T7 GR4T7 SC205和T7 soil。T3真菌物种丰度比T7高,T7真菌Chao1指标比T1低。结论:GR4根域土壤细菌物种丰度、硝化螺旋菌门和5个纲、6个属的相对丰度都小于SC205,品种间细菌差异暗示氮转化过程和根系分泌物的差异。施肥降低了真菌物种丰度。壶菌门和4个真菌纲、哈茨木霉受施肥或根系影响,暗示它们与肥料或者根系分泌物的交互作用。本研究为深入认知木薯根际微生物提供了基础。     

沼液替代化学氮肥对滨海稻田土壤有机氮和细菌群落的影响

  【目的】  明确沼液替代化肥对稻田土壤有机氮(SON)矿化的影响及其与土壤微生物群落变化的关系。  【方法】  田间试验于2017年在江苏滨海稻田上进行,在总氮投入量225 kg/hm2的前提下,设置4个沼液替代化肥氮比例:0%、33%、66%、100% (即,BS0、BS33、BS66、BS100处理)。试验连续进行3年后(2019年),取土测定了有机氮的矿化特征,分析有机氮中酸解氮、非酸解氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮的含量及细菌组成结构。  【结果】  与BS0处理相比,BS66处理的土壤氮矿化势(N₀)增幅最大,达39.7%。氨基酸态氮和非酸解氮含量沼液施用处理有显著升高(P<0.05),BS66处理的氨基酸态氮较BS0增加了39.2%,BS100处理的非酸解氮含量增加了73.9%。沼液替代化肥提高了土壤Chloroflexi (绿弯菌门)与Actinobacteria (放线菌门)的相对丰度,显著降低了Nitrospirae (硝化螺旋菌门)的相对丰度(P<0.05)。不同细菌属对沼液替代化肥水平的响应差异较大,随着沼液替代化肥比例的上升Subgroup_6_unclassified的相对丰度增加;而Subgroup_17_unclassified的相对丰度则呈下降趋势;KD4-96_unclassified的相对丰度在BS33处理下降低而在BS66处理及BS100处理下升高;沼液替代化肥模式下新增了相对丰度≥1%的细菌属Subgroup_7_unclassified。冗余分析结果显示,土壤N₀与Thermodesulfovibrionia_unclassified呈极显著负相关(P<0.01),非酸解氮与Subgroup_6_unclassified呈显著正相关(P<0.05),而与Betaproteobacteria_unclassified呈显著负相关(P<0.05),氨基酸态氮与Proteobacteria_unclassified、氨基糖态氮与KD4-96_unclassified呈显著正相关(P<0.05),酸解未知态氮和Desulfarculaceae_unclassified呈显著负相关(P<0.05)。  【结论】  沼液替代化肥改变了土壤微生物群落结构,增加了土壤氮库容量,显著提高了土壤氮矿化势,增强了土壤供氮能力。     

长期有机与无机肥配施的黄壤稻田土壤细菌群落结构特征

  【目的】  比较长期施用不同肥料黄壤稻田土壤细菌群落结构的差异,剖析不同肥料维持土壤细菌群落多样性的作用及其机理,为农田施肥管理提供理论依据。  【方法】  以农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站为依托,采用高通量测序技术,分析连续24年不施肥(CK)、全量化肥(NPK)、1/4牛厩肥+3/4化肥(1/4M+3/4NP)、1/2牛厩肥+1/2化肥(1/2M+1/2NP)和全量牛厩肥(M)处理黄壤稻田土壤细菌群落组成及多样性,并揭示其主要环境影响因子。  【结果】  不同施肥处理土壤细菌α多样性指数分析结果显示,长期施用有机肥提高了土壤细菌多样性指数(Shannon)、优势度指数(Simpson)和均匀度指数(Pielou),对丰富度指数(Chao1)影响较小。与CK相比,长期施肥不同程度地提高了变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度,化肥的作用更明显。与CK和NPK相比,施用有机肥处理降低了棒状杆菌门(Rokubacteria)和亚硝酸盐氧化菌门(Nitrospinae)相对丰度,提高了拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度,其他菌门变化不明显(P<0.05)。土壤细菌群落结构主成分分析结果表明,施用有机肥1/4M+3/4NP和1/2M+1/2NP处理土壤环境较为相似,细菌群落组成相似度较高,而CK和NPK处理土壤环境相似,细菌群落组成相似度高。土壤细菌群落结构组成与土壤环境因子冗余分析显示,土壤理化性质对细菌群落结构的影响重要性由大到小依次为全氮、碱解氮、速效钾、pH、有效磷、全磷,其中全氮、碱解氮和速效钾是关键因素。  【结论】  长期施用有机肥能够提高黄壤稻田土壤肥力,改变细菌生长环境,进而改变细菌群落结构组成,提高细菌群落多样性,促进土壤生态系统稳定和健康。     

冬麦免耕覆盖栽培对土壤丛枝菌根真菌多样性的影响

为揭示冬麦免耕覆盖栽培管理措施对土壤丛枝菌根真菌多样性的影响,以农田土壤生态系统为研究对象,利用Illumina MiSeq平台通过高通量测序的方法,对连续免耕覆盖栽培及有机肥管理下冬麦土壤丛枝菌根真菌群落组成及其与土壤环境因子间的相互关系进行研究。结果表明,丛枝菌根(AM)真菌在97%相似度下共获得4 515个AM真菌的操作分类单元(OTUs),分属于1门3纲4目8科10属155种。不同处理中,类球囊霉属(Paraglomus),球囊霉属(Glomus)和近明球囊霉(Claroideoglomus)为优势属,受农业综合管理措施中有机肥施用、免耕覆盖因子的影响,近明球囊霉、有隔球囊霉属相对丰度在不同处理间存在显著差异(P<0.05)。与耕作、不覆盖相比,免耕、覆盖措施提高了AM真菌多样性指数,但降低了AM真菌属的丰富度;与无肥条件相比,有机肥施用提高了AM真菌丰富度指数,但降低了AM真菌多样性指数。多元分析结果表明,土壤全磷及速效磷含量是影响AM真菌群落组成中优势属丰度变化的主要因素。免耕覆盖、有机栽培改变了土壤AM真菌的多样性及丰富度,土壤中丰度较低的AM真菌菌属更容易受到有机肥施用的影响;有机肥与免耕、覆盖管理的交互作用对AM真菌近明球囊霉属相对丰度有显著影响(P<0.05)。AM真菌群落对耕作覆盖、有机肥施用管理活动的响应受到农业综合管理活动及其相关因素交互作用的影响。本研究结果为合理农作物免耕覆盖、有机栽培管理提供了理论依据。     

有机无机肥配施对日光温室番茄连作土壤微生物的影响

  目的  为解决日光温室番茄连作障碍,必须弄清有机无机肥配施对番茄连作土壤微生物的影响。  方法  试验共设置6个处理,分别为不施肥（CK）、20%有机肥 + 80%化肥（M20C80）、40%有机肥 + 60%化肥（M40C60）、60%有机肥 + 40%化肥（M60C40）、80%有机肥 + 20%化肥（M80C20）、100%有机肥 + 0%化肥（M100）。测定了连作土壤理化性质、细菌和真菌的微生物群落结构、物种组成和丰度等相关指标。  结果  M40C60处理使连作土壤孔隙度在54.38% ~ 55.61%,pH维持在7.19 ~ 7.22,有机质和速效钾含量分别维持在49.70 ~ 59.21 g kg?1和536.1 ~ 605.5 mg kg?1的中等水平,速效磷含量则维持在680.4 ~ 783.0 mg kg?1的高水平。增施有机肥,可以改善土壤微生物群落组成,分别提高芽孢杆菌（Bacillus）、土胞杆菌（Terrisporbacter）、链霉菌（Streptomyces）以及头束霉菌（Cephalotrichum）等有益菌群落相对丰度0.86%、0.60%、0.12%和47.82%,降低变形菌（Proteobacteria）酸杆菌（Acidobacteriota）等有害菌群落相对丰度3.47%和1.74%。  结论  增施有机肥改善番茄连作土壤的基础理化性质,保持土壤中的养分含量。同时有益于微生物群落演替,维持或提高有益菌群的丰度,抑制或降低有害菌群的丰度,使连作土壤维持在一个较稳定的微生物群落结构。减少番茄连作土壤病害的发生,维持良好的土壤状态。     

长期大量施肥增加设施菜田土壤可溶性有机氮淋溶风险

可溶性有机氮比较活跃,在氮素转化和生态环境安全方面都有重要作用。该文研究了长期不同施肥处理（不施肥、施有机肥、传统施氮、优化施氮和秸秆还田）对设施菜田土壤矿质氮和可溶性有机氮含量及其在剖面累积的影响。结果表明,设施菜田土壤0～180 cm可溶性有机氮含量范围为29.1～88.9 mg/kg,占可溶性总氮的27%～50%;与不施肥处理相比,有机肥和氮肥的施用显著增加土壤可溶性有机氮的含量,并且随着化肥氮投入的增加可溶性有机氮含量也相应增加;其中,有机肥处理比不施肥处理可溶性有机氮在0～180 cm土层累积增加了1132 kg/hm2,传统施氮比单施有机肥处理累计增加了1505 kg/hm2,秸秆的施用显著降低土壤无机氮累积量,但是对可溶性有机氮没有影响。综上所述,可溶性有机氮是设施菜田氮素重要的损失形态,其对环境的影响值得关注。     

长期施肥对酸性土壤氨氧化微生物群落的影响

【目的】 长期施肥显著影响着酸性土壤的pH,研究由此引起的土壤中氨氧化古菌 (ammonia-oxidizing archaea,AOA) 和氨氧化细菌 (ammonia-oxidizing bacteria,AOB) 的变化,为土壤培肥提供理论依据。 【方法】 供试土壤为27年长期定位施肥试验的红壤,供试作物为玉米。选择不施肥对照 (CK)、氮肥120 kg/(hm2·a)(N)、氮磷钾肥 (NPK) 和猪粪2000 kg/(hm2·a)(OM) 4个处理采集土壤样品,测定了土壤基本理化性状;利用qPCR、PCR-DGGE方法,分析土壤AOA和AOB群落丰度与组成。 【结果】 1) 长期定位施肥导致土壤pH值发生显著变化,N处理的土壤pH值最低,仅为4.03,其次是NPK和CK处理的土壤,OM处理土壤pH值最高,接近中性达6.40。2) 与CK相比,长期施肥提高了土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量。3)OM处理显著提高了土壤NH₃浓度,而其它处理对NH₃浓度无显著影响。4) 施肥显著增加了土壤AOA的丰度,OM处理提升幅度最大;AOA丰度与土壤有机质碳、全氮呈极显著正相关 (P < 0.01),与铵态氮、土壤NH ₃浓度呈显著正相关 (P < 0.05),与土壤pH、硝态氮关系不显著 ( P > 0.05);施肥改变了AOA的群落结构,CK、N、NPK处理的群落结构差异不显著,OM处理与另外三个处理差别较大。主要AOA类群是Group 1.1b,少数属于Group 1.1a-associated。RDA分析表明,土壤pH值、有机质、总氮、铵态氮、土壤中NH ₃浓度是导致AOA群落变化的主要环境因子。5) 仅OM处理对AOB丰度和群落产生了显著影响,主要类群是Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。AOB丰度与土壤NH₃浓度呈极显著正相关 (P < 0.01),与有机质碳、全氮呈显著正相关关系 ( P < 0.05),与土壤pH、铵态氮、硝态氮关系均不显著 ( P > 0.05)。 【结论】 长期施用不同肥料对酸性土壤的理化性质影响差异大,AOA和AOB的丰度和群落结构也发生了明显变化,尤其是施加有机肥之后。来自不同处理的大部分AOA属于Group 1.1b类群,少数属于Group 1.1a-associated类群。仅在OM处理中检测到AOB类群,大部分属于Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。      

设施高肥力蔬菜地氮素调控下磷素特征研究

设施蔬菜种植中存在不合理施肥现象,土壤养分严重失调。为了解设施蔬菜地高氮肥力水平下不同氮素水平对磷素的养分吸收影响,2004—2007年在山东寿光进行不同氮素水平调控和秸秆还田试验,并于2007年冬春季进行裂区淋滤试验。结果表明,不同水平的氮素调控影响磷素含量变化,空白(NN)、有机肥(MN)、有机肥+秸秆(MN+S)供氮水平下土壤全磷含量逐年下降,降幅NNMNMN+S,全磷增幅传统氮素(CN)传统氮素+秸秆(CN+S)氮素优化+秸秆(SN+S)氮素优化(SN)。CN、CN+S供氮水平下土壤速效磷含量达到213.7、225.4 mg·kg-1,增长了17.1%、23.5%,磷素累积明显;其他供氮水平下速效磷含量逐年下降,降幅NNMNMN+SSN+SSNCNCN+S,减少氮素供应有利于减缓磷素累积,促进磷的吸收利用。除NN供氮水平下土壤有机磷含量下降外,其他处理均不同程度增加,CN、CN+S供氮水平下土壤有机磷含量累积明显(308.4、331.4 mg·kg-1),分别增长了28.5%、38.2%。SN+S供氮水平下磷的吸收系数(P2O5,mg·100 g-1)达到了1 571,增长了143.6%;CN、CN+S供氮水平下磷的吸收系数出现了负增长,CN供氮水平下达到了416(P2O5,mg·100 g-1),下降了35.5%。添加小麦秸秆极大地提高了磷的吸收能力,在一定程度上能减缓土壤速效磷的累积。淋溶液中全磷含量SNSN+S,有机磷含量SNSN+S,秸秆还田对阻控有机磷素淋溶有一定的作用,但整个冬春生长季渗滤液中全磷含量在2.6~12.0 mg·L-1,有机磷含量在0.42~4.1 mg·L-1,淋出液水质仍超过了国家安全水质标准。因此,在高肥力水平下进行氮素调控,优化氮素供应量,促进了磷素的吸收利用,对农民在高肥力水平下施肥具有指导意义。建议农民在以后的种植中减少氮肥供应量及添加高碳源秸秆进行还田,以提高肥料的利用率,减少氮磷对土壤及水体的污染。     

Effects of regenerating vegetation on soil enzyme activity and microbial structure in reclaimed soils on a surface coal mine site

The aim of this study was to evaluate the influence of reclaimed scenarios on soil enzyme activities and microbial community in a reclaimed surface coal mine on the Northwest Loess Plateau of China. Soil samples were collected from a bare land (CK), and a plantation (PL) and four mixed forests (MF1-4). Soil physicochemical characteristics, four enzyme activities and microbial abundance and T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism) profiles were measured. Effects of reclaimed scenarios on soil nutrients content, enzyme activities and microbial community were pronounced. Soil organic carbon could be well used to predict the major differences in enzyme activities, and microbial abundance and composition. Soil enzyme activities were more significantly correlated with fungal abundance than bacterial and archaeal ones. The higher soil nutrient content, enzyme activities, and microbial abundance and diversity were from mixed forests and the lowest ones were from CK, which suggested mixed forests would be feasible scenarios in semi-arid Loess Plateau. Soil bacteria, archaea and fungi evolved with reclaimed process, but the influences of reclaimed scenarios on each domain of microbial abundance, diversity and composition were different. These findings suggested that soil bacteria, archaea and fungi play different ecological roles during restoration process.