长期定位施氮对连作番茄土壤可培养微生物数量的影响

以蔬菜长期定位施肥试验为基础,采用选择性培养基培养微生物,研究长期施氮对连作番茄土壤微生物的组成及数量的影响,并测定了土壤养分,探讨了土壤微生物与土壤养分的相关性。结果表明:处理AN0土壤好气性固氮菌数量最多,显著高于其他处理,处理AN1和BN2显著低于其他处理,施用有机肥可提高土壤中好气性固氮菌的数量。处理AN1氨化细菌数量,显著高于其他处理,BN2和AN2氨化细菌数量较少,有机肥和低浓度氮肥配施可提高土壤中氨化细菌数量,施用高浓度氮肥降低氨化细菌数量。施用有机肥可提高土壤中亚硝化细菌、反硝化细菌和纤维素分解菌的数量。反硝化细菌数量与全磷和速效磷含量显著相关,亚硝化细菌数量与碱解氮、速效钾和速效磷含量显著相关。纤维素分解菌与全氮、碱解氮、速效磷、有机质和速效钾含量显著相关。     

高寒草地不同退化程度下土壤微生物及土壤酶活性变化特征

为探讨不同退化程度对高寒草地土壤微生物及土壤酶活性的影响,以青藏高原东北缘祁连山3种不同退化程度(轻度退化、中度退化、重度退化)高寒草地为研究对象,测定和分析土壤3大类微生物(细菌、真菌、放线菌)和氮素生理群(氨化细菌、好气性固氮菌、嫌气固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌)数量、微生物量(碳、氮)及土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)变化特征。结果表明:(1)相同土层不同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随退化程度的加重总体呈减小的趋势,重度退化程度下各指标含量最小,中等退化程度可增加10—20cm土壤放线菌、氨化细菌及反硝化细菌数量和20—30cm土壤细菌、真菌、放线菌、好气性固氮菌、反硝化细菌数量;(2)不同土层相同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随土层深度的加深均逐渐减小。研究结果对评价草地退化程度提供了新思路,同时为高寒草地的恢复和重建提供了重要的理论依据。     

光合细菌和有机肥对土壤主要微生物类群的影响

将光合细菌菌液和发酵有机肥施入农田土壤，研究表层土壤中微生物区系变化。结果表明，光合细菌和有机肥显著增加土壤中放线菌、异养细菌、固氮菌、氨化细菌和硝化细菌数量，减少反硝化细菌数量，改善土壤微生物区系，光合细菌作用比有机肥更稳定和持久。光合细菌还能明显降低真菌数量，提高放线菌／真菌比值，促进土壤健康。     

水稻土的微生物学特性(Ⅰ)华东华中主要类型水稻土中微生物数量及其活动性的研究

本工作就我国华东、华中地区一些主要类型水稻土进行土壤微生物区系(细菌,放线菌,真菌,嫌气性细菌,好气性非共生性固氮菌,硝化细菌,反硝化细菌,反硫化细菌和好气纤维分解菌等)分析,并测土壤氨化强度和呼吸作用强度,获得以下主要结果:1.水稻土中微生物区系数量分布与其他土壤一样,无论是细菌和放线菌,或者是真菌,都是主要集中于耕作层,犁底层数量突降,一般均为耕作层数量20—50%,心土中微生物更少。好气性细菌和嫌气性细菌之间的比值,随土层深度增加而增加。2.各主要类型水稻土耕作层中,每克土壤中细菌数量在300万—2,000万之间,放线菌处于10万—300万的范围内,真菌为0.7万—12万。3.好气性非共生固氮菌在江苏省内分布较广,数量也较多,除无锡的黄泥土(母质为湖积物)外,平均每克土壤数量为1000—10000以上。而江西省,除乐平的污泥土由于大量使用石灰,土壤已呈微碱性(pH7.5—8.0),合有较多固氮菌细胞(6000/1克土),其他土壤中固氮菌时有时无。湖北孝感的土壤中,固氮菌数量平均每克土中不足200个细胞。4.无论是什么地区,何种母质上发育形成的水稻土,在其肥力水平高的土壤中,细菌、放线菌和真菌数量均比肥力低者为多;生理类羣中的硝化细菌、氨化细菌、好气性非共生固氮菌和好气性纤维分解细菌也有同样的趋势,而反硝化细菌却适得其反。5.不同肥力的同一类型水稻土,肥力高者其氨化强度和呼吸强度较肥力低者为大,但是,土壤中生化作用强度的大小与其相适应的微生物类羣数量并不是简单的比例关系。6.深耕土壤,增施肥料,特别是有机肥料的施用,直接促使了水稻土中各类羣微生物数量增加,大大加强了土壤微生物的活动性。     

高寒草地不同扰动生境土壤微生物氮素生理群数量特征研究

采用平板表面涂抹法和稀释法对天祝高寒草地5种不同干扰生境（围栏内、围栏外、多年生草地、一年生草地和鼠丘地）土壤微生物氮素生理群（氨化细菌、硝化细菌、自生固氮菌和反硝化细菌）数量分布特征进行了测定，结果表明：1）同一扰动生境，不同空间层次草地土壤微生物各氮素生理群数量变化较大，0-20cm数量大于20-40cm，一般前者为后者的1．44-7．32倍；且不同氮索生理群之间数量差异很大，氨化细菌〉自生固氮菌〉反硝化细菌〉硝化细菌；2）不同扰动生境，相同空间层次草地土壤微生物各氮素生理群数量差异也较大，变幅在1．27—9．29倍；且不同扰动生境对各氮素生理群的影响不同，对硝化细菌数量影响最大，反硝化细菌和氨化细菌次之，自生固氮菌较小；3）不同生境土壤微生物氮素生理群数量以一年生草地总数量最大，多年生和围栏内草地次之，鼠丘地和围栏外草地最少；4）不同扰动生境。不同空间层次，虽然不同生理群微生物数量各有特点，但总趋势为：0—20cm，7月份数量较小，8月份上升至最大，9月份下降，20-40cm数量变化趋势与0—20cm相似，但变幅显著变小。     

长期不同施肥对红壤旱地肥力的影响

通过长期不同施肥对红壤旱地肥力影响的定位研究,发现施肥耕作18年后,施用有机肥料不但增加了土壤可培养细菌、真菌和放线菌的数量,而且也增加了功能性微生物的数量;秸秆还田抑制真菌的生长,对反硝化细菌、好气性纤维素分解菌和好气性自生固氮菌的生长也没有促进作用。长期施肥耕作可提高土壤养分含量,其效果以有机肥料与化学肥料配合施用最为显著,长期施用化学氮磷钾肥料,导致土壤盐基饱和度下降、土壤pH下降1.1个单位,土壤酸化。在红壤地区旱地现有生产水平下,长期单施有机肥料可以保持土壤肥力稳定和逐步提高。     

光合细菌和有机肥对土壤主要微生物类群和土壤酶活性的影响

研究了光合细菌菌液和发酵有机肥施入农田土壤后表层土壤微生物类群和土壤酶变化情况.结果表明,光合细菌和有机肥显著促进土壤中放线菌、异养细菌、固氮菌、氨化细菌和硝化细菌的生长,而抑制反硝化细菌数量.施用光合细菌和有机肥可以改善土壤微生物区系,光合细菌作用比有机肥更稳定和持久.光合细菌还能明显降低土壤真菌数量,提高放线菌/真菌比值.光合细菌和有机肥对过氧化氢酶、脲酶、转化酶、碱性磷酸酶、蛋白酶等5种土壤酶活性均有明显促进作用,有机肥作用大于光合细菌.     

复播大豆土壤微生物区系对麦–豆轮作体系周年施氮量的响应

为了揭示周年施氮对复播大豆土壤微生物区系的后效及叠加效应,于2017—2019年采用裂区试验设计,在麦–豆周年轮作体系下,设置不同施氮组合(麦季施氮0、104、173、242 kg/hm²,分别标记为N0、N1、N2、N3;复播大豆施氮0、69、138 kg/hm²,分别标记为S0、S1、S2),探究豆茬土壤细菌、真菌和放线菌数量,土壤菌群结构和氮素生理群数量的变化规律。结果表明：前茬麦季施氮对复播大豆土壤微生物数量具有显著的后效;复播大豆不施氮条件下,麦季N2～N3施氮范围有利于增加豆茬土壤细菌、真菌、放线菌和氮素生理群数量。在冬小麦不施氮条件下,当季豆茬施氮较不施氮处理能显著增加土壤3大类微生物和氮素生理群数量,但豆茬施氮量较高反而显著降低氨化细菌和好气性自生固氮菌数量。麦季各施氮处理与豆茬S1处理组合下土壤3大类微生物数量,细菌与真菌比值(B/F)及放线菌与真菌比值(A/F),氨化细菌、固氮菌和硝化细菌数量基本均高于与S2处理组合,其中N1S1施氮组合下豆茬土壤放线菌数量、好气性自生固氮菌数量、B/F和A/F值达到最高,N2S1施氮组合...     

不同扰动高寒草地土壤微生物数量时空变化特征

为揭示东祁连山高寒草地不同扰动生境中土壤三大类微生物和氮素生理群数量的时空变化特征,采用2003年、2011年和2017年在相同样地(一年生、多年生、围栏内和围栏外草地)、相同研究方法(平板菌落计数)对草地土壤三大类微生物(真菌、细菌和放线菌)数量和氮素生理群(硝化细菌、反硝化细菌、好气性固氮菌和嫌气性固氮菌)数量进行时空动态比较。结果表明:(1)在相同时间、不同扰动生境中土壤三大类微生物和氮素生理群数量变化差异显著(p0.05),均随着土层的加深而逐渐减少,具有明显的垂直分布规律;(2)在不同时间、不同扰动生境中,土壤三大类微生物和氮素生理群数量变化差异显著(p0.05),土壤细菌、放线菌、硝化细菌和好气性固氮菌数量分布为2003年2011年2017年;真菌、反硝化细菌和嫌气性固氮菌数量分布为2017年2011年2003年;(3)不同扰动生境中微生物总数量变化表现为2003年2011年2017年。2011年、2017年的微生物总数量与2003年相比较,一年生草地分别下降了1.65,2.86倍,多年生草地分别下降了3.12,5.12倍,围栏内草地分别下降了3.05,4.09倍,围栏外草地分别下降了2.11,3.26倍。综上,随着不合理放牧和人为利用方式,东祁连山高寒草地土壤微生物数量随时间变化逐渐减少,为此应对该地区草地的利用和保护给予足够的重视。     

不同用量的氮磷化肥对棉田土壤微生物区系及活性的影响

1996、1 997年连续对灌耕灰漠土棉花试验地土壤进行观测 .结果表明 ,适宜的氮磷化肥用量 ,可促进土壤氨化细菌、硝化细菌、纤维分解菌、固氮菌等氮素生理群微生物数量显著增加 .土壤呼吸强度、纤维分解强度等活性指标均有所增大 ,从而有利于作物生长 ,提高产量 .     

Effects of Manure and Chemical Fertilizer on Nitrogen Transformations and Functional Bacteria in a Black Soil of the Song-nen Plain

Intensities of ammonification, nitrification, denitrification, and the numbers of functional bacteria were measured in a black soil of the Song-nen Plain under different fertilizer managements over a period of 3 years. The six fertilizer managements were as follows: no fertilizer applied, manure at low and high rates, chemical fertilizer at low and high rates, and manure and chemical fertilizers in equal ratio. Manure increased the numbers of ammonifying and nitrifying bacteria and the intensities of ammonification and nitrification, whereas chemical fertilizer increased numbers of denitrifying bacteria and intensity of denitrification. Average denitrifying intensities ranged from 52.5% to 61.1%. There might be some coupling relation between nitration and denitrification in black soil.     

植烟土壤中微生物特性及氨化、亚硝化菌分离鉴定与活性研究

针对烤烟生产中施用有机肥后植烟土壤有机态氮素分解速率不易调控的问题,并为配制有机氮分解微生物菌剂提供优良菌株,本研究以化肥、牛粪、玉米秸秆、油枯处理下的烤烟根区土壤为材料,分离筛选出高活性氨化、亚硝化土著菌,并分别测定其对有机氮降解及氨氮分解的效果。结果表明:在烤烟生长旺长期,施用有机肥处理的土壤可培养细菌、真菌、放线菌、氨化菌数量均高于单施化肥处理;在烤烟成熟期,施用有机肥处理,烤烟根区土壤氨化菌、亚硝化菌、真菌、放线菌数量均高于单施化肥。通过各类菌株的土样来源分析,氨化作用强度较高的优势菌株均来源于有机肥处理的土样,植烟土壤施用有机肥较单施化肥能够获得较高活性的氨化细菌。各类菌活性研究显示,短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)、巨大芽孢菌(B.megaterium)培养液有机氮含量降幅最大,较初始有机氮含量分别降低84.74%、92.74%、79.52%;寡养单胞菌(Stenotrophomonas sp.)兼具有亚硝化作用及硝化作用,培养7 d后,培养液中硝态氮含量增加了0.617 mg·L~(-1);嗜麦芽寡单胞菌(S.maltophilia)亚硝化作用最强,培养7 d后,培养液中亚硝态氮含量为0.518 mg·L~(-1)。氨化菌培养48 h后有机氮分解速率降低,具有亚硝化及硝化作用的菌株培养到第7 d活性仍处于较高水平。因此,试验分离出的不同功能细菌在配制解氮复合微生物菌剂时需在不同时间加入菌株进行发酵,以获得高活性微生物菌剂。根据分解有机氮、解氨试验及相关文献中各菌株作用功能分析,筛选出纳西杆菌(Naxibacter sp.)、寡养单胞菌、短小芽孢杆菌、嗜热脂肪地芽孢杆菌、同温层芽孢杆菌(B.stratosphericus)、纤维菌(Cellulosimicrobium cellulans)、高地芽孢杆菌(B.altitudinis)和巨大芽孢菌8株高效氮素功能菌株用于有机氮分解微生物菌剂的配制。     

有机无机肥配施提升冷浸田土壤氮转化相关微生物丰度和水稻产量

【目的】 以南方典型冷浸田为对象,研究化肥配施不同有机肥对冷浸田水稻产量以及土壤氮相关功能微生物群落丰度的影响,旨在为冷浸田土壤氮素活化和转化过程的定向调控,氮素利用效率提高及水稻高产施肥提供科学依据。 【方法】 通过连续 3 年 6 季的定位试验,采用土壤理化分析、酶学分析和荧光实时定量 PCR 技术深入探讨化肥配施不同堆肥原料有机肥对冷浸田养分活化、水稻产量提升及土壤氮相关功能微生物群落丰度的效应。本试验设 4 个处理,分别为单施化肥 (CK)、化肥配施猪粪 (PIM)、化肥配施牛粪 (CAM)、化肥配施鸡粪 (CHM)。 【结果】 CHM、CAM 处理水稻产量显著高于化肥处理( P < 0.05),较 CK 平均增产 10.23%、7.62%。连续施用 CHM、CAM 显著提高了土壤 pH,增加了土壤有机碳、全氮和铵态氮含量。三种堆肥原料的有机无机配施均能够提高土壤氮素循环相关功能微生物基因丰度,其中细菌、古细菌总群落 16s rDNA 丰度和氨氧化古菌 (AOA) 和氨氧化细菌 (AOB) 的氨单加氧酶 ( amoA) 基因丰度提高趋势一致,以 CHM 处理最高,但细菌总群落 16s rDNA 丰度增幅较小。亚硝酸盐还原酶 ( nirK、 nirS) 基因和一氧化二氮还原酶 ( nosZ) 基因丰度对不同处理的响应并不一致。相关性分析表明,土壤有机碳和全氮含量是影响 AOA、AOB、 nirK、 nirS 型反硝化细菌的重要因子。 【结论】 化肥配施鸡粪有机肥能显著提高冷浸田土壤铵态氮、速效磷含量,增加细菌、古菌、AOA 和 AOB 氨单加氧酶 ( amoA) 的基因丰度,增强土壤脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性,提升冷浸田土壤生产力。      

牛粪堆肥化中氮素形态与微生物生理群的动态变化和耦合关系

在强制通风静态垛装置中研究了牛粪堆肥化中氮素形态和微生物生理群的动态变化。在堆制的56d里,根据堆温变化分阶段采集堆肥样品,测定各种氮素组分的含量和氮素微生物生理群的数量。结果表明,堆肥过程中,总氮减少了21．6％;有机氮是堆肥中的主要氮素形态,其含量降低了19．1％;氨基酸态氮和氨态氮的含量分别降低了20．9％和86．4％,在有机氮和总氮中的比例分别降低了2．2％和5．2％;氨基糖态氮和硝态氮含量分别增加了147％和79％,在有机氮和总氮中的比例分别增加了2倍和1．3倍。氨气的挥发占总损失的63％,高温期的释放量占总挥发量的69％。堆肥中氨化细菌数量较高,在高温期大幅度增加,其数量变化与堆肥中氨气和氨态氮含量都呈极显著正相关关系。在堆肥过程中,硝化细菌数量总体较小,在降温期增加幅度较大;反硝化细菌数量逐渐增加,堆制结束时达到堆肥初期的2．45倍;固氮菌数量总体增加1．8倍,其中降温期数量较多。堆肥过程中存在的反硝化作用,是氮素损失的另一个重要原因。     

Effects of Rhizosphere and Long-Term Fertilization Practices on the Activity and Community Structure of Denitrifiers Under Double-Cropping Rice Field

The soil physicochemical properties, soil denitrification rates (PDR), denitrifiers via nitrite reductases (nirK and nirS) and nitrous oxide reductase (nosZ), abundance and community composition of denitrifiers in both the rhizosphere and bulk soil from a long-term (32 year) fertilizer field experiment conducted during late rice season were investigated by using the MiSeq sequencing, quantitative PCR, terminal restriction fragment polymorphism (T-RFLP). The experiment including four treatments: without fertilizer input (CK), chemical fertilizer alone (MF), rice straw residue and chemical fertilizer (RF), and organic manure and chemical fertilizer (OM). The results showed that the application of rice straw residue and organic manure increased soil organic carbon (C), total nitrogen (N), and NH₄⁺-N contents. The nirK, nirS, and nosZ copy numbers with OM and RF treatments were significant higher than that of the MF and CK treatments in the rhizosphere and bulk soil (p < 0.05). The principal coordinate analysis (PCoA) analysis showed that the different parts of root zone are the most important factors for the variation of denitrifying bacteria community, and the different fertilization treatments is the second important factors for the variation of denitrifying bacteria community. The MiSeq sequencing result showed that nirK, nirS and nosZ-type denitrifiers communities within bulk soil had lower species diversity compared with rhizosphere soil, and were dominated by Rhizobiales, Rhodobacterales, Burkholderiales, and Pseudomonadales. As a result, the application of fertilization practices had significant effects on soil N and PDR levels, and affected the abundance and community composition of N-functional microbes.     

长期施肥对土黑碳积累的影响

通过长期定位试验,探讨了20年不施肥（CK）、 单施化肥（NPK）、 秸秆和化肥配施（SNPK）、 常量有机肥和化肥配施（M1NPK）以及高量有机肥和化肥配施（M2NPK）5个施肥处理对土中黑碳含量及积累的影响。结果表明: 与CK处理相比,NKP处理对黑碳含量和积累没有明显影响; 有机肥和化肥配施（M1NPK、 M2NPK）对耕层（020 cm）土壤黑碳含量的影响较大,与CK处理相比,在土壤表层（05 cm）,M1NPK、 M2NPK分别提高了黑碳含量的108%和134%, 510 cm土层中黑碳含量增幅最高,分别提高164%和176%,在整个土层,M1NPK、 M2NPK处理分别增加了1.51和1.55倍; 秸秆和化肥配施（SNPK）下表层黑碳含量也有所增加,但增加幅度相对施用有机肥来说明明显较小。施肥对黑碳含量的影响主要发生在土壤表层,深层土壤黑碳受施肥影响较小。     

氮肥对稻田土壤反硝化细菌群落结构和丰度的影响

以氮肥田间定位试验为研究对象,利用PCR-DGGE(聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳)和荧光定量PCR(real-time PCR)技术,通过对反硝化细菌nirS基因的检测,分析了定位试验第2年稻田反硝化细菌群落结构和丰度的变化。DGGE图谱及依据其条带位置和亮度数字化数值进行的主成分分析(PCA)结果均显示:在氮肥定位试验第2年,与不施肥对照(CK)比较,在水稻各个生育期(分蘖期、齐穗期和成熟期)内,施用氮肥[150kg(N)·hm-2]的稻田根层土或表土中的反硝化细菌群落结构均无明显变化;且稻田根层土或表土中的反硝化细菌群落结构在水稻各个生育期间也均无明显差异。荧光定量PCR结果显示,在水稻生长发育过程中,施用氮肥的稻田根层土或表土中的反硝化细菌nirS基因拷贝数始终显著(P<0.05)高于其对应的不施肥对照。此外,无论施用氮肥与否,根层土中的反硝化细菌nirS基因拷贝数在水稻成熟期时都会显著(P<0.05)降低;但表土中的nirS基因拷贝数在水稻各生育期间无明显变化;且水稻成熟期时施用氮肥和不施肥的稻田表土中nirS基因拷贝数都显著(P<0.05)高于根层土。同时,与对照比较施用氮肥可促进水稻增产44%。研究表明,短期定位试验中施用氮肥能够显著提高稻田土壤反硝化细菌的丰度,但对其群落结构没有明显影响。