作物轮作对甘薯田土壤微生物群落的影响

为缓解甘薯连作障碍,探究甘薯不同轮作方式对土壤微生物群落的影响,设置甘薯连作、甘薯―花生轮作、甘薯―小麦轮作3个处理,利用磷脂脂肪酸（PLFA）和Biology生态板方法,研究甘薯不同轮作方式下土壤微生物群落结构、碳源利用能力、多样性指数的变化规律。结果表明,与甘薯连作相比,甘薯―花生轮作显著（P<0.05）提高了土壤微生物细菌、放线菌、革兰氏阳性菌（G⁺）、革兰氏阴性菌（G^-）生物量,降低了真菌生物量及真菌与细菌比值,甘薯―小麦轮作降低了土壤细菌、放线菌、真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌生物量,提高了真菌与细菌比值;甘薯―花生轮作提高了土壤微生物对羧酸类化合物、碳水化合物、氨基酸和胺类化合物的利用能力,甘薯―小麦轮作提高了土壤微生物对碳水化合物、氨基酸和胺类化合物的利用能力,其中甘薯―花生轮作对羧酸类化合物、芳香化合物和碳水化合物的利用能力显著高于甘薯―小麦轮作;甘薯―花生、甘薯―小麦轮作均提高了土壤微生物丰富度指数（Shannon index）、均匀度指数（Mclntoch index）和优势度指数（Simpson index）,其中甘薯―花生轮作的均匀度指数高于甘薯―小麦轮作,而丰富度指数和优势度指数显著降低;冗余分析（RDA）表明土壤微生物群落结构、碳源利用能力和多样性指数与不同土壤养分存在相互促进或相互制约的关系。综上所述,甘薯与花生、小麦轮作能够改变土壤微生物群落结构及功能多样性。     

甘蔗轮作青饲玉米和花生对甘蔗生长和土壤性状的影响

为研究不同轮作模式对蔗田土壤养分、微生物和酶活性以及甘蔗主要农艺性状的影响,设甘蔗连作（A）、青饲玉米–青饲玉米–甘蔗轮作（B）和花生–花生–甘蔗轮作（C）3个种植模式,分别测定了连作和轮作前后蔗田耕作层土壤养分含量、微生物数量和相关酶活性,调查了甘蔗产量主要农艺性状,并分析了不同模式下作物的经济效益。结果表明,与A处理相比,B处理显著提高了土壤全氮和有效磷含量、过氧化氢酶和脲酶活性和细菌数,而C处理显著提高了土壤的pH值,水解性氮、有机质和速效钾含量,蔗糖酶、酸性蛋白酶、酸性磷酸酶和纤维素酶活性,明显降低了土壤真菌数量,下降了2.47×10⁴个/g。2种轮作模式甘蔗的农艺性状和品质均优于连作,B处理和C处理的出苗率、分蘖率、产量和糖分比均显著或极显著高于A处理。相关性分析结果显示,土壤养分含量和微生物量与相关酶活性呈显著正相关。因此,轮作使甘蔗生产提质增效,可能由于轮作提高了土壤中微生物数量和相关酶活性,进一步改善了蔗区酸性土壤的pH值,加速土壤有效养分的释放,从而促进甘蔗的生长发育,缓解连作障碍,实现经济效益的增长。     

生物质炭配施有机肥对旱地红壤酶活性及其微生物群落组成的影响

研究生物质炭配施有机肥对旱地的土壤养分的影响,可为旱地农作物的土壤改良提供理论依据。针对中亚热带第四纪红黏土发育的旱地红壤,本研究通过室内培养试验,向土壤中施用生物质炭配施有机肥,探索土壤微生物生物量碳和氮(MBC、MBN)、酶活性（脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶）和微生物群落组成的变化。试验共设置5种处理,分别为对照(CK,0 g/kg)、水稻生物质炭配施有机肥(RM,50 g/kg)、玉米生物质炭配施有机肥(CM,50 g/kg)、小麦生物质炭配施有机肥(WM,50 g/kg)和单施有机肥(M,40 g/kg)。为尽量消除误差,试验数据采用归一化处理,即实测值减CK值后除以各处理所添加的C、N量。结果表明：生物质炭配施有机肥(RM、CM、WM)处理均显著降低了旱地红壤MBC、MBN含量、脲酶活性和总PLFAs量,以WM处理的降幅最大,降幅分别是单施有机肥（M处理）的33.89%、69.03%、47.62%和23.30%;RM处理显著提高了蔗糖酶和过氧化氢酶活性,升幅分别是M处理的91.49%和28.94%。相比单施有机肥,生物质炭配施有机肥降低了土壤总PLFAs含量（平均为-16.89%）、真菌PLFA (-38.17%)、土壤真菌PLFA/细菌PLFA比值(F/B)(-40.63%)和土壤革兰氏阴性菌PLFA/革兰氏阳性菌PLFA比值(G^-/G⁺)(-4.3%),而提高了土壤细菌PLFA (+5.18%)、Shannon-Wiener多样性指数(+0.38%)和土壤细菌压力指数(BSI,+11%)。主成分分析表明RM处理与其他处理之间差异较大。综之,不同物料生物质炭配施有机肥引起土壤微生物量、酶活性和微生物群落组成的变化差异较大,其中影响最大的是水稻生物质炭配施有机肥处理,可为温室气体减排提供参考。     

玉米/蚕豆、小麦/蚕豆和大麦/蚕豆间作体系地上部、 地下部生物量及作物含氮量分析

【研究目的】该盆栽试验研究了在不同分隔方式下三种禾本科作物与蚕豆间作对间作作物地上部、地下部生物量及吸氮量的影响。【方法】首先采用三种分隔方式（塑料膜分隔,尼龙网分隔和无分隔）建立了同一作物组合条件下种间根系相互作用的不同强度;其次选用竞争能力不同的三种禾本科作物（大麦、小麦和玉米）与蚕豆间作,建立了禾本科和豆科作物的竞争强度不同的作物组合。【结果】首先,与三种禾本科作物间作,以及同一间作体系不同分隔方式,对蚕豆地上部、地下部生物量的影响不大;仅与小麦间作蚕豆地上部生物量无分隔显著高于尼绒网分隔。其次,禾本科作物地上部生物量,玉米和大麦显著高于小麦,分别高出15.3%和16.5%;三种禾本科作物地下部生物量,玉米显著高于大麦,高出30.5%,大麦显著高于小麦,高出50.8%;同一间作体系不同分隔方式,对玉米、小麦和大麦地上部和地下部生物量影响显著。再次,大麦全氮含量显著高于玉米和小麦,分别高出16.5%和19.7%,与三种禾本科作物对土壤氮素的竞争能力相一致,大麦大于小麦和玉米;同玉米间作蚕豆全氮含量显著高于同小麦和大麦间作蚕豆,分别高出11.2%和5.6%。最后,玉米,同小麦和大麦间作蚕豆无分隔处理全氮含量显著高于塑料膜分隔,表现出间作优势。【结论】蚕豆的生长受间作禾本科作物的影响不显著;然而大麦/蚕豆间作体系利用氮素最充分;间作玉米在氮素营养上显著受益于同蚕豆的间作;并且在三种间作体系里,根系完全相互作用时有利于作物氮素的累积。     

不同施肥对农田土壤微生物功能多样性的影响

为了研究华北农区施肥管理对农田（玉米-小麦轮作）土壤微生物群落功能多样性的影响。应用Biolog-ECO技术,借助中国农业科学院武清农田生态系统野外观测站,对农田（玉米-小麦轮作）土壤微生物群落功能多样性进行研究。结果表明：（1）单施有机肥(A1)土壤微生物对碳源利用率明显高于对照不施肥(A0)处理。（2）单施有机肥土壤微生物群落丰富度(H)和优势度指数(D)分别为2.413和0.902,显著高于推荐施肥(A2)与不施肥处理;均匀度指数(E)在推荐施肥处理下最高,显著高于单施化肥处理(A4)与其他处理间无显著差异。（3）主成分分析结果表明,推荐施肥与习惯施肥处理土壤微生物群落碳源利用方式相似,单施有机肥和单施化肥处理下土壤微生物碳源利用方式独特。糖类、氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物为土壤微生物主要利用的碳源。总之,有机肥的添加有利于提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性。     

不同轮作方式下蚕豆节约氮对玉米产量的影响

为了评价在中国西南地区广为采用的蚕豆—玉米轮作种植体系中前茬种植蚕豆所增加的土壤氮的供给量对后茬玉米生长的影响,设计了田间二因素试验,分别在不施氮、N75kg/hm^2、N150kg/hm^2、N300kg/hm^2四个氮水平条件下,比较前茬小麦单作、蚕豆单作和小麦/蚕豆间作处理条件下轮作玉米的产量。数据表明,在不施氮（N0）和75kg/hm^2（N1）处理时,与前茬小麦单作相比,前茬单作蚕豆和小麦/蚕豆间作处理显著提高了后茬玉米棒子的产量,前茬蚕豆单作时后茬玉米棒子产量提高了21%和33%,而前茬小麦/蚕豆间作时分别提高了7%和30%,因此在外源氮供应低时蚕豆节约氮对下茬玉米的生物有效性高,从而生物固氮残留提供的氮营养增加;但随施氮量的增加,前作不同种植方式下后作玉米产量间差异不显著,表明随施氮量增加蚕豆节约氮对下茬玉米的生物有效性降低。研究认为在蚕豆-玉米轮作体系中进行氮养分资源管理时,要综合考虑轮作方式和施氮水平,以求得经济和环境效益的统一。     

轮作对甘薯地线虫群落组成及多样性的影响

针对甘薯茎线虫病严重的多年连种区进行轮作玉米试验,研究连种甘薯、轮作玉米对甘薯地土壤线虫群落种类组成、垂直分布、线虫群落的多样性的影响,其结果共获得3目8科15属线虫。连种甘薯地极优势属为茎属Ditylenchus,甘薯地轮作玉米其极优势属为头叶线虫属Cephalobus、真头叶线虫属Eucephalobus,滑刃Aphelenchoides和真滑刃线虫属Aphelenchus。连种甘薯和轮作玉米地同一土层线虫属数量间没有显著差异,线虫数量间有显著差异;应用Shannon多样性指数、J均匀度指数、SR丰富度指数分析了连种甘薯和轮作玉米地土壤线虫群落的多样性,其中Shannon指数、SR指数最敏感,应用WI指数分析了土壤线虫群落的营养结构,WI指数可反映轮作玉米与连种甘薯间土壤线虫群落结构的差异;轮作可减少植物寄生线虫种类和数量,增加食细菌和食真菌线虫的数量,可改变线虫群落的营养结构。     

小麦-玉米轮作一体化保护栽培期间土壤微生物群落变化

以不同保护栽培方式和不同种植年限间小麦-玉米根际土壤为研究对象,对土壤微生物细菌、真菌、放线菌数量和多样性进行分析。采用微生物平板分离计数,SPSS统计学软件分析小麦玉米不同时期及5年间多样性指数变化。结果表明：小麦玉米轮作根际微生物数量变化与他们生长发育呈正相关,一体化保护栽培结果显示翻耕有利于增加细菌和放线菌数量,旋耕真菌数量显著增加,深松有利于减少真菌数量,覆盖秸秆有助于微生物数量的增加。微生物多样性指数受到小麦玉米长期轮作影响,导致微生物群落不均逐渐减少,但在轮作第5年小麦拔节期和玉米苗期微生物多样性指数升高。     

应用454测序技术分析种植制度对黑垆土微生物多样性的影响

研究典型种植制度对旱地黑垆土微生物多样性的影响,对优化旱地作物种植制度、发挥土壤潜在肥力、实现土壤资源可持续利用有着重要的意义。通过27年长期定位试验,采用454测序技术分析了黄土高原旱作地区不同种植制度下黑垆土细菌、真菌多样性的变化情况。结果表明,不施肥低营养胁迫下,细菌多样性表现为粮豆轮作小麦连作裸地苜蓿连作,真菌多样性表现为小麦连作≈苜蓿连作裸地粮豆轮作。施氮、磷肥条件下,粮草长周期轮作(苜蓿→苜蓿→苜蓿→苜蓿→马铃薯→小麦→小麦→小麦+苜蓿)中土壤微生物多样性大致表现出先降低后增加的趋势,第4年苜蓿或苜蓿茬后第1年小麦微生物Chao指数和Shannon指数最低,苜蓿茬后第2年小麦微生物多样性最高,细菌Chao指数和真菌Shannon指数比连作小麦高22.0%和79.2%;粮草短周期轮作(红豆草→小麦→小麦+红豆草)中土壤微生物多样性大致呈现增加趋势,至红豆草茬后第2年小麦土壤微生物多样性达到最高,真菌Chao指数和Shannon指数均分别比连作小麦高50.8%和51.0%。黄土高原旱地区黑垆土采取粮食作物与豆科作物轮作可提高土壤微生物多样性。     

有机肥与化肥配施对烤烟土壤微生物群落PLFAs动态的影响

通过田间试验,应用PLFAs方法,并结合生物多样性指数测度法,研究有机肥与化肥配施对烤烟土壤微生物群落动态变化及一些特征PLFA生物标记含量的影响。研究结果表明：与纯化肥相比,有机肥与化肥配施可明显提高土壤微生物Shannon-Wiener（H）多样性指数、丰富度指数（S）和Pielou均匀度（J）及Simpson优势度指数（D）,且25%鸡粪+化肥的处理优于25%饼肥+化肥的处理;在烤烟整个生长发育过程中,各处理土壤中总PLFAs和各特征PLFA,如：16:0、18:1w9c、17:0 10Me、16:0 10Me、16:1w5c和18:1w7c等的相对生物量,均在烤烟生长后期达到最高值;且配施有机肥的处理总是高于纯化肥处理（CK）。除甲烷氧化菌的特征PLFA 16:1w5c含量是25%饼肥+化肥的处理大于25%鸡粪+化肥处理外,其它特征PLFA,如：硫酸还原细菌（SRB）PLFA 16:0 10Me和厌氧细菌PLFA 18:1w7c生物含量皆为25%鸡粪+化肥处理大于25%饼肥+化肥处理。     

不同轮作方式对土壤微生物量及酶活性的影响

[目的]为了探究不同轮作模式对阴山北麓土壤微生物量和土壤酶活性的影响,筛选适合阴山北麓的轮作模式,[方法]本试验设计了6种轮作模式、3种连作处理及休闲,共10个处理,研究对土壤生物学性状的影响。[结果]结果表明：2015年,轮作处理的土壤微生物量碳含量均显著高于较连作处理,且S2、S6、S4轮作模式较好,而2016年以S2、S3、S4模式较好;微生物量氮的变化2015年以S1、S4模式较好,而2016年以S4模式下的土壤微生物量氮含量显著高于其他处理(p＜0.05)。土壤过氧化氢酶活性的变化表现为2016年均低于2015年,且2015年以S2、S4、S5模式较好,2016年以S3、S4、S5模式表现较好;土壤脲酶和蔗糖酶活性的变化在2015年均以S1、S2、S4模式较好,而2016年以S4、S5模式好,且较2015年高,分别提高了24.53%、23.30%、21.23%、19.29%。2015年土壤微生物量的变化与脲酶活性呈显著相关,2016年土壤微生物量变化与土壤酶活性的相关性不显著。[结论]本试验中得出燕麦苜蓿混作(1年)、苜蓿(1年)、马铃薯(3年)种植模式能提高土壤微生物量及土壤酶活性。     

新疆连作、轮作棉田可培养的土壤微生物区系及活性分析

研究了新疆连作、轮作棉田土壤可培养微生物区系及活性变化.结果表明,棉花多年连作造成土壤中可培养微生物数量减少,连作6～8年、9～12年、大于13年的棉田与连作小于5年的棉田相比,土壤微生物总量分别下降了40.2%,46.7%,52.4%.连作超过5年后,土壤微生物菌群结构逐渐从高肥的"细菌型"向低肥的"真菌型"转化,细...     

轮作豆科植物对马铃薯连作田土壤速效养分及理化性质的影响

合理轮作天蓝苜蓿 (Medicago lupulina L.)、陇东苜蓿(Medicago sativa L.)和箭筈豌豆(Vicia sativa L.)3种豆科植物对马铃薯连作田土壤速效氮、速效磷及速效钾含量有不同程度的促进作用。对于马铃薯2年以上连作田,轮作3种豆科植物均能起到提高土壤氮素有效性的作用,速效氮含量最高提高476%,且可显著提高3年以上连作田速效磷含量,增幅最高可达207%。对于3~4年连作田,轮作天蓝苜蓿可提高土壤速效钾含量,其他连作年限及轮作箭筈豌豆和陇东苜蓿均没有提高土壤速效钾含量。轮作豆科植物后,不同连作年限马铃薯连作田土壤EC值均显著下降,与对照相比,土壤的EC值最大降低69.7%,说明实施马铃薯-豆科植物轮作对防止马铃薯连作田土壤盐渍化有显著效果。轮作豆科植物使连作田土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性均显著提高。从第2年连作开始,轮作豆科植物对后茬马铃薯产量产生明显影响,第3~4年连作期间,轮作天蓝苜蓿和箭筈豌豆对后茬马铃薯增产效果较明显。     

不同玉米/花生间作模式对土壤微生物量及产量的影响

为了探究不同玉米/花生间作条件下地下部土壤微生态环境,采用大田试验研究了不同玉米/花生间作条件下作物根区土壤微生物量和产量状况的变化特征。结果表明,在一定程度上,间作可以提高土壤微生物的整体代谢活性和群落结构多样性,其中玉米/花生间作12垄,细菌高出对照62.5%、真菌是对照6倍、放线菌是对照8倍。不同的间作模式对经济效益的影响也是相当大,其中间作玉米/花生间作12垄高出玉米/花生间作4垄23.6%,玉米/花生间作8垄高出玉米/花生间作4垄22.5%。综合评价认为,玉米与花生间作最佳比例为4:12或12:12。辽宁省花生产区多为风沙土,土壤易风蚀,而且花生又忌连作,采用玉米花生间作对防风蚀、防重茬具有重要的作用。     

小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯套作对根际土壤细菌群落多样性及植株氮素吸收的影响

为探讨小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯套作体系中根际细菌群落多样性与作物氮素高效吸收的差异特性及二者间的关系,应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了小麦–大豆(A1)、小麦–甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4)和小麦/玉米/甘薯(A5)5种种植模式的根际细菌群落多样性。结果表明,与A1、A2、A3及A5相比,A4套作提高了各作物在开花期(或吐丝期)与成熟期的籽粒吸氮量、地上部总吸氮量和Shannon-Weiner index多样性指数(H′)。处理间的吸氮量与H′的变化规律为套作>单作、大豆茬口>甘薯茬口,以A4处理最高。不同种植模式下DGGE图谱条带的数量及亮度有较大区别,且有几条特征性条带发生了明显变化。不同种植模式间的细菌群落结构相似性较低,群落相似度系数(Cs)表现为套作与套作间>套作与单作间;A4与A5间的Cs相对较小,二者间的细菌群落结构差异较大。A4模式有利于提高根际细菌群落多样性,增强植株对氮素的吸收能力。     

小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯套作对土壤氮素含量及氮素转移的影响

为探讨小麦/玉米/大豆套作对氮素营养的种间促进机制, 采用叶片¹⁵N富积标记法研究了小麦/玉米/大豆(A1)和小麦/玉米/甘薯(A2) 2种套作系统中不同施氮水平下的土壤培肥效果和氮素转移规律。结果表明,施氮可以提高小麦、玉米的土壤总氮含量,以施纯氮150~300 kg hm^-2处理最高;大豆较甘薯更有利于保持土壤肥力,施氮0、150、300和450 kg hm^-2水平下种植大豆后的土壤总氮含量比种植大豆前(小麦收获后)高38.6%、20.2%、9.4%和16.7%,而种植甘薯则降低总氮含量3.1%、1.8%、14.0%和3.8%。A1系统中小麦和玉米季土壤中NO₃-N含量低于A2系统,且随施氮量的增加而增加;大豆季土壤中NO₃-N含量高于甘薯季。A1和A2系统均存在¹⁵N的双向转移,¹⁵N转移量随施氮量的增加而降低,且A1的¹⁵N净转移量和转移强度高于A2;A1系统中小麦、玉米和大豆的¹⁵N净转移量比A2系统的¹⁵N净转移量分别高3.3%~12.1%、27.0%~166.2%和26.2%~78.7%。玉米与小麦之间的¹⁵N净转移方向为从玉米向小麦,玉米与大豆之间的¹⁵N净转移方向为从大豆向玉米,玉米与甘薯之间的¹⁵N净转移方向为从玉米向甘薯。     

黄河三角洲地区不同种植模式下人造白蜡林的土壤养分特征研究

为探索黄河三角洲地区白蜡人造林种植模式,提高该地区白蜡人造林管理水平,以5年生白蜡为试验材料,设置不同种植密度、林间套种不同作物等多个处理,并对不同处理种植土壤进行分层取样,分析土壤养分差异。结果如下：（1）随着土层深度增加,土壤中的有机质、碱解氮、速效磷、有效钾含量减少;（2）种植密度会影响土壤养分含量,各土层中的碱解氮以株行距1 m×1 m含量最高,速效磷以株行距为3 m×3 m含量最高;（3）套种作物能改变白蜡种植土壤养分,套种南瓜、地瓜区域的碱解氮含量较未套种区域分别下降了25.85%、19.94%,套种大豆、苜蓿区域的碱解氮含量较未套种区域分别上升4.52%、2.8%;套种南瓜、大豆、地瓜、苜蓿区域的有机质含量较未套种区域分别下降11.54%、6.82%、17.94%、3.25%;（4）同树龄的白蜡规格越大,土壤中速效磷的含量越多,碱解氮、有效钾、有机质含量基本呈递减趋势。本研究对黄河三角洲地区白蜡人造林的种植模式提供了技术支持和指导。     

不同农业措施对草莓连作土壤状况的影响

为探究不同农业措施对土壤环境的影响,本研究以北京昌平连作多年的草莓土壤为研究对象,通过设置田间试验,以夏季闲置为对照,选用草莓与水稻轮作和氯化苦消毒两种农业措施,研究其对草莓连作土壤理化性质、酶活性及微生物群落的影响,以期为改善温室草莓土壤连作障碍,筛选出适宜的农业措施。结果表明：与夏季闲置相比,草莓-水稻轮作后,表层土壤(0~20 cm)的理化性质发生了改变,其中pH提高3.18%,铵态氮含量增加44.3%,盐分积累降低33%,硝态氮降低21.23%;同时土壤脲酶活性提高6.1%、过氧化氢酶活性提高23.4%;此外土壤细菌数量增加9.86%,细菌/真菌比值提高1倍,促进菌群由“真菌型”向“细菌型”转变,有效降低土传病害发生。而草莓-氯化苦消毒,可有效杀灭96.7%真菌,防止土传病害发生,但对酶活性具有一定抑制作用,对其他菌群也具有较强杀灭作用,影响土壤生态平衡。因此,草莓与水稻轮作作为一种非化学土壤消毒方法,在改良土壤、连作地土传病原菌的防治具有较大的潜力,为实现连作草莓土传病害的绿色防控提供了新途径。