秸秆还田对土壤微生物影响的研究进展

秸秆还田是有效利用秸秆资源的重要途径。土壤微生物在秸秆腐解和营养元素释放过程中具有举足轻重的作用,而另一方面秸秆本身也会对土壤微生物产生较大的影响。秸秆还田概况入手,从不同的秸秆还田方式、外源添加物、不同的秸秆还田量、耕作制度和转基因秸秆几个方面综述了目前国内外秸秆还田对土壤微生物影响的研究报告。目前已有文献的研究大多集中在土壤微生物量方面,但并没有形成一致的观点,且缺乏对土壤微生物长期动态和功能群的研究。据此认为应在今后的研究中加强以下几个方面：以更为先进的方法结合多种研究手段揭示秸秆还田过程中土壤微生物的实际情况;开展关于秸秆分解整个过程中土壤微生物的动态变化研究;以微生物功能群为单位研究秸秆还田对微生物的影响;采用多种不同的方法和长期的观察以研究转基因作物秸秆还田后对土壤微生物生态的影响。     

赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)对秸秆施入后土壤有机碳和微生物的影响

蚯蚓能够通过自身生命活动和对土著土壤生物的调控作用而直接或间接影响土壤活性有机碳的变化。为探索蚯蚓影响土壤有机碳变化的机理,在混入水稻秸秆的灭菌/未灭菌土壤中接种蚯蚓(Eisenia fetida),以不接种蚯蚓的处理为对照,比较30 d微宇宙培养后不同处理土壤有机碳含量及土壤微生物群落结构的变化。结果显示,接种蚯蚓增加了土壤微生物量碳(MBC)和CO2累积排放量,但仅在灭菌土壤中存在显著性差异。接种蚯蚓对土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)和可溶性有机碳(DOC)的影响则因土壤是否灭菌而异。末端限制性片段长度多样性(T-RFLP)分析显示,在灭菌土壤中接种蚯蚓获得了更多的末端片段(TRFs),而在未灭菌土壤中蚯蚓的存在并未明显改变TRFs的数量,且接种蚯蚓与无蚯蚓的处理共享了近50%的TRFs。冗余分析(RDA)显示土壤细菌群落结构因蚯蚓是否存在而不同,但仅在灭菌土壤中接种蚯蚓的处理同时与LOC、DOC、MBC和CO2累积排放量呈较好的正相关关系。因此认为,在该实验的灭菌土壤中,来源于蚯蚓肠道的微生物可能通过快速繁殖并成为优势种进而影响土壤有机碳的变化,但这一作用在未灭菌土壤中则有可能因为土壤土著微生物的竞争作用而被削弱。     

东北中部黑土连续秸秆还田下玉米适宜氮肥用量研究

为确定东北地区中部黑土秸秆还田条件下玉米适宜氮肥用量,于2017-2020年在吉林省公主岭市连续4 a设置定位试验,分析秸秆还田下不同氮肥用量(0、70、140、210、280和350 kg/hm2)对玉米产量、氮肥利用效率和土壤氮素平衡的影响,探讨秸秆还田下氮肥用量与玉米产量及氮素盈余率之间的关系.结果显示,秸秆还田...     

水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥过程中磷素形态变化的影响

[目的]明确秸秆预处理加快堆肥效率的同时,考察其是否能对堆体中磷的转化产生影响。[方法]通过添加秸秆腐熟剂(B)和氢氧化钙(C)分别对水稻秸秆进行10 d(B1、C1)和20 d(B2、C2)的预处理静态堆置,以无预处理的秸秆为对照(CK),与猪粪按比例混合后进行好氧堆肥。用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了水稻秸秆的改变程度,并用传统方法分级测定了堆肥过程中连续浸提的磷形态。[结果]秸秆腐熟剂预处理对秸秆结构破坏性更强,且预处理时间越长效果越好。秸秆腐熟剂预处理可缩短堆肥高温期,促进水稻秸秆与猪粪混合堆肥的进程,而氢氧化钙预处理则并无明显效果。堆肥结束后,C1和C2的总磷含量分别为26.47和23.68 g/kg,CK为22.51 g/kg;而B1和B2处理分别高达29.84和32.88g/kg。不同处理堆体中各形态磷含量差异较大,但整体来看各形态总磷含量高低依次为HCl-P>NaHCO3-P>H2O-P>NaOH-P。从植物有效磷(H2O-P+NaHCO3-P)含量上来看,秸秆腐熟剂预处理效果要优于氢氧化钙预处理(B1和B2分别为14.44和13.74 g/kg,C1和C2分别为12.27和12.02 g/kg)。不同的秸秆预处理时间对堆肥过程中磷素形态的转变影响不大,但与氢氧化钙预处理组相比,秸秆腐熟剂预处理更有利于NaOH-Po向NaOH-Pi的转化。[结论]秸秆腐熟剂对水稻秸秆进行预处理破坏性强于氢氧化钙预处理,且预处理时间越长效果越好。预处理有利于促进秸秆、猪粪混合堆肥过程中磷植物有效性的提高,且秸秆腐熟剂预处理效果要优于氢氧化钙预处理。     

水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥过程的影响

通过预处理技术打破秸秆中的木质纤维素复杂结构,能够有效加速秸秆的分解过程。为了探讨不同秸秆预处理方法对秸秆与畜禽粪便混合堆肥效率的影响,通过添加秸秆腐熟剂(B)和氢氧化钙(C)分别对水稻秸秆进行10 d(B1、C1)和20 d(B2,C2)的预处理静态堆置,以无预处理的秸秆为对照(CK),与猪粪按比例混合后进行好氧堆肥。运用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)对预处理前后的水稻秸秆进行了分析,并通过比较不同处理堆肥过程中温度、p H、水溶性铵态氮/水溶性硝态氮(NH+4-N/NO-3-N)、电导率(EC)、T值[(C/N)终点/(C/N)起点]和种子发芽率(GI)的变化来研究不同预处理方法对堆肥腐熟过程的影响,通过对比堆肥产物总养分含量来进一步确定最优的秸秆预处理方式。结果显示,秸秆腐熟剂预处理能够有效破坏水稻秸秆细胞壁和复杂的纤维结构,使其内部组织暴露、出现大量的孔隙和微孔道。氢氧化钙预处理也能对水稻秸秆结构产生破坏,但其内部组织暴露较少,几乎没有微孔;秸秆腐熟剂对水稻秸秆进行预处理,其破坏性强于氢氧化钙处理,且处理时间越长效果越好。相比对照,秸秆腐熟剂处理后能够缩短堆肥高温期8~13 d。堆肥结束后,所有秸秆预处理的堆体p H均降至8.5以下;B1、B2、C2的NH+4-N/NO-3-N小于0.5,符合腐熟评价标准,但CK和C1未达到腐熟标准;除B2外各处理T值均低于0.6,所有处理的GI均在堆肥第28 d达到50%。秸秆预处理后的堆体总养分含量均高于CK(CK、B1、B2、C1、C2的总养分分别为11.09%、11.49%、13.29%、11.75%、11.37%),其中B2总养分含量显著高于其他处理。总体来看,秸秆预处理可以加快堆体的腐熟过程,提高堆肥产物质量,其中采用秸秆腐熟剂预处理20 d的效果最为明显。     

长期施用不同肥料对橘园土壤生物群落结构的影响

为探讨长期施用不同肥料对橘园土壤生物群落结构的影响,于2019年7月采集连续单施化肥、厩肥+化肥和单施生物有机肥10～12年的橘园土壤,并对土壤中的微生物、线虫、螨和蚯蚓的群落结构进行分析.结果 表明:与单施化肥(F)处理相比,厩肥+化肥(M)和单施生物有机肥(O)处理均提高了土壤微生物生物量碳,并提高了细菌/真菌比例,表明肥料碳主要通过快速的细菌通道在生物群落内进行周转;共鉴定得到土壤线虫664条,F、M和O处理的线虫密度分别为每100 g干土188、163条和293条.与F相比,M和O处理显著提高了食细菌线虫的数量(P<0.05),另外,O处理显著提高了植物寄生线虫的数量(P<0.05);共捕获土壤螨46523只,F、M和O处理中螨的密度分别为19548、19195只?m-2和7483只?m-2.与F处理相比,M和O处理的螨总数下降,但捕食性螨数量上升,表明土壤生物活性提高;共分离得到蚯蚓80条,F、M和O处理中的蚯蚓密度分别为11、37条?m-2和33条?m-2.M和O处理中的蚯蚓数量及群落多样性显著高于F处理(P<0.05),蚯蚓数量和多样性的提高有利于促进物质分解和维持生态系统的稳定.研究表明,与单施化肥相比,长期施用有机肥改变了橘园土壤生物群落结构,总体上促使土壤生物群落结构向有利于土壤养分循环和生态系统稳定的方向发展.     

蓖麻产业发展:从种植到利用

蓖麻作为世界十大油料作物之一,具有很高的开发利用价值。本文从产业发展的角度,综述了蓖麻种植的历史和高产栽培技术现状,分析了蓖麻利用特别是蓖麻基生物燃油及蓖麻深加工产品的研发现状及发展趋势。论述了蓖麻的耐盐性及蓖麻栽培对盐碱地的修复作用,并结合我国边际土地的情况,分析了我国种植蓖麻的潜力。据此提出我国蓖麻研究及产业发展的重点为：蓖麻适宜种植区调查与区划、种质资源调查与创新、低质非耕土壤蓖麻高产栽培技术研究、蓖麻基生物燃油制备工艺研究、蓖麻综合利用研究和蓖麻产业可持续发展及保障系统研究。     

蚯蚓作用下不同C/N秸秆还田对土壤CO2及N2O排放的影响

为探讨蚯蚓作用下不同C/N秸秆还田对土壤CO_2及N_2O排放的影响,利用室内培养实验,选取不同C/N的四种秸秆(油菜饼、玉米叶、水稻秸、玉米秆)为材料,以无秸秆的处理为对照,比较有、无蚯蚓(Metaphire guillelmi)作用下不同秸秆施入土壤后的CO_2及N_2O排放规律。为期60 d的培养显示,无论添加何种秸秆,土壤CO_2和N_2O的累积排放量均不同程度增加,且CO_2排放系数(EFs-C)与秸秆C/N呈显著的负相关关系(R2=0.827 3)。蚯蚓活动刺激了土壤CO_2和N_2O的产生,接种蚯蚓后的油菜饼、玉米叶、水稻秸、玉米秆和对照处理CO_2累积排放量较相应的无蚯蚓处理分别增加了0.3、0.5、0.9、1.0、1.8倍,N_2O累积排放量较相应的无蚯蚓处理分别增加了1.4、1.7、1.7、1.4、9.5倍。然而,进一步的分析显示,蚯蚓提高了低C/N油菜饼处理的N_2O排放系数(EFs-N),却降低了其他秸秆处理的EFs-N。此外,低C/N油菜饼混入土壤后在培养前期即产生了较高含量的无机氮和可溶性碳,而其余秸秆混入土壤后却导致无机氮含量低于对照处理;虽然接种蚯蚓在培养后期缓慢增加了高C/N秸秆处理的无机氮,但仍低于无秸秆的蚯蚓对照处理。研究表明,接种蚯蚓和施入秸秆均能促进土壤CO_2及N_2O的排放,但蚯蚓作用下不同秸秆施用对EFs-N的影响却可能因秸秆C/N的不同而产生差异。     

氮肥施用下蚯蚓活动对农田氮转化影响的Meta分析

蚯蚓在自然土壤中既能促进植物氮(N)素利用、增加土壤N固持,也会导致土壤N素气逸和淋溶损失,但农田土壤中持续的N肥施用如何影响蚯蚓的这些作用却并不清楚。因此,本研究提取了52篇文献中的202对数据,利用Meta分析从N肥类型、施肥量和施肥方式3个方面进行研究,评估N肥施用下蚯蚓活动对农田N转化的影响。总体结果表明,N肥施用下蚯蚓活动显著增加了作物生物量(地上部、地下部分别增加了12.00%、19.30%)及作物总氮(TN)含量(地上部、地下部分别增加了20.35%、21.06%),显著增加了土壤可利用N(9.16%)、微生物生物量氮(MBN,23.19%)及脲酶活性(23.73%),但与此同时也导致土壤氧化亚氮(N₂O)排放和N淋溶增加了16.41%和16.15%。蚯蚓活动对不同肥料类型、施肥量及施肥方式下土壤N转化过程的影响不同。有机-无机N肥配施时,蚯蚓活动对作物生物量和TN含量均有显著的促进作用(地上部、地下部生物量分别增加了17.90%、18.03%;地上部、地下部TN含量分别增加了37.62%、25.76%);无论N肥施用量为多少,蚯蚓活动均显著增加了作...     

施氮后蚯蚓对植物吸氮及微生物固氮的影响

为探讨尿素施用后蚯蚓对植物吸氮量及微生物固氮量的影响,通过盆栽试验,以威廉腔环蚓(Metaphire guillelmi)为试验材料,对比有、无蚯蚓作用下15N标记的尿素施入后植物氮素含量的差异及土壤微生物量的变化过程。结果表明:培养结束后对植物进行取样测定,发现不同处理间植株氮含量并无显著差异,但接种蚯蚓的处理增加了植株生物量,进而导致蚯蚓作用下的植株总吸氮量提高了约30.8%。从分配比例上看,接种蚯蚓显著增加了植物吸收土壤氮的比例,却显著降低了植物吸收肥料氮的比例。在整个试验过程中,两处理的全氮(TN)含量均无显著变化,但土壤中来源于肥料的氮却随着培养的进行逐渐降低,且接种蚯蚓使其下降速度更快。微生物生物量氮(M BN)先下降后上升,且接种蚯蚓处理的MBN含量在试验初期(第5d)与试验末期(第30d)较高,但MBN中固定的肥料氮含量始终低于不接种蚯蚓的对照处理。试验过程中,土壤可溶性有机氮(D ON)的含量先下降后上升,与MBN变化趋势一致。与对照处理相比,接种蚯蚓处理的铵态氮(N H4+-N)含量降低,硝态氮(N O-3-N)含量则差异不显著。综上,蚯蚓可通过调节微生物生物量形成氮素缓冲库,从而促进植株对土壤氮而非尿素氮的吸收。