长期施肥对黄土旱塬农田土壤微生物量碳、氮、磷的影响

为研究长期不同施肥方式对土壤微生物量碳、氮、磷含量的影响,以国家黄土高原农业生态试验站长期定位施肥试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,应用氯仿熏蒸-浸提法和生态化学计量比,研究了30 a不同施肥方式下土壤微生物量碳、氮、磷含量变化及其与土壤基本理化性状的关系。结果表明:长期施肥较CK处理均能提高土壤微生物量氮、磷含量;与CK相比,施用化肥处理的微生物量碳含量均有所降低,而微生物量氮、磷含量显著提高;除NM处理外,施用有机肥处理的土壤微生物量碳、氮、磷含量较CK处理均显著提高。长期单施化肥、有机肥和化肥有机肥配施处理的微生物量C∶N显著低于CK处理,等量施磷处理(P、NP、PM、NPM)的微生物量C∶P、N∶P均低于CK和其余施肥处理,而NM处理的微生物量C∶P、N∶P显著高于其余处理。冗余分析显示,土壤全氮(F=13.9,P=0.002)对土壤微生物生物量影响最大,解释了微生物量变化的5.3%,各理化性质的影响顺序为全氮全磷pH有机质;相关性分析表明,土壤微生物量碳、磷分别与土壤有机质、全氮、全磷呈显著正相关,土壤微生物量氮与有机质、全氮呈显著正相关。长期单施化肥使土壤酸碱度发生改变,对微生物的生命活动产生抑制作用。而长期化肥配施有机肥能不同程度提高土壤养分含量,促进土壤微生物的生长繁殖,进而增强微生物对碳、氮、磷等元素的吸收利用,对于提高土壤肥力和肥料利用率具有重要意义。     

秸秆覆盖还田保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分的影响

为探究秸秆覆盖保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分及碱性磷酸酶phoD基因的影响,本研究以陕西省咸阳市长武县境内的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站为研究平台,设置无秸秆覆盖（CK）、每年7、8、9月高量秸秆覆盖（St₉₀）、全生育期低量秸秆覆盖（S₄₅）、全生育期高量秸秆覆盖（S₉₀） 4个处理,探讨不同秸秆覆盖模式下0~20 cm表层土壤基本理化性质、土壤磷素、有机磷组分、无机磷组分、碱性磷酸酶phoD基因拷贝数量特征及其影响机理。结果表明：相同覆盖时间下,全磷（TP）、速效磷（AP）、无机磷、Ca₂-P、中等活性有机磷（MLOP）含量均随着秸秆覆盖量的增加而显著增加; Ca₁₀-P是主要的无机磷组分,占比66.03%~72.34%,MLOP是主要的有机磷组分,占比70.70%~78.23%;秸秆覆盖使无机磷中的有效磷源Ca₂-P在无机磷中所占的比例显著增加,其他组分占比以及有机磷各组分占比并无显著变化。播种前后的短期覆盖相比于全年长期覆盖更有利于微生物的代谢,从而加快土壤有机磷的合成。不同秸秆覆盖处理土壤无机磷含量为985.33~1 043.33 mg·kg^-1,显著大于有机磷。冗余分析表明,土壤pH、全碳（TC）、有机碳（SOC）、含水率（SWC）与MLOP含量呈负相关关系,与高稳性有机磷（HSOP）呈正相关关系,Ca₂-P与SWC、SOC、pH、TP呈正相关关系,Ca₁₀-P与pH、NH₄⁺-N呈正相关关系。秸秆覆盖可以提高碱性磷酸酶phoD基因拷贝数,但全生育期覆盖与高量秸秆覆盖的叠加作用,对碱性磷酸酶phoD基因有抑制作用。研究表明,秸秆覆盖可显著改变有机磷各组分含量,全生育期高量秸秆覆盖显著增加无机磷有效组分Ca₂-P含量,土壤有机磷与无机磷组分含量变化受土壤TC和pH的影响最大。     

丛枝菌根真菌促进植物摄取土壤磷的作用机制

磷在土壤中易被固定沉淀,在植物磷利用率低的情况下,过度施肥会造成磷肥浪费,可能通过地表径流、地下水溶解等方式,造成水体富营养化产生面源污染,对人类生产生活造成较大影响。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和植物结合所形成的共生菌根可以显著增强植株对磷的吸收利用。通过AMF可以提高宿主植株对磷的吸收转运的特性,从AMF促进植株对磷元素的摄取机制、AMF促进植物磷摄取分子机理、AMF作用下根系分泌物对植株磷利用的影响与根际微生物对AMF磷元素利用的影响4个方面的研究进展进行分析总结。AMF可以通过改变宿主植株的根系形态和菌丝网络的形成,扩大植株对养分吸收范围;释放有机酸、磷酸酶和质子等根系分泌物改变土壤结构和理化性质,与根际微生物共同作用降解土壤中难溶性磷酸盐;诱导相关磷转运蛋白基因的特异性表达,提高植株对磷的转运能力而促进其吸收。     

农业利用对毛乌素沙地土壤碳氮含量及微生物量的影响

为研究毛乌素沙地不同农业利用类型和方式对土壤碳氮及微生物特征的影响，以位于毛乌素沙地的圪丑沟流域为研究地点，选取了不同农业利用类型及方式的传统农业（小麦、水稻、旱稻）、设施农业（黑莓、蓝靛果花楸、葡萄）、集约化农业（马铃薯）为研究对象，以明沙为对照，分析长期不同农业利用类型及其方式对毛乌素沙地土壤碳、氮、呼吸和微生物的影响。结果表明：不同农业利用类型和不同农业利用方式对土壤微生物生物量碳、氮均有一定影响，其中农业利用类型影响更为显著。微生物生物量碳在设施农业中表现出最高水平，微生物生物量氮在集约化农业中表现出最高值（8.45 mg·kg^-1），且均显著高于其余农业利用类型。与沙地相比，7种农业利用方式土壤全碳、全氮、矿化氮含量均显著提高；3种农业利用类型土壤全碳、有机碳、全氮含量均表现为设施农业各样地最高，均值分别是沙地的6.32、3.82、10.14倍；土壤硝态氮、矿化氮均表现为集约化农业最高，均值分别是沙地的6.46、8.21倍。不同农业利用方式下，除水稻地和蓝靛果花楸地外，其他农业利用方式土壤铵态氮含量较沙地显著降低了8.70%~56.32%；除旱稻地外，其他农业利用方式土壤呼吸速率较沙地显著提高了60.17%~194.07%。通过相关性分析得出全碳、有机碳、全氮、微生物生物量碳两两之间呈显著正相关关系，硝态氮与微生物生物量氮呈显著正相关关系。研究表明：沙地农业利用对微生物的生命活动产生了不同程度地影响，降低了土壤铵态氮含量。传统和集约化农业加快土壤有机质分解，促进了土壤氮素的矿化作用，而设施农业在增加土壤碳、氮含量方面具有明显优势。