长期施用不同肥料土PLFA指纹特征

【目的】土壤微生物群落结构的组成与活性的变化是衡量土壤肥力的重要指标,研究长期不同施肥和土壤管理方式对塿土微生物群落结构的影响,对于指导塿土施肥和土壤管理,实现农田可持续利用具有重要意义。【方法】以陕西杨凌"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"长期肥料定位试验为基础,运用磷脂脂肪酸标记法(PLFA),研究了塿土长期不同施肥及土地利用方式下土壤微生物群落结构及其与土壤理化性质的关系。处理包括:长期不施肥(CK)、单施氮肥(N)、长期配合施用氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷(NP)、有机肥和氮磷钾(MNPK)以及长期休闲(FL)和撂荒(AB)。【结果】与对照相比,MNPK、NP和撂荒处理土壤总PLFA分别增加218.8%、73.9%和74.3%,细菌分别增加188.3%、80.8%和82.6%,真菌分别增加了315.8%、111.5%和167.0%,放线菌分别增加了23.7%、21.3%和16.3%,同时也显著增加了真菌/细菌比;N、NK和PK土壤总PLFA、细菌、真菌差异不显著,但PK显著降低放线菌的含量;与农田施肥相比,休闲和撂荒显著降低G~+和G~-含量。多样性指数结果表明,长期有机无机配施明显提高土壤微生物群落的Shannon-Winner多样性指数、Simpson优势度和Pielou均匀度指数,撂荒和NP也能显著增加Shannon-Winner多样性指数和Pielou均匀度指数,而长期休闲处理均明显降低了这些指数。主成分分析表明,MNPK、NP、撂荒和休闲土壤微生物群落结构发生较大变化;MNPK显著提高G~-(18:1ω5c,cy19:0ω7c)、细菌(16:0、10Me22:0饱和脂肪酸)及真核生物(18:3ω6c、16:3ω6c,22:2ω6c)的多度值,撂荒(AB)和NP显著提高细菌(15:0,18:0,22:0,17:0饱和脂肪酸)的多度值。RDA分析表明,土壤理化性质对微生物菌群影响的重要性依次为有机质全氮含水量速效磷pH容重速效钾,这些理化因子均是微生物生长的关键因子。【结论】长期有机无机肥配施、氮磷配施和撂荒提高了土壤微生物群落结构多样性,从而改善了土壤生态环境,而长期休闲不利于土壤生态系统的稳定和健康。     

种植转Bt基因棉花不同年限土壤PLFA指纹特征与差异

为研究连续种植转Bt基因棉花对土壤微生物群落结构的影响,从连续种植3年转基因棉花晋棉26和中棉所41大田,采集土壤样品,测定磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)。结果表明,不同品种和种植年限对不同生育期土壤微生物影响不同,随着种植年限和棉花残茬进入土壤生态系统,转基因棉花土壤细菌占总量的百分数有降低趋势,革兰氏阳性和阴性细菌的比例低于非转基因品种;转基因棉花土壤真菌的比例逐渐增加。说明转基因棉花连续种植可能改变土壤微生物群落结构。     

长期不同施肥塿土对外源Cr（Ⅲ）形态转化的影响

以23年长期不同施肥处理(不施肥CK,施氮磷钾化肥NPK,有机肥配合化肥MNPK)土壤为材料,外源添加浓度为500mg·kg-1Cr,经过90 d的室内培养,研究了土壤pH、有效态Cr及各个形态Cr含量随培养时间的变化。结果表明:外源添加Cr导致土壤pH下降了0.4~0.6个单位;施肥显著降低了土壤有效Cr含量,在培养结束后,NPK处理土壤有效态Cr较CK下降了约34%,MNPK处理土壤有效态Cr的含量几乎为零。长期施用NPK处理土壤铁锰氧化物结合态Cr和有机结合态Cr含量分别较CK提高了12%和38%,而可交换态Cr含量却较CK下降了约27%,但碳酸盐结合态和残渣态Cr含量与CK相比无显著差异;长期施用MNPK土壤可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态Cr含量分别较NPK处理降低了100%、44%和29%,而有机结合态和残渣态Cr含量却分别提高了72%和17%。研究表明长期合理施肥,尤其是化肥配合有机肥施用可以显著提高塿土恢复力,降低塿土重金属Cr污染的危害。     

土壤微生物群落表征中磷脂脂肪酸(PLFA)方法研究进展

土壤是生物圈的主要成员之一,而土壤微生物群落被认为是土壤生态系统变化的预警及敏感指标,指示土壤质量变化。磷脂脂肪酸(PLFA)方法是一种新兴的用来表征微生物群落结构的方法,已在土壤微生物学研究中得到广泛应用。对其研究进展进行了综述。     

施用生物炭后塿土土壤微生物及酶活性变化特征

以小麦-玉米轮作试验为研究对象,探究了施用不同量生物炭对塿土土壤生物活性动态变化的影响。生物炭用量设5个水平:B0(0 t·hm-2)、B20(20 t·hm-2)、B40(40 t·hm-2)、B60(60 t·hm-2)和B80(80 t·hm-2),氮磷钾肥均作基肥施用。结果表明:生物炭可显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶和玉米收获后碱性磷酸酶活性,但对蔗糖酶和小麦季碱性磷酸酶活性影响不显著,且显著提高土壤酶指数;提高土壤微生物量碳氮含量,用量为80 t·hm-2时效果最显著,但降低土壤微生物量碳氮比;显著增加土壤三大类微生物类群的数量,增幅随其用量的增加而增加。动态变化显示,越冬期的土壤微生物量碳氮含量最低,但微生物量碳在拔节期出现高峰,而土壤微生物量氮在返青期出现高峰,与作物生育旺盛时期一致;显著减少微生物量碳和微生物量碳氮比的季节波动。施用生物炭可显著改善土壤微生物和酶活性,土壤酶指数为土壤酶活性的综合表征,可全面反映土壤酶活性对生物炭的响应特征,能够作为一种土壤质量评价方法。     

长期施用不同肥料稻田土壤养分的剖面分布特征

根据20年定位试验的资料，研究了稻田土壤施和不同肥料，N、P、K养分在剖面中的分布特征。结果表明：有机肥和化肥配施土壤全N和碱解N在整个剖面比单施化肥均有增加，但增加量主要集中在耕层；而有效磷只在耕层比单施化肥有明显的增加；有机肥和化肥对钾移动的影响基本一致。     

生物炭对塿土土壤微生物及酶活性的影响

研究玉米-小麦轮作体系条件下生物炭施用量对塿土土壤微生物及酶活性变化的影响。结果表明:随生物炭施用量的增加,玉米、小麦生育季土壤脲酶、过氧化氢酶活性均增加,玉米收获期碱性磷酸酶活性增加,并存在显著性差异;对小麦季碱性磷酸酶影响不显著。生物炭施用量为80t·hm~(-2)时,能够显著提高微生物种群数量且达到最高。施用生物炭能够增加微生物碳氮量,并减少微生物量碳氮比的季节波动。     

黄土区刺槐和油松人工林土壤微生物PLFA分析

目的研究黄土丘陵沟壑区不同人工林恢复对土壤微生物群落结构多样性产生的影响,为该区植被恢复评价提供数据参考。方法以山西吉县典型刺槐和油松人工林以及自然恢复的荒草地为研究对象,采用磷脂脂肪酸（PLFA）生物标记法（MIDI系统）,分别对土壤表层0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm土层的PLFA种类进行分析,比较不同人工林植被恢复后土壤微生物PLFA数量以及微生物群落结构的差异,并探讨土壤化学性质对土壤微生物群落结构的影响。结果土壤微生物PLFA总量,细菌、放线菌、革兰氏阳性菌和丛枝菌根真菌PLFA含量及多样性指标（Shannon-Wiener、 Simpson及Pielou指数）均呈现出刺槐林最高、油松林次之,且均显著高于荒草地的趋势（P < 0.05）。2种人工林土壤中表征环境胁迫的直链饱和脂肪酸/单不饱和脂肪酸（SAT/MONO）值显著低于荒草地（P < 0.05）。主成分分析结果显示,不同植被类型及土层深度的土壤微生物群落结构存在差异,且3种植被表层土壤微生物群落结构之间的差异达到了显著水平（P < 0.05）。冗余分析和Pearson相关分析结果显示,土壤微生物群落结构变化的主要影响因素是土壤全氮含量和pH值。结论刺槐和油松人工林的恢复对土壤微生物群落结构多样性有显著影响,对土壤生态系统的修复具有积极意义。与油松相比,刺槐更有利于土壤微生物状况的改善。      

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.     

长期施用氮、磷及有机肥对农田黑土PLFA的影响

    研究黑土长期肥料定位站CK、N、P、NP、单施有机肥(MCK)、有机肥与氮肥(MN)、有机肥与磷肥(MP)、有机肥与氮磷肥(MNP)等8处理土壤磷脂脂肪酸(PLFA)和基本理化性质.结果表明,有机肥及单施P处理显著促进真菌、细菌生长,提高真菌/细菌比值;单施N对细菌或真菌无显著影响;与MCK相比,有机肥配施化肥对真菌、细菌影响不同:总细菌脂肪酸由大到小依次为MCK(54.7 nmol·g-1)>MP(49.7 nmol·g-1)>MN(44.8 nmol·g-1)>MNP(42.6 nmol·g-1);而真菌生物量则随化肥施用而增加,表现为MP(28.5 nmol·g-1)>MN(26.0 nmol·g-1)>MNP(22.8 nmol·g-1)>MCK(22.0 nmol·g-1).多元线性回归分析表明,总微生物群落或总细菌受速效钾与硝态氮含量影响最为显著,硝态氮与总氮是G+菌生长的主要限制养分,而速效钾是影响G-菌的最主要因素,真菌更易受有效磷与铵态氮含量影响.     

长期不同施肥红壤粒径分布的多重分形特征

【目的】通过探讨长期不同施肥后红壤粒径分布非均匀性和异质性的变化特征,揭示不同施肥模式对土壤粒径分布的影响,为农田土壤发育过程以及科学合理利用红壤提供理论支撑。【方法】以湖南省祁阳试验点红壤旱地长期定位试验（1990年至今）为依托,采用激光粒度分析仪测定1990年初始土样（O）与连续22年不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、有机无机配合施用（NPKM）和单施有机肥（M）4种施肥模式下小麦-玉米轮作系统中耕层土壤（0-20 cm）颗粒分布;应用多重分形理论以盒计维方法分析了土壤粒径分布多重分形参数的变化趋势;并对多重分形参数、土壤颗粒与土壤有机质进行相关性分析,阐明多重分形参数表征土壤粒径分布的精准性。【结果】多重分形参数可以反映土壤粒径分布的非均匀程度,与红壤黏、粉粒含量、土壤有机质含量显著相关;运用多重分形参数表征土壤粒径分布具有较高的灵敏性与精准度。红壤粒径广义维数（D(q)）在﹣10≤q≤10的范围内,其中D(q＜0)比D(q＞0)更为敏感,表明广义维数（D(q)）在稀疏区域的标度性低于密集区域的标度性。与初始土样（O）相比,长期不同施肥对容量维数（D0）与信息维数（D1）无显著影响,但显著提高了关联维数D2（0.864-0.883）、D1/D0（0.921-0.932）;处理间均表现为M、NPKM＞NPK、CK、O,也显著提高了奇异强度α0（1.129-1.177）和奇异谱宽Δα（1.966-2.707）等多重分形参数,处理间均表现为NPK、CK＞M、NPKM＞O。【结论】在成土条件、种植制度和管理措施均一致的条件下,无论是单施有机肥（猪粪）还是有机肥（猪粪）配合施用化肥均可以显著提高红壤粒径分布局部密集程度,促进土壤细化,加快土壤不均匀性发展,增强了土壤颗粒异质性。多重分形参数可以表征土壤粒径分布的细微差别,为土壤粒径分布的精准研究提供了技术支持。     

长期施肥对黄棕壤性水稻土生物学特性的影响

【目的】土壤生物肥力是土壤质量的直接反映,研究长期施肥对土壤生物学特性的影响可以为提高土壤质量及农田可持续利用提供理论依据。【方法】本文以长期不施肥(CK)为对照,研究长期单施氮肥(N)、氮、磷配施(NP)、氮、磷、钾配施(NPK)、单施有机肥(M)、有机肥+氮磷钾(MNPK)配施对黄棕壤性水稻土磷脂脂肪酸含量(PLFA)、微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷(SMBC、SMBN、SMBP)、及与氮磷转化有关的水解酶活性的影响。【结果】长期施用有机肥显著提高了土壤总PLFA含量、真菌/细菌比值、真菌PLFA相对含量、SMBC、SMBN、SMBP含量,及土壤碱性磷酸酶、蛋白酶和脲酶活性,促进AM菌根的生长;而长期单施氮肥处理抑制了磷酸酶活性及大多数菌群生长。通过对PLFA进行主成分分析,配施有机肥的处理与单施化肥及CK处理微生物群落结构显著不同;PLFA载荷值分析表明,真菌特征脂肪酸及不饱和脂肪酸易受有机肥施用的影响,而放线菌特征脂肪酸更易受施用化肥的影响。【结论】化肥与有机肥长期配施提高了PLFA总含量、真菌PLFA含量、真菌PLFA/细菌PLFA比值,显著改善了土壤生物肥力状况,有利于土壤健康。     

长期不同施肥处理黑土磷的吸附-解吸特征及 对土壤性质的响应

目的 长期不同施肥处理影响土壤磷库和土壤性质的变化。研究不同施肥处理下黑土磷的吸附解析特征及其与土壤性质的响应关系,为黑土合理施用磷肥,提高磷有效性提供理论依据。方法 本研究依托于公主岭黑土肥力长期定位试验,供试作物为玉米。选取不施肥（CK）、施氮、钾肥（NK）、氮磷钾平衡施肥（NPK）、氮磷钾+有机肥（NPKM）4个处理。取1990、2000和2010年的0—20 cm土层的土壤样品,分析土壤性质,测定磷的吸附解吸值,并用 Langmuir方程拟合了磷的吸附曲线,计算磷最大吸附量（Q_max）、磷吸附常数（K）、最大缓冲容量（MBC）、磷吸附饱和度（DPS）以及土壤易解吸磷（RDP）。结果 Langmuir吸附等温线方程能很好的拟合土壤吸附磷和相应的平衡溶液磷浓度曲线（R ²=0.93—0.99）。不同施肥处理磷吸附解吸特征参数具有明显的差异。随试验年限的增加,不同处理各特征参数变化不尽相同,与1990年相比,2010年不施磷处理（CK和NK）,Q_max值分别增加了1.83和1.61倍,MBC值分别增加了0.80%和49.40%,DPS值分别降低了92.04%和87.50%,RDP值分别降低了20.00%和82.83%;NPK处理Q_max和DPS值分别增加了81.39%和90.74%,MBC和 RDP值分别降低了79.37%和48.57%;NPKM处理Q_max和MBC值分别降低了33.35%和78.52%,DPS和RDP值分别增加了11.36倍和1.48倍。施肥21年后,与CK和NPK处理相比,NPKM处理的Q_max值降低了64.66%和 49.52%,MBC值降低了81.87%和79.56%,DPS值增加了110和3.81倍,RDP值增加了4.36倍和78.57%。NPKM处理显著增加了土壤全磷（Total-P）、有效磷（Olsen-P）、有机质（SOM）和CaCO₃含量,降低了比表面积,维持pH、游离铁铝氧化物值不变。冗余分析结果表明：SOM和Total-P是造成磷吸附解吸特征参数差异的主要因素,分别解释了全部变异的49.5%和18.7%（P＜0.05）。 结论 长期有机无机配施可显著增加SOM和土壤中磷素累积,降低土壤对磷的吸附能力,增加土壤对磷的解吸,提高土壤磷的有效性,但同时显著提高了土壤磷吸附饱和度,易引起磷素流失的风险,对于NPKM处理应考虑有机肥与无机肥的投入量。     

Effect of Different Vegetation Types on the Rhizosphere Soil Microbial Community Structure in the Loess Plateau of China

The Loess Plateau in China is one of the most eroded areas in the world. Accordingly, vegetation restoration has been implemented in this area over the past two decades to remedy the soil degradation problem. Understanding the microbial community structure is essential for the sustainability of ecosystems and for the reclamation of degraded arable land. This study aimed to determine the effect of different vegetation types on microbial processes and community structure in rhizosphere soils in the Loess Plateau. The six vegetation types were as follows：two natural grassland （Artemisia capillaries and Heteropappus altaicus）, two artificial grassland （Astragalus adsurgens and Panicum virgatum）, and two artificial shrubland （Caragana korshinskii and Hippophae rhamnoides） species. The microbial community structure and functional diversity were examined by analyzing the phospholipid fatty acids （PLFAs） and community-level physiological profiles. The results showed that rhizosphere soil sampled from the H. altaicus and A. capillaries plots had the highest values of microbial biomass C, average well color development of carbon resources, Gram-negative （G-） bacterial PLFA, bacterial PLFA, total PLFA, Shannon richness, and Shannon evenness, as well as the lowest metabolic quotient. Soil sampled from the H. rhamnoides plots had the highest metabolic quotient and Gram-positive （G＋） bacterial PLFA, and soil sampled from the A. adsurgens and A. capillaries plots had the highest fungal PLFA and fungal：bacterial PLFA ratio. Correlation analysis indicated a signiifcant positive relationship among the microbial biomass C, G- bacterial PLFA, bacterial PLFA, and total PLFA. In conclusion, plant species under arid climatic conditions signiifcantly affected the microbial community structure in rhizosphere soil. Among the studied plants, natural grassland species generated the most favorable microbial conditions.     

丝栗栲林土壤微生物PLFA群落结构的时空变化特征

以江西大岗山丝栗栲林为研究对象,采用磷脂脂肪酸（PLFA）法并结合主成分分析等方法,研究土壤微生物PLFA群落结构和多样性随时间和土壤深度的变化特征。结果表明,丝栗栲林地土壤共有40种PLFA存在,其中16∶0、5,9,13Me14∶0和10Me16∶0在各时期各土层中均有分布,并占有绝对含量优势;土壤微生物有明显的表聚现象（P<0.05）,0~20 cm土层中土壤微生物的丰富度指数、Pielou均匀度、Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数都显著优于下层土壤,但同层土壤随时间变化不明显;主成分分析（PCA）表明,18∶0、18∶1w11t、18∶1w9t、cy17∶0、a14∶0是影响丝栗栲林地土壤微生物的主要PLFA;相关性分析表明,土壤PLFA含量与降雨量和凋落物量都呈极显著正相关（P<0.01）。     

长期不同施肥红壤磷素变化及其对产量的影响

目的 定量长期不同施肥红壤磷素的演变特征,研究红壤磷素变化对生产力的影响,为红壤地区磷素管理提供理论依据。方法 利用持续26年的红壤旱地长期定位试验平台（1991—2016年）,比较长期不施磷肥（CK、N、NK）、施用化学磷肥（PK、NP、NPK）、化肥配合秸秆还田（NPKS）和化肥配施有机肥及有机肥（1.5NPKM、NPKM、M）土壤Olsen-P和全磷含量变化,分析土壤磷素对磷盈亏量的响应,采用不同模型拟合作物产量对有效磷的响应曲线,计算土壤有效磷农学阈值。结果 长期施用磷肥显著提高了土壤全磷和有效磷含量,提升了土壤磷素活化系数（PAC）。化肥配施有机肥及有机肥处理（1.5NPKM、NPKM、M）的PAC高于化肥配合秸秆还田（NPKS）和施用化学磷肥（PK、NP、NPK）。红壤地区土壤全磷和有效磷变化量与土壤磷盈亏量呈正相关关系（P＜0.01）,土壤每累积盈余100 kg P·hm ^-2,土壤Olsen-P含量上升3.00—5.22 mg·kg ^-1,全磷上升0.02—0.06 g·kg ^-1。土壤每累积亏缺磷100 kg P·hm ^-2,不施磷肥处理（CK、N、NK）土壤Olsen-P分别下降1.85、0.40、1.76 mg·kg ^-1。化肥配施有机肥及有机肥处理（1.5NPKM、NPKM、M）的小麦和玉米产量显著高于化肥配合秸秆还田（NPKS）以及施用化学磷肥（PK、NP、NPK）,显著高于不施磷肥（CK、NK、N）。化肥配施有机肥及有机肥处理（1.5NPKM、NPKM、M）的产量可持续指数也高于其他处理。3种模型（线性-线性模型、线性-平台模型和米切里西方程）均能较好地拟合作物产量与红壤有效磷含量的响应关系（P＜0.01）。在红壤地区推荐使用拟合度较好的线性-线性模型,其计算出小麦和玉米的土壤Olsen-P农学阈值分别为13.5和23.4 mg·kg ^-1。 结论 在南方红壤地区,化肥配施有机肥更有利于磷素累积和提升磷素有效性。化肥配施有机肥作物产量显著高于其他处理,且稳产性好。线性-线性模型可用于计算红壤地区有效磷的农学阈值。生产上应该根据土壤有效磷含量及其农学阈值调整磷肥施用量。     

长期施用磷肥和有机肥黄壤微生物量磷特征

【目的】研究玉米不同生育时期长期不同施肥处理下土壤微生物量磷(MBP)的动态变化与周转特性,探究长期施用磷肥和有机肥对土壤磷转化与供应能力的影响。【方法】依托贵阳黄壤肥力长期定位试验,选取不施肥(CK)、氮钾化肥(NK)、氮磷钾化肥(NPK)、有机肥(M)、1/2有机肥+1/2氮磷化肥(0.5MNP)、全量有机肥+全量氮磷钾化肥(MNPK)6个处理,在玉米播种前、苗期、拔节期、开花期、收获后分别采集0—20 cm土层样品,测定土壤微生物量磷含量、有效磷含量、酸性磷酸酶活性,并计算微生物量磷周转期和周转量。【结果】与NK处理相比,施用磷肥和有机肥各处理土壤微生物量磷(MBP)和微生物含磷量(MPC)分别显著提高了123.9%—446.2%和85.0%—268.2%,均以MNPK处理增幅最大。施磷量基本一致的条件下,M和0.5MNP处理MBP含量较NPK处理显著提高了26.7%—32.7%;NK处理MBP和MPC含量均在开花期最低,施用磷肥和有机肥各处理MBP含量在玉米生长期均较高,MPC含量则随生育时期变化呈"双峰"曲线,苗期和开花期最高;与CK相比,NK处理MBP周转期缩短了405 d...