生物复混肥对土壤微生物群落功能多样性和微生物量的影响

在温室盆栽条件下,采用Biolog微平板法和氯仿熏蒸浸提法,研究了玉米施用等养分量的无机肥、有机无机复混肥和生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的变化。结果表明:生物复混肥处理的土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)、微生物群落Shannon指数(H)和微生物群落丰富度指数(S)均最高;施用生物复混肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率,尤其是多酚化合物类和糖类;不同处理土壤微生物碳源利用特征有一定差异,生物复混肥在第1主成分上的得分值为正值,其他各处理在第1主成分上的得分值基本上为负值,起分异作用的主要碳源是糖类和羧酸类。在玉米生长期间各处理土壤微生物量大致呈先升高后逐渐平稳的趋势,且土壤微生物量碳、氮、磷的含量均以生物复混肥处理最高,最高值分别为333.21mg.kg 1、53.02 mg.kg 1和22.20 mg.kg 1。研究表明,生物复混肥的施用比等养分量的有机无机复混肥处理能显著提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落丰富度和功能多样性,显著增加土壤微生物量碳、氮、磷的含量,有利于维持良好的土壤微生态环境。     

种植方式对玉米不同生长期土壤微生物群落功能多样性的影响

为探讨玉米不同种植方式下土壤微生物群落功能多样性的差异,进行田间定点试验,采用Biolog方法分别研究了4行轮作、4行连作、8行轮作和8行连作的种植方式对玉米种植前、拔节期、抽穗期和收获期土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:4种种植方式的土壤微生物均在种植前代谢活性最弱、功能多样性最低,在玉米抽穗期土壤微生物代谢活性最强,功能多样性最高。在种植玉米前,轮作的土壤微生物代谢活性和功能多样性高于连作,8行轮作和4行轮作土壤微生物的物种多样性指数分别比相应的连作高22.93%和11.42%;4行轮作的土壤微生物物种多样性指数比8行轮作低3.17%,而4行连作比8行连作高6.83%。在玉米拔节期、抽穗期及收获期连作土壤微生物功能多样性略高于轮作,且有4行连作大于8行连作的趋势,但差异均未达显著水平。种植前,4种种植模式的土壤微生物对6大类碳源的利用程度整体上都较低,降解碳水化合物类、羧酸类和聚合物类碳源的微生物是种植方式影响的主要土壤微生物类群;随着玉米的生长,土壤微生物对6大类碳源的利用都逐渐增强,玉米拔节期、抽穗期和收获期之间土壤微生物特征碳源没有较大差异,4种种植方式的土壤微生物对聚合物类碳源利用程度差异都不显著。PLS-EDA分析结果表明种植方式对土壤微生物产生较大影响,种植前8行轮作和4行连作的土壤微生物碳源利用模式具有相似性;种植玉米后4种种植方式的土壤微生物对碳源的利用模式存在较大差异,其中4行连作的土壤微生物在玉米拔节期和收获期对碳源的利用模式与其他3种种植方式差异最大。试验说明作物长期连作栽培会影响土壤微生物群落功能,降低土壤微生物物种多样性,引起土壤微生物群落结构与功能的失调。     

植物修复对重金属镍污染土壤微生物群落的影响

采用室内盆栽试验方法,研究了外源镍污染土壤的植物修复对土壤微生物群落的影响。试验用水稻土中添加NiSO4.6H2O(100~1 600 mg kg-1)经过12周的驯化培养后,种植了2种超累积植物和1种耐性植物,经110 d的试验后进行了植物修复后土壤微生物活性的分析。结果表明,非根区土中添加镍的质量分数为100 mg kg-1时,对土壤中细菌、真菌和放线菌总数有一定的促进作用,土壤中微生物生物量最大;当添加镍的质量分数大于100 mg kg-1时,将对土壤微生物群落造成不利的影响。在植物修复过程中,通过植物的减毒(吸收重金属)作用和根系分泌物的作用,改善了土壤微生物的生存环境,提高了土壤微生物的数量和生物量。经过植物修复后,根区土壤微生物较非根区土壤的丰富,土壤微生物群落总DNA序列多样性指数相应增加,但不同植物对根区土壤微生物的贡献是不同的。     

放牧对草地土壤微生物多样性影响研究进展

土壤微生物是草地生态系统重要组成部分,在草原生态系统中物质与能量循环中起着重要作用。土壤微生物多样性对环境变化很敏感,能较早指示生态系统功能变化。本文就放牧对草地植被、土壤理化性质和微生物多样性的影响及土壤微生物研究方法现状进行了总结,最后就对草地土壤微生物多样性研究进行了展望。     

五大连池火山群土壤微生物群落代谢多样性及影响因素研究

火山岩母质发育的土壤孕育了结构功能独特的土壤微生物群落。为评估火山生态系统土壤微生物的代谢多样性及其影响因素,选择五大连池火山群为研究对象,基于“时空替代”的研究方法,利用Biolog微平板技术,分析不同地质年代火山南北两个坡向的土壤微生物碳源代谢多样性,结合土壤理化指标进一步分析影响土壤微生物碳源代谢多样性的环境因子。结果表明：不同地质年代火山土壤微生物群落功能多样性存在显著差异。平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,南坡AWCD值随土壤发育时间增加而增加,北坡AWCD值无明显变化规律。土壤微生物碳源代谢的指数速率(P值)和潜力(K值)南北坡存在差异显著。主成分分析结果表明,南坡主成分1和主成分2分别能解释变量方差的80.85%和12.54%,土壤微生物的碳源代谢格局差异主要是由糖类(CH)和酯类(ES)引起的,二者共解释总变异量的64.93%;北坡主成分1和主成分2分别能解释变量方差的70.13%和19.77%,土壤微生物的碳源代谢格局差异主要是由带磷基糖类(CH.P)和酯类(ES)引起的,二者共解释总变异量的80.41%。冗余分析表明,土壤速效磷、总有机碳、铵态氮、...     

模拟氮沉降对滨海湿地土壤微生物功能多样性的影响

为全面了解大气氮沉降条件下滨海湿地土壤微生物碳源利用特点,本研究在江苏盐城滨海湿地建立模拟氮沉降实验平台,设置N1(N,0 g/(hm~2·a),对照)、N2(N,3 g/(hm~2·a),低氮)和N3(N,6 g/(hm~2·a),高氮)3个处理,采用Biolog微平板法,分析了土壤微生物功能多样性在不同氮处理下的变化规律和特点。结果表明:不同氮沉降处理间土壤微生物功能多样性差异显著,AWCD值随培养时间延长而增加;Shannon和Mc Intosh多样性指数也随施氮增加呈现升高的趋势,且不同处理间多样性指数差异显著;物种多样性和功能多样性表现出相同的变化规律。土壤微生物对6大类碳源利用强度存在差异,各处理间土壤微生物对碳水化合物类碳源利用率最高,为优势碳源;主成分分析结果显示,不同处理间土壤微生物在碳源利用上有明显的空间分异,土壤微生物功能多样性的差异主要体现在对羧酸类、酚酸类和胺类碳源的利用上,其中胺类尤为突出;此外,对不同施氮处理土壤微生物群落功能多样性与土壤理化因子进行相关分析,结果显示全氮、铵态氮、全磷会对滨海湿地土壤微生物组成和功能活性产生重要影响。     

有机肥替代部分化肥对马铃薯根际土壤微生物群落功能多样性的影响

长期过量施用化肥使农田的土壤微生物区系和生物活性受到极大破坏,作物产量对化肥养分的依赖性越来越强。本文采用大田试验和Biolog生态板法技术相结合的方法,研究了有机肥(普通有机肥-OF,生物有机肥-BIO)替代部分化肥(CF)对马铃薯收获期根际土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,25℃培养144 h后,收获期马铃薯根际土壤微生物代谢活性以T8处理(60%CF+BOF6000 kg hm-2)最大为0.848,T2处理(100%CF)最小为0.467,单施化肥降低了根际土壤的微生物代谢活性,低于不施肥的对照处理40.52%;生物有机肥替代部分化肥处理的Shannon、Mc Intosh丰富度指数、均匀度指数以及Simpson指数均高于普通有机肥替代化肥的处理,说明施用生物有机肥比普通有机肥更能提高马铃薯根际土壤的微生物活性和多样性;8个处理的主要利用碳源均为羧酸类物质和糖类物质,表明以糖类和羧酸为营养物质的微生物在马铃薯收获期的根际土壤中占主导位置;主成分分析结果显示,生物有机肥比普通有机肥更有利于土壤微生物活性的提高。生物有机肥替代部分化肥可以提高马铃薯根际土壤微生物群落功能多样性。     

银北盐碱区植物根际土壤酶活性及微生物群落特征

开展盐碱区耐盐植物根际微生物群落多样性研究,对于盐碱土壤的植被恢复和生态修复具有重要意义。运用Biolog微平板技术,对宁夏银北盐碱区6种耐盐植物根际土壤酶活性及微生物群落代谢功能多样性进行研究。结果表明:不同植物根际土壤理化性质和酶活性存在一定的差异。与裸地相比,6种植物能显著提高盐碱地土壤酶活性,苜蓿根际土壤三种酶活性显著高于其他植物。土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间的延长而逐渐增加,大小顺序依次为苜蓿(MX)、芨芨草(JJC)、柽柳(CL)、柳枝稷(LZJ)、苦豆子(KDZ)、枸杞(GQ)和裸地土壤(CK),根际土壤与盐碱裸地土壤之间差异显著(P<0.05)。土壤微生物群落香农指数、辛普森指数和麦金塔指数均以苜蓿根际土壤最高,芨芨草次之,二者较其他土壤差异显著(P<0.05)。不同植物根际土壤微生物碳源利用能力存在差异,苜蓿根际土壤微生物的利用率显著高于其他土壤(P<0.05),碳水化合物类是根际土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类和羧酸类,胺类的利用率最小。主成分分析显示,对PC1和PC2起分异作用的主要碳源为碳水化合物类和羧酸类。综合各项指标,均表现...     

单施和配施有机物料对沙化土壤微生物群落功能多样性的短期影响

为探讨施用有机物料对宁夏沙化土壤的改良效果,以当地易得的杨树枝条、玉米秸秆、牛粪为原料在2015年4~10月期间进行桶栽试验,采用Biolog技术研究了有机物料单施和配施对宁夏沙化土壤微生物群落功能多样性的短期影响。结果显示:(1)施用有机物料使土壤微生物利用碳源总量增加,微生物代谢活性增强。其利用比例较高的碳源类型为氨基酸类、胺类和碳水化合物类。(2)单施有机物料比配施有机物料对微生物代谢的促进作用强;单施杨树枝条粉碎物的土壤微生物平均颜色变化率在所有处理中最大,而且微生物各种多样性指数也有明显提高。(3)对各类碳源的利用强度与土壤易氧化有机碳、全氮含量和碳氮比之间表现出了密切的关系,微生物多样性指数则与土壤易氧化有机碳和无机氮存在紧密联系。本研究表明,土壤施入杨树枝条粉碎物后微生物代谢活性增强、土壤质量提高,对土壤改良有积极作用。     

黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)入侵地根围土(BS)未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。     

压砂地土壤微生物群落功能多样性分析

为了掌握荒地压砂对土壤微生物群落功能多样性及理化性质的影响,对荒地及不同年限压砂地土壤进行了Biolog微生物群落功能多样性和理化性质分析。Biolog分析结果表明,1年压砂地微生物群落生理活性最高,荒地微生物群落生理活性最低,其它各年限压砂地微生物群落生理活性随压砂年限增加而缓慢下降。微生物群落功能多样性指数分析表明压砂对微生物群落功能结构影响并不显著。通过微生物群落利用碳源类型分析明确了荒地和各年限压砂地土壤微生物群落利用的主要碳源类型。土壤理化性质分析表明,压砂第1年各项理化性质指标均有明显的下降;此后随压砂年限增加,有机质含量呈上升趋势,速效氮、速效磷和速效钾含量缓慢下降,全盐、全氮、全磷、全钾含量及土壤pH值变化不大。     

沙漠微生物群落功能多样性分析

以宁夏回族自治区沙坡头地区的沙漠微生物群落为研究对象,采用Biolog方法研究了已固定沙丘结皮(J1)及结皮下层(J2),半流动沙丘上层(L1)和下层(L2)中微生物群落的功能多样性。结果表明,J1的微生物群落活性最高,J2的微生物群落次之,再次为L2的微生物群落,最后为L1的微生物群落;J1,J2,L1和L2的微生物群落对羧酸类、聚合物类和氨基酸类碳源的利用表现一致,对糖类、胺/氨类和双亲化合物类碳源的利用表现不同;利用ECO板上31种碳源进行主成分分析得出,PC1,PC2和PC3特征值的贡献率为分别为70.16%,19.23%,10.61%。研究结果表明:(1)经过固沙后的微生物群落活性明显高于半流动沙漠微生物群落的活性;(2)微生物群落结构上的差异致使其对6类碳源的利用方式不同;(3)主成分分析表明沙漠微生物群落对羧酸类、糖类和氨基酸类碳源的利用最高,主要利用碳源有22种。     

生物复混肥对土壤微生物功能多样性及土壤酶活性的影响

在温室盆栽条件下,采用Biolog微平板技术,研究了玉米施用等养分量的无机肥、有机无机复混肥、生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性及土壤酶活性的动态变化。结果表明,生物复混肥处理的微生物群落平均颜色变化率（AWCD）、微生物群落Shannon指数（H）、丰富度指数（S）和Shannon均匀度指数（E）均为最高;微生物群落主成分分析表明,不同施肥处理土壤微生物群落碳源利用特征有一定差异,PC1将生物复混肥与其他处理明显区分,生物复混肥处理分布在PC1的正方向,其他处理分布在PC1的负方向;起分异作用的主要碳源有糖类、羧酸类和氨基酸类;土壤蔗糖酶、脲酶活性均以生物复混肥处理最高,分别为72.74 mg glucose·g-1·（24 h）-1和1.15 mg NH3-N·g-1·（3 h）-1。研究表明,生物复混肥的施用比等养分量的有机无机复混肥处理能显著提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性,增强土壤蔗糖酶和脲酶活性。     

阿特拉津除草剂对土壤微生物生态特征的影响

采用实验室培养试验研究了阿特拉津除草剂对土壤微生物生态特征的影响。结果表明：阿特拉津除草剂10mg／kg浓度处理释放的CO2与对照无明显差异,根据危害系数法的分级方法,其属于无实际危害级农药;阿特拉津除草剂10mg／kg浓度处理在初始阶段,明显降低土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮,随培养时间推移土壤微生物生物量碳和生物量氮有所恢复,随后又有所下降,30d后土壤微生物生物量变化趋于平缓;阿特拉津除草剂对土壤微生物多样性产生一定影响．其影响随培养时间而异。在一定程度上反映出土壤微生物生态特征指标可作为除草剂污染土壤环境质量变异的参考指标。     

Excessive Nitrogen Inputs in Intensive Greenhouse Cultivation May Influence Soil Microbial Biomass and Community Composition

Intensive greenhouse vegetable‐production systems commonly utilize excessive fertilizer inputs that are inconsistent with sustainable production and may affect soil quality. Soil samples were collected from 15 commercial greenhouses used for tomato production and from neighboring fields used for wheat cropping to determine the effects of intensive vegetable cultivation on soil microbial biomass and community structure. Soil total nitrogen (N) and organic‐matter contents were greater in the intensive greenhouse tomato soils than the open‐field wheat soils. Soil microbial carbon (C) contents were greater in the greenhouse soils, and soil microbial biomass N showed a similar trend but with high variation. The two cropping systems were not significantly different. Soil microbial biomass C was significantly correlated with both soil total N and soil organic matter, but the relationships among soil microbial biomass N, soil total N, and organic‐matter content were not significant. The Biolog substrate utilization potential of the soil microbial communities showed that greenhouse soils were significantly higher (by 14%) than wheat soils. Principal component (PC) analysis of soil microbial communities showed that the wheat sites were significantly correlated with PC1, whereas the greenhouse soils were variable. The results indicate that changes in soil microbiological properties may be useful indicators for the evaluation of soil degradation in intensive agricultural systems.     

Responses of Soil Microbial Community Structure and Activity to Incorporation of Straws and Straw Biochars and Their Effects on Soil Respiration and Soil Organic Carbon Turnover

Like straw, biochar incorporation can influence soil microorganisms and enzyme activities and soil carbon(C) responses; however,few studies have compared the various effects of straw and biochar and the underlying mechanisms. An experiment was performed to study the changes in soil respiration(SR) and soil organic C(SOC) fluxes in response to the incorporation of three kinds of straw(reed, smooth cordgrass, and rice) and their pyrolyzed products(biochars) at Chongming Island, China. In addition, the microbial activity and community structure of some amended soils were also analyzed to clarify the mechanisms of these responses. The results showed that all biochar incorporation(BC) induced lower SR than the corresponding unpyrolyzed straw incorporation(ST), and the average SR in the soils following BC and ST during the experimental periods was 21.69 and 65.32 μmol CO_2 m~(-2)s~(-1), respectively.Furthermore, the average SOC content was 16.97 g kg~(-1) following BC, which was higher than that(13.71 g kg~(-1)) following ST,indicating that compared to ST, BC was a low-C strategy, even after accounting for the C loss during biochar production. Among the BC treatments, reed-BC induced the lowest SR(17.04 μmol CO_2 m~(-2)s~(-1)), whereas smooth cordgrass-BC induced the highest SR(27.02 μmol CO_2 m~(-2)s~(-1)). Furthermore, in contrast with ST, BC significantly increased the abundance of some bacteria with poorer mineralization or better humification ability, which led to lower SR. The lower easily oxidizable C(EOC) and higher total C contents of biochars induced lower SR and higher SOC in the soil following BC compared to that following ST. Among the BC treatments,the higher total nitrogen content of rice biochar led to significantly higher soil microbial biomass, and the lower EOC content of reed biochar led to lower soil microbial activity and SR.     

连作对黑龙江烤烟土壤微生物功能多样性的影响

利用BiologTM微平板检测技术研究了烤烟连作对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,烤烟连作7年土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)显著低于轮作各处理;土壤微生物功能多样性丰富度指数、Shannon多样性指数和Simpson指数连作处理均低于轮作处理,且差异达到显著水平(P<0.05);连作7年处理土壤微生物功能多样性明显低于连作2年处理。在土壤微生物碳源利用上,烤烟连作2年和7年处理土壤微生物对聚类化合物、碳水化合物、羧酸类、氨基酸类和其他化合物的利用显著低于正茬轮作处理,表明烤烟连作降低了土壤微生物的种群多样性和功能多样性,而且连作年限增加不利于土壤微生物的多样性。     

棉粕对盐碱环境下土壤微生物多样性及其土壤结构的影响

微生物是土壤物质循环的原动力,土壤团聚体的重要生物胶结因素。以棉粕作为盐碱土改良剂,针对不同程度的盐碱土壤为研究材料,探究棉粕对盐碱环境下微生物多样性及其土壤结构的影响。提取土样中微生物总DNA,利用新一代illumina HiSeq高通量测序技术进行相关分析,对于土壤微形态则利用扫描电镜进行观察,结果表明随着盐碱浓度的上升,氯化钠处理下小团聚体所占比例也逐步上升且土壤表面疏松多孔,碳酸钠则相反,其大团聚体随浓度上升而增加,小团聚体所占比例则下降,土壤表面紧实,孔隙少,盐碱土的这两种土壤结构都不利于微生物的生存活动。通过对土壤样品中微生物复杂度分析得出,通过添加棉粕相比CK可以增加盐碱土中微生物群落数量,MN、MA处理Shannon指数最大,Simpson 指数最小,说明添加棉粕后MN、MA的微生物丰富度最高,盐碱土中主要的微生物群落包括 10个门,其中变形菌门占主导地位,其余依次是放线菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、硝化螺菌门、浮霉菌门、疣微菌门、厚壁菌门。盐碱这种特定的土壤环境中微生物占优势菌门相互类似。