化肥减量和有机替代对潮土微生物群落分子生态网络的影响

采用细菌16S rRNA基因高变区和真菌ITS区的Illumina MiSeq高通量测序技术结合分子生态网络方法,分别测定了5种施肥处理（常量化肥,NPK;化肥减量,NPKR;化肥减量配施秸秆,NPKRS;化肥减量配施有机肥,NPKRO;化肥减量配施有机肥和秸秆,NPKROS）土壤中细菌和真菌的群落组成,构建可视化分子生态网络,并针对土壤有机质（soil organic matter,SOM）进行相关性网络分析,探究化肥减量和有机替代下土壤微生物群落分子生态网络及有机质相关性网络的变化特征。结果表明,化肥减量和有机替代显著提高了土壤SOM含量。与NPK处理相比,在细菌分子生态网络中,化肥减量和有机替代处理均增加了网络节点数和边数,降低了平均路径长度;在真菌分子生态网络中,NPKR处理提高了网络节点数和边数;有机替代处理增加了平均路径长度,降低了平均聚类系数;化肥减量和有机替代处理下与土壤SOM含量显著正相关的细菌菌群占比增加,真菌菌群占比降低。综上所述,化肥减量和有机替代能提高细菌分子生态网络规模和物种间传递物质、能量和信息的效率。化肥减量能提高真菌分子生态网络规模和群落互作,有机替代...     

土壤食物网及其生态功能研究进展

土壤食物网可定义为不同功能土壤生物类群之间形成的消费者-资源关系网络,包括腐食食物链和捕食食物链。简述了土壤食物网的研究意义及国内外研究现状,阐明了土壤食物网各结构成分在土壤生态系统中的功能作用。     

设施蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式对土壤线虫群落的影响

  【目的】  利用天津市西青区基地日光温室蔬菜不同施肥模式定位试验,研究有机肥/秸秆替代化肥模式对设施蔬菜土壤线虫总数、群落结构和生态指数的影响,为构建健康的土壤动物区系提供科学依据。  【方法】  定位试验共设6个处理,分别为:1) 全部施用化肥氮 (4/4CN);2) 3/4化肥氮 + 1/4猪粪氮 (3/4CN + 1/4MN);3) 2/4化肥氮 + 2/4猪粪氮 (2/4CN + 2/4MN);4) 1/4化肥氮 + 3/4猪粪氮 (1/4CN + 3/4MN);5) 2/4化肥氮 + 1/4猪粪氮 + 1/4秸秆氮 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN);6) 2/4化肥氮 + 2/4秸秆氮 (2/4CN + 2/4SN),各处理为等氮磷钾设计。第16茬 (土壤消毒后) 和第18茬 (土壤消毒1年后) 蔬菜 (春茬番茄) 拉秧后,分别采集0—5、5—10和10—20 cm土层土壤样品,测定土壤线虫相关指标。  【结果】  1) 有机肥/秸秆替代化肥模式0—5、5—10和10—20 cm土层土壤线虫总数均高于单施化肥模式,平均分别增加16.8%、31.8%和11.2%;配施高量有机肥模式 (1/4CN + 3/4MN) 和配施秸秆模式 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN、2/4CN + 2/4SN) 各土层线虫总数相对较高,较单施化肥模式分别提高12.1%～26.4%、34.3%～42.8%、13.2%～18.3%。2) 与单施化肥模式相比,有机肥/秸秆替代化肥模式,尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式可提高0—5和5—10 cm土层土壤有益线虫 (食细菌、食真菌和捕食/杂食性线虫) 营养类群个体数量,其中0—5 cm土层上述线虫营养类群个体数量平均分别增加13.0%、7.4%和26.7%,5—10 cm土层平均分别增加35.5%、20.2%和56.5%。有机肥/秸秆替代化肥模式0—5和5—10 cm土层土壤有害植食性线虫数量虽均高于单施化肥模式,但其相对丰度均低于单施化肥模式,平均分别降低6.3%和13.1%。3) 有机肥/秸秆替代化肥模式,尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式,MI值、WI值、EI值和SI值均高于单施化肥模式,0—5 cm土层平均分别增加3.9%、11.5%、6.2%和130.4%,5—10 cm土层平均分别增加1.8%、19.1%、2.4%和138.7%。  【结论】  在N、P₂O₅和K₂O投入量不变的情况下,有机肥/秸秆替代化肥模式可促进土壤有益线虫 (食细菌线虫、食真菌线虫和捕食/杂食性线虫) 生长繁殖,还可降低土壤有害植食性线虫相对丰度,对土壤有害植食性线虫起到一定的抑制作用。综合来看,有机肥/秸秆替代化肥模式,尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式,可优化土壤线虫群落结构,降低土壤环境的受干扰程度,改善土壤的质量,使设施蔬菜土壤生态系统向稳定健康的方向发展。结合本试验9年产量数据 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN模式产量最高)、土壤线虫群落相关研究结果以及实际可操作性,化肥与有机肥、秸秆配施模式(2/4CN + 1/4MN + 1/4SN)可实现设施蔬菜持续高产。     

化肥减施下有机替代对小麦产量和养分吸收利用的影响

  【目的】  探讨化肥减施和氮肥有机替代对小麦产量、养分积累、运转和吸收利用的影响,为国家化肥零增长战略提供理论依据。  【方法】  于2017—2019年,定位研究了常规施肥 (CF)、等氮量有机替代 (有机替代30%N, CF+M)、化肥减施 (N、P₂O₅、K₂O分别减施25%、30%和16.7%,CFR)、减施替代 (有机替代30%N,CFR+M) 和单施有机肥 (M) 对小麦产量及其构成、生物量、不同生育期植株氮磷钾积累量、花前植株养分运转及花后养分积累、养分吸收利用的影响。  【结果】  与CF相比,CFR和CF+M处理小麦产量、成穗数和穗粒数均没有显著变化,千粒重有增加趋势;CFR提高了小麦拔节—开花阶段氮、磷、钾吸收量及其比例,CF+M与CF处理间各生育阶段尤其是拔节期后吸氮、钾量差异均不显著,而CFR处理开花—成熟期的氮磷吸收量显著降低,CF+M处理降低了花前茎叶氮运转量及花后氮磷积累量,CF+M、CFR和CF 3个处理间氮积累量差异不显著;CF+M提高了花前茎叶氮磷运转量对籽粒氮磷贡献率及花后氮积累量对籽粒氮的贡献率。籽粒氮素积累与各生育阶段氮素积累量、花前期茎叶氮素运转量及花后氮素积累量间呈显著或极显著正相关,籽粒磷素积累量仅与花后磷素积累量显著正相关,籽粒钾素积累量与返青—拔节阶段钾素积累量显著正相关,与花前颖壳+穗轴钾素运转量显著负相关。CFR和CF+M较CF提高了氮吸收、利用效率和氮肥偏生产力,CF+M较CF提高了钾素利用效率,降低了钾素吸收和钾素偏生产力。  【结论】  本试验的两年间,不同程度地减少氮磷钾化肥投入量,或不减少总氮量投入 (以30%有机氮替代化肥氮) 有利于花前期营养器官积累的养分向籽粒运转及籽粒对氮养分的吸收利用,都可以维持小麦产量。在减施氮肥量25%的前提下,用30%或者100%的鸡粪替代化肥则降低小麦各生育期干物质和氮磷钾养分的积累和运转,最终降低小麦的产量。因此,进行有机替代需要进一步研究适宜的氮肥减施比例。     

有机肥替代化肥比例对椪柑生长发育、产量和土壤生物学特性的影响

  【目的】  通过研究等氮磷钾养分条件下,有机肥替代化肥比例对椪柑生长、养分吸收、产量和土壤微生物性状的影响,提出适宜的有机替代比,为柑橘化肥减量与提质增效技术提供理论依据。  【方法】  于2019、2020年在重庆连续进行田间试验,供试材料为15年生枳砧台湾椪柑(Citrus reticulata Blanco cv. Ponkan)。设置CK (不施肥)、FP (单施化肥)、T1 (有机替代率为氮10%、磷25%、钾18%)、T2 (有机替代率为氮15%、磷38%、钾27%)、T3 (有机替代率氮20%、磷51%、钾36%)、T4 (有机替代率为氮30%、磷76%、钾54%)共6个处理,除CK外,各施肥处理的氮、磷、钾养分一致。调查分析椪柑生长、养分吸收、产量和肥料贡献率及土壤微生物特性。  【结果】  1)与FP相比,有机肥替代处理(T1至T4)增加了根系量、根系活力和枝梢生长量,显著增加了细根(直径0～0.5 mm)比例,且增加幅度随有机替代比的增大而提高;有机替代处理的春梢叶片SPAD、P_n、PI_abs和PI_total等较FP处理均有不同程度的提高,并随有机替代比的增大呈先升后降的趋势;以T2和T3处理对椪柑生长发育较好;2) 2019和2020年有机肥替代处理的枝梢和果实N、P和K积累量相比FP有一定程度的增加,且随有机替代比的增加均呈先升后降的趋势;2019和2020年各有机肥替代处理较FP处理平均增产了7.2%～26.4%和2.0%～36.9%,肥料贡献率比FP处理分别提升了5.2%～45.4%和3.3%～54.9%,但随有机替代比的增加呈先升后降的趋势,以T2和T3处理促进养分积累和增产的效果较好;3)有机肥替代处理的根际土壤脲酶、蔗糖酶活性及可培养的细菌和放线菌数量较FP均有所增加,且随有机替代比的增大而增加,7月时达最大,而土壤可培养真菌数量表现出先增后减的趋势,以T3和T4处理对土壤微生物特性较好。  【结论】  等氮磷钾养分情况下,有机肥替代化肥促进了椪柑侧根根系特别是细根和春、秋枝梢的生长发育,改善了叶片的光合作用,提高了枝、叶、果对养分的积累和椪柑产量,改善了果园土壤生物学特性。本试验条件下,以有机替代15%～20%的氮肥、38%～51%的磷肥和27%～36%的钾肥的效果最好。     

长期绿肥和秸秆还田替代部分化肥提升红壤性水稻土酸解有机氮组分比例及供氮能力

[目的]氮是限制土壤生产力的重要营养元素.研究长期施用绿肥和秸秆下,红壤性稻田土壤氮组分含量的变化及其与氮素供应容量和强度的关系,深化理解有机肥提高土壤肥力的理论.[方法]长期定位试验位于江西农业大学科技园内,始于1981年,供试土壤为第四纪红色粘土发育的潴育性水稻土.设置4个处理:无肥(CK);单施化肥(F);翻压紫...     

施用畜禽粪便和化肥对土壤活性有机碳库和团聚体稳定性影响

活性有机碳含量和土壤团聚体的形成与稳定在长期人为扰动土壤上有重要作用。通过分析稻麦轮作土壤上长期(20年)施用畜禽粪便和化肥土壤活性有机碳含量、团聚体稳定性及活性有机碳与团聚体稳定性的关系,研究了人为扰动下土壤施肥管理对土壤活性碳和团聚体稳定性的影响。研究结果显示,与施用化肥比较,施用畜禽粪便显著提高了土壤总有机碳(SOC)和颗粒有机碳(POC)、可溶性有机碳(DOC)、热水提取态有机碳(HWOC)及土壤碳水化合物态碳(SCC)等活性有机碳库含量(p0.05),其中HWOC含量是施用化肥处理的1.7～2.4倍。施用畜禽粪便土壤团聚体稳定性指数大团聚体颗粒百分含量(PMI)、抗糊化指数(ASI)和标准化平均重量直径(NMWD)指数分别是施用化肥土壤的1.31,3.39,2.14倍,显著高于施用化肥土壤(p0.05),其中施用猪粪处理土壤团聚体稳定性最高。稳定性评价指数PMI、ASI以及NMWD间有极显著相关(p0.01)。SOC和POC含量与土壤团聚体稳定性指数间没有相关性(p0.05);SCC与团聚体稳定性指数间相关性较弱;DOC和HWOC与团聚体稳定性指数间则表现为显著或极显著相关。研究结果说明,施用畜禽粪便比化肥更有利于提高人为扰动土壤中总有机碳和活性有机碳含量及土壤团聚体稳定性,土壤活性有机碳是团聚体形成与稳定过程中重要影响因素,但受土壤发育母质等因素影响,不同土壤上其作用效果有一定差异。     

不同有机物料与化肥配施对土壤真菌群落结构和生态功能的影响

为减少土壤土传病害,保障农田土壤健康,指导有机物料合理利用,在有机物料用量和化肥用量一致的基础上,设置单施化肥（CK）、羊粪+化肥（A）、木薯渣+化肥（P）、木本泥炭+化肥（M）、味精废浆料+化肥（I）5个处理,以玉米为供试作物进行了有机物料与化肥配施试验,观察了不同处理下土壤真菌群落结构的变化。结果表明：施用有机物料降低了土壤真菌群落多样性,但提高了真菌群落丰富度,其中味精废浆料配施化肥处理的真菌群落丰富度最高,各处理土壤中优势真菌门类均为子囊菌门、担子菌门和被孢菌门。施用有机物料后,木薯渣、木本泥炭和味精废浆料处理的子囊菌门的相对丰度均增加,担子菌门的相对丰度均降低;而羊粪处理表现出相反趋势,子囊菌门的相对丰度降低,担子菌门的相对丰度增加。冗余分析结果表明,土壤pH是影响真菌群落的主要环境因子,其次为有机质、电导率和速效钾,而碱解氮和有效磷的影响较小。另外,有机物料与化肥配施可以提高腐生营养型和共生营养型真菌的比例,减少病原菌的数量,其中以木本泥炭与化肥配施的效果更显著,这有利于维持土壤生态系统的稳定,为作物生产提供健康的土壤条件。