紫云英季土壤固氮微生物对外源碳氮投入的响应

【目的】分析不同外源有机物料（稻草、葡萄糖）及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK（对照,不添加有机物料和氮）、稻草等量添加并配施不同量氮素（分别表示为Rs、RsN₁和RsN₂,对应C/N比分别为66、25和13）;等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素（即Glc、GlcN₁、GlcN₂）、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN₂处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN₁处理土壤NO₃ ^--N含量与CK类似,但RsN₂处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO₃ ^--N含量整体较高（增幅为35%—79%）;稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%—24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×10 ⁶—140.5×10 ⁶ g ^-1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应（RsN₁和RsN₂）处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%—11%和13%—15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异：慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度（12.3%—19.7%）小于葡萄糖添加处理（31.6%—40.5%）;第二优势菌属（地杆菌,Geobacter）对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度（170%—270%）明显大于秸秆添加处理（25.0%—54.6%）。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO₃ ^--N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类（或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异）影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。     

减施化肥下紫云英和秸秆还田对土壤养分及活性有机碳的影响

以湖北省武汉市紫云英、秸秆还田及不同化肥施用量的12个田间试验为基础,结合添加2%和4%紫云英的室内培养实验,研究紫云英种植还田(MV)、水稻秸秆还田(S)和化肥减施(40%～100%NPK)对水稻土表层土壤(0～20 cm)养分及活性有机碳的影响。结果表明:相比紫云英与秸秆不还田与不施肥的对照(CK)处理,紫云英、秸秆还田下施用40%～100%化肥均能有效提高土壤有机质、碱解氮、颗粒有机碳的含量,增幅分别为3.98%～46.49%、4.46%～35.88%、3.59%～35.77%;单独种植紫云英还田处理土壤的速效磷、速效钾含量降低,在配施秸秆、施用化肥后含量显著增加;土壤各养分含量在80%化肥施用量下最高。与不添加紫云英处理相比,添加2%和4%的紫云英处理均能有效提高土壤pH以及有机质、碱解氮、速效钾、颗粒有机碳的含量,增幅随着紫云英添加量的增加而升高。     

冬季覆盖作物秸秆还田对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响（英文）

微生物群落功能多样性是土壤质量变化重要的指标,不同作物类型的秸秆还田措施对土壤微生物群落功能多样性具有明显的影响。以位于双季稻主产区不同冬季覆盖作物-双季稻种植模式大田定位试验田为研究对象,以冬闲-双季稻种植模式为对照(CK),应用BiologGN技术开展黑麦草-双季稻(Ry)、紫云英-双季稻(Mv)、油菜-双季稻(Ra)和马铃薯-双季稻(Po)种植模式条件下不同冬季覆盖作物秸秆还田后对双季稻田根际土壤微生物功能多样性影响的研究。研究结果表明,早稻和晚稻成熟期,与CK处理相比,冬季覆盖作物秸秆还田处理增加了稻田土壤碳源平均颜色变化率(AWCD),以Po处理AWCD均为最高,均显著高于Ry和CK处理。不同冬季覆盖作物秸秆还田处理土壤微生物代谢多样性指数表现出明显的差异,早稻成熟期,Po处理的Richness、Shannon和McIntosh指数均为最高,其次为Ry、Mv和Ra处理,CK处理最低;晚稻成熟期,各处理的Richness、 Shannon和McIntosh指数大小顺序均表现为Po>Ra>Mv>Ry>CK。土壤微生物碳源利用的主成分分析结果表明,各冬季覆盖作物秸秆还田处理根际土壤微生物利用的主要碳源为氨基酸类和糖类物质,不同处理间碳源利用类型有差异。冬季覆盖作物秸秆还田措施有利于提高双季稻田根际土壤微生物对碳源的利用能力、物种丰富度和均匀度。     

长期施肥对大麦-双季稻种植方式中大麦根际土壤微生物群落功能多样性的影响

【目的】微生物群落功能多样性是土壤质量变化的敏感指标,施肥措施与土壤微生物群落功能多样性关系密切。本文的目的在于探明不同施肥措施对土壤微生物群落功能多样性的影响。【方法】以双季稻主产区肥料长期定位试验田为研究对象,应用Biolog技术分析了化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(LOM)、60%有机肥+40%化肥(HOM)、无肥对照(CK)不同施肥处理对大麦成熟期双季稻田根际土壤微生物功能多样性的影响,从根际土壤微生物功能多样性的角度评价施肥对土壤质量的影响。【结果】MF、LOM和HOM处理大麦根际土壤微生物对碳源的利用程度均显著高于其他处理,而RF处理大麦根际土壤微生物对碳源的利用程度低于CK处理。在大麦成熟期,Richness和Shannon指数大小顺序均表现为:HOMLOMRFCKMF,Mc Intosh指数均以HOM和LOM处理为最高,其次为RF和CK处理,MF处理最低。土壤微生物碳源利用的主成分分析结果表明,各施肥处理大麦根际土壤微生物群落利用的碳源主要为氨基酸类和糖类,不同施肥处理间碳源利用类型存在明显的差异。【结论】不同施肥处理对大麦根际土壤微生物功能多样性产生了不同影响,长期有机无机肥配施有利于维持稻田根际土壤微生物群落多样性。     

等氮条件下有机无机配施对烤烟根际土壤微生物功能多样性的影响

【目的】研究等氮条件下有机无机配施对烤烟根际土壤微生物功能多样性的影响。【方法】采用小区试验,试验设置5个处理:对照CK,单施化肥; T1处理,饼肥与化肥配施; T2处理,稻草还田替代部分化肥; T3处理,油菜种植翻压替代部分化肥; T4处理,草木灰与化肥配施。【结果】不同施肥措施条件下土壤微生物平均吸光值高低依次为T3 T2 T4 T1 CK;有机肥和无机肥配施可以显著提高微生物功能多样性均一性指数,与单施化肥相比提高了85%～310%;主成分分析结果显示,有机肥和无机肥配施使土壤微生物群落对碳源的代谢特征产生了差异,油菜种植翻压和施用草木灰能够提高土壤微生物对碳源的利用能力,提高微生物功能多样性。【结论】有机无机配施有助于提高烤烟根际土壤微生物功能多样性。     

秸秆集中沟埋还田对土壤氮素分布及微生物群落的影响

秸秆集中沟埋还田(DB-SR)是一种新型土壤耕作方式,能够形成特殊的"秸秆层"结构。通过研究秸秆层及其界面土壤的氮素含量和微生物群落结构,以期阐明秸秆层对土壤氮素分布以及微生物群落的影响。设置秸秆沟埋还田深度为20 cm、40 cm以及对照(秸秆不还田)3个处理,测定秸秆层及其界面土层(±5 cm)的NH~+_4-N与NO~-_3-N含量,分析微生物量碳(MBC)及群落结构特征。研究发现,"秸秆层"对氮素具有滞留作用,并能够持续60个月。在20 cm埋深下,秸秆层提高了其界面上下土层的MBC,但对多样性指数的影响不显著;在40 cm埋深下,水稻秸秆层界面土壤MBC随时间先减小后增大,多样性指数随时间延长而增加;小麦秸秆层界面土壤MBC随时间先增大后减小,多样性指数随时间先减小后增大。微生物群落碳源利用主成分分析表明,秸秆层微生物能很好地利用各类碳源,其界面土壤的微生物代谢活性也比CK处理有所提高。对应分析表明,小麦秸秆在20 cm埋深下,NH~+_4-N、NO~-_3-N与界面土层微生物群落具有相关性,MBC与秸秆层微生物群落显著相关;在40 cm埋深下,NH~+_4-N、NO~-_3-N和MBC与秸秆层微生物群落变异显著相关。综上可知,"秸秆层"能有效滞留氮素,减少土壤氮素淋失,增加土壤微生物群落功能多样性。     

土壤氮循环微生物过程的分子生态学研究进展

固氮作用、硝化作用和反硝化作用是土壤微生物参与氮素循环的三个重要方面。自分子生态学方法应用于土壤学后,土壤微生物作用于氮素循环过程的机理研究取得了若干重要进展。包括:1)利用固氮菌的nifH基因作为分子标记研究有机质、氮素与固氮微生物之间的关系,发现固氮微生物的丰度和群落结构与土壤有机质含量呈正相关。然而,固氮微生物的丰度和群落结构与土壤速效N含量呈负相关,施用氮肥会抑制固氮微生物的生长,施氮土壤固氮微生物数量减少,多样性降低。2)以氨氧化微生物功能基因为探针,揭示了土壤pH与氨氧化微生物分布关系密切,碱性土壤中氨氧化细菌是硝化作用主要参与者,而酸性土壤中氨氧化古菌是硝化作用的主导者。土壤中N素的含量也影响氨氧化微生物的数量和群落结构,施入氮肥后氨氧化微生物的数量和活性增加。3)利用反硝化功能基因为分子标记研究土壤因子对反硝化细菌群落的影响,阐明了土壤可溶性有机碳、pH和土壤水分是影响反硝化细菌数量和群落结构的重要因子,并且发现土壤反硝化细菌与土壤反硝化能力和氧化亚氮释放之间存在着一定的联系,但这种联系在不同研究对象中存在差异,需要进一步确认。目前,利用分子生物学技术解析土壤氮素循环微生物生态功能取得了重要的进展,但还需进一步深入。今后,将采用包括同位素在内的示踪技术与分子生物学方法相结合共同分析氮循环不同代谢过程微生物种群间的相互关系以及氧化亚氮产生与硝化和反硝化微生物之间的关系。     

豆科秸秆、氮肥配施玉米秸秆还田对秸秆矿化和微生物功能多样性的影响

基于施入物料的C/N比,采用室内培养试验,研究了苜蓿秸秆或者氮肥配施玉米秸秆在相同C/N(25∶1)下施入土壤对秸秆矿化和土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:相比于玉米秸秆单施和氮肥配施玉米秸秆,苜蓿秸秆配施玉米秸秆提高了CO_2累积释放量,降低了施入有机碳的矿化率,提高了土壤有机碳含量,有利于碳的存储。苜蓿秸秆或者氮肥配施玉米秸秆施入土壤提高了土壤无机氮含量,缓解了对土壤氮素固持作用;苜蓿秸秆配施玉米秸秆相比于氮肥配施玉米秸秆,延长了氮素的可利用性。秸秆施入提高了土壤微生物群落的生理代谢活性,但对微生物功能多样性指数没有显著性影响。氮输入量与土壤无机氮含量显著影响了群落生理代谢活性。     

长期有机培肥对红壤有机碳组分及水稻产量的影响

【目的】以40年红壤长期有机培肥试验为研究平台,探究长期施用紫云英、猪粪及秸秆还田对稻田土壤有机碳组分、土壤微生物量及水稻产量的影响。【方法】设置6个处理:不施肥处理(CK)、化肥处理(NPK)、早稻施绿肥紫云英处理(M1)、早稻施绿肥紫云英和早稻施猪粪处理(M2)、早稻施绿肥紫云英和晚稻施猪粪处理(M3)、早稻施绿肥紫云英和晚稻秸秆还田处理(M4)。于2020年晚稻收获前采集耕作层(0～20 cm)土壤样品,测定土壤有机碳组分、微生物量碳氮等肥力指标。【结果】(1)长期有机培肥处理提高了水稻产量,较不施肥处理CK相比,绿肥紫云英添加猪粪的M2、M3处理早稻产量,分别提高1.4、1.25倍,晚稻产量则分别提高0.59、0.65倍;绿肥紫云英添加猪粪的M2、M3处理早稻产量,较化肥NPK处理分别提升18.1%、10.6%,晚稻产量分别提升15.7%、20.0%。(2)长期有机培肥处理提高了各形态土壤有机碳组分含量,早稻绿肥紫云英+猪粪的M2处理较不施肥CK处理显著提高易氧化性有机碳、游离态颗粒有机碳、可溶性有机碳含量(P0.05),且有机碳各组分含量均高于化肥NPK处理,其中游离态颗粒有机碳含量M2处理(0.97 g·kg~(-1))显著高于NPK处理(0.68g·kg~(-1))(P0.05);化肥NPK处理和有机培肥处理(M1、M2、M3、M4)土壤微生物量碳较不施肥CK处理相比提高了22.1%～58.9%,早稻绿肥紫云英+猪粪的M2处理土壤微生物量碳含量(231.2 mg·kg~(-1))最高且提升最为明显(P0.05)。(3)长期有机培肥提高了游离态颗粒有机碳和可溶性有机碳的分配比例,且早稻施绿肥紫云英+猪粪M2处理效果明显;易氧化性有机碳是红壤有机碳的主要存在形式;土壤有机碳与易氧化性有机碳、游离态颗粒有机碳及可溶性有机碳呈极显著正相关关系(P0.01)。(4)长期有机培肥提高了全氮、碱解氮等养分指标,产量与速效磷、有机碳、全氮、速效氮、可溶性有机碳极显著相关(P0.01),与全磷、游离态颗粒有机碳、易氧化性有机碳显著相关(P0.05)。【结论】长期有机培肥通过提升红壤肥力水平,调增可溶性有机碳含量,促进水稻稳产增产,尤其是紫云英添加猪粪处理模式具有较好的应用潜力。     

秸秆还田下氮素调控对盐碱地玉米根际土壤细菌群落多样性的影响

为探明秸秆还田措施下氮素调控水平对盐碱地玉米根际土壤细菌群落多样性的影响,选取2016—2020年连续5年秸秆还田定位试验土壤,建立盆栽试验,设置不施氮(N0)、施氮量180 kg/hm²(N180)、360 kg/hm²(N360)、540 kg/hm²(N540)4个处理,分析不同氮素调控水平下土壤关键理化因子特性及根际土壤微生物群落多样性变化。结果表明,不同氮素调控水平对土壤全盐含量、pH值及有机质含量无显著性影响(P>0.05)。其中,N360处理相比N0处理显著增加速效氮、有效磷及速效钾含量,且增加脲酶、碱性磷酸酶及蔗糖酶的活性。基于高通量测序发现,根际土壤细菌OTU在各处理间大小依次为N180>N0>N540>N360,N180处理相比N0处理提高Chao1指数,而N180、N360、N540处理相比N0处理降低了Shannon指数;群落结构组成显示,N180、N360、N540处理相比N0处理降低门水平下优势菌群变形菌门(Proteobacteria)相对丰度,提高酸杆菌门(Acid...     

多因素交互作用下玉米秸秆腐解对土壤速效养分的影响

为促进玉米秸秆腐解、提高土壤肥力提供技术依据,采用盆栽方法,设置对照、水、水+N、水+微生物、水+N+微生物共5个处理,研究了多因素交互作用下玉米秸秆腐解对土壤速效养分的影响.试验结果表明:添加微生物和氮肥能促进秸秆腐解,加快土壤中有机态磷的矿化,提高土壤速效磷含量;补施氮肥一方面增加了土壤碱解氮含量,另一方面为微生物提供了氮素营养,提高其活性,促进了秸秆后期养分释放,加速有机态钾矿化分解,土壤速效钾含量提高12.62%～28.19%;适宜的水分、氮素和微生物配合有利于增加土壤有机质含量,4个月后增加了7.62‰9.45%.综合比较各个处理对土壤速效养分和有机质含量的影响,水+N处理效果较好.     

有机物料对红壤几种形态碳氮及酸度的影响

 【目的】为合理施用有机物料调节土壤碳、氮以阻控土壤酸化,对有机物料施入红壤后土壤几种形态碳、氮及酸度变化进行了研究,并分析了相关关系。【方法】通过室内恒温培养试验研究了添加3种有机物料（稻草、紫云英和猪粪）后红壤中铵态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）、可溶性有机氮（WSON）、可溶性有机碳（WSOC）、微生物量碳（SMBC）、微生物量氮（SMBN）和土壤pH动态变化。【结果】与对照相比,添加有机物料均提高了土壤WSOC、SMBC和pH,且有机物料添加量越大,增幅越大。猪粪处理中土壤NH4+-N、NO3--N和WSON含量显著增加;而稻草和紫云英处理中土壤NO3--N和WSON含量下降,NH4+-N含量没有显著变化。施用稻草和紫云英7～14 d左右,土壤pH达到最大值,随后逐渐下降趋于平衡;而施用猪粪后土壤pH立即升高,随后逐渐下降趋于平衡。84 d培养试验结束时,与对照相比,猪粪、稻草和紫云英处理的土壤pH分别平均增加了0.26、0.23和0.09。几种有机物料处理中,土壤pH与SMBC和WSOC均存在显著的正相关关系。稻草和紫云英处理中,土壤pH与WSON和NO3--N之间存在显著负相关性,而猪粪处理中pH与WSON和NO3--N相关性不显著。【结论】施用有机物料能够显著提高红壤WSOC、SMBC和pH,其中酸度改良效果猪粪>稻草>紫云英;土壤碳、氮动态与土壤pH变化紧密相关,且相关性与有机物料的性质有关。     

菜薹尾菜原位还田对下季土壤微生物功能多样性的影响

为了探明尾菜原位还田对土壤微生物功能多样性的影响,通过田间试验研究菜薹尾菜还田对下季土壤速效碳氮和微生物碳源利用能力的影响。试验设置常规施肥不还田(CK)、常规施肥还田(FS)和常规施肥还田化肥减施30%(FS-30N)3个处理。结果表明,与CK相比,FS和FS-30N处理60 d内土壤硝态氮含量分别增加了6.51%～21.18%和3.79%～18.99%,但是降低了土壤活性有机碳含量和土壤碳源利用能力。尾菜还田后10 d土壤微生物功能多样性发生了明显的变化,但是60 d后处理间的差异有缩小的趋势。还田后60 d内土壤微生物对碳水化合物和羧酸类具有较强的利用能力。相比活性有机碳,硝态氮显著影响碳水化合物和多聚物代谢。六大类碳源对多样性指数的影响最大,对均一度指数的影响最小。多聚物、碳水化合物和氨基酸类对微生物功能多样性的影响最大。因此,菜薹尾菜原位还田虽然短期内降低了土壤微生物碳源利用能力和功能多样性,后期(60 d)则有减缓的趋势,且减少30%化肥处理影响较大。     

贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性对养分添加的响应

为揭示养分添加对草原土壤微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-Eco技术,研究了在无养分添加对照(CK)和7种不同氮磷钾养分添加方式(单养分添加:N、P、K,不同组合添加:PK、NK、NP、NPK)下贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性变化。结果表明:(1)不同养分添加条件下土壤微生物群落单孔平均颜色变化率(Average Well Color Development)AWCD值从高到低依次为NPPNPKNKNCKKPK。(2)含磷添加处理(PK除外,NP、P、NPK)和含氮添加处理(N、NK)的丰富度指数H均显著高于CK、K、PK,而均匀度指数E和优势度指数D在各处理间差异不显著。(3)主成分分析结果表明,CK、K、PK、NK处理土壤微生物群落碳源利用方式相似,而NP、P和N、NPK分别具有不同的碳源利用方式。据此可知,NP、P、NPK、N养分添加方式可以提高土壤微生物代谢活性、物种丰富度指数和微生物群落碳源利用能力,有利于土壤微生物群落功能多样性的提高。     

氮钾减施下紫云英翻压量对双季稻产量及氮素利用的影响

采用11年(2008—2018年)绿肥定位试验,研究氮钾减施20%下紫云英不同翻压量(15 000、22 500、30 000、37 500 kg/hm2)对双季稻产量、氮素利用率及土壤氮素的影响。结果表明：与不施肥相比,施肥处理的早、晚稻产量显著增加,产量可持续指数提高,且减施氮钾20%翻压紫云英处理和单施化肥处理间的11年平均产量和产量可持续指数差异均无统计学意义;通过分析2018年的数据,与当地的常规施肥处理相比,减施氮钾20%翻压紫云英30 000 kg/hm2能显著提高早稻生物量、氮素积累量、化肥氮素吸收利用效率(回收利用效率、农学利用效率、偏生产力)和晚稻稻草生物量、稻谷氮素积累量、总投入氮素吸收利用效率(回收利用效率、农学利用效率、生理利用率、偏生产力);适量氮钾减施翻压紫云英可提高土壤全氮和碱解氮质量分数,有效提升土壤肥力。在本研究中,氮钾减施20%时翻压紫云英30 000 kg/hm2较适宜。     

不同秸秆生物炭对红壤性水稻土养分及微生物群落结构的影响

【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料,以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤,通过135 d室内培育试验,研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土pH、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳（MBC）的影响,及其对磷脂脂肪酸（PLFA）表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理：对照（CK）、添加水稻秸秆炭300℃（RB300）、400℃（RB400）、500℃（RB500）和添加玉米秸秆炭300℃（CB300）、400℃（CB400）、500℃（CB500）。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明,两种秸秆生物炭的添加,平均提高土壤pH值0.16个单位;土壤有机碳、速效磷和速效钾水平,分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大,而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭（300℃）的添加,并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量;而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%,硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%（P＜0.05）。添加生物炭处理,微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%,但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著;两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌（G-）、革兰氏阳性细菌（G+）、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为300℃＜400℃＜500℃。主成分分析表明,水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著;不同温度水稻秸秆炭间,群落结构差异明显,而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明,生物炭添加可以通过改变土壤性质,间接影响微生物群落结构;其中,土壤速效磷、有机碳和速效钾含量与土壤微生物群落分布显著相关。【结论】水稻和玉米秸秆炭均可以改良红壤性水稻土的酸度,提高土壤养分含量和微生物量水平;两种秸秆炭的添加均改变了土壤微生物群落结构,其中以水稻秸秆炭的影响更为明显。     

东北黑土微生物群落对长期施肥及作物的响应

【目的】为表征长达35年轮作与施肥条件下东北黑土微生物群落特征,解析长期施肥及作物对土壤微生物丰度和群落结构的影响,探讨东北黑土微生物群落变化与施肥及不同作物间的相互关系,为进一步改良耕作制度与施肥方式提供依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院长期定位试验站,选取玉米和大豆两种作物季的4个不同施肥处理:不施肥处理(CK)、有机肥处理(M)、无机肥处理(NPK)和有机肥配施无机肥处理(MNPK)的耕层土壤为研究对象,处理前加字母m表示玉米季样品,加字母s表示大豆季样品。借助Illumina Miseq高通量测序平台和Real-time PCR技术,以16S rRNA基因为分子标靶,研究作物与施肥方式对黑土中微生物群落结构和丰度的影响,分析群落变化与土壤化学性质的相关性。【结果】玉米季土壤16S rRNA基因拷贝数(6.32×10~8—8.83×10~8/ng DNA)比大豆季的低(0.96×10~9—2.30×10~9/ng DNA);玉米季土壤微生物多样性(ACE指数为3 674.58—4 034.84)也低于大豆季(ACE指数为4 167.47—4 887.36);玉米季的细菌丰度以Acidobacteria(24.47%—27.90%)最高,而大豆季丰度最高的是Proteobacteria(27.78%—34.40%),Bacteroidetes和Actinobacteria丰度在两季作物中差异明显。同一作物季的有机肥无机肥配施处理的16Sr RNA基因拷贝数高于无机肥处理,且有机肥配施无机肥处理的微生物α多样性指数也比无机肥处理的高(sMNPK的Chao1指数比sNPK高出11.89%);不同施肥处理之间群落组成存在差异,Alphaproteobacteria在sMNPK和sNPK处理的相对丰度分别比sCK增加3.31%、5.24%;Gammaproteobacteria在sMNPK和sNPK处理均比sCK处理增加1.72%和1.2%,二者相对丰度变化大。相关性分析显示,16Sr RNA基因拷贝数与土壤硝态氮和速效钾正相关;微生物菌落多样性指数与土壤全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾等化学性质密切相关。【结论】东北黑土不同作物季和不同施肥均会影响土壤微生物丰度、α多样性和群落结构。有机肥无机肥配施能够有效改变微生物群落结构,提高微生物的丰度和多样性,并提高土壤p H,减缓土壤酸化。     

淹水条件下添加油菜秸秆及菌剂对设施西瓜土壤及其微生物的影响

为研究油菜秸秆作为土壤改良剂对设施栽培土壤的改良效果,并探讨其对土壤微生物群落结构和功能的影响,利用上海市农业科学院连续种植西瓜的设施化栽培土壤,在淹水条件下设置不同处理：淹水处理（CK）、淹水同时添加油菜秸秆处理（GSL）,以及淹水条件下添加油菜秸秆和促腐促生菌剂（贝莱斯芽孢杆菌和曲霉）处理（B_GSL）。借助Illumina Miseq测序技术和FAPROTAX分析方法,探讨不同处理对土壤改良效果、土壤微生物群落结构和功能变化的影响。结果表明：添加油菜秸秆的处理（GSL和B_GSL）显著提高了土壤有机质含量,并缓解了设施土壤的酸化趋势,其中GSL处理使土壤pH提高到6.81,而B_GSL处理使pH提高到6.57。GSL和B_GSL处理显著提高了土壤微生物的丰富度（Chao1指数和ACE指数）,Chao1指数在GSL处理和B_GSL处理下分别比CK处理提高了8.7%和6.7%。主坐标分析（PCoA）表明,添加油菜秸秆处理的土壤微生物群落组成显著区别于CK处理,而GSL和B_GSL处理的微生物群落组成相似度较高。T检验表明,GSL处理显著提高了硝酸盐呼吸和氮呼吸的功能,而对其他功能影响不显著,而B_GSL处理除了显著提高硝酸盐呼吸和氮呼吸的功能外,还显著提高了甲醇氧化、反硝化作用,并且降低了好氧氨氧化和硝化作用等功能,说明接种促腐促生菌剂加强了油菜秸秆作用的发挥。研究表明,添加油菜秸秆以及油菜秸秆和菌剂混施改善了设施栽培土壤的理化性状,提高了土壤微生物的丰富度,改变了土壤微生物的群落结构和功能,且添加菌剂处理加强了油菜秸秆对土壤功能的影响。     

添加微生物菌剂对小麦产量及土壤生物学性状的影响

在玉米秸秆还田的基础上,于冬小麦季通过田间小区试验研究添加微生物菌剂对土壤速效钾含量、土壤微生物量碳氮含量、土壤纤维素酶活性及产量动态变化特征的影响。结果表明,添加微生物菌剂在一定程度上提高了小麦产量、土壤速效钾含量、土壤微生物量碳氮含量和土壤纤维素酶活性,且表层土壤微生物量碳、氮含量明显高于下层。与对照相比,添加微生物菌剂后,土壤速效钾含量、土壤微生物量碳含量、土壤微生物量氮含量、土壤纤维素酶活性分别提高14.40%~21.80%、20.89%~25.52%、24.92%~32.02%、21.85%~25.87%;在小麦收获期,添加M1(硅酸盐细菌)和M1+M2(硅酸盐细菌+根际促生菌)处理的土壤速效钾含量分别比CK显著增加40.82%和38.84%(P0.05);在添加微生物菌剂M1、M2、M1+M2处理分别比CK处理增产1 681、1 264、1 387 kg/hm~2,增产率分别达24.23%、18.22%、20.00%,M1处理与CK相比差异极显著(P0.01);土壤纤维素酶活性与土壤微生量碳、氮含量都呈极显著正相关关系(r=0.946**,r=0.910**,n=12)。     

土壤调理剂对土壤养分含量及微生物功能多样性的影响

以湖南典型红土为供试土壤,以烤烟品种K326为材料,通过小区试验,探究了土壤调理剂对土壤养分含量及微生物功能多样性的影响。结果表明,土壤调理剂改变了土壤养分,土壤p H、有机质含量、速效钾含量、有效磷含量均显著提高,而碱解氮含量无显著性差异;适量添加土壤调理剂可显著提高土壤微生物平均吸光值,过量添加反而降低,土壤微生物平均吸光值高低依次为T2T1T3CK;添加0.2%土壤调理剂可以显著提高微生物功能多样性丰富度指数和均一性指数,较对照分别提高了5.1%、88.4%;主成分分析结果显示,添加土壤调理剂使土壤微生物群落对碳源的代谢特征产生了差异。综合而言,添加适量的土壤调理剂能增加土壤养分含量,提高土壤微生物群落功能多样性,以0.2%的添加量最佳。