生草改善果园土壤肥力和苹果树体营养的效果

  【目的】  果园生草在促进树体生长发育、改善土壤理化环境和土壤肥力等方面起着重要作用,本研究旨在解决我国果园普遍存在的立地条件差和土壤改良困难、有机质含量少且缺乏补充途径等问题,为果业可持续发展提供重要的技术支撑。  【方法】  以美国引进的格兰马草 (Bouteloua gracilis)、粗燕麦草 (Sporobolus asper)、小须芒草 (Schizachyrium scoparium)、宠禾草 (Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草 (Eragrostis curvula)、柳枝稷 (Panicum virgatum) 和加拿大滨麦 (Elymus canadensis) 为试验材料,以清耕和白三叶草 (Trifolium pratense) 为对照,于2017年春季在山东省泰安市马庄镇实验基地一年生苹果幼树行间进行生草试验,研究不同生草处理在连续两年内对果树生长发育和果园土壤环境的影响。  【结果】  1) 8种处理草的生物学性状各不相同,其中弯叶画眉草的高度和叶片宽度、密度、盖度、地上和地下生物量表现最佳。2) 7个生草处理对改善土壤环境都具有显著效果,6、7月份,弯叶画眉草处理的土壤温度下降幅度最大,生草一年较清耕分别下降了23.62%和27.45%;6、7、8月份,小须芒草处理两年的土壤pH最低,较同月清耕处理分别降低了6.83%、7.07%、7.19%;弯叶画眉草处理两年的土壤孔隙度增幅最大,较清耕处理分别增加了6.76%、8.35%、9.09%;3) 果园生草提高了土壤中微生物的数量,且随着生草时间的延长提高效果越明显。生草两年的弯叶画眉草处理土壤中的真菌和放线菌数量最多;生草两年的粗燕麦草处理土壤中的细菌数量最多;宠禾草处理两年的细菌OTU数量最大,为5323个,比清耕处理高7.93%。4) 不同生草处理均显著改善了果园的土壤养分。弯叶画眉草处理的土壤有机质含量最高,且生草两年比生草当年的有机质含量提高了23.53%;不同生草处理后土壤中的有效铁、有效锰、有效铜、有效锌的含量较清耕处理均有显著提高。5) 不同生草处理的果树叶片矿质元素含量较清耕有显著差异,显著降低了叶片氮元素的含量,显著提高了叶片磷、钾、镁、铁、铜、锌等元素的含量。  【结论】  果园内不同生草处理对苹果幼树树体、土壤环境和土壤养分产生重要影响,可不同程度地改善幼树的叶片矿质元素含量,降低土壤温度和pH,提高土壤孔隙度、土壤有机质和土壤微生物数量,果园生草处理是有利于改良果园园土和树体的方法,可推动我国果业可持续发展。     

三种城市景观竹土壤微生物群落结构特征

为探究城市景观竹林对土壤微生物群落的影响,选取上海辰山植物园种植的3种景观竹,利用Illumina MiSeq高通量测序结合土壤理化指标分析研究了不同景观竹林对土壤理化性质和微生物群落结构特征的影响。结果表明：不同竹林土壤全磷、有效磷、有机质、全氮、全钾含量和电导率存在显著差异(P<0.05);土壤细菌丰富度和多样性指数在毛竹林土壤中最高,在淡竹林土壤中最低;土壤细菌优势门为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和绿弯菌门(Chloroflexi),真菌优势门为子囊菌门(Ascomycota),其中放线菌门和绿弯菌门在淡竹林土壤中的相对丰度最高,且显著高于其他竹林,而变形菌门、粘球菌门(Myxococcota)的相对丰度在毛竹林土壤中最高,土壤真菌优势门在不同竹林间的差异不显著。此外,土壤细菌群落结构和丰度受土壤p H、硝态氮、电导率、全磷、铵态氮、含水率、速效钾和微生物生物量碳影响显著,而真菌群落变化受全磷、电导率和全钾影响显著。     

秸秆还田与施肥方式对稻麦轮作土壤细菌和真菌群落结构与多样性的影响

为探索秸秆还田与施肥方式2种农田措施对水稻-小麦(稻麦)轮作土壤微生物群落的影响,阐释其对土壤细菌和真菌群落结构和多样性的影响机制,本研究通过7年稻麦轮作长期定位监测试验,设置无肥空白(CK)、常规施肥(RT)、秸秆还田+常规施肥(RS)和秸秆还田+缓释肥(SS) 4个处理,采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析土壤细菌和真菌群落结构和多样性,探索影响微生物群落的主控环境因子。结果表明, SS作物产量在2016年和2017年分别比RT显著提高11.6%和8.2%(水稻)、4.8%和3.6%(小麦),与RS无显著差异。相比RT,秸秆还田处理显著降低了土壤pH,提升了土壤有机碳和铵态氮含量;与RS相比,SS处理提高了铵态氮含量。秸秆还田处理提升了真菌群落多样性,但对细菌群落多样性无显著影响。SS与RS在细菌真菌群落多样性方面均无显著差异。相关性分析表明,细菌群落多样性与土壤pH呈负相关,与总氮含量呈正相关;真菌群落多样性则与土壤有机碳含量显著正相关。NMDS分析表明,施肥对于细菌群落结构影响较大(55.61%),真菌群落结构则对秸秆还田响应更明显(26.94%)。与RT相比,秸秆还田显著提升了细菌放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门的相对丰度,同时显著提升了真菌中子囊菌门的相对丰度,降低了担子菌门和接合菌门的相对丰度,加强了土壤碳氮循环能力并抑制了病原菌。SS与RS相比,仅提升了真菌中子囊菌门的相对丰度。综上,秸秆还田配施缓释肥有助于维持或者提高土壤养分有效性、作物产量及细菌真菌群落多样性,可以促进土壤碳氮循环。     

设施西瓜连作土壤生化性质及微生物群落变化

为探索设施连作西瓜土壤微生态环境变化,通过高通量测序对连作组(连作10年设施西瓜土壤)和对照组(连作10年设施西瓜棚外相同土质的露天西瓜土壤)样品进行测序分析,比较2组土壤细菌和真菌的群落结构差异,测定土壤理化性质及酶活性。结果表明,连作组土壤pH、铵态氮、速效钾、微生物量碳、土壤酶活性极显著低于对照,而硝态氮和有效磷极显著高于对照组。连作组土壤中细菌ACE指数和Chaol指数均极显著高于对照组,土壤中真菌ACE指数、Chaol指数、Simpson指数和Shannon指数均低于对照组。土壤微生物优势物种组成改变,连作组土壤细菌变形菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门及硝化螺旋菌门相对丰度较对照组分别增加了9.80%、20.83%、21.76%和27.12%(P<0.05),而酸杆菌门和疣微菌门较对照组分别减少了21.7%和26.27%(P<0.05);连作组土壤真菌子囊菌门相对丰度较对照组增加了10.96%(P<0.05),担子菌门和罗兹菌门的相对丰度分别较对照组减少了13.42%和93.77%(P<0.05)。相关性分析显示,优势菌门除Latescibacteria和己科河菌门丰度与所有土壤环境因子相关性均不显著外,其他优势菌群都与所测土壤环境因子(有机质除外)存在密切相关关系,土壤pH、铵态氮、有效磷、速效钾是影响土壤中微生物群落的主要因素,担子菌门和绿弯菌门能够指示土壤微生物量,微生物群落结构的变化对土壤酶活性有较大的影响。综上,设施西瓜连作10年土壤理化性质、酶活性及微生物群落结构皆显著变化,西瓜连作障碍是多种因素综合作用的结果。     

葡萄行内覆盖对土壤细菌群落结构的影响

为探究葡萄枝条覆盖对葡萄园土壤细菌群落结构的影响,本研究在宁夏贺兰山东麓产区的5年生赤霞珠(Cabernet Sauvignon)葡萄园,设置葡萄枝条覆盖、玉米秸秆覆盖和清耕(CK)3个处理,2年后用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构,并分析其与土壤理化性质之间的关系。结果表明,葡萄园土壤样品中共检测到56个细菌门类。3个处理中变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为丰度大于10%的主要优势菌。其中,变形菌门和放线菌门与土壤有机质含量呈显著正相关,酸杆菌门与pH值呈显著负相关,而绿弯菌门与有机质含量呈显著负相关。由线性判别分析(LDA)可知,玉米秸秆覆盖处理优势菌主要有7种,而葡萄枝条覆盖处理只有1种优势菌。以上研究结果表明,两种覆盖处理均可以增加土壤细菌群落丰度和多样性,其中以玉米秸秆覆盖处理整体效果较好。本研究为葡萄行内覆盖技术的应用及宁夏贺兰山东麓产区酿酒葡萄的可持续栽培提供了理论和实践依据。     

覆盖和埋置白三叶对黄土高原苹果园土壤细菌多样性的影响

[目的]探究白三叶在不同降解时期果园土壤细菌多样性的变化,为果园白三叶的利用及果园生草模式的推广提供理论依据。[方法]在陕西省洛川县苹果园内分别以覆盖和埋置两种方式将白三叶(Trifolium repens)返园,通过高通量测序研究两种返园方式下白三叶降解1,3,6,12个月时土壤细菌的多样性、丰度及群落结构。[结果]①白三叶返园处理下,土壤微生物优势菌群种类未表现出显著变化,丰度存在差异,返园处理组土壤中出现梭杆菌门(Acidobacteria)、广古菌门(Euryarchaeota)、泉古菌门(Crenarchaeota)、螺旋体门(Spirochaetes)和硝化螺旋菌(Nitrospira)门等特有菌群。②白三叶返园对苹果园土壤细菌群落分布存在显著影响(p0.05),且不同降解时期存在差异。两种返园处理组中酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)丰度增高,厚壁菌门(Firmicutes)丰度降低。③随着白三叶降解时间增加,芽单胞菌(Gemmatimonas)、黄杆菌(Flavobacterium)、Opitutu和Arenimonas属的细菌相对丰度增高,硝化螺旋菌属(Nitrospira)、奈瑟菌属(Neisseria)、Pirellula和Steroidobacter的丰度降低。[结论]覆盖和埋置白三叶均能改善土壤菌群结构,提高有益菌丰度,促进土壤微生物生态系统物质循环。     

苯醚甲环唑胁迫下农田土壤微生物群落和多样性分析

为研究三唑类杀菌剂苯醚甲环唑(dif)施用后土壤中微生物群落结构的响应变化,通过模拟生产中的施用剂量,监测35 d后土壤的理化性质并利用高通量测序技术分析土壤中细菌和真菌的群落组成变化,通过db-RDA分析建立环境因子与微生物群落响应关系。研究结果显示,随着dif施用浓度的增加,土壤中有机质(SOM)、总氮(TN)、碱解氮(AN)均有所提高,有效磷(AP)呈下降趋势,Alpha多样性指数中细菌Chao1、ACE和Shannon指数均低于未处理土壤,真菌Shannon指数高于未处理土壤;所有样本中细菌共检出31门、91纲、206目、315科、553属,真菌共检测出11门、34纲、79目、174科、370属;苯醚甲环唑施用浓度为50 mg/kg时,土壤细菌中变形菌门和拟杆菌门的相对丰度分别提高了14.2%和1.81%,酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度分别降低了8.28%和3.44%,绝对优势菌属节杆菌属相对丰度下降7.85%,真菌中赤霉属和被孢霉属逐渐成为优势菌群;细菌的优势菌群中变形菌门与TN呈显著正相关,真菌优势菌门中子囊菌门与AN、TN和dif呈显著正相关,被孢霉门与SOM呈显著负相关;TN和AN对细菌的Shannon指数影响较大。以上说明,高浓度苯醚甲环唑的施用对土壤的理化性质以及微生物的丰富度和群落结构均产生了影响。     

基于宏基因组测序揭示不同施肥方式对茶园土壤微生物群落的季节性影响

为揭示不同施肥方式对茶园土壤微生物群落的季节性影响,采用宏基因组测序,比较分析了同一茶园习惯施肥(CF)、微生物有机肥配施控释复合肥(MC),在冬季至夏季3个时间点[11月14日(CF1、MC1)、3月1日(CF2、MC2)、5月15日(CF3、MC3)]的土壤微生物群落组成和结构。结果表明,共获得311211956条高质量测序数据和1763759个Unigenes。主成分和相关性分析表明,MC1和CF1的土壤微生物基因丰度聚为一类,其他独聚一类。不同季节,CF和MC的细菌、古菌、真菌分别占微生物总数的88%～89%、0.8%～2.0%、0.02%～0.10%;古菌数量逐渐增加,真菌数量先增加后降低。CF2、CF3的古菌数量分别高于MC2、MC3,而真菌数量相反;CF2、CF3的细菌、真菌丰度分别显著低于MC2、MC3,古菌丰度相反。MC1、MC2、MC3之间的细菌、古菌、真菌丰度存在显著差异,而CF1与CF3的真菌丰度接近。相较于CF,MC提高了土壤细菌中的变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门、装甲菌门相对丰度,降低了酸杆菌门、疣微菌门、浮霉菌门相对丰度;提高了古菌中的奇古菌门相对丰度,降低了广古菌门、泉古菌门、深古菌门相对丰度;提高了真菌中的毛霉门、捕虫霉门、隐真菌门相对丰度,降低了担子菌门相对丰度。总体上,CF和MC优势细菌门、优势古菌门、优势真菌门相对丰度的季节性变化趋势存在一定差异。茶园土壤微生物群落组成和结构呈现一定的季节性、施肥方式性变化规律;微生物有机肥配施控释复合肥可以提高土壤细菌丰度、真菌数量和丰度,降低古菌数量和丰度,改变土壤优势菌群的组成,为充分利用微生物资源、提高茶树养分利用率等提供了理论依据。     

三种土壤处理方式对华红苹果光合性能及土壤有机碳行为的影响

以砧穗组合为华红/M26/山定子的2年生苹果苗为试材,通过测定植株光合作用、土壤酶活性、土壤微生物群落功能多样性及土壤有机质含量等指标,研究生草、施有机肥、埋秸秆及清耕对幼龄苹果树生长和果园土壤有机碳变化特征的影响。结果表明,与清耕对照相比,三种不同土壤处理方式均能提高华红苹果叶片的净光合速率,在果实膨大期促进作用尤为明显;各处理提高了土壤纤维素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶的活性,丰富了土壤微生物群落结构多样性,同时还能提高土壤微生物量碳和土壤有机质的含量。     

枣园生草处理对土壤养分和细菌群落的影响

为了明确枣园种植长柔毛野豌豆(Vicia villosa Roth.)对土壤养分和细菌群落的影响,本试验以5年生金丝4号(Zizyphus jujuba Mill.)为试材,研究了枣园不同生草处理(清耕、自然生草、长柔毛野豌豆)对土壤基本理化指标和土壤细菌群落的影响.结果表明,与清耕(对照)相比,枣园生草提高了 土壤含...     

竹炭和竹炭包膜复合肥对毛竹林土壤磷有效性的影响及其微生物学机理

[目的]从土壤理化性状和微生物多样性角度,研究将竹炭和复合肥制备成竹炭包膜复合肥后对毛竹林土壤磷素有效性的影响,分析竹炭简化施用的可行性.[方法]野外林地试验在浙江杭州红黄壤上进行,设置单施复合肥(CK)、竹炭包膜复合肥(BF)和复合肥+竹炭(SC)?3个处理.在施肥后的第30和100天,测定土壤pH、容重、总碳、总氮...     

白三叶草和鼠茅草对果园土壤微生物和线虫群落的影响差异

[目的]覆盖作物影响果园土壤的微生物和线虫群落,研究不同覆盖作物对土壤微生物和线虫群落的影响特征可为生态果园管理提供理论依据.[方法]试验于2016年在湖北十堰的猕猴桃园内进行,供试品种为美味猕猴桃(Actinidia deliciosa),2015年定植.覆盖作物处理为白三叶草、鼠茅草,以清耕为对照(CK).连续进行...     

秸秆添加对土壤微生物–根系形态介导的番茄磷吸收的影响

  【目的】  研究了添加秸秆后土壤微生物(包括解磷微生物)丰度、磷有效性的动态变化,以及作物根系的生长发育特征对作物磷吸收的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum)为供试作物进行田间试验,设置添加秸秆和不添加秸秆对照两个处理,在番茄移栽后第15、30及45 天,测定了番茄地上部生物量、磷含量和根系形态,同时测定了土壤微生物数量(细菌、真菌、解磷微生物)、微生物生物量磷和速效磷含量,分析了微生物?根系–作物磷吸收的关系。  【结果】  添加秸秆提高了成熟期番茄的地上部生物量,显著提高了叶片和地上部的磷吸收量,地上部(叶+茎+果实)总磷吸收量较不加秸秆番茄增加21.8%。与无秸秆对照处理相比,添加秸秆处理提高了土壤细菌以及具phoD,phoC和pqqC功能基因的解磷微生物丰度,增加了微生物量磷。添加秸秆处理降低了移栽后15 天番茄根系生物量和组织密度,增加了根系比根长,降低了移栽后15到30 天的番茄根系生长。番茄移栽后第30 天到45 天,土壤细菌、真菌丰度下降,微生物量磷降低,丰富的解磷微生物以及微生物量磷降低介导的磷活化,驱动番茄根系生长加快,比根长增加,根系直径降低。根系生长与土壤有效磷(Olsen-P)相关性显著。  【结论】  添加秸秆初期微生物增生导致番茄根系生长缓慢,后期微生物量磷的降低和解磷微生物对磷的活化促进细根的快速伸长。秸秆还田激发微生物量磷活化协同根系高效磷吸收特征,促进成熟期番茄地上部磷吸收的增加。     

添加生物炭改善菜地土壤氨氧化细菌群落并提高净硝化率

  【目的】  氨氧化过程是硝化作用的限速步骤,对氮循环有着重要影响。本研究通过分析生物炭输入下土壤氨氧化微生物群落的变化,揭示其影响土壤硝化作用的生物学机制。  【方法】  以华北潮土区设施菜地土壤为对象,设置生物炭梯度 (C₀、C_0.5、C_1.5、C_4.0) 土壤培养试验,结合PCR和T-RFLP等分析技术,观测生物炭输入下土壤氨氧化细菌群落变化动态,解析生物炭、土壤硝化作用与氨氧化细菌群落之间的关系。  【结果】  添加生物炭明显改变了土壤氨氧化微生物群落结构及氮素硝化过程。与未添加生物炭处理相比,生物炭添加处理培养前期土壤氨氧化细菌群落Shannon、Evenness指数分别升高5.4%～18.8%、26.2%～33.8%,后期Shannon指数降低20.7%～34.2%。生物炭输入对AOA群落没有明显影响,AOB群落256、58 bp代表物种丰度分别增加61.4%～56.0%、60.6%～78.6%,488 bp代表物种丰度降低22.8%～26.9%。21 bp代表物种丰度前期增加后期降低,与491 bp代表物种丰度变化相反。添加生物炭土壤AOB amoA基因丰度增加48.9%～53.2%。土壤NO₃–-N含量提高1.7%～25.6%,NH₄+-N含量下降13.4%～31.1%,土壤净硝化速率提高21.8%～70.2%。  【结论】  生物炭的输入可以改善以AOB为主的土壤氨氧化微生物群落结构,提高amoA酶活性,但是对氨氧化古菌微生物群落结构未产生明显影响。因此,生物炭提高土壤净硝化速率的作用与其对土壤氨氧化细菌群落和组成的影响密切相关。     

沼泽红假单胞菌与枯草芽孢杆菌混施对水稻根域细菌多样性与功能的影响

[目的]微生物菌肥作为一种绿色环保的生物肥料,可以改善土壤质量,促进作物生长.以水稻根际和根表微生物为对象,探究不同微生物菌肥单施和混施对其群落多样性和功能的影响.[方法]采用盆栽试验,设单施沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)、单施枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)及...     

过硫酸铵配施不同形态木霉菌肥缓解苹果连作障碍

[目的]研究肥料形态及土壤条件对木霉菌肥改善苹果土壤连作障碍的影响,以期为缓解苹果连作障碍提供有效的理论依据和技术支持.[方法]试验以苹果砧木—平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗为试材,设置4个处理:连作土(CK)、过硫酸铵处理(T1)、过硫酸铵加颗粒状木霉菌肥(T2)、过硫酸铵加粉末状木霉菌...     

沼液替代化学氮肥对滨海稻田土壤有机氮和细菌群落的影响

【目的】明确沼液替代化肥对稻田土壤有机氮(SON)矿化的影响及其与土壤微生物群落变化的关系。【方法】田间试验于2017年在江苏滨海稻田上进行,在总氮投入量225 kg/hm²的前提下,设置4个沼液替代化肥氮比例：0%、33%、66%、100%(即,BS0、BS33、BS66、BS100处理)。试验连续进行3年后(2019年),取土测定了有机氮的矿化特征,分析有机氮中酸解氮、非酸解氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮的含量及细菌组成结构。【结果】与BS0处理相比,BS66处理的土壤氮矿化势(N₀)增幅最大,达39.7%。氨基酸态氮和非酸解氮含量沼液施用处理有显著升高(P<0.05),BS66处理的氨基酸态氮较BS0增加了39.2%,BS100处理的非酸解氮含量增加了73.9%。沼液替代化肥提高了土壤Chloroflexi (绿弯菌门)与Actinobacteria (放线菌门)的相对丰度,显著降低了Nitrospirae (硝化螺旋菌门)的相对丰度(P<0.05)。不同细菌属对沼液替代化肥水平的响应差异较大,随着沼液...     

长期施用有机肥潮土细菌的多样性及功能预测

  【目的】  细菌作为土壤中最多的微生物物种,其多样性是土壤质量和土壤健康的标志。施肥不仅为土壤细菌提供了矿质养分,也为细菌提供了不同的碳源。探究长期不同施肥下潮土细菌的多样性及其功能,对于深入理解土壤养分转化的微生物驱动过程及优化施肥管理措施具有重要意义。  【方法】  选取潮土上连续37年不施肥(CK)、单施化学氮肥(N)、单施有机肥(M)、有机肥和化学氮肥配施(MN) 的4个处理,采用高通量测序方法分析土壤细菌丰度(16S rRNA基因拷贝数)、α多样性和β多样性,采用FAPROTAX功能预测的方法分析主要功能种群的丰度在处理间的差异,采用Mantel 检验分析细菌多样性等与产量、土壤养分含量间的相关关系。  【结果】  长期施用有机肥显著提高了土壤细菌丰度,MN和M处理下土壤中的16S rRNA基因拷贝数分别是CK和N处理平均值的11.8和10.7倍(P< 0.05)。土壤细菌多样性指数(Shannon index)和丰富度指数(Chao1 index)均在M处理下最高。潮土中变形菌门、酸杆菌门和放线菌门为优势菌门。与CK相比,施肥处理均提高了潮土拟杆菌门、厚壁菌门和疣微菌门的相对丰度。与N处理相比,MN处理显著提高了潮土变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门的丰度,降低了酸杆菌门的丰度。潮土细菌生态功能以化能异养、有氧化能异养、发酵作用、硝化作用和硝酸盐还原为主,相应种群丰度均在1%以上。MN处理下化能异养功能细菌的丰度较其他处理显著提高2.2%～4.2%。MN和M处理中起发酵作用的种群相对丰度是其他处理的3倍以上。与CK 相比,3个施肥处理均显著增加了光异作用和光异养作用功能种群的相对丰度。土壤细菌β多样性和功能结构均与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、硝态氮(NO₃?-N)含量及作物产量呈显著(P < 0.05)或极显著(P < 0.01)相关。  【结论】  长期施用有机肥提高了潮土中细菌的数量和多样性,提高了土壤中变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门的丰度,降低了酸杆菌门的丰度。有机肥和化肥配施处理中化能异养型细菌丰度较高,可能是施用有机肥后优化土壤养分循环和响应作物产量提高的主要菌群,今后可进一步深入研究其菌群组成和功能调控。     

微生物菌剂对猪粪堆肥过程中堆肥理化性质和优势细菌群落的影响

  【目的】  掌握猪粪堆肥过程中微生物群落的演替规律与理化指标的相互关系,对提高猪粪堆肥营养品质和加速堆肥进程具有重要的意义。  【方法】  以猪粪和玉米秸秆 (质量比6∶1) 混合物为堆肥原料,耐高温菌剂主要含Acinetobacter pittii、Bacillus subtilis subsp. Stercoris和Bacillus altitudinis。堆体设接种菌剂 (MI) 和未接种 (对照,CK) 两个处理。常规监测堆肥温度和理化指标值,于堆肥开始后第4、12、24和32天采集样品,以16S rRNA高通量测序技术研究堆肥细菌群落的变化。用堆肥第4、12、24和32天采集的新鲜样品制备浸提液,进行紫花苜蓿种子发芽试验。堆肥结束时,测定全氮、全磷和全钾含量,并探讨微生物菌剂对堆肥理化指标和细菌群落演替的影响。  【结果】  接种微生物菌剂可使堆肥高温期提前2天出现,并且能延长高温期2天。堆肥浸提液的促生试验发现,在堆肥24天后紫花苜蓿种子发芽指数 (GI) 大于80%,且MI对幼苗主根的促生能力大于CK (P < 0.05)。随着发酵过程的进行,堆体体积不断缩小,CK和MI中全钾 (TK) 和全磷 (TP) 含量一直呈增加趋势,在堆肥第32天,CK和MI的全磷含量分别为2.28%和2.63%,处理间差异显著 (P < 0.05),而全钾含量分别为1.81%和1.86%,全氮含量分别为2.65%和2.63%,pH分别为8.72和8.78,处理间差异均不显著。在整个堆肥过程中,MI和CK的pH变化范围分别为8.40～8.95和8.61～8.93;CK和MI中总有机碳 (TOC) 的降解速率在堆肥的4～12和24～32天均表现为MI大于CK,CK和MI的碳氮比 (C/N) 分别为13.28和15.26,差异显著 (P < 0.05)。堆肥过程中在门水平上占据主导地位的细菌群落主要包括 Proteobacteria、Actinobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,在堆肥的高温期 (堆肥24天),堆体CK和MI中Firmicutes的相对丰富度分别为17.4%和59.8%;在堆肥的升温期、高温期和腐熟期,优势门水平细菌群落Proteobacteria、Firmicutes和Actinobacteria依次演替,且MI堆体中细菌群落的相对丰度均大于CK。属水平优势细菌为Acinetobacter、Lysinibacillus、Solibacillus、Pseudomonas和Flavobacterium,添加微生物菌剂可使Acinetobacter的丰度在堆肥第4天增加21.41%,此外,添加复合微生物可使堆肥第12天的Shannon和Observed species指数增加。相关性分析表明,温度、全N (TN)、TP、TK、TOC及GI与堆体中细菌组成具有显著相关性,而pH和细菌的相关性不显著。  【结论】  在堆体内接种微生物菌剂可显著提高并维持堆肥过程中优势门、属细菌群落的丰度,进而促进堆体升温并延长高温时期,缩短堆肥腐熟周期,加快总有机碳的分解,最终提高堆肥产品中有效磷的含量。复合微生物菌剂在堆肥升温期起主要作用的为Acinetobacter pittii,高温期为Bacillus subtilis subsp. Stercoris和Bacillus altitudinis,我们建议筛选耐高温细菌时应集中在厚壁菌门的芽孢杆菌属。