减氮配施炭基肥对植烟土壤微生物群落多样性的影响

  目的  为探讨炭基肥对烟田土壤生化特性及微生物的影响,达到化肥减施增效的目的。  方法  在褐土烟田采用田间小区试验,以常规化肥用量为对照,研究了不同减量氮肥（不减少、减少15%和30%氮肥）与炭基肥配施条件下烤烟现蕾期土壤微生物生物量、酶活性以及微生物多样性的变化。  结果  与对照相比,配施炭基肥处理显著提高了土壤有机碳（SOC）和微生物量碳（MBC）含量,分别提高了19.68% ~ 39.68%和20.09% ~ 36.14%,而配施处理之间差异不显著;不同处理间脲酶和蔗糖酶活性没有显著差异;常规化肥用量和减少15%氮肥配施炭基肥增强了Biolog平板的平均颜色变化率（AWCD）,显著提高了对羧酸、酚酸和胺类碳源底物的利用强度,丰富了微生物群落结构;主成分和热图分析显示,在增施炭基肥的基础上,减少15%氮肥与常规化肥用量处理相比,微生物群落代谢功能改变较小。  结论  综合各处理对土壤生物化学特性的影响,减少15%氮肥配施炭基肥具有较好的土壤改良效果。     

绿肥与化肥配施对植烟土壤微生物群落的影响

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,指示着土壤质量的变化。本研究利用 3 年定位试验,通过测定磷脂脂肪酸(PLFAs)的含量,分析了连年绿肥和化肥配施对植烟土壤微生物群落结构的影响。研究结果表明：施肥明显地提高了土壤中 PLFAs 的种类和总量;在绿肥和化肥配施处理中,当翻压 15 000 kg/hm2 绿肥的基础上施用大于 85% 常规化肥时,明显提高了土壤中细菌、AM 真菌及微生物总的 PLFAs 含量;而当化肥的施用量减至常规施肥 70% 时,对土壤细菌、真菌及微生物总 PLFAs 含量的积累产生不利影响。从不同处理的主成分分析和聚类分析的结果可知,不同绿肥和化肥配施比例对土壤微生物群落结构变化有明显影响。经相关性分析表明,PLFA 分析方法和氯仿熏蒸法之间具有很好的一致性,且土壤速效钾和速效磷含量与革兰氏阴性菌的 PLFAs 含量呈显著相关,而与土壤真菌PLFAs 含量则无明显的相关性。     

连续施用不同种类生物质炭对植烟土壤养分的影响

为了改良植烟土壤质量,探讨连续施用不同种类生物炭对植烟土壤养分含量的影响,通过3年大田定位试验研究了连续施用不同生物炭(CK：不添加生物质炭;T1：添加烟秆炭;T2：废弃烟叶炭;T3：玉米秸秆炭)下植烟土壤中的养分含量。结果表明：①连续施用不同种类生物质炭能够显著提高土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量,但对全磷、全钾以及碱解氮的作用并不显著。②在2018年采收期,三种生物质炭处理分别提高有机质10.26%、9.12%和6.96%;提高全氮10.36%、18.29%和9.03%;提高速效磷6.96%、18.57%和9.82%;提高速效钾16.53%、33.84%和13.05%。③随着试验年限的延长,添加烟秆炭对土壤有机质含量提升效果最好,其次是废弃烟叶炭,玉米秸秆炭最次。废弃烟叶炭对提升土壤全氮、速效磷和速效钾含量效果最佳。综合分析来看,连续施用生物质炭能提高土壤养分含量,改良土壤肥力,以废弃烟叶炭效果最好,适宜大面积推广。     

生物炭对植烟土壤氮素形态迁移及微生物量氮的影响

为了在植烟土壤中施加生物炭,以及在不同氮素水平下验证生物炭对土壤氮素的淋洗及迁移的影响.采用大田试验,设计5个处理,在磷肥和钾肥施用量相同的基础上,除对照(CK)处理不施生物炭与氮肥外,其余4个处理都添加1 600 kg/hm2的生物炭,施氮量分别为(N0)0、(N1)37.5、(N2)52.5和(N3) 67.5 kg/hm2,对植烟土壤氮素在0～20、20 ～ 40和40 ～ 60 cm土层施加生物炭,研究全氮、碱解氮、硝态氮和铵态氮质量分数的影响及其迁移规律,以及0～20cm土层微生物量氮的变化特征.结果表明:植烟土壤施用生物炭降低了0～ 20 cm以下土壤氮素质量分数,提高了植烟土壤对氮素的固定能力.与CK相比,增施生物炭的N0在0～20 cm以下土层,土壤全氮、碱解氮、硝态氮和铵态氮质量分数降低率最高达到11.21％、49.07％、42.29％和31.35％.而施氮量对植烟土壤全氮、碱解氮和铵态氮的影响,主要集中在0 ～ 20 em土层,且土壤氮素质量分数随施氮量的增加而增加,以N3处理各氮素指标质量分数相对最高,其全氮、碱解氮和铵态氮质量分数最高分别为2.10 g/kg、261.86 mg/kg和49.80 mg/kg.土壤硝态氮质量分数随土层加深而下降,在0 ～ 20 cm土层,以N3处理最高,达264.90 mg/kg;但不同氮水平下,硝态氮质量分数在20 ～ 40 cm土层差异较其他土层更显著.施用氮肥对植烟土壤氮素的影响主要表现在烟草移栽后前30 d.增施生物炭可以提高烟草移栽后60 d时土壤微生物量氮;而施氮量对微生物量氮熵的影响主要表现在烟草移栽30 d之后.施氮量对植烟土壤氮素的影响主要表现在0～20 cm土层,且在烟草生育前期效果显著.生物炭可以明显抑制植烟土壤本身及低量氮肥施用下氮素淋失迁移,但在高量氮肥施用下的抑制作用不明显.在豫中烟区,以生物炭配施氮肥67.5 kg/hm2施肥措施,最利于植烟土壤氮素提高.     

不同种类生物质炭对植烟土壤保育及烤烟生长和品质的影响

通过盆栽试验,研究施加等量(3%)椰壳炭、竹炭、猪炭和烟秆炭对植烟土壤基本理化性质、土壤养分、烤烟生长状况以及烤烟常规化学成分的影响。结果表明:施用生物质炭对土壤电导率、有效养分含量、有机碳含量和酶活性有显著影响,其中施用竹炭后土壤有机碳含量较CK增幅最大,达146.37%;而施加猪炭能显著提高植烟土壤中电导率、有效磷、速效钾含量以及过氧化氢酶和脲酶的活性(p0.05)。生物质炭对烤烟农艺性状的影响较小,仅在猪炭处理下,烤烟茎围较对照增加0.78cm。施用生物质炭能显著提高烤烟的生物量(p0.05),其中猪炭和烟秆炭处理下烤烟叶片干质量较CK分别提高了58.07%和47.01%。另外,在施用竹炭、猪炭和烟秆炭后,烤烟叶片中烟碱、总氮、还原糖和钾均处于优质烟叶适宜范围内。猪炭处理还可以显著提高烟叶氯含量(p0.05),并使烤后烟叶糖碱比和氮碱比达到优质烟叶标准。综上所述,在各类生物质炭中,施用猪炭和烟秆炭对于改善植烟土壤理化性质和养分状况、提高烤烟产量和品质的效果较好。     

烟秆生物质炭与化肥配施对植烟土壤有机碳组分及微生物的影响

采用盆栽试验,设置空白对照(CK)、化肥(F)、烟秆生物质炭(B)、烟秆生物质炭配施化肥(BF)4个施肥水平,配施化肥参考烟草专用肥养分配比(N︰P2O5︰K2O=12︰7︰22)与烟秆生物质炭混合施用,探究烟秆生物质炭与化肥配施对植烟土壤有机碳组分及微生物的影响。结果表明：(1)与单施烟秆生物质炭相比,烟秆生物质炭与化肥配施土壤pH显著降低6.59%;土壤有机碳(SOC)和易氧化有机碳(EOC)含量显著增加,但土壤可溶性有机碳(DOC)含量显著降低29.63%,土壤颗粒有机碳(POC)和微生物生物量碳(MBC)影响不显著;(2)与单施化肥相比,烟秆生物质炭与化肥配施使得土壤脱氢酶活性大幅提高近2倍;而与单施烟秆生物质炭相比,土壤蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性则显著降低;(3)烟秆生物质炭与化肥配施,能够提高土壤细菌群落丰富度及物种多样性;同时,与单施烟秆生物质炭相比,配施化肥使参与土壤有机质分解的土壤绿弯菌门相对丰度提高了16.79%,但土壤细菌α、β多样性显著降低;(4)RDA分析表明,土壤SOC、EOC、POC、MBC是影响土壤有机质分解和参与碳循环细菌分布的主要因素。综上所述,...     

秸秆还田对植烟土壤养分及真菌群落多样性的影响

通过2009~2012年的秸秆还田定位试验,研究不同用量小麦及玉米秸秆还田对植烟土壤养分及真菌群落多样性的影响。研究结果表明:有机质及速效养分指标均随秸秆还田量的增加而增加,且等量玉米秸秆还田效果优于小麦秸秆。PCR-DGGE的检测结果显示秸秆还田能一定程度提高土壤真菌群落的多样性,其中真菌丰度和香浓多样性指数随着玉米秸秆还田量的增加而增加,而小麦秸秆在中量还田时(4500 kg hm~(-2))多样性最高,且等量玉米秸秆还田在提高真菌多样性的效果优于小麦秸秆。此外,秸秆还田各处理土壤的真菌群落结构相似性较高,真菌多样性相似系数均大于0.73。特异条带的测序显示,与对照相比,小麦秸秆1500 kg hm~(-2)还田处理中,隐囊菌属真菌(Apanoascus)及毛壳属真菌(Chaetomium)出现,玉米秸秆还田7500 kg hm~(-2)处理,两种特异性的真菌类群(Uncultured Eukaryote和Fungal sp.CRS567818T-1)出现。且土壤真菌多样性与土壤有机质、全钾及碱解氮呈显著正相关。可见,秸秆还田能够增加土壤养分含量,提高烟田土壤真菌群落多样性,这有助于烟草土传病害控制、烟田生态系统的健康维护及其可持续发展。     

有机物料对植烟土壤氮素矿化及微生物性质的影响

采用稻草、油菜、黑麦草和菜籽饼等4种有机物料,采集高有机质含量(68.2 g·kg^–1)烟-稻轮作土壤和低有机质含量(17.2 g·kg^-1)旱地植烟土壤,在等氮(100 mg·kg^-1)投入条件下通过室内培育实验,分析了不同培育时段土壤无机氮(NO3-、NH4+)矿化动态、土壤酶活性以及微生物功能多样性的变化。结果表明:植烟土壤矿化氮动态特征与施用有机物料碳氮比(C/N)密切相关,高有机质植烟土壤中添加稻草、油菜和黑麦草显著降低土壤净矿化氮水平,而低C/N的菜籽饼添加显著促进了土壤净矿化速率,引起土壤无机氮积累。在低有机质植烟土壤添加各有机物料明显提升了土壤硝化速率,但稻草和油菜添加显著降低了培养前期土壤无机氮浓度;而菜籽饼添加显著促进了土壤的净矿化速率,在短期培养内(7 d)土壤铵态氮浓度较对照土壤增加了3.3倍~3.7倍。施入高C/N的有机物料显著提升了土壤微生物功能多样性,引起土壤酶活性增高;但不同物料添加下土壤微生物群落变异不同,诱导了对碳源利用类型不同的微生物种群变化。因此,烟-稻轮作区的高有机质植烟土壤上合理施用稻草是改善烤烟品质重要措施,而对旱地植烟土壤应更加重视高氮源有机肥料的施用,以实现不同植烟区提质增效的目标。     

猪粪与化肥配施对植烟土壤酶活性和微生物 生物量动态变化的影响

采用盆栽试验研究不同用量的猪粪与化肥配施对植烟土壤酶活性和微生物生物量碳氮动态变化的影响。结果表明:植烟土壤中脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性和微生物生物量碳含量随栽培天数的增加呈动态变化,表现出先增加后减少的趋势,且在栽培10天或25天达到最高峰,各处理中以配施30%猪粪+70%化肥处理较好;微生物生物量氮含量随栽培天数增加表现出先下降后上升再下降的趋势,且在20天时达到最高峰,以化肥处理最好,配施处理以70%猪粪+30%化肥处理较好。综合所有指标,在该试验条件下,配施30%猪粪+70%化肥处理对植烟土壤酶活性和微生物生物量碳含量作用较好。     

农业有机废弃物发酵后的有机肥对植烟土壤微生物数量及酶活性的影响

在大田条件下,研究了烤烟施用农业有机废物发酵后的有机肥(生物发酵有机肥)各生育期根际和非根际土壤细菌、真菌、放线菌数量和土壤酶活性的变化。结果表明,微生物数量和酶活性都呈现出随生育时期推进先增加后降低的趋势,其中在旺长期达最大。施入复混肥对根际土壤微生物数量的影响大于非根际土壤微生物。60%的生物发酵有机肥施入量是配施比例上的拐点,有机肥施入比例大于60%的处理,土壤酶活性提高幅度变缓,差异不显著。若再增加有机肥的投入比例效益不明显。从总体上看,施用生物发酵有机肥可以提高微生物数量和酶活性,从而提高土壤肥力。     

生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的生物效应及氮肥利用率的影响

为探究生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的施用效果,采用大田试验,研究了生物质炭与氮肥减量配施(CF_(100)B_0(化肥氮100%)、CF_(90)B_(10)(化肥氮90%+生物质炭氮10%)、CF_(85)B_(15)(化肥氮85%+生物质炭氮15%)、CF_(80)B_(20)(化肥氮80%+生物质炭氮20%))对贵州黄壤朝天椒产量、品质、养分积累和氮肥利用率的影响。结果表明:与常规施肥(CF_(100)B_0)处理相比,CF_(90)B_(10)处理可提高朝天椒产量,其中鲜椒增产7.3%、干椒增产2.5%,但是增产效果并不显著,而CF_(85)B_(15)和CF_(80)B_(20)处理的产量略有降低;生物质炭与氮肥减量配施处理可显著影响朝天椒果实中的硝酸盐和Vc含量,其中,CF_(90)B_(10)、CF_(85)B_(15)和CF_(80)B_(20)处理的硝酸盐含量降低了4.8%～8.9%,而CF_(90)B_(10)处理的Vc含量则较CF_(100)B_0处理提高了9.6%,但还原糖和游离氨基酸含量在各处理间无差异;此外,与CF_(100)B_0处理相比,生物质炭与氮肥减量配施可使氮肥偏生产力(PFP_N)提高2.08～2.62 kg·kg~(-1),以CF_(90)B_(10)处理最高,而氮肥农学效率(AE_N)和氮肥表观利用率(RE_N)则随着生物质炭替代化学氮肥比例的增加呈降低趋势,以CF_(90)B_(10)处理的AE_N和RE_N最高,分别为7.70 kg·kg~(-1)和40.3%。综上,生物质炭与氮肥减量配施可有效保证贵州朝天椒稳产增效,因此,短期条件下推荐生物质炭替代化学氮肥10%作为贵州黄壤朝天椒氮肥减施替代的最适比例。     

有机肥施用对植烟土壤氮素矿化及土壤酶和微生物群落的影响

为探索不同有机肥对植烟土壤氮素矿化及土壤微生态的影响。在等氮(100 mg/kg)投入和30℃条件下对施入不同有机肥(植物源有机肥、芝麻饼肥、生物质炭有机肥)的土壤进行室内培养，分析不同时期土壤NO3–-N和NH4+-N含量、土壤酶活性及细菌群落多样性的变化。结果表明：施用不同有机肥均可提高土壤矿质氮含量，在培养前期以饼肥矿化量最高，矿化速率最快，而后期为生物质炭有机肥处理的氮素矿化量、矿化速率高于其他处理；施用生物质炭有机肥、植物源有机肥均可显著提高土壤脲酶、硝酸还原酶活性，芝麻饼肥对蛋白酶、蔗糖酶活性有显著的提升作用；相较不施有机肥处理，添加不同有机肥的土壤细菌多样性明显提升。优势菌门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门，优势菌属为Sphingomonas、RB41,Sphingomonas在不施有机肥处理中最高，RB41在生物质炭有机肥处理中最高。Sphingomonas与蔗糖酶活性呈正相关关系，与脲酶、硝酸还原酶均呈负相关关系；PCA分析显示，生物质炭有机肥处理的细菌群落结构与其他处理相比差异较大。施用芝麻饼肥有利于促进早期氮素矿化，提高矿化量，而生物质炭有机肥后期矿化量较...     

等碳投入的有机肥和生物炭对红壤微生物多样性和土壤呼吸的影响

施用有机肥是快速培育瘠薄土壤的一个重要措施。针对中亚热带第四纪红黏土发育的红壤旱地,建立了玉米和花生单作系统等碳量投入有机肥和生物炭的田间试验,利用聚合酶链式反应—变性梯度凝胶电泳(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis,PCR-DGGE)方法研究了土壤细菌和真菌群落组成和多样性的变化,分析了土壤呼吸速率(CO2通量)的变化及其与微生物多样性的关系。两年的试验表明,不同施肥方式导致微生物群落结构显著分异,施用有机肥和生物炭显著增加了细菌多样性,但施肥第二年真菌多样性有下降趋势。秸秆和猪粪配施显著增加了土壤呼吸速率,土壤呼吸速率与细菌和真菌多样性呈显著正相关,细菌多样性对土壤呼吸的影响(相对贡献率为71%)显著高于真菌(29%)。土壤磷素(全磷和速效磷)含量的变化是驱动红壤微生物多样性变化的主导因素,其对细菌和真菌多样性的相对贡献率分别为44.8%和47.4%。因此,合理配施秸秆和猪粪可以快速提高瘠薄红壤的生物功能。     

缺氮胁迫对小麦根际土壤微生物群落结构特征的影响

根际微生物在作物养分吸收的过程中发挥着重要作用.为提高小麦的氮肥利用率,有必要深入探究缺氮胁迫对小麦根际微生物群落结构的影响.利用氮素耗竭的陕西关中地区典型的塿土,设置了正常供氮(150 mg·kg-1)和缺氮(不施氮肥)的小麦根箱实验,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术分析了小麦根际、近根际和非根际土壤微生...     

添加硝化抑制剂DMPP对红壤水稻土硝化作用及微生物群落功能多样性的影响

通过室内培育试验,研究了不同施氮水平下添加硝化抑制剂(DMPP)处理对红壤水稻土NH4+-N、NO3–-N含量、微生物生物量碳及微生物群落功能多样性的影响。结果表明:56天培养期内,不同处理的NH4+-N含量总体呈下降趋势,而NO3–-N含量呈上升趋势。随施氮水平提高,培养期内NH4+-N平均含量从0 mg/kg处理的24.10 mg/kg增加到400 mg/kg处理的412.10 mg/kg,NO3–-N平均含量从0 mg/kg处理的41.88 mg/kg增加到400 mg/kg处理的99.83 mg/kg。添加DMPP显著抑制硝化作用进行,抑制效果随施氮量增加而提高,400 mg/kg施氮水平下,添加DMPP硝化率和硝化速率比不添加DMPP处理分别下降了29.0%和44.3%,下降幅度远大于其他施氮水平处理。施氮水平也影响土壤微生物生物量碳和微生物群落功能多样性。施氮量从0 mg/kg增加到400 mg/kg,土壤微生物生物量碳下降了12.5%,AWCD值下降了78.4%,Shannon指数下降了22.3%;与不添加DMPP处理相比,添加DMPP处理的土壤微生物生物量、AWCD值、Shannon指数分别提高了2.1%、23.9%、7.8%,尤其在400 mg/kg施氮水平下,提高的幅度更加明显。     

施用生物炭对农田土壤氮素转化关键过程的影响

生物炭作为一种土壤改良剂,施入土壤后不仅能有效改善土壤结构,提高土壤对营养元素的吸附能力,还可减少温室气体的排放,增强生物固氮能力,因此在农业生产和缓解气候变化方面有着巨大的应用前景。生物炭的输入将直接影响农田土壤氮素的循环和转化,本文结合国内外大量文献,综合分析总结了施用生物炭对土壤氮素转化过程的影响,重点从生物炭对土壤氮素矿化、氮素损失以及硝化、反硝化作用和生物固氮过程的影响过程展开阐述。并在此基础上,提出今后应加强生物炭对氮素转化的作用机理及对环境的长期正负效应研究,特别是对相关微生物群落的多样性、丰度以及土壤酶活性方面的研究,同时提出相关研究应建立在统一的生物炭标准之上,以明确区分生物炭的作用效果及其作用机制。     

炭基肥对黄壤烤烟生理和氮素吸收与平衡的影响

以烤烟品种云烟87和贵州典型黄壤为试验材料,通过大田试验,设置不施氮(CN)、常规肥(CF)和炭基肥(BF)3个处理,探索不同施肥处理对烤烟氮素吸收相关生理、黄壤-烤烟体系氮素平衡的影响,为优化贵州烟区黄壤氮素管理和减少烟区农田生态环境污染提供科学指导。结果表明,BF处理显著提高土壤脲酶活性、烤烟根长度和根表面积、叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性、吸氮量,烤烟吸氮量较CN和CF处理分别显著提高35.06%和14.24%。BF处理烤烟根系活力和体积、干物质量及产量最高,显著高于CN处理。不同施肥处理黄壤-烤烟体系氮素均明显盈余,氮素输入主要是土壤起始无机氮,氮素输出主要是土壤无机氮残留以及烤烟吸氮量。BF处理提高了0～20 cm土层无机氮的残留,氮素表观损失量显著减少44.42 kg·hm^–2,氮素盈余量减少37.70 kg·hm^–2,氮肥表观利用率显著提高16.15%。合理施用炭基肥是贵州烟区优化黄壤氮素管理和保护烟区农田生态环境的有效途径之一。     

施用生物炭和秸秆对石灰性褐土氮肥去向的影响

为明确秸秆直接还田和秸秆炭化为生物炭后施入土壤对氮肥转化(植株吸收、土壤残留及损失)的影响,采用大田微区试验,运用15N标记示踪技术,分析了石灰性褐土施用生物炭和秸秆后氮肥的去向,并阐明其影响机制。试验共设3个处理,单施化肥(NPK)、施化肥并施生物炭(NPK+B)以及施化肥并施秸秆(NPK+S)。结果表明:石灰性褐土上高粱植株当季的氮肥吸收率、土壤残留率和损失率分别是18.41%～24.94%、22.67%～35.47%和46.12%～52.40%;与NPK处理相比,NPK+B和NPK+S处理高粱植株的氮肥利用率分别降低2.20个百分点和6.53个百分点(P0.05),土壤残留率分别增加5.58个百分点(P0.05)和12.80个百分点(P0.05),氮肥损失率分别降低3.40个百分点和6.28个百分点(P0.05);施用秸秆显著提高了土壤活性有机碳含量、土壤微生物数量及代谢活性,增强了氮肥转化过程中土壤微生物对肥料氮的固定,从而减少氮肥损失。因此,与施用生物炭比较,秸秆直接还田是提高石灰性褐土氮肥有效性及秸秆资源合理利用的更有效途径。