长期施肥对农田黑土微生物活力与群落结构的影响

以黑土长期肥料定位站CK、N、P、NP、MN(有机肥+氮)、MP(有机肥+磷)、MNP(有机肥+氮+磷)等处理为供试土样,研究氮、磷及有机肥不同配施条件下土壤基本理化性质、磷脂脂肪酸(PLFA)、中性磷脂脂肪酸(NLFA)、酸(碱)性磷酸酶、微生物量碳或氮(SMB-C或N)等变化规律。结果表明,26年有机肥-化肥配施明显提高土壤有机质(OM)、总氮(TN)以及速效氮、磷、钾等养分含量,其SMB-C或N、SMB-C/OM比值、磷酸酶活力以及各菌群PLFA含量显著高于CK和各化肥处理。长期N处理微生物活力明显低于CK,而P处理对微生物活力与结构影响最小。NLFA在各菌体相对含量与活体生物标识物变化趋势相反,表明养分充足的有机肥处理中各菌群休眠体或贮存物质积累有限。PLFA、NLFA与NLFA/PLFA主成分分析表明,有机肥与化肥处理微生物群落结构显著不同。个别PLFA或NLFA载荷值分析表明,真菌C18∶2ω6,9受有机肥施用影响显著;而G+菌iC15∶0、iC17∶0、iC16∶0等更易受化肥施用影响。与PLFA或NLFA相比,NLFA/PLFA比值PC分析能更有效地区分不同施肥处理。     

保护性耕作对黑土微生物群落的影响

耕作方式通过影响土壤微生物群落而影响土壤生态系统过程。本研究以传统耕作玉米连作处理为对照,通过测定土壤微生物量碳及磷脂脂肪酸含量,分析了保护性耕作(包括免耕玉米连作和免耕大豆-玉米轮作)对黑土微生物群落的影响。结果表明,保护性耕作可显著增加土壤表层(0～5cm)全碳、全氮、水溶性有机碳、碱解氮和微生物量碳(P0.05),为微生物代谢提供了丰富的资源。同时,保护性耕作显著提高了土壤表层(0～5cm)总脂肪酸量、真菌和细菌生物量(P0.05),提高了土壤的真菌/细菌值,有利于农田土壤生态系统的稳定性。研究结果对于探讨保护性耕作的内在机制具有重要意义。     

两种施肥处理下不同有机质含量农田黑土微生物群落结构PLFA分析

土壤有机质含量和施肥是影响黑土微生物群落结构的重要因素,但是受气候影响,很难单独明确有机质含量或施肥对土壤微生物群落的影响.本研究利用黑土生产力长期定位试验,将有机质含量不同的5个黑土(SOM1.7、SOM3、SOM5、SOM6、SOM11)置于相同气候条件下,通过分析磷脂脂肪酸,系统地研究了施肥与有机质含量对农田黑土...     

长期培肥对农田黑土土壤微生物量碳、氮的影响

以黑龙江省农科院"黑土肥力与肥效长期定位试验"的农田黑土为研究对象,探讨了长期不同施肥处理对土壤微生物量碳、氮动态变化的影响。研究结果表明,与不施肥、单施化肥、单施有机肥处理相比,化肥配施有机肥能显著增加大豆各生育期土壤微生物量C、N,促进土壤微生物量显著增长,增强了农田黑土土壤有机质、全氮含量,有利于培肥农田黑土。     

秸秆有机肥交替施用对黑土理化特性及菌群结构的影响

为阐明秸秆、有机肥交替施用方式和施用量对黑土耕层理化特性及细菌、真菌群落结构的影响,于2017～2018年,设"有机肥→秸秆"(AB)、"秸秆→有机肥"(BA)两种施用模式,每种模式下设3个施用量(有机肥15000、30000、45000 kg/hm2;秸秆9000、12000、15000 kg/hm2),不施秸秆、有...     

长期施肥对黑土、棕壤微生物量的影响

以公主岭黑土长期定位试验和中科院沈阳生态试验站棕壤长期试验为平台,对不同施肥处理土壤微生物量碳、氮含量的变化及其与土壤有机碳、全氮的关系进行研究。结果表明,长期不同施肥处理黑土和棕壤微生物量碳、氮含量不同,大小依次为有机肥配施化肥>有机肥>化肥>不施肥,其中有机肥配施化肥处理可以显著提高土壤微生物量碳、氮。微生物量碳、氮含量与土壤有机碳、全氮含量之间具有极显著的正相关关系。同时,有机肥配施化肥处理能够显著增加土壤微生物商。     

PLFA方法研究连作对加工番茄根际土壤微生物群落结构的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作定点微区试验,采用氯仿熏蒸和磷脂脂肪酸(PLFA)法相结合,研究了不同连作处理(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)对新疆加工番茄花果期和成熟期根际土壤微生物群落结构及土壤微生物量的影响。结果表明,连作导致土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物熵(q MB)下降,SMBC/SMBN升高,而微生物量磷(SMBP)随连作年限和生育期的变化而不同。连作显著增加了真菌PLFAs含量,降低了细菌PLFAs含量、土壤PLFAs总量及细菌/真菌PLFAs的比值,而放线菌PLFAs含量变化无规律。连作7 a时,成熟期的细菌PLFAs含量、土壤PLFAs总量较对照分别减少62.9%、50.3%(P0.05),而真菌PLFAs含量较对照升高60.2%(P0.05)。从多样性指数分析看,Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Brillouin指数和Pielou指数均随连作年限的延长呈先升后降的变化,其中连作3 a时各项指数最大,连作7 a时最小,表明在本试验年限范围内,连作使得微生物群落多样性与均匀程度皆出现了一定程度的降低。相关性分析表明,土壤微生物各类群PLFAs量、微生物量及土壤肥力之间存在相关性,说明土壤微生物量与土壤肥沃程度相关,可作为评价土壤肥力的生物学指标。可见,加工番茄连作改变了土壤微生物群落结构,降低了土壤微生物量,最终在根际土壤微生态系统和环境因子等因素的综合作用下产生连作障碍。     

长期施用化肥对农田黑土有机碳和氮消长规律的影响

利用中国科学院海伦农业生态实验站黑土区的农田长期定位试验土壤(1990~2004年)为研究对象,研究了长期施用化肥对土壤有机碳和氮的消长规律的影响。结果表明,长期施用化肥,氮用量的增加对土壤有机碳含量的影响较大,使土壤有机碳含量降低,而对土壤氮素的含量影响较小;磷用量的增加对土壤有机碳含量的影响不大,但使土壤全氮含量下降较多,因而C/N比呈上升趋势;而钾用量的增加对土壤中的有机碳含量基本上没有影响,但使土壤全氮量下降明显,有效氮含量略有降低,C/N比呈现增加趋势。因此,通过调控化肥的用量可以维持土壤中的有机碳、全氮及有效氮含量,保持土壤的持续生产力,提高作物产量。     

长期施用化肥和有机肥料对黑土酸度的影响

利用1979年在哈尔滨设立的"黑土肥力与肥效长期定位试验"的试验处理,分析了长期施肥条件下,黑土pH值变化规律。结果表明,氮肥(尿素)的长期施用能够使耕层(0～20cm)黑土pH值下降,施二倍量氮肥(尿素)使耕层黑土的pH值下降最明显,由1979年的7.22,下降到2006年的5.70,是导致黑土酸化的主要原因。然而施用化肥的同时配合施用有机肥料黑土pH值下降缓慢,比单独施用化肥对黑土pH值造成的影响要小的多。这说明有机肥料可以降低土壤酸化的速度,避免土壤酸化现象的加重。     

有机无机肥长期配合施用对江苏小麦玉米两熟制作物产量和土壤肥力的影响

Winter wheat-maize rotations are dominant cropping systems on the North China Plain, where recently the use of organic manure with grain crops has almost disappeared. This could reduce soil fertility and crop productivity in the long run. A 20-year field experiment was conducted to 1) assess the effect of inorganic and organic nutrient sources on yield and yield trends of both winter wheat and maize, 2) monitor the changes in soil organic matter content under continuous wheat-maize cropping with different soil fertility management schemes, and 3) identify reasons for yield trends observed in Xuzhou City, Jiangsu Province, over a 20-year period. There were eight treatments applied to both wheat and maize seasons: a control treatment (C); three inorganic fertilizers, that is, nitrogen (N), nitrogen and phosphorus (NP), and nitrogen, phosphorus and potassium (NPK); and addition of farmyard manure (FYM) to these four treatments, that is, M, MN, MNP, and MNPK. At the end of the experiment the MN, MNP, and MNPK treatments had the highest yields, about 7 t wheat ha^-1 and 7.5 t maize ha^-1, with each about 1 t ha^-1 more than the NPK treatments. Over 20 years with FYM soil organic matter increased by 80% compared to only 10% with NPK, which explained yield increases. However, from an environmental and agronomic perspective, manure application was not a superior strategy to NPK fertilizers. If manure was to be applied, though, it would be best applied to the wheat crop, which showed a better response than maize.     

磷脂脂肪酸分析方法及其在土壤微生物多样性研究中的应用

磷脂脂肪酸（PLFA）是活体微生物细胞膜的重要组分，不同类群的微生物可通过不同的生化途径合成不同的PLFA。一些PLFA可作为分析微生物量和微生物群落结构变化的“生物标记”。在土壤微生物分析中，越来越多地采用了PLFA方法。本文介绍了表征微生物的一些PLFA、从土壤中提取PLFA的方法以及用GC-MS分析PLFA的原理。本文还将常用的研究微生物多样性的几种方法进行了比较；传统的分析土壤微生物群落的方法依赖于培养技术，只能培养和分离出一小部分微生物群落；Biolog方法可用于研究土壤微生物群落生理多样性，即可反映微生物群落如何利用各种碳源底物，但对快速生长和适合在Biolog实验条件下生长的小部分群落成员有强烈的选择性；核酸分析方法的主要缺点是不能对土壤微生物进行定量分析；而PLFA方法相对于上述几种方法有诸多优势。本文通过一些实例证明PLFA方法的特色或独到之处，也分析了其缺点。采用PLFA方法并结合其他方法有助于获取土壤微生物群落多样性的更多和更全面而完整的信息。     

Use of C-labelled plant materials and ergosterol, PLFA and NLFA analyses to investigate organic matter decomposition in Antarctic soil

The relationship between organic matter decomposition and changes in microbial community structure were investigated in Antarctic soils using ¹³C-labelled plant materials. Soils with and without labelled Deschampsia antarctica (a native Antarctic grass) were incubated for 42 days and sampled at 0, 7, 14, 21, 28 and 42 days. Changes in microbial community structure were assessed using phospholipid fatty acid analysis (PLFA) and an analysis of the fatty acids associated with the neutral lipid fraction (NLFA). These studies showed that there were no significant changes in PLFA or NLFA profiles over time suggesting no change in microbial community structure during residue decomposition. There was a marked increase however, in ergosterol levels in these soils indicative of growth of the fungal biomass. Analysis of this ergosterol using gas chromatography-mass spectrometry confirmed the transformation of the plant residue by showing the incorporation of ¹³C-plant C into the ergosterol. This incorporation of ¹³C into the ergosterol increased over the incubation period. Importantly, these changes associated with fungal growth were not evident in the analysis of either the PLFA or NLFA fractions thus questioning the reliability of such approaches for studying changes in microbial communities associated with the decomposition of plant residues.     

施肥对农田氮磷污染物径流输出的影响研究

施肥不当是造成农田地表径流 N、P 污染的主要原因。本文采用实地调查与模拟实验相结合的方法,研究了不同肥料品种、不同施肥强度、不同施肥时间与方式对土壤地表径流 N、P 流失的影响。结果表明,农田径流 N、P 的流失量与肥料投入水平有一定的正相关性,施肥后土壤地表径流中总 P 浓度比未施肥前成倍增加。不同肥料品种以硝酸铵最易增加径流中 N 的含量;通过经济与环境协调分析,相对于其他处理而言,一定量的尿素与普钙配合施用可减少 N、P 流失,同时获得较高的白菜产量;就施肥方式而言,深施或穴施比表施可显著降低径流中 N、P 的流失量。     

太湖地区黄泥土氮肥对水稻产量、叶片碳氮同化及不同土层氮的影响

在长期定位试验的基础上研究了太湖地区黄泥土不同施氮水平对水稻产量、碳氮同化及不同土层氮的影响。结果表明，长期施氮量（N）在161．0kg hm^-2处理和高于该施氮量处理的产量之间没有显著差异。拔节期、孕穗期和灌浆期施氮量在161．0kg hm^-2处理和高于该施氮量处理的碳氮同化水平之间几乎没有差异，但都高于施氮量在57．5kg hm^-2处理的。不同土层氮分布结果表明，长期施氮量在161．0kg hm^-2和高于该施氮量各处理中，长期施入有机肥配施NPK肥处理残留最深，其次是长期施入化肥N的处理，长期秸秆还田配施N肥处理较浅。     

施肥深度对旱地小麦氮素利用及产量的影响

本文用土柱栽培法研究了施肥深度对旱地小麦氮素利用及产量的影响 ,结果表明 :较深层次 (2 0～ 40cm)施肥 ,植株将吸收的氮素较多分配至籽粒 ,分配至根系少 ,肥料氮利用率高 ,土壤残留率和损失率少 ,回收率高 ,从而提高了产量 ;施肥过浅 (0～2 0cm)和施肥过深 (6 0～ 80cm)则相反 ,由此可以认为旱地小麦最佳施肥深度应在 2 0～ 40cm左右 ,可据此制定施肥管理方案 ,以获得高产高效。     

作物生长中光照和氮肥施用量的相互关系研究

应用盆栽试验,在人工气候箱内进行的研究结果表明:光照强度(X1,mol/m2·s)和氮肥施用量(X2,g/pot)均对莴笋生长及生物量产生影响,且二者的变化与莴笋生物量的关系可表示为y＝-0.375+0.0230X1+9.421X2+0.0251X1X2-0.131×10-4X21-17.794X22形式; 不同光照强度下氮肥施用量与莴笋生物量的关系均可表示为y＝b0+b1X+b2X2形式;不同氮肥施用量下,光照强度与莴笋生物量的关系亦可用二次或三次多项式来表示.根据研究结果,还求得了氮肥施用量(X2)与光照强度(X1)的关系为:X2＝0.446-0.477×10-2X1+0.269×10-4X21-0.394×10-7X31.此外,本研究还探讨了光照强度、氮肥施用量与莴笋的氮素营养状况的关系.     

不同氮肥对水稻根圈微生物生物量及硝化-反硝化细菌的影响

本文采用自行设计根箱,研究了不同形态N肥(硫铵、尿素)施用条件下,植稻模拟生态系统中水稻苗期根圈微生物生物量C、N和亚硝酸细菌及反硝化细菌的动态变化。结果表明:不同N肥处理的水稻根圈土壤中微生物生物量C和N均高于非根圈土壤,而尿素处理又高于硫铵。两组N肥处理的水稻根圈土壤中亚硝酸细菌和反硝化细菌数量也比非根圈土壤高。硫铵处理的根圈亚硝酸细菌数量在施肥后第7天达到高峰;反硝化细菌数量有随时间呈递增现象。而尿素处理的根圈亚硝酸细菌和反硝化细菌均在第11天出现数量高峰。说明水稻根圈有明显的根圈效应,亚硝酸细菌和反硝化细菌的存在,是引起土壤硝化、反硝化气态N损失的潜在动力;对N的生物有效性而言,施用尿素比硫铵具有明显滞后期,有利于土壤N素对植物生长的持续供应,减少N素损失和环境污染。     

施用预处理秸秆对土壤供氮特征及菠菜产量和品质的影响

采用盆栽试验方法,研究了施入经过预处理的水稻秸秆(预处理秸秆)后土壤的供N特征和菠菜产量与品质的变化。研究结果表明,经预处理后,秸秆中纤维素、半纤维素和二氧化硅的含量显著降低,但可溶性物质含量显著增加;预处理稻秆与N肥配合使用,土壤中微生物量N、有效态N(NO3--N和NH4 -N)含量显著增加,并且在供N方式上具有鲜明的渐进性和持续性;第41天时每钵菠菜的鲜重比对照增产81.4%,菠菜中Vc含量高于单施尿素处理,硝酸盐积累量低于单施尿素处理。可见预处理稻秆配施N肥能显著改善土壤的供N能力,提高菠菜的产量和品质。     

氮肥对大白菜硝酸盐累积的影响及合理施用量研究

对宁夏灌淤旱耕人为土氮(N)肥与大白菜产量及菜体和土体中硝酸盐累积的关系进行了田间试验研究。结果表明,在设计范围内,银川平原复种大白菜的产量及净菜率与施N量成正比;施N肥增加大白菜硝酸盐含量;复种大白菜的最高产量施N量为448.5㎏/hm2,最佳产量施N量为427.5㎏/hm2;大白菜外叶硝酸盐含量高于内叶,内叶硝酸盐含量随施N肥量的增加而增加,外叶硝酸盐含量在高施N时,随生育期延长而增加;施用N肥明显增加土体各土层中的硝态N含量。     

Does the depletion of pentachlorophenol in root–soil interface follow a simple linear dependence on the distance to root surfaces?

To understand root–soil–microbe interactions in rhizo-depletion of xenobiotics, we conducted a glasshouse study using specially designed laminar rhizoboxes which allow intact layers of near- (1–5 mm) and far- (>5 mm) rhizosphere soil to be harvested separately from root surfaces without the removal of the root material itself. Plant (Lolium perenne L.) seedlings were grown for 90 days in a soil treated with PCP at 20 and 50 mg kg⁻¹. Changes in PCP depletion, soil microbial biomass and community structure (as indicated by phospholipid fatty acids (PLFAs) profiles) with increasing distance from the root surfaces were then assessed after harvesting. Surprisingly, depletion of PCP in the planted rhizoboxes exhibited a nonlinear dependence on the distance to root surfaces, with the most rapid loss in the 2 or 3 mm near-rhizosphere layers, contrasting to the well-known linear gradient of root exudates and mineral nutrients etc. (generally, the extent gradually decreased with increasing distance from the root surface). Soil microbial biomass carbon, however, decreased linearly as expected with increasing distance from the roots. The microbial community structures as indicated by PLFA profiles showed distance-dependent selective enrichment of competent species that may be responsible for efficient PCP depletion. The results suggest that root exudates induced modifications of microbial communities in the PCP contaminated rhizosphere and spatially modified the dominant species within these communities, resulting in the nonlinear PCP depletion pattern.