不同土壤改良剂处理对连作西洋参根际微生物数量、土壤酶活性及产量的影响

以北京地区连作西洋参为研究对象, 通过3种土壤改良剂(熟石灰、EM菌剂、沼液)随机区组试验对其土壤理化性状、酶活性、根际微生物区系及产量进行了系统研究。结果表明: 低浓度熟石灰、中浓度EM菌剂及高浓度沼液处理最有利于提高西洋参产量; 施加熟石灰处理后, 土壤微生物主要类群数量显著减少, 土壤pH显著升高, 并对土壤脲酶活性有明显抑制作用; 施加沼液和EM菌剂处理后, 土壤有效微生物菌群显著增加(P<0.05), 土壤有机质和营养物质含量也显著增加(P<0.05), 并对土壤脲酶和多酚氧化酶活性有一定的促进作用。相关性分析发现, 土壤微生物主要类群的数量与蔗糖酶、脲酶、多酚氧化酶活性均有一定的相关性, 其中, 土壤细菌数量与蔗糖酶、多酚氧化酶活性呈极显著正相关(r分别为0.895^**和0.808^**), 土壤真菌和放线菌数量与蔗糖酶、脲酶、多酚氧化酶活性呈极显著正相关(r分别为0.932^**、0.769^**、0.840^**和0.837^**、0.891^**、0.797^**)。另外, 土壤细菌数量与有机质含量呈极显著正相关(r=0.863^**)。表明连作西洋参根际微生物区系及土壤酶活性与土壤理化性状之间紧密联系, 通过施加不同土壤改良剂, 可以为耐连作种植西洋参提供适宜的土壤环境。     

烤烟连作对耕层土壤酶活性及微生物区系的影响

以烤烟品种"龙江911"为材料,在大田试验条件下分别测定了连作1年和5年的烤烟耕层土壤酶活性及微生物区系变化。结果表明:烤烟连作1年的耕层土壤酸性磷酸酶与脲酶活性高于正茬(大豆-小麦-烤烟),而烤烟连作5年的土壤酸性磷酸酶与脲酶活性低于连作1年。在0~10 cm土层内,烤烟连作1年和连作5年的土壤过氧化氢酶活性均比正茬低,且连作5年土壤比连作1年土壤降低了35.47%。10~20 cm土层内,烤烟连作1年和5年的土壤蔗糖酶活性分别比正茬降低了30.27%和52.14%。烤烟连作减少了土壤细菌和放线菌数量,增加了真菌数量,细菌主要以土壤氨化细菌、好气性自生固氮菌和好气性纤维素分解菌降低为主。因此,烤烟连作破坏了微生物种群的平衡及降低土壤酶活性可能是引起烤烟连作障碍的主要原因之一。     

竹醋液对土壤微生物及酶活性的影响

土壤微生物及酶活性是描述土壤质量的重要生物学参数。在实验室控制条件下,以平均抑制率为指标研究了0.1%、0.5%、2%、10%、100%竹醋液稀释液对土壤中细菌、真菌、放线菌数量及蔗糖酶、蛋白酶、脲酶活性的影响。结果表明,浓度高于2%的竹醋液处理均使土壤中的微生物生长被抑制,抑制效应顺序为细菌放线菌真菌;0.5%浓度的竹醋处理可促进土壤中微生物的生长,促进效应顺序为真菌放线菌细菌;0.1%浓度的竹醋对土壤中微生物生长影响较小;试验期内浓度高于2%的竹醋液处理对土壤中酶活性存在不同程度的抑制效应,抑制效应顺序为脲酶蔗糖酶蛋白酶。相关性分析表明,施加的竹醋液其浓度与土壤中蔗糖酶、蛋白酶活性呈显著正相关(P0.05),与脲酶活性呈极显著正相关(P0.01)。     

烟草连作对稻田土壤微生物及酶的影响

对烟草连作不同年限的稻田土壤中微生物的数量、活度及酶活性进行了分析,结果表明:连作年限与土壤中的好气性细菌、厌气性细菌、放线菌及真菌的数量没有相关性,所测不同连作年限的土壤中微生物的数量也没有明显差异,说明烟草连作不会对土壤中主要微生物类群的数量造成明显的影响。烟草连作10年以上的土壤微生物活度有降低趋势,明显低于连作5年以下的,而烟草连作5年以下的土壤微生物活度没有明显差异。烟草连作不同年限的土壤纤维素酶、脲酶、蛋白酶及过氧化氢酶没有明显差异。     

山药连作对土壤微生物群落及土壤酶活性的影响

以山药连作（0 a,1 a,2 a）和轮作（山药—小麦）土壤为研究对象,探讨耕作模式对山药种植地耕层土壤（0—30 cm）微生物数量和酶活性的影响。结果表明:土壤耕层的有机质、全氮、有效磷和速效钾含量随山药连作年限的延长而逐渐降低,而山药—小麦轮作模式则有助于恢复地力。山药连作、轮作的土壤均以细菌所占比例最大,放线菌次之,真菌最少;与对照（0 a）相比,细菌、放线菌数量均随着山药连作年限增加呈递减趋势;但放线菌的降幅明显大于细菌,表现出对连作年限更强的敏感性;真菌数量随连作年限呈先升后降的趋势。山药连作可以明显降低土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶的活性,轮作模式则可以激发该三种酶的活性,其中轮作较连作2 a的处理可以明显提高脲酶和蔗糖酶活性,差异分别达显著水平（p < 0.05）和极显著水平（p < 0.01）。说明山药连作会破坏土壤耕层微生物种群结构,并抑制土壤酶活性,轮作可以在一定程度上改善土壤微生物群落结构及酶活性质量。     

乙草胺对土壤微生物数量和酶活性的影响

采用室内瓶培养试验,研究了乙草胺施用对土壤微生物数量及酶活性的影响。结果表明:乙草胺施用初期对土壤细菌和放线菌数量有明显刺激作用,但施用30d时高施用量处理(30mg·kg-1)呈明显抑制作用,之后各处理放线菌恢复到对照水平,而对细菌的抑制作用一直持续到60d;乙草胺对土壤真菌数量呈"抑制-恢复-刺激"的作用趋势。乙草胺施用初期对土壤脱氢酶产生一定刺激作用,45d后高施用量处理呈明显抑制作用,一直持续到60d;土壤过氧化氢酶对乙草胺不敏感,而转化酶和脲酶对乙草胺施入初期较敏感;低施用量处理对转化酶有抑制作用,高施用量处理对转化酶有刺激作用,各处理对脲酶都有抑制作用。     

不同肥料类型对土壤酶活性与微生物数量时空变化的影响

采用等氮技术进行原状土柱法试验,研究了不同肥料类型对土壤酶活性和微生物数量时空变化的影响。结果表明,柱栽条件下,不同肥料类型对土壤酶活性和微生物数量的时空变化有明显影响。不同土壤深度脲酶和蛋白酶总活性均表现为肥料配施〉有机肥〉尿素;土壤脲酶活性均随土壤深度的增加而下降,0～20cm土层的土壤脲酶活性占全生育期1．2m土层总活性的50％以上,0～40cm土层占79％左右,在0～20cm和20～120cm的土层所占比例大致相当;不同土层的脲酶活性均在拔节期达到最高;在小麦生育后期,脲酶活性在不同土壤深度表现为升高的趋势。3种肥料类型处理不同土层的蛋白酶活性均在成熟期达到最大值,其次为拔节期,在拔节期和扬花期出现峰值,在抽穗期和灌浆盛期出现低谷,其最小值出现在灌浆盛期;土壤蛋白酶在20～40cm和80～100cm时出现峰值,并在20-40cm土层时活性最高。3种肥料类型处理间比较,微生物数量均表现为肥料配施〉有机肥〉尿素。在同-土层中的细菌数量以苗期最大;真菌数量以抽穗期最大;放线菌随着小麦生育期的推进数量逐渐增加,成熟期达最大值。在小麦不同生育时期,以20-40cm土层中的细菌、真菌和放线菌数量最大,0～20cm土层次之,40～120cm土层随土层深度加深数量逐渐减少。     

冻融交替对土壤氮素转化及相关微生物学特性的影响

土壤冻融是发生在中、高纬度及高海拔地区的一种常见的自然现象。冻融作用通过影响土壤物理性质及生物学性状进而对土壤氮素转化过程产生重要影响,但目前关于冻融作用对土壤氮素转化过程影响的研究结果还不尽一致,对于冻融作用下土壤微生物学特性的研究相对较少。本文着重论述了冻融作用对土壤氮素转化过程(有效氮素含量变化、氮素净矿化速率、氮素损失途径等)的影响,并对冻融作用下土壤微生物生理和代谢特性进行了归纳和总结,简要指出目前研究过程中存在的问题,并对未来研究方向提出展望。     

盐胁迫下吡虫啉对棉田土壤微生物数量及酶活性的影响

应用室内模拟实验的方法研究了盐胁迫下不同浓度吡虫啉对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明:低浓度（0.4 μg/g）吡虫啉对细菌数量有刺激作用,中浓度（2.0 μg/g）和高浓度（10.0 μg/g）吡虫啉对细菌数量的影响表现为刺激—抑制作用;添加盐时,吡虫啉对细菌生长有促进作用,中、高浓度处理组的细菌数量在后期恢复至对照水平。吡虫啉对放线菌有抑制作用,且浓度越大土壤中放线菌数量越少;添加盐时,吡虫啉对放线菌生长有促进作用,后期逐渐恢复至对照水平。整个实验周期内,两种情况下吡虫啉对土壤真菌影响较小。吡虫啉仅在21 d时对土壤中碱性磷酸酶有一定的激活作用,且与浓度呈现一定的剂量—效应关系;添加盐时,高浓度吡虫啉在整个实验周期内均能刺激碱性磷酸酶活性。低浓度和中浓度吡虫啉对土壤中脲酶有一定的激活作用,高浓度吡虫啉在21 d和28 d时对土壤中脲酶活性表现为抑制作用;添加盐时,吡虫啉对土壤中脲酶活性影响变小,仅在14 d时对脲酶活性有显著的抑制作用。低浓度吡虫啉对β—葡萄糖苷酶活性无显著性影响,中、高浓度处理有显著的抑制作用;添加盐时,吡虫啉对β—葡萄糖苷酶抑制作用消失,反而在14 d时对其有短暂的激活作用。以上结果表明,盐胁迫下吡虫啉（0~10.0 μg/g）对土壤微生物数量和土壤酶活性会有一定的影响,但随着时间的延长会逐渐回复至对照水平。此结果可为盐胁迫下合理使用吡虫啉提供科学依据。     

磷化铝对土壤微生物数量和酶活性的影响

为明确磷化铝对土壤微生物数量和酶活性的影响,采用室内培养的方法,研究了经0.1、1mg.g-1和10mg.g-13个浓度磷化铝熏蒸处理后,供试土壤中微生物数量和土壤酶活性的变化。结果表明,磷化铝处理土壤后,各个浓度的磷化铝对土壤细菌、真菌和放线菌数量具有抑制作用,浓度越高,抑制作用越强,但一段时间后低浓度（0.1mg.g-1）处理对土壤微生物数量的影响恢复至对照水平。磷化铝对土壤脲酶表现为抑制作用,并随浓度升高而增强;低浓度处理对土壤中的蔗糖酶活性抑制作用不明显,而高浓度（10mg.g-1）处理表现为强烈的抑制作用;各浓度处理初期对土壤过氧化氢酶表现为抑制或激活作用,但到第30d,恢复至对照水平。这说明,施入常规剂量的磷化铝对土壤微生物数量和土壤酶活性会产生一定的影响,在经过一定时间后均可恢复至对照水平。     

不同解磷菌群对油菜土壤养分与酶活性的影响

利用盆栽油菜的二因素完全随机区组设计,研究了北方石灰性土壤上施用不同解磷菌群对土壤速效养分及土壤磷酸酶、脲酶活性的影响。结果表明:不同解磷菌群施入不同P素水平土壤中,油菜整个生育期内都能不同程度地提高土壤速效养分和土壤酶活性;土壤磷酸酶活性则随P素水平增高而降低,即低P水平下磷酸酶活性较强;施用菌肥土壤磷酸酶活性高于不施用菌肥处理,施与不施菌肥处理间脲酶活性在苗期及低P水平下差异显著。     

种植苹果树对渭北果园土壤胶结物质分布的影响

本研究通过系统研究种植果树对土壤胶结性物质的演化规律及其与土壤团聚体稳定性之间关系的影响,探索影响果园土壤团聚体状态的因素,以期为果园科学管理提供理论依据。在渭北旱塬苹果主产区分别选取10 a、20 a的苹果园和农田(冬小麦-夏玉米轮作,对照)各4个,在果树冠层投影范围内距树干2/3处逐层采集0~100 cm土层土壤样品和0~50 cm土层原状土壤样品,研究不同植果年限果园及农田土壤剖面黏粒、有机质、CaCO_3等团聚体胶结物质的分布及其与团聚体稳定性之间的关系。结果发现:在0~100 cm土层范围内,各果园土壤黏粒含量基本随土层深度的增加而递增,且在0~40 cm土层表现为农田10 a果园20 a果园,40 cm以下土层则呈现相反的态势;种植果树相比农田可显著增加0~100 cm土层土壤有机质总储量,但随着种植果树年限的增加,土壤有机质总储量呈递减趋势;在0~100 cm土层土壤CaCO_3总储量表现为10 a果园农田20a果园,但在0~40 cm土层CaCO_3含量及储量表现为10 a果园农田20 a果园,而40~100 cm土层则为20 a果园10 a农田。皮尔森相关分析发现(29)0.25 mm土壤团聚体的数量和平均重量直径(MWD)与土壤黏粒、有机质和CaCO_3含量密切相关,其中机械稳定性团聚体的数量和稳定性主要受土壤中CaCO_3、有机质含量的影响,水稳性团聚体的数量和稳定性主要受土壤中黏粒和CaCO_3的影响。总之,植果显著改变了土壤中黏粒、有机质、CaCO_3的演化过程和趋势,随植果年限增加,果园土壤黏粒和CaCO_3在土壤较深土层淋溶淀积明显;各果园土壤有机质总储量虽然高于农田,但随植果年限增加,有逐渐减少的趋势。可见植果明显加速了渭北黄土塬地土壤的残积黏化和钙化过程,影响着表层土壤团聚作用和底层土壤的紧实化和坚硬化程度。     

两种改良剂对酸化苹果园土壤环境及果树生长的影响

本试验研制两种改良剂,在田间设置不施用改良剂和施用改良剂两个处理,测定苹果单果重、可溶性固形物、果形指数、苦痘病发病率以及土壤pH、有机质、元素含量、病原镰孢菌的数量和真菌群落结构的变化。结果表明,两种改良剂对缓解苹果园土壤酸化均具有良好的效果,其中德州改良剂效果最为显著。与对照相比,经德州改良剂处理后,苹果单果重平均提高39%,果形指数达到0.83以上,可溶性固形物达到14%以上,苦痘病发病率降至1%以下,土壤pH平均提高1.70,土壤有机质平均提高9.00 g/kg,且降低土壤有效Cu、有效Mn以及植株体内全Cu、全Mn含量,提高土壤交换性Ca以及植株体内全Ca含量,降低病原镰孢菌数量,优化真菌群落结构。综上,两种改良剂可有效缓解苹果园土壤酸化,促进果树生长。     

4种农药对枇杷园土壤磷酸酶活性及微生物呼吸的影响

应用室内培养方法研究了甲基托布津、代森锰锌、杀灭菊酯、阿维菌素4种农药对枇杷园土壤磷酸酶活性及微生物呼吸的影响,并对4种农药进行了安全性评价。结果表明,经杀菌剂甲基托布津和代森锰锌处理的土壤,磷酸酶活性受到明显抑制,且抑制效果未见恢复。经杀灭菊酯和阿维菌素处理的土壤,磷酸酶活性变化呈现"抑制-恢复-激活"趋势;抑制作用随农药浓度的升高而增强;但7d后磷酸酶活性受到了一定程度的激活,35d达到最高值;高浓度杀灭菊酯和低浓度阿维菌素显示出较强的激活作用。农药对土壤微生物呼吸作用的影响初期表现为轻微激活,5d后出现抑制作用,12d后基本恢复正常,接近对照水平。通过安全性评价可知,供试4种农药对土壤微生物的危害较小,为无毒害或无实际危害的农药。     

牛粪和生物炭对苹果根系生长、土壤特性和氮素利用的影响

以两年生红富士/平邑甜茶苹果为试材,采用15N同位素示踪技术,研究牛粪与生物炭不同配比对苹果根系生长、土壤特性和氮素吸收利用的影响,为苹果生产中合理施肥及可持续发展提供依据。试验共设6个处理:对照(CK)、100%牛粪(T1)、75%牛粪+25%生物炭(T2)、50%牛粪+50%生物炭(T3)、25%牛粪+75%生物炭(T4)和100%生物炭(T5)。结果表明,牛粪和生物炭混施可显著改善土壤理化性状,增加土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,降低土壤容重。苹果根际土壤中的微生物均以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌含量最少;添加牛粪和生物炭均显著提高了根际土壤的细菌、放线菌和真菌数量,其中T2处理细菌、放线菌和真菌数量均达到最高。牛粪和生物炭混施还可促进苹果根系生长,根尖数、根表面积和根系活力等指标均在T2处理达到最高,分别较对照提高47.90%、33.47%、44.67%。表明T2处理可显著促进苹果根系的生长和根系活力的提高。与对照相比,牛粪和生物炭混合处理显著提高了苹果各器官的Ndff值、全氮量和15N吸收量,提高了15N利用率和15N残留率,降低了15N损失率。各处理15N利用率和15N残留率趋势为牛粪和生物炭混合处理最高,单施牛粪或生物炭处理次之,对照最低; 15N损失率呈相反的变化趋势。其中以T2处理效果最好,15N利用率和15N残留率最高, 15N损失率最低, 15N利用率较对照提高5.51%, 15N损失率较对照降低14.52%。综合分析认为, 75%牛粪+25%生物炭处理(T2)对苹果根系生长、土壤特性和氮素吸收利用的效果最好。     

Soil fumigation and compost amendment alter soil microbial community composition but do not improve tree growth or yield in an apple replant site

Apple replant disease (ARD) is a disease complex that reduces survival, growth and yield of replanted trees, and is often encountered in establishing new orchards on old sites. Methyl bromide (MB) has been the fumigant used most widely to control ARD, but alternatives to MB and cultural methods of control are needed. In this experiment, we evaluated the response of soil microbial communities and tree growth and yield to three pre-plant soil treatments (compost amendment, soil treatment with a broad-spectrum fumigant, and untreated controls), and use of five clonal rootstock genotypes (M.7, M.26, CG.6210, G.30 and G.16), in an apple replant site in Ithaca, New York. Polymerase chain reaction (PCR)—denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis was used to assess changes in the community composition of bacteria and fungi in the bulk soil 8, 10, 18 and 22 months after trees were replanted. PCR-DGGE was also used to compare the community composition of bacteria, fungi and pseudomonads in untreated rhizosphere soil of the five rootstock genotypes 31 months after planting. Tree caliper and extension growth were measured annually in November from 2002 to 2004. Apple yield data were recorded in 2004, the first fruiting year after planting. Trees on CG.6210 rootstocks had the most growth and highest yield, while trees on M.26 rootstocks had the least growth and lowest yield. Tree growth and yield were not affected by pre-plant soil treatment except for lateral extension growth, which was longer in trees growing in compost-treated soil in 2003 as compared to those in the fumigation treatment. Bulk soil bacterial PCR-DGGE fingerprints differed strongly among the different soil treatments 1 year after their application, with the fingerprints derived from each pre-plant soil treatment clustering separately in a hierarchical cluster analysis. However, the differences in bacterial communities between the soil treatments diminished during the second year after planting. Soil fungal communities converged more rapidly than bacterial communities, with no discernable pattern related to pre-plant soil treatments 10 months after replanting. Changes in bulk soil bacterial and fungal communities in response to soil treatments had no obvious correlation with tree performance. On the other hand, rootstock genotypes modified their rhizosphere environments which differed significantly in their bacterial, pseudomonad, fungal and oomycete communities. Cluster analysis of PCR-DGGE fingerprints of fungal and pseudomonad rhizosphere community DNA revealed two distinct clusters. For both analyses, soil sampled from the rhizosphere of the two higher yielding rootstock genotypes clustered together, while the lower yielding rootstock genotypes also clustered together. These results suggest that the fungal and pseudomonad communities that have developed in the rhizosphere of the different rootstock genotypes may be one factor influencing tree growth and yield at this apple replant site.     

苹果树根际促生细菌种群分析

利用选择性培养基, 对多年生苹果树根际与连作幼树根际促生细菌进行了分离和测数, 并采用BOX-PCR技术进行聚类分析。结果表明: 多年生苹果树根际细菌总量及固氮细菌、解磷细菌、硅酸盐细菌、拮抗细菌4类根际促生细菌的数量均高于连作幼树根际。在多年生苹果树根际, 硅酸盐细菌的数量最大, 解磷细菌和固氮细菌的数量次之, 拮抗细菌的数量最小; 在连作幼树根际, 解磷细菌的数量最大, 硅酸盐细菌和固氮细菌的数量次之, 拮抗细菌的数量最小。从两种土壤中获得的促生细菌分离株的BOX-PCR图谱最大的相异百分数都在1.25以上, 说明这些细菌分离株的遗传进化距离比较接近。在细菌BOX-PCR图谱相异百分数为0.25的水平上, 多年生苹果树根际促生细菌分为79个聚类群, 其中固氮细菌18个聚类群, 解磷细菌29个聚类群, 硅酸盐细菌19个聚类群, 拮抗细菌18个聚类群; 连作幼树根际促生细菌分为46个聚类群, 其中固氮细菌15个聚类群, 解磷细菌19个聚类群, 硅酸盐细菌8个聚类群, 拮抗细菌9个聚类群。多年生苹果树4类根际促生细菌的多样性、丰富度和均匀度指数均高于连作幼树根际, 而优势度指数低于连作幼树根际。与连作幼树相比, 多年生苹果树根际促生细菌具有丰富的种属多样性。     

培肥措施对复垦土壤微生物碳氮代谢功能多样性的影响

土壤复垦是矿区生态环境恢复和耕地总量平衡及质量提升的根本要求。本研究依托山西襄垣采煤塌陷区复垦定位试验基地,采用Biolog-ECO方法和荧光定量PCR技术,研究了不施肥（CK）、单施化肥（CF）、单施有机肥（M）和有机无机培肥（MCF）4种培肥措施下复垦4年和8年土壤微生物碳代谢功能多样性及氮代谢功能基因丰度的变化特征。结果表明,随复垦年限增加,单施有机肥较其他处理可显著提高复垦土壤微生物的总碳源利用能力;不同处理复垦土壤微生物碳源相对利用率总体表现为氨基酸类>糖类>聚合物类>羧酸类>双亲化合物类>胺类,其中单施有机肥更大程度上提高了羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用率;复垦年限和培肥措施没有改变复垦土壤微生物优势度指数,但有机无机配施较其他处理可显著提高香浓指数（H′）和Pielou均匀度指数;不同处理复垦土壤氮转化功能基因丰度总体表现为amoA（AOA）> amoA（AOB）>nisS、nirK> nifH,5种功能基因丰度均为以有机无机培肥处理最高,且随复垦时间增加而增加;复垦土壤有机质含量与nirS、nirK、nifH基因丰度以及AWCD值存在显著相关性,相关系数在0.707～0.807,同时5种氮转化功能基因丰度均与玉米产量存在显著或极显著的相关性,相关系数在0.824～0.949。综上所述,单施有机肥可提高土壤有机质含量,进而增强了复垦土壤碳代谢强度,有机无机培肥则更有利于复垦土壤碳氮代谢功能多样性的提升,并促进作物产量形成。