施肥对设施菜地氨氧化细菌群落和丰度的影响

以甘肃武威设施菜地为对象,采用amoA基因末端限制性片段多态性分析(PCR-TRFLP)技术与实时荧光定量PCR(Realtime PCR)相结合的方法,研究了不同施肥处理下土壤中氨氧化细菌群落组成和丰度的变化.结果表明:设施菜地中氨氧化细菌的优势种群均为Nitrosospira cluster 3属,亦含有少量Nitrosomanas cluster 7属.定量PCR分析发现在当地农民习惯施肥用量一半的处理下(1/2 MNPK),0～20 cm和20～40 cm土层中氨氧化细菌的丰度最大值分别为每克干土9.95×107、6.65×107拷贝数,比不施肥处理增加了105.0％和315.3％.施肥类型、土壤层次均是导致氨氧化细菌群落结构和丰度变化的重要因素.研究结果对进一步探讨设施栽培条件下氨氧化细菌的功能、环境适应机理及其在土壤氮素循环中的作用等,均具有较大的参考意义.     

设施菜地种植年限对土壤nosZ型反硝化微生物群落结构和丰度的影响

反硝化微生物在土壤氮素损失和温室气体转化方面具有重要的作用,研究设施菜地土壤反硝化微生物群落结构和数量变化,对评价设施菜地长期种植土壤质量状况和提高氮转化认知水平具有重要意义。应用荧光定量PCR和Illumina Miseq高通量测序技术,以nosZ基因为靶标,研究设施菜地种植3、5、7年和露天菜地(CK)对土壤反硝化微生物群落结构和数量的影响。结果表明：露天菜地(CK)nosZ基因丰度显著高于其他处理,分别是3、5、7年的1.32倍、1.45倍和1.69倍。随种植年限延长,nosZ基因丰度逐渐降低。不同处理土壤反硝化微生物群落α多样性指数差异显著,α多样性指数随种植年限延长逐渐降低,且露天菜地(CK)的Chao1指数和ACE指数最高。门水平上优势类群为变形菌门;属水平上优势类群为慢生根瘤菌属和无色杆菌属;变形菌门和慢生根瘤菌属相对丰度随设施种植年限延长逐渐降低。主成分分析(PCA)结果表明,随种植年限延长nosZ群落结构差异较大;其中3年和5年群落结构相似,7、3、5年群落结构差异较大。土壤速效钾、铵态氮和硝态氮含量是nosZ型反硝化微生物数量、α多样性和群落结构的主要影响因素。综上...     

施肥方式对设施番茄产量及土壤细菌多样性、群落结构的影响

为研究不同施肥方式对设施番茄产量及土壤细菌多样性、群落结构的影响。通过田间试验,以不施肥(CK)为对照,测定化肥(T1)、中药渣有机肥配施化肥(T2)、复合微生物肥料配施化肥(T3)、生物有机肥配施化肥(T4)4种施肥方式下设施番茄的产量;并对不同施肥方式下土壤进行16S rRNA高通量测序分析。研究表明,T2、T3、T4处理组番茄产量均显著高于T1、CK处理组;T2处理组土壤Chao1指数、物种数、进化多样性指数显著高于CK处理组;T4处理组的物种数、进化多样性指数也显著高于CK处理组;施用不同肥料增加了变形菌门(Proteobactreia)相对丰度,同时中药渣有机肥、复合微生物肥料、生物有机肥配施化肥均增加了放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度。基于主坐标分析(PCoA),T3、T2和CK处理组物种构成较为相似,而T4、T1处理组细菌群落构成差异较大。综合分析认为,生物有机肥配施化肥不仅可以提高番茄产量,还能够丰富土壤细菌多样性,改变土壤细菌群落结构,起到改良土壤的作用。     

施肥方式对设施菜地氨挥发的影响

[目的]针对我国设施菜地氨(NH3)挥发过高的问题,研究不同施肥方式下设施菜地NH3挥发特征,分析各施肥方式下影响设施菜地NH3挥发的重要因子,为以减氮增效为目标的设施菜地肥料管理模式制定提供相关科学依据.[方法]以长江中下游地区典型设施菜地为研究对象,基于1次基肥和2次追肥的施肥方式,设置了不施氮处理(Control...     

不同耕作模式对稻田土壤真菌丰度及群落结构的影响

为分析我国典型的稻田耕作模式下土壤真菌丰度及群落结构差异,以长期（10 a）4种典型稻田耕作模式为研究对象,设置以下处理：双季稻（DR）、早稻-晚稻（MR）、中稻-油菜（MROR）及中稻-小白菜-油菜（MRPOR）,利用实时荧光定量PCR及高通量测序手段测定土壤真菌的丰度及群落组成。结果显示,双季稻转变为单季稻及水旱轮作模式后显著改变了真菌的丰度,其中双季稻转变为中稻-小白菜-油菜后显著增加了真菌的丰度,相关性分析发现,硝态氮与真菌的丰度呈显著的正相关关系;双季稻转为单季稻及水旱轮作模式后显著改变了真菌的群落结构,冗余分析发现水分含量是影响真菌群落结构最主要的环境因子。综上研究表明,不同轮作模式下稻田土壤真菌群落丰度、组成及多样性存在差异。不同处理下真菌丰度受土壤硝态氮影响较大,而真菌群落结构主要受土壤含水量的影响。     

液态有机肥部分替代化肥对设施番茄根区细菌群落的影响

为研究液态有机肥部分替代化肥对设施番茄根区细菌群落的影响,以化学冲施肥为对照（T_CK）,设置液态有机肥分别替代20%（T_R20）、30%（T_R30）和40%化学冲施肥（T_R40）3个处理,应用16S rRNA 高通量测序技术,分析番茄根区土壤样本中细菌的群落多样性、结构组成和差异。结果表明,在97%的相似水平下,共发现3 747个OTU,37个门,104个纲,268个目,441个科,730个属,1 401个种。3个处理和对照样品中共有OTU为1 338个,独有的OTU数值分别为140（T_R20）、129（T_R30）和263（T_R40）。T_R30处理的细菌丰富度和多样性最高,其优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）;优势菌属为norank_c_subgroup_6、芽孢杆菌属（Bacillus）、norank_f_A4b。通过聚类分析、主成分分析、非度量多维尺度分析和共现性网络分析发现, T_R30和对照处理细菌的菌落组成相似度较高,共性最大。利用PICRUSt软件对细菌群落功能组成进行预测,发现各处理土壤样本的主要COG功能组成较为相似,但各COG相对丰度有所差异。综上所述,液态有机肥不同比例替代化学冲施肥能增加外源细菌种类,改变丰富度、多样性和菌落组成,以替代30%比例时效果最佳,为液态有机肥与化学冲施肥配施提供了理论依据。     

水稻田铁氧化菌的丰度及微生物群落结构组成

水稻土中铁氧化物的存在对于土壤中的重金属离子及有机污染物有较强的吸附固定能力,研究参与其形成的微生物有重要的生态意义。分别采用浓度梯度试管富集培养不同水稻根部土壤中的铁氧化菌,用最大可能数(most probable number,简称MPN)方法计算其丰度;测定土壤主要微生物群落结构,并结合各种土壤理化因素进行多元生态统计分析。结果表明,几种不同肥力的水稻土中可培养的微好氧铁氧化细菌数平均达169万个/g,其丰度与土壤pH值呈正相关,而与其他主要土壤理化性质没有显著相关性。在门的水平上,所测样品中以Proteobacteria(变形菌门)为主要类别,平均占细菌总量的46.35%。在属水平上,则以Nitrospira(硝化螺旋菌属)、Anaeromyxobacter(厌氧黏细菌)、Geobacter(地杆菌属)、Anaerolinea(厌氧绳菌属)等为主,代表性的铁氧化菌Gallionella(披毛菌属)在所有相对丰度中排名第7,达2.2%。总体而言,各种样品的理化性质相近,但是微生物群落的结构差异较大,其分布受到样品理化性质的影响较为复杂。     

长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构和数量的影响

 【目的】通过对土壤细菌数量和多样性的研究,揭示长期不同施肥制度对土壤微生物生态的影响规律,为中国稻田土壤科学施肥、维护健康土壤微生物生态系统及农业可持续发展等方面提供重要理论和实践依据。【方法】采用末端限制性片段长度多态性分析（T-RFLP）和实时定量（real-time）PCR方法,研究湖南省望城县施用化肥（NPK）和秸秆还田（NPKS）对水稻土细菌群落结构及其多样性和数量的影响。【结果】T-RFLP分析结果表明红壤性水稻土细菌的优势类群为变形菌（150 bp;相对丰度33%—37%）和放线菌（67 bp;相对丰度20%—25%）,施肥对土壤细菌群落结构及其多样性产生了显著影响。典范对应分析（CCA)表明不同处理间细菌群落结构差异显著,而土壤pH和有机碳是影响土壤细菌群落结构的主要因子。多样性指数分析（香农指数和均匀度指数）显示秸秆还田处理的土壤细菌多样性最高,施肥处理（氮磷钾配施和秸秆还田）的土壤细菌多样性均高于不施肥处理。通过实时PCR技术定量了3种施肥处理的土壤细菌数量（4.34×1010—10.94×1010 个拷贝16S rDNA每克土）,与不施肥相比,施肥后土壤细菌数量增加了50%—100%。【结论】长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构及其多样性和数量均产生了深刻的影响,长期化肥和秸秆还田,土壤质量和土壤肥力提高,土壤细菌种群多样性和数量显著增加。     

南方红壤坡地人工林生态系统土壤细菌群落结构与丰度季节变化特征

[目的]探讨南方红壤坡地人工林生态系统土壤细菌群落结构与丰度的季节变化特征,为我国南方酸性红壤丘陵区生态修复造林树种的选择提供理论依据和参考.[方法]以湿地松林和油茶林土壤为研究对象,在两年的时间里分季节采集土壤样品,利用荧光定量PCR(qPCR)分析土壤细菌的丰度,末端限制性酶切片段长度多态性(T-RFLP)分析土壤细菌的群落结构.[结果]油茶林的土壤水含量、铵态氮和可溶性有机碳(DOC)含量及土壤细菌丰度均显著高于湿地松林土壤(P<0.05,下同),且两种林地的土壤细菌群落结构也产生明显分异.土壤细菌丰度和土壤理化性状随季节变化产生波动,但年际间变化规律不一致.两种林地土壤四季共有物种占绝对优势,群落结构季节变化不明显.土壤硝态氮、铵态氮和DOC含量与土壤细菌群落结构呈极显著相关(P<0.01).除油茶林的土壤细菌丰度与土壤水含量呈显著正相关外,其他环境因子与细菌丰度间的相关性不显著(P>0.05).[结论]树种不同而诱导的土壤养分状况变化是调控土壤细菌群落结构的关键因子.在我国南方红壤丘陵区,油茶林是一种比湿地松林更有利于提升土壤肥力和维持林地土壤生态质量的造林树种.     

2种施肥模式对次生盐渍化温室土壤及蔬菜养分含量的影响

通过大田试验,研究了2种施肥模式对次生盐渍化温室土壤、蔬菜养分的影响。结果表明,测土施肥(STFP)能平衡土壤养分,而传统施肥(TFP)土壤中已严重累积的硫和磷的含量继续增加,养分不平衡的状况更趋严重。TFP芹菜的地上部含氮量明显高于其他处理,而各处理蔬菜地下部的含氮量无显著差异(P0.05);各处理的不结球白菜的含磷量差异显著(P0.05),TFP的最高,STFP的最低,而芹菜的无显著差异;STFP蔬菜的地下部含钾量均显著高于对照(P0.05),而3处理间蔬菜的地上部含钾量差异不显著(P0.05);3处理均未影响蔬菜钙镁的含量,也未影响2种蔬菜地上部硫的含量,而STFP不结球白的地下部含硫量明显高于其他处理;STFP的蔬菜产量高于其他处理,其他处理间无显著差异(P0.05)。结果说明,TFP的钾含量相对偏低,其他大中量元素含量均能满足蔬菜生长的需要,并且磷、硫含量过高;而STFP能根据温室土壤养分与平衡状况,通过降低磷、硫的施用,增加钾的施用来不断调整施肥组成,能有效遏制温室土壤次生盐渍化的发生与发展,改善温室土壤的蔬菜生长环境并能提高蔬菜产量,是一种优良的调控与持续利用次生盐渍化温室土壤的措施。     

山西省保护地蔬菜长期施肥对土壤环境质量的影响

采用野外调查采样及室内分析方法,对山西省保护地蔬菜主产区土壤环境质量及菜农施肥量进行了调查分析。结果表明,目前山西省保护地肥料用量较高,与露地菜田和粮田相比,保护地化肥年投入纯养分高达1932．9kg·hm^-2,是露地菜田与粮田的2．76和5．91倍。有机肥年投入折纯养分高达1093．5kg·hm^-2,是露地菜田和粮田的1．25和4．08倍。保护地土壤pH值随棚龄增加有降低趋势,而0～20cm土层盐分有明显积累现象,土壤硝态氮累积也比较严重,灌溉淋溶并引起地下水硝酸盐超标的可能性很大。土壤微量元素铜、锌富集也很严重,其中有效锌含量超过1．8kg·kg^-2的样本数达43．9％,有效铜含量超过5kg·kg^-2的样本数达50％。对土壤重金属元素分析表明,镉有19％的样本数含量超出了污染起始值,砷有20％的样本数含量接近污染起始值。对汞而言,污染比较严重．几乎100％的样本数含量超出污染起始值。     

长期使用大棚栽培蔬菜对土壤pH值及微生物的影响

为了解长期使用大棚对土壤微生物的影响,选取使用10、15、25a的蔬菜大棚,对其土壤中主要微生物类群和部分功能微生物类群进行研究。结果表明:随着使用大棚进行蔬菜栽培年限的增加,土壤pH值逐渐降低,土壤中细菌数量明显减少,放线菌数量变化不显著;土壤中霉菌和酵母菌数量明显增加,细菌/真菌(B/F)值逐渐降低;好氧自生固氮菌、纤维素分解菌和氨化细菌数量逐渐增加。     

不同栽培环境下有机与常规蔬菜土壤的细菌群落多样性差异

土壤细菌群落在蔬菜栽培中发挥着重要作用.基于DNA和RNA水平,利用PCR-DGGE技术研究了不同栽培环境下有机与常规蔬菜土壤细菌群落多样性差异,以及土壤理化性质与细菌群落多样性的关系.结果表明:不同栽培方式下土壤细菌多样性存在明显差异,土壤微生物的优势种群和数量受有机、常规栽培和季节影响,有机栽培较之常规栽培能够显著增加土壤细菌群落多样性;聚类分析表明,16S rDNA细菌群落多样性与季节相关,而16S rRNA细菌群落多样性与栽培方式相关;差异条带测序显示,大多细菌与不可培养细菌种属有较高同源性,其余9种推测属于假单胞菌属;CCA分析说明pH是影响土壤细菌群落多样性的主要因素,有机栽培土壤中微生物生物量C、N以及有机质含量显著高于常规栽培土壤.综上,有机栽培能够丰富活性细菌群落多样性,具有土壤优化效应.     

长期不同肥料配施对设施土壤Hedly无机磷形态组成的影响

以设施蔬菜长期定位施肥试验土壤为研究对象,采用修正的Hedly磷素形态分级方法,探讨设施土壤不同肥料配施条件下,Hedly无机磷形态变化特征及其与氮钾养分之间的作用关系。结果表明:氮肥的施用能够在一定程度上降低设施土壤中活性无机磷和稳定性无机磷的含量,其中H2O-P对氮肥施用的响应程度最为明显,而对土壤中等活性无机磷(NaOH-Pi)含量有一定的提高作用。钾肥在与磷肥配施过程中对各个形态无机磷含量均有较大程度提高,但是在单独施用和与氮肥配施过程中对无机磷含量影响不大。可见,在设施栽培条件下土壤磷素形态组成发生了较大的变化,管理过程中磷肥要注意适当配合钾肥的施用,才能有效提高磷肥的利用效率。     

减量施磷对温室菜地土壤磷素积累、迁移与利用的影响

【目的】针对过量施磷问题,定位研究日光温室蔬菜生产磷肥减施潜力,明确适宜施磷范围。【方法】以北方温室蔬菜主栽种类黄瓜和番茄为研究对象,采用冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄种植模式,在基础土壤有效磷(Olsen-P)40.2 mg·kg~(-1)下,设计不施磷肥(P0)、减量施磷(P1)和农民常规施磷量(P2)3个磷肥用量水平。P0、P1、P2处理对应黄瓜单季施磷肥(P_2O_5)0、300、675 kg·hm~(-2),番茄单季施磷肥(P_2O_5)0、225、675 kg·hm~(-2)。3年6季定位研究蔬菜生产磷素盈亏、土壤有效磷供应与迁移,分析产量变化,推荐合理施磷范围。【结果】(1)农民常规施磷量年盈余磷480.0 kg P·hm~(-2)·a~(-1),每盈余磷100 kg P·hm~(-2)主根区0—20 cm土层Olsen-P增加2.7mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量70.2 mg·kg~(-1),2010年番茄季0—20 cm土层磷素饱和度(DPSM3)为80%,磷素土壤深层迁移明显。(2)减量施磷较农民常规磷量下降61.1%,3年磷素盈余量下降71.0%—77.3%,0—20 cm土层Olsen-P含量下降18.6%—43.5%,3年均值为49.3 mg·kg~(-1),接近瓜果类蔬菜Olsen-P农学阈值,关键生育期磷素吸收量无显著变化,产量保持在中高水平不降低;经过3年种植,0—20 cm土层DPSM3下降21个百分点,20—60 cm土层Olsen-P平均含量下降9.3%—30.1%,减施磷肥有效缓解了土壤磷素深层迁移。(3)不施磷肥导致土壤磷素亏缺,蔬菜从土壤中每攫取磷100 kg P·hm~(-2),P0处理0—20 cm土层Olsen-P含量下降3.4 mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量30.5 mg·kg~(-1),虽产量没有显著降低,但是2008年番茄高产下(140 t·hm~(-2))磷素吸收量较P1、P2处理下降19.8%—30.0%,产量呈降低趋势。(4)依据上述推荐:土壤有效磷含量≥40 mg·kg~(-1)的温室,冬春茬黄瓜产量水平170 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过300 kg·hm~(-2),秋冬茬番茄产量水平100 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过225 kg·hm~(-2)。【结论】华北平原温室蔬菜生产减施磷肥潜力较大。对于种植一段时间(≥3年)的温室,较农民常规减施磷60%,可以显著改善磷素盈余状况,缓解土壤有效磷积累,降低土壤磷素深层迁移量,保证黄瓜番茄持续中高产水平生产。     

高温闷棚对设施蔬菜根结线虫的防治效果及土壤微生物群落结构的影响

【目的】研究高温闷棚对蔬菜根结线虫和根际土壤微生物群落的影响。【方法】采用田间小区试验和高通量测序技术方法。【结果】高温闷棚后,灌水+覆膜处理和灌水+覆膜+药剂处理10 cm深土壤温度在60℃以上,持续时间50 min,根结线虫虫口减退率为100%,显著高于灌水未覆膜处理。高温增加了真菌和细菌物种丰度和多样性,但灌水+覆膜+阿维菌素处理的真菌物种丰度和多样性下降。生菜采收期,真菌物种丰度增加,多样性下降,细菌物种丰度和多样性均增加。高温促进了链格孢属、枝孢属真菌和uncultured_bacterium_c_S0134_terrestrial_group细菌繁殖,抑制了鞘氨醇单胞菌属繁殖。【结论】灌水+覆膜的闷棚方式可有效防治根结线虫且可影响土壤中微生物群落结构,下茬生菜生长期,土壤中微生物群落逐步恢复,该闷棚方式适宜在新疆温室蔬菜应用。     

施肥对设施菜地土壤硝态氮累积及pH的影响

在甘肃武威市设施栽培条件下,通过田间小区试验研究了不同施肥量及肥料种类(化肥、有机肥、有机+无机)对设施土壤硝态氮累积、硝态氮在土壤剖面运移及土壤pH值变化的影响。结果表明:施氮量和肥料种类对土壤硝态氮的累积和淋溶均有较大的影响,随施氮量的增加,土壤剖面硝态氮累积量增加,其中对0～20cm土层硝态氮累积量的影响最为显著;在同等施氮量时,单施无机肥处理(NPK)、有机无机肥减半配施处理(1/2MNPK)、单施有机肥处理(M),在40～150cm土层硝态氮的累积量分别为267.33、211.94、125.72kg.hm-2,表明只施用化肥较有机肥、有机肥与化肥配施更易造成土壤硝态氮淋溶并在深层累积。将农户习惯施肥量(MNPK)减半后施用(1/2MNPK)对蔬菜产量没有影响,并且显著减少了硝态氮在土壤中的累积,表明当地农户设施栽培肥料施用量过高,不仅造成肥料利用率低,栽培成本高,还可能给地下水位较浅的地区带来环境污染的风险。此外,土壤硝态氮含量与pH值呈极显著负相关关系,表明硝态氮在土壤中大量累积会造成土壤pH值的下降。