稻虾共作对稻田土壤nirK反硝化微生物群落结构和多样性的影响

稻虾共作是水稻种植与克氏螯虾共作形成的互利共生的稻田种养复合生态模式。目前对稻虾共作模式稻田反硝化微生物多样性和群落结构的影响尚不清楚。本研究以江汉平原常规中稻模式(MR)为对照,设置连续3年(2014—2016年)稻虾共作模式(CR)为处理,通过特异引物提取中稻抽穗期稻田土壤nirK基因,采用Illumina Miseq高通量测序技术,探讨稻虾共作模式对稻田土壤nirK反硝化微生物多样性和群落结构的影响。结果表明:稻虾共作模式显著提升水稻抽穗期稻田土壤中硝态氮、全氮及全碳的含量,对土壤碳氮比、碱解氮和铵态氮含量没有显著影响。稻虾共作模式显著增加稻田土壤nirK基因微生物的丰富度指数,但对nirK基因微生物的多样性指数影响不显著。稻虾共作模式改变了nirK基因微生物在目、科、属、种水平的群落组成,较常规中稻模式,稻虾共作模式在各分类水平组成类群均减少;稻虾共作模式较常规中稻模式改变了目的种类,对共有目相对丰度没有显著性改变。RDA分析表明稻虾共作模式对土壤nirK基因菌群的群落结构有一定的改变,但稻虾共作模式与常规中稻模式在群落结构上仍保留着一定的相似性。硝态氮含量是影响nirK反硝化细菌群落结构的主效因子。可见,稻虾共作模式对微生物多样性指数没有显著影响,但显著增加了微生物丰富度指数,改变了稻田土壤nirK反硝化微生物在目、科、属、种的群落结构。     

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。     

转基因水稻秸秆还田对土壤硝化反硝化微生物群落的影响

转基因作物可能通过根系分泌物和植株残体组成的改变及外源基因的转移释放令土壤微生物群落产生变化,影响土壤微生物的生态功能。氨氧化细菌和反硝化细菌是驱动土壤硝化和反硝化过程的关键微生物,其群落结构的变化直接关系土壤氮素的转化与利用。本研究利用荧光定量PCR和PCR-DGGE技术分析了转cry1Ac/cpti双价抗虫基因水稻‘Kf8’秸秆还田降解过程中,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌群落丰度与组成的变化,探讨转基因水稻是否存在影响稻田土壤氮素转化与N2O排放的可能。结果显示:无论是氨氧化细菌amo A基因还是反硝化细菌nirS基因,其丰度在转基因水稻‘Kf8’与非转基因水稻‘Mh86’的秸秆还田土壤中都没有显著差异;转基因水稻‘Kf8’和非转基因水稻‘Mh86’秸秆还田降解过程中0~10 cm土层中的amo A基因丰度均显著高于10~20 cm及20~30 cm土层(P0.05);各深度土层中的nirS基因丰度均存在随秸秆还田时间延长而增加的趋势。水稻秸秆还田降解过程中,转基因水稻‘Kf8’的土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的群落多样性指数及组成,均与非转基因水稻‘Mh86’没有显著差异。相关分析结果表明土壤氨氧化细菌和反硝化细菌群落组成均与水稻秸秆还田时间存在显著相关性(P=0.002),反硝化细菌群落组成还与土层深度显著相关(P=0.024)。本研究表明转cry1Ac/cpti抗虫基因水稻秸秆还田对稻田土壤硝化和反硝化关键微生物群落不会产生明显影响。就土壤微生物群落而言,转cry1Ac/cpti抗虫基因水稻秸秆还田不存在影响土壤氮素转化与N2O排放的可能。     

秸秆还田对汉中盆地稻田土壤有机碳组分、碳储量及水稻产量的影响

为探索稻麦或稻油轮作制下,小麦、油菜秸秆还田对汉中盆地稻田土壤碳库组分的变化,设置小麦秸秆不还田(WSN)、小麦秸秆常规还田(WS)、小麦秸秆促腐还田(WSM)、油菜秸秆不还田(RSN)、油菜秸秆常规还田(RS)、油菜秸秆促腐还田(RSM),共6个处理,通过大田试验研究了不同秸秆类型及还田方式对稻田0—5,5—10,10—15,15—20,20—25cm 5个土壤层次中的土壤容重、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、活性有机碳效率(ACL)、碳储量(SCS)、碳库管理指数(CPMI)及水稻产量的影响。结果表明:秸秆还田显著降低0—15cm土层容重,对15—25cm并未产生显著影响。与不还田相比,秸秆还田明显增加了各层次土壤有机碳库指标含量,但TOC和LOC含量均随土壤深度的增加而减少,两者在0—15cm土层含量较高,具有明显的表层富集现象;与不还田相比,小麦及油菜秸秆还田后可明显增加稻田0—25cm土层中的土壤碳储量(SCS),增幅可达21.9%~23.5%和1.7%~6.7%。不同土层中的LOC、ACL、CPIM对秸秆类型的响应不同,具体表现为小麦秸秆还田(WS、WSM)对0—15cm土层具有显著促进作用,而油菜秸秆还田(RS、RSM)对15—25cm土层中的有显著促进作用。产量方面,秸秆促腐还田模式下(WSM、RSM)水稻产量最高,常规还田模式(WSN、RSN)次之,而不还田时产量最低。相关分析显示0—10cm土壤活性有机碳有效率与水稻产量显著相关。秸秆还田是提高汉中盆地稻田土壤有机碳和产量较为有效的农田管理措施。两种轮作模式下,小麦秸秆全量旋耕还田更有利于固持稻田土壤有机碳和增加水稻产量增加。     

秸秆还田提高水稻-油菜轮作土壤固氮能力及作物产量

为探讨西南山区水稻-油菜轮作模式下秸秆还田对作物产量和土壤氮素固持能力的影响,于2013-2015年在洱海流域稻油轮作农田中设置空白处理(CK)、单施化肥(CF)、化肥+玉米秸秆(CFMS)以及化肥+蚕豆秸秆(CFBS)4个处理,测定分析了作物产量、土壤微生物量及土壤理化性质等关键指标。结果表明,与CF处理相比,秸秆还田提高水稻、油菜产量及其地上部含氮量,增加氮素有效输出。不同处理土壤微生物量碳、氮质量分数存在差异,其大小顺序为:CFMSCFBSCFCK。与土壤碳氮比相比,土壤微生物熵和微生物量C/N对秸秆还田做出快速响应,秸秆还田提高土壤微生物熵,降低微生物量C/N。此外,秸秆还田显著降低油菜收获后的土壤硝态氮残留(P0.05),与CF相比,玉米秸秆和蚕豆秸秆还田分别使土壤硝态氮残留量减少11.6%~55.0%和13.7%~52.3%。可见,中国西南山区稻油轮作模式下秸秆还田能提高作物产量和含氮量,增强土壤微生物氮素固持能力,有效降低土壤氮素流失风险,且玉米秸秆在增产、固氮方面的作用优于蚕豆秸秆。结果可为提高西南山区水稻、油菜产量,增强土壤氮素固持能力,降低土壤氮素流失风险提供参考。     

秸秆与有机无机肥配施对潮土关键微生物及小麦产量的影响

秸秆与化肥和鸡粪配施改变了土壤微生物群落结构及微生物间的相互作用关系,但这种变化与小麦产量间的关系尚不清楚。本研究依托7年长期定位试验,选取5个施肥处理：不施化肥+秸秆离田（N0S0）、不施化肥+秸秆还田（N0S）、常规施化肥+秸秆离田（NS0）、常规施化肥+秸秆还田（NS）和施化肥+秸秆还田+鸡粪替代20%氮肥（NSM）,研究了不同施肥方式对细菌-真菌共现网络中微生物组成的影响,以及关键微生物与小麦产量间的相关关系。结果表明,与N0S0处理相比,NS0、NS和NSM处理的小麦籽粒产量分别提升539.20%、611.56%和676.56%,而N0S处理无显著变化。细菌和真菌群落组成均可分成显著不同的3组,分别为N0S0+N0S、NS0以及NS+NSM,即微生物群落组成在是否施用化肥之间显著不同;相同施用化肥情况下,在是否有施用有机物料之间显著不同。将重要性从高到低排序,有效磷（AP）、电导率（EC）、微生物生物量氮（MBN）、土壤有机碳（SOC）、易氧化有机碳（ROC）和颗粒有机碳（POC）是导致不同处理细菌群落结构变化的主要土壤理化性质,EC、MBN、ROC、POC、AP和SOC是导致不同处理真菌群落结构变化的主要土壤理化性质。细菌-真菌共现网络中,两个关键模块（模块1和模块4）与小麦产量变化显著相关。NS+NSM处理提升了模块4中与小麦产量正相关的类诺卡氏菌属（Nocardioides）、纤维单胞菌属（Cellulomonas）、Pir4_lineage、金孢子菌属（Chrysosporium）、无茎真菌属（Acaulium）和裂壳菌属（Schizothecium）等有益菌的相对丰度,它们可降解纤维素和木质素、促进养分转化和循环或抑制病原菌生长;并显著降低了模块1中与小麦产量负相关的葡萄穗霉属（Stachybotrys）、无色穗孢属（Achroiostachys）和Fusicolla的相对丰度,它们为不利于土壤健康和作物生长的植物病原真菌。因此,化肥配施秸秆及化肥配施秸秆和鸡粪利于关键有益微生物增加及病原真菌减少,关键微生物的功能和相对丰度对小麦产量具有影响。     

长期施肥对稻田土壤微生物群落结构及氮循环功能微生物数量的影响

  【目的】   稻田是陆生生态系统中重要的氮库之一,在氮素生物地球化学循环中具有重要地位。研究不同施肥处理对稻田土壤微生物群落结构及其功能的影响具有重要意义。   【方法】   田间试验位于江苏省金坛市,在取样时试验已进行了6年。施肥处理包括:不施肥对照 (CK)、施化肥 (CF)、化肥+猪粪混施 (CMF)、化肥+秸秆混施 (CSF)。采用高通量测序和定量PCR方法测定稻田土壤微生物群落结构及氮循环相关功能微生物数量。   【结果】   在施用肥料6年后,土壤全碳、可溶性有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮含量均不同程度地提高。与CF相比,CSF和CMF处理土壤pH升高,全碳、可溶性有机碳与养分含量升高。CK与施肥处理的土壤细菌群落结构差异明显,不同施肥处理的细菌群落结构之间有明显差别。聚类结果显示,CK与CMF处理细菌群落聚类更接近,CF处理和CSF处理细菌群落结构更为接近;与CK相比,CF、CMF、CSF处理土壤中氨氧化细菌 (AOB) 和铁氨氧化微生物Feammox A6的丰度显著提高,其中Feammox A6分别增长87.6%、158%和157%。冗余分析结果表明,施肥过程及其对土壤化学性质的改变显著影响土壤细菌群落的组成和分布。   【结论】   施肥导致的反应底物 (NH₄+、NO₃–含量) 及土壤理化性质的差异,是土壤微生物群落结构和功能微生物数量响应的主要决定因素。不施肥与化肥配施猪粪的土壤细菌群落聚类更接近,施化肥与化肥配施秸秆的细菌群落结构更为接近。施肥对氨氧化细菌AOA数量影响不明显,但显著提高氨氧化古菌AOB和厌氧铁氨氧化功能微生物Feammox A6的数量,特别是有机肥 (猪粪、秸秆) 提高Feammox A6数量的效果大于化肥。长期单施化肥土壤中厌氧氨氧化细菌丰度显著降低,反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高;化肥配施猪粪土壤中的厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显,反硝化功能基因narG、nirK、nosZ丰度显著增高;化肥配施秸秆处理厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显,反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高。     

稻田水分管理和秸秆还田对甲烷排放的微生物影响

为了探讨不同水分管理和秸秆还田对稻田甲烷排放的影响机理,依托中国科学院亚热带农业生态研究所长沙农业环境监测研究站长期定位试验,选择长期淹水(CF)、秸秆还田+长期淹水(HS+CF)、常规灌溉(IF)、秸秆还田+常规灌溉(HS+IF)4个处理,应用限制性片段长度多态技术(T-RFLP)和实时荧光定量PCR技术在DNA和c DNA水平对比研究不同水分管理和秸秆还田影响稻田土壤甲烷排放的微生物分子机理。结果表明:长期淹水处理的甲烷排放量显著高于常规灌溉处理,秸秆还田处理对甲烷排放的影响不显著。产甲烷菌和甲烷氧化菌群落结构只对土壤水分管理产生响应,对秸秆还田没有响应。水分管理和秸秆还田显著影响产甲烷菌的数量,却对甲烷氧化菌数量没有影响。产甲烷菌和甲烷氧化菌群落组成和表达群落组成存在明显的分异,c DNA水平上产甲烷菌和甲烷氧化菌表达群落组成对水分管理的响应比DNA水平群落组成更敏感。稻田甲烷排放通量与mcr A和pmo A基因丰度和表达丰度均没有显著相关性,只与DNA水平基因丰度比值(mcr A/pmo A)呈显著正相关关系。可以看出,长期淹水处理可以通过改变土壤中产甲烷菌和甲烷氧化菌的群落结构和数量及两者数量的比例来调控甲烷的排放量。     

不同种类秸秆还田对单季稻田CH4排放和功能微生物丰度的影响

【目的】阐明稻田土壤CH₄排放及其相关功能微生物对不同种类秸秆施用的响应机制，为稻田生态系统CH₄排放预估和减排措施的选择提供理论依据。【方法】以太湖地区典型单季稻田的原柱状土为研究对象，通过设置温室栽培试验，同步监测水稻秸秆(RS)、小麦秸秆(WS)、玉米秸秆(MS)施用模式下水稻各生长期CH₄排放通量、水稻产量、土壤微生物量碳氮含量等因子，定量化研究CH₄排放相关菌群及功能基因的群落丰度。【结果】与对照相比，RS、WS和MS处理下水稻生长期CH₄排放量分别增加289.65%、263.30%和344.43%，单位水稻产量CH₄排放量分别增加210.40%、182.35%和282.80%。水稻生育期中，土壤产CH₄菌(mcrA)群落丰度呈现上升趋势而CH₄氧化菌(pmoA)呈先上升后下降趋势。与对照相比，拔节期RS处理显著增加细菌16S rRNA和pmoA基因拷贝数，成熟期WS处理显著增加mcrA拷贝数，而MS处...     

秸秆还田方式对根际固氮菌群落及花生产量的影响

  【目的】  固氮微生物是土壤中重要的功能微生物,其多样性和群落组成变化能够影响土壤氮素固定与氮循环过程,探究不同秸秆还田方式对根际土壤固氮菌多样性和群落组成的影响机制具有重要意义。  【方法】  基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站花生单作系统不同秸秆还田长期定位试验,设置不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、NPK肥+秸秆还田(NPKS)、NPK肥+秸秆猪粪配施(NPKSM)和NPK肥+秸秆生物炭(NPKB) 5个处理,利用高通量测序技术,分析不同秸秆还田方式下根际固氮菌多样性和群落组成的变化特征。  【结果】  秸秆还田处理下土壤有机碳(SOC)、速效钾、全磷、有效磷、全氮含量提升,其中以NPK肥+秸秆猪粪配施(NPKSM)处理效果最佳。秸秆还田增加了固氮微生物多样性,并显著改变其群落组成,在纲水平上固氮菌以α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,82.5%)为优势类群;在属水平上以慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium,51.9%)为优势类群。土壤有效磷是影响固氮菌多样性指数的主要因素,而土壤pH、SOC、速效钾、全磷、有效磷、全氮和铵态氮是影响固氮菌群落组成的主要因素。结构等式方程研究结果表明土壤有效磷和全氮通过改变δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)的相对丰度和固氮菌群落组成间接影响花生产量。  【结论】  秸秆还田显著提升了土壤肥力,土壤有效磷是根际固氮菌多样性和群落组成改变、花生产量提高的重要驱动因素,通过提高Deltaproteobacteria的相对丰度促进了花生增产。本研究为建立合理的秸秆还田措施,增强生物固氮潜力以及提升红壤肥力与健康提供科学依据。     

有机物料类型对烟草根际微生物及烟叶产质量的影响

作为土壤微生物重要的碳、氮源,有机物料在调节根际微生物群落结构、改善土壤养分循环、提高作物产质方面发挥着重要作用。本文以常规化肥处理为对照,设定等有效氮条件下水稻秸秆还田、油菜绿肥翻压和饼肥(腐熟)等3种有机物料类型对烟草根际土壤酶活性、微生物功能多样性及烟叶产质的影响,以期为合理施用有机物料来提高烟叶品质提供科学依据。结果表明,稻草还田和油菜绿肥翻压处理显著提升了烟草根际脲酶活性,但对根际过氧化氢酶活性无显著影响;Biolog分析发现稻草还田和油菜绿肥翻压显著提高了烟草生育后期根际微生物群落的代谢活性和功能多样性指数,碳源利用类型差异是引起有机物料处理下烟草根际微生物群落变异的重要因素,其中糖类碳源影响最大。有机物料处理下烟叶化学指标无显著变化,但上中等烟叶比例显著提高,其中稻草还田和油菜绿肥翻压处理下烟叶产值分别比对照提高29.4%、19.8%。本研究表明,植烟土壤上合理采用有机物料部分替代化肥的施肥措施有效改善了烟草根际微生态环境,提升烟叶品质,可作为烟草优质生产的有效栽培措施。     

稻草还田对烟田追肥气态氮损失及相关微生物的影响

研究不同农业措施下N2O和NH3的排放,对减缓温室效应及雾霾治理有重要意义。针对烟田追肥浇施的特殊管理方式,以水稻烤烟轮作定位试验为平台,于2017年选择单施化肥（NPK）、化肥+稻草还田（NPKS）、化肥+稻草还田+饼肥（NPKSB）3个处理,研究稻草还田对追肥气态氮损失及其相关微生物群落结构的影响。研究显示,烤烟追肥后土壤NH3挥发和N2O排放速率开始上升,2～3d达到最大,之后开始下降。NPK处理追肥氨挥发氮量为1.45±0.04 kg/hm2、N2O排放氮量为2.49±0.23 kg/hm2,气态氮损失中以N2O排放为主。与单施化肥相比,稻草还田配施化肥提高了土壤含水量、改变了氧化亚氮还原酶基因（nosZ）和氨氧化细菌（AOB,Ammonia Oxidizing Bacteria）的微生物群落结构,其根瘤菌目相对丰度显著降低、红螺菌目相对丰度显著升高;同时N2O排放量增加了55.35%、氨挥发氮量显著降低了11.43%,气态氮损失显著增加。与单施化肥相比,化肥+稻草还田+饼肥处理提高了土壤含水量、改变了nosZ和AOB基因的微生物群落结构,其伯克尔霍尔德氏菌目相对丰度显著提高。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量与单施化肥差异不显著,氨挥发氮量显著降低了8.91%,但两者气态氮损失差异不显著。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量较化肥+稻草还田处理降低27.82%,但两者氨挥发量差异不显著。综上所述,秸秆还田抑制了土壤氨挥发、激发了N2O排放,稻草还田配施饼肥能够降低土壤氨挥发、抑制稻草还田引起的N2O排放。     

小麦蚕豆间作对根际土壤氮转化微生物的影响

通过田间小区试验,采用磷脂脂肪酸(PLFA)、实时荧光定量PCR研究了小麦蚕豆间作不同生育期对根际土壤微生物群落的变化、氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)以及反硝化细菌中亚硝酸还原酶(nirK)、一氧化氮还原酶(norB)和氧化亚氮还原酶(nosZ)基因拷贝数以及土壤酶活性和土壤硝态氮、铵态氮含量的影响。结果表明:与单作相比,小麦蚕豆间作显著提高了根际土壤中总的PLFAs生物量、细菌、真菌、放线菌和好氧菌的生物量。土壤样品中的amoA基因拷贝数在10~5~10~6范围内AOB的amoA基因数量高于AOA。在不同的生育期,根际土壤中nirK的基因拷贝数都是间作高于单作;在拔节期,间作蚕豆的norB基因显著高于其他种植模式(P0.05);在拔节期、抽穗期,nosZ基因均是间作显著高于单作(P0.05),并随着生育期呈现降低的趋势。间作降低了根际土壤NO_3~--N的含量,提高了NH_4~+-N的含量(P0.05)。说明小麦蚕豆间作后改变了根际土壤的微环境,使得土壤微生物群落结构发生改变,这种改变在一定程度上能够对土壤氮素的有效保蓄和供应、同时防止氮素损失和污染起到积极作用,为间作增产提供了氮素营养保障。     

不同施肥处理对太湖地区水稻土团聚体粒组细菌和真菌组成和多样性的影响

选择太湖地区水稻-油菜轮作的长期肥料试验的水稻田,采集原状土进行团聚体颗粒分离,提取土壤微生物DNA进行PCR-DGGE分析,通过对DGGE结果进行主成分分析和多样性指数的计算,比较秸秆还田和化肥配施与单施化肥两施肥处理对土壤团聚体中微生物群落组成和多样性的影响。结果表明：与单施化肥相比,秸秆还田显著改变了2 000 ~ 200 μm和200 ~ 20 μm两粒组中细菌和真菌的群落组成,说明较大颗粒组中微生物群落组成灵敏响应施肥措施的变化。不同团聚体粒组微生物群落多样性存在差异,细菌的多样性在2 000 ~ 200 μm与＜2 μm粒组中较高,真菌则在大粒组中表现出较高的多样性,而且由团聚体粒组本身带来的微生物多样性的变异大于施肥措施引起的变异。     

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。     

秸秆还田种类对稻田N2O排放及硝化反硝化微生物的影响

以太湖流域典型单季稻田的原状土柱为研究对象,通过设置温室土柱试验,同步监测3种秸秆(水稻秸秆RS、小麦秸秆WS、玉米秸秆MS)施用下水稻各生长期N₂O排放、水稻产量和土壤理化因子,同时定量化分析多个N₂O排放相关菌群及功能基因的丰度,以阐明N₂O排放对不同种类秸秆施用引发的微生物响应机制,筛选控制单季稻田N₂O减排增效最佳的秸秆种类。结果表明：与对照相比,RS、WS和MS处理下水稻生长期N₂O排放量分别增加162.32%、107.11%和9.48%,其中RS处理显著高于MS处理。水稻生育期内,土壤氨氧化菌(AOA、AOB)和反硝化菌群落(nir S、nos Z)丰度均呈现先上升后下降的变化趋势。与对照相比,拔节期RS处理显著增加AOA、AOB、nirS和nosZ拷贝数,MS和WS处理对上述功能基因丰度均无显著影响。各生育期土壤NH₄⁺-N含量整体高于NO₃^–-N含量,二者均在水稻分蘖期达到峰...     

稻田土壤真菌群落多样性和组成对麦秸还田的响应

在室内模拟试验下,采用常规分析和高通量测序技术,研究了淹水培养30 d后,不同量小麦秸秆(0、10、20和50 g/kg)施用下两种类型的稻田土壤(高砂土和黄泥土)真菌群落多样性和组成的演替规律及其驱动因子。结果表明:秸秆还田显著降低了高砂土真菌群落多样性并改变了高砂土真菌群落组成,但不同量秸秆还田下,高砂土真菌群落组成并无显著性差异;而秸秆还田对黄泥土真菌群落多样性并无显著影响,与未施用秸秆相比,低秸秆施用量(10和20 g/kg)并未显著改变黄泥土中真菌群落组成,而当秸秆施用量为50 g/kg时,黄泥土真菌群落组成明显迁移。进一步的典范相关分析(CCA)发现,pH、EC和有机质(SOM)是影响秸秆还田后高砂土真菌群落迁移的重要因子,而pH、EC、SOM和碳氮比(C/N)是影响秸秆还田后黄泥土真菌群落迁移的主要调控因子。综合分析认为,秸秆还田主要通过改变土壤性质来调控真菌群落结构,而不同类型土壤的真菌群落多样性和组成对秸秆还田的响应不同。     

秸秆与有机无机肥配施对不同质地潮土土壤质量和小麦产量的影响

秸秆与化肥和粪肥配施是改善土壤质量的有效措施,但其在不同质地潮土中对小麦产量的影响及影响机制尚不清楚。本研究基于中国科学院封丘农业生态实验站设置的7年长期定位试验,选取砂质、壤质和黏质3种质地潮土（下文分别简称砂土、壤土和黏土）,每种质地潮土均包含5个处理：不施化肥+秸秆离田（N0S0）、不施化肥+秸秆还田（N0S）、常规施化肥+秸秆离田（NS0）、常规施化肥+秸秆还田（NS）和施化肥+秸秆还田+鸡粪替代20%氮肥（NSM）,研究了不同施肥模式在不同质地潮土中对土壤质量和小麦产量的影响。结果表明,在砂土、壤土和黏土中,与N0S0处理相比,NS处理的籽粒产量分别增加611.56%、440.00%和403.55%,NSM处理的籽粒产量分别增加676.56%、546.67%和492.86%。在砂土、壤土和黏土中,与N0S0处理相比,N0S和NS0处理的土壤质量指数（SQI）显著提升,NS处理则进一步提升。NSM处理在砂土中SQI优于NS处理,但在壤土和黏土中与NS处理无显著差异。随机森林分析表明,砂土中,pH、碱解氮（AHN）、可溶性有机氮（DON）、有效磷（AP）、有机碳（SOC）和速效钾（AK）是影响籽粒产量的关键土壤性质;壤土中,AP、pH、AK、AHN、微生物生物量碳（MBC）和SOC是影响籽粒产量的关键土壤性质;黏土中,AP、DON、AHN和pH是影响籽粒产量的关键土壤性质。偏最小二乘路径模型表明,在砂土、壤土和黏土中,影响小麦产量的关键土壤性质均受施肥模式显著调控,且均对SQI具有显著影响,而SQI均对小麦籽粒产量具有直接显著影响,影响小麦产量的关键土壤性质可以作为监测土壤质量和小麦产量变化的指标以指导优化施肥。此外,在壤土中,SQI还通过影响小麦产量构成因素而间接影响籽粒产量。因此,秸秆与化肥和鸡粪配施改善了土壤质量,并在不同质地潮土中通过不同作用方式直接或间接影响了小麦产量。     

水稻土厌氧氨氧化对不同耕作方式与秸秆还田的响应

【目的】研究稻田土壤厌氧氨氧化微生物活性、丰度和群落结构对不同耕作方式与秸秆还田的响应,为稻田土壤氮素管理提供科学依据。【方法】设置3个不同耕作方式(翻耕、旋耕、免耕)+秸秆还田处理,同时设置翻耕+秸秆不还田处理作为对照,采用_¹⁵N示踪法、荧光定量PCR及Illumina测序分别分析厌氧氨氧化菌潜在活性、功能基因hzsB拷贝数及群落组成。【结果】秸秆还田条件下,厌氧氨氧化菌潜在活性表现为免耕>旋耕>翻耕(p<0.05),对照与旋耕+秸秆还田处理无显著性差异。各处理之间厌氧氨氧化菌功能基因(hzsB)拷贝数无显著性差异。Illumina测序从属水平鉴定出Kuenenia和Scalindua两种已知的厌氧氨氧化菌及部分未鉴定属,且各处理间二者的相对丰度具有负相关关系(p<0.05)。相关性分析结果表明,厌氧氨氧化菌活性与土壤反硝化活性显著相关,与功能基因拷贝数及群落组成无显著相关性。【结论】水稻田长期秸秆还田和不同耕作方式改变了厌氧氨氧化菌活性和群落组成,但其数量未发生显著变化。水稻田秸秆还田加翻耕可一定程度上抑制土壤氮损失,而秸秆还田与免耕结合的田间管理方式提高了土壤氮素损失潜力。     

全年稻麦秸秆还田对稻田土壤细菌群落结构的影响

为了研究全年尺度下稻麦轮作系统中稻、麦秸秆全量还田对稻田土壤生态环境的影响,设置全年稻和麦秸秆均不还田(CK)、小麦季稻秸秆还田(W-RS)、水稻季麦秸秆还田(R-WS)、全年稻和麦秸秆全量还田(RWS)4个处理,采用 Illumina高通量测序技术比较了这 4种全年秸秆还田模式下稻田土壤细菌群落结构的变化特征,并分析其理化性质。结果表明:与 CK相比,秸秆还田可提高土壤有机质、氮磷钾养分含量,全年稻、麦秸秆全量还田及 0～ 5 cm土层土壤增幅较大。秸秆还田并没有显著提高土壤细菌多样性指数;各处理中前三位优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi),分别占总序列的