短期宽窄行种植模式下秸秆机械化还田潮土微生物多样性特征

为揭示宽窄行种植模式下秸秆还田的土壤微生物多样性特征,基于高通量测序技术,分析在小麦/玉米轮作模式下宽行和窄行0～20、20～40和40～60 cm共3个深度范围土层中微生物群落多样性的特征及与土壤理化因子的关系。宽行和窄行土样的微生物多样性（Shannon指数）都随土壤深度增加而降低。同一深度下,宽行土样的物种多样性普遍高于窄行。不同地区及不同深度土样的群落结构具有较大差异。在门水平上,两种土样中的优势菌门为变形菌门、拟杆菌门、芽单胞菌门、酸杆菌门和放线菌门。窄行变形菌门、拟杆菌门的相对丰度略高于宽行,而芽单胞菌门、酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和厚壁菌门低于宽行。在属水平上,溶杆菌属、交替赤杆菌属和鞘氨醇单胞菌等为优势菌属。全氮、碱解氮、速效磷、速效钾和有机质与绿弯菌门、酸杆菌门、放线菌门和芽单胞菌门呈正相关,但与变形菌门、拟杆菌门等呈现负相关关系。宽行表层土的碳水化合物代谢功能基因拷贝数显著高于窄行表层土样。短期宽窄行种植模式下麦秸和玉米秸秆还田可增加土壤物种的多样性,为进一步优化秸秆还田方法、改良土壤生态系统奠定了坚实的基础。      

生物炭对设施黄瓜根际土壤养分和菌群的影响

以设施黄瓜根际土壤为试验对象,通过每hm2添加5、10、20、40、60 t不同生物炭量作为处理,研究黄瓜结果期养分和细菌群落变化规律,探讨生物炭调控二者间相互作用机制。试验结果表明:在生物炭添加量为5~60 t/hm2时,在黄瓜结果期可不同程度提高根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机碳含量和全氮质量比;在20~60 t/hm2时,可明显提高结果盛期根际土壤细菌中变形菌门、放线菌门、厚壁菌门丰度而降低酸杆菌门、绿弯菌门丰度;生物炭通过调控并提高变形菌门γ-变形菌纲、放线菌门放线菌纲放线菌目等细菌数量和比例,促进根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾质量比的提高;经综合比较,20 t/hm2的生物炭量处理效果优于其他处理,与对照相比,在结果盛期可提高根际土壤碱解氮质量比39.86%、速效磷质量比135.95%、速效钾质量比81.35%、有机碳质量比82.89%、全氮质量比73.77%。     

高粱绿肥种植密度对设施黄瓜根系生长相关因子的影响

以设施黄瓜为研究对象,在黄瓜定植前40 d分别播撒240、120、60 kg/hm~2不同密度高粱种子,并于黄瓜定植前将高粱植株作为绿肥翻入土壤,研究其对黄瓜结果期生长指标、根际土壤养分含量以及细菌群落结构变化的影响,探讨其影响黄瓜生长指标、根际养分含量和菌群结构变化的内在机制。试验结果表明:240 kg/hm~2种植密度的高梁绿肥可显著提高黄瓜根际土壤有机质质量比31.66%、碱解氮质量比8.75%、速效磷质量比13.89%、速效钾质量比16.86%、脲酶活性6.85%,显著提高结果期黄瓜茎粗12.83%、根系数15.81%、根总体积24.11%、叶片总面积11.43%、单株结瓜数10.97%、总产量9.81%;240 kg/hm~2种植密度的高粱绿肥可明显提高黄瓜根际土壤中变形菌门、放线菌门、厚壁菌门比例而降低酸杆菌门、绿弯菌门、拟杆菌门比例,明显提高鞘脂单胞菌科、黄色单胞菌科、红螺菌科、中华杆菌科、生丝微菌科比例而降低Gp6科、Gp16科、Gp4科比例。该处理主要通过降低根际土壤绿弯菌门和提高鞘脂单胞菌科、中华杆菌科比例而提高脲酶活性,通过提高厚壁菌门、黄色单胞菌科、红螺菌科和降低根际土壤酸杆菌门比例而促进碱解氮质量比、速效磷质量比、茎粗、叶片总面积、根系数、根总体积的提高,最终促进黄瓜生长并提高产量。     

麦秸秆配施沼液或化肥对梨产量及土壤细菌群落的影响

为探究麦秸秆配施沼液或化肥对梨生长发育及土壤细菌群落的影响,分析了等量氮素处理下全化肥(CF)、秸秆配施化肥(S-CF)、秸秆配施沼液(S-BS)、全沼液(BS)及不施肥(CK)对梨果产量及土壤细菌群落的影响。结果显示,与CK处理相比,CF处理提高梨果产量最好,其次为S-CF、S-BS处理。S-CF处理土壤细菌Chao1指数和Shannon指数明显高于其他各处理,其次为S-BS,BS处理土壤细菌Chao1指数和Shannon指数最低。主要优势菌纲为变形菌纲,占细菌类群的38.18%～46.45%。与CK处理相比,变形菌纲和拟杆菌纲相对丰度在BS处理最高,厌氧绳菌纲、酸杆菌纲和放线杆菌纲相对丰度在BS处理组最低。秸秆处理降低变形菌纲和拟杆菌纲的相对丰度,提高厌氧绳菌纲、酸杆菌纲和放线杆菌纲相对丰度。结果表明,秸秆配施沼液或化肥不会导致梨果产量降低,还提高土壤细菌群落丰富度和多样性,可为当地梨产业合理施肥提供理论依据。     

旱区滴灌条件下不同养分组合对叶用枸杞土壤活性碳库及细菌群落的调控效应

为探明干旱区滴灌条件下不同氮磷养分组合对叶用枸杞土壤活性碳库、细菌多样性及群落特征的影响,该研究设置施氮量(40,60和80 mg/L)、施磷量(10,20和30 mg/L)2因素3水平试验,采用高通量测序等方法研究土壤细菌群落特征与土壤环境因子之间的关系.结果表明,滴灌不同氮磷养分组合通过改善土壤养分状况,从而影响叶用枸杞产量.施氮60 mg/L、施磷30 mg/L处理下,N2P3处理下,叶用枸杞产量最高.施氮60 mg/L、施磷10 mg/L,N2P1处理下叶用枸杞根际土壤细菌群落多样性和丰富度表现最佳.不同氮磷配施处理下根际土壤细菌群落相对丰度存在差异,门水平优势类群主要为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽孢菌门(Gemmatimonadetes)和厚壁菌门(Firmicutes)等.冗余分析(RDA)和相关性Heatmap图表明,不同处理下土壤细菌群落多样性与有机碳(TOC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和硝态氮(NO3-N)等环境因子显著相关.综上,滴灌条件下合理氮磷配施能有效改变土壤细菌群落结构,提升土壤肥力,为旱区叶用枸杞养分高效利用和资源可持续发展提供理论依据.     

亏缺灌溉对河套灌区向日葵土壤微生物群落结构多样性的影响

为明确亏缺灌溉对向日葵生育期内土壤微生物群落的影响,在河套灌区开展田间试验.以当地灌水水平为对照CK(330 mm),设置2个水分亏缺处理：轻度水分亏缺W1(210 mm)和重度水分亏缺W2(120 mm),分析亏缺灌溉对向日葵各生育期土壤表层(0～20 cm)微生物群落和理化性质的影响,并揭示土壤微生物与理化性质的内在联系.结果表明：处理W1提高了土壤微生物多样性及土壤细菌中变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、真菌中被孢霉门等优势菌门的相对丰度.与CK相比,W1的土壤pH值平均降低了0.13,温度和硝态氮质量比分别平均提高了1.44℃和14.2%.Pearson相关性分析表明土壤含水率、温度、pH,EC、硝态氮是影响细菌多样性的主要因子;温度、铵态氮和硝态氮是影响真菌多样性的主要因子.冗余分析表明土壤含水率、EC和温度是影响细菌群落结构的主要因子;含水率、EC和铵态氮是影响真菌群落结构的主要因子.综上,轻度水分亏缺(W1)是适宜微生物生长的水分条件.     

不同种植模式对新疆农十师盐碱地改良效果

为了探讨不同作物对新疆阿勒泰地区盐碱化土地土壤的改良效果,分析比较了种植苜蓿、油葵、打瓜的土地与裸地土壤的总盐量、pH值、土壤理化性质等的变化.结果表明:种植苜蓿、油葵、打瓜的土壤中总盐和pH值有明显的抑制作用,并且随着土壤深度的不断加深,抑制效果越不明显；种植苜蓿、油葵、打瓜后土壤的主要养分显著增加.这3种作物对改良新疆盐碱化土壤效果明显,土壤环境向有利于植物生长的环境方向转化.     

造纸废水UMIC反应器中微生物的纵向分布特性

为探明造纸废水UMIC反应器中微生物的纵向分布特性,试验应用16S rRNA基因-Illumina MiSeq高通量测序技术分析和比较了不同高度反应器中的微生物群落结构及多样性。微生物多样性分析表明,在UMIC反应器中,细菌的多样性要高于古菌,且在反应器7.5 m处微生物多样性最高。反应器的顶部拟杆菌门微生物分布较多,而绿弯菌门微生物分布较少。厚壁菌门在反应器中分布较为均匀;在UMIC反应器的1m处,Euryarchaeota丰度相对较低,而Bathyarchaeota丰度相对较高。在5 m和10 m处,Euryarchaeota占绝对优势。     

宁夏枸杞园土壤线虫和微生物群落多样性研究

为了揭示宁夏枸杞园土壤质量变化趋势,以宁夏枸杞之乡——中宁县为研究区,选取不同树龄宁夏枸杞园土壤,分析不同季节、土层和树龄条件下土壤线虫和微生物群落特征变化规律。结果表明,随树龄的增加,枸杞园0~20 cm土壤线虫总数先增加后减少,6 a树龄时达最大值。不同树龄表层土壤均为食细菌线虫所占比例最大(夏季和秋季平均分别为57.23%和61.19%),植物寄生线虫次之;亚表层植物寄生线虫比例显著提高。夏季表层土壤总磷脂脂肪酸(PLFA)和细菌PLFA浓度随树龄呈减小-增大-减小的趋势,9 a树龄各菌群PLFA浓度普遍最大。随树龄的增加,夏季0~20 cm土壤线虫多样性和丰富度指数先增大后减小,但土壤微生物多样性指数、均匀度指数都逐渐减小,线虫和微生物群落优势度指数都逐渐增大;20~40 cm土壤线虫和微生物数量、多样性指数和优势度指数变化趋势一致。土壤EC与微生物总PLFA浓度、细菌PLFA浓度达显著负相关;土壤有机质、全氮、速效磷含量与土壤各线虫数量和微生物浓度相关性普遍达显著或极显著水平。土壤线虫总数、食细菌线虫数量与细菌、真菌和放线菌PLFA浓度均显著或极显著相关。总之,季节、土层和树龄对土壤线虫和微生物群落均有不同程度的影响,但树龄对其影响相对最小;季节、土层和树龄对土壤微生物群落的影响比对土壤线虫群落更显著。在相同季节和土层条件下,土壤微环境质量随着树龄的增加呈现出先改善后退化的趋势。     

马铃薯连作土壤微生物特性与土传病原菌的相互关系

为了揭示连作马铃薯土壤微生物群体与土传病原菌的相互关系,采用盆栽试验,以裸地(CK)和轮作(R)为对照,研究了不同马铃薯连作年限条件下(马铃薯连作1 a(T1)、3 a(T3)和5 a(T5))土壤微生物种群结构、酶活性、微生物量碳氮和土传病原菌的变化。结果表明,与R处理相比,T1、T3、T5处理土壤细菌/微生物的比例逐渐下降,土壤真菌/微生物和放线菌/微生物的比例逐渐增加。与CK和R处理相比,随连作年限的增加细菌/真菌显著下降。马铃薯连作后镰刀菌数量呈上升趋势,T3和T5处理茄病镰刀菌和尖胞镰刀菌数量显著高于硫色镰刀菌。连作后土壤蔗糖酶和脲酶活性呈降低趋势,R处理与T5处理差异显著,土壤过氧化氢酶呈先下降后上升的趋势,土壤多酚氧化酶活性呈动态上升趋势。连作马铃薯微生物量C、N量比轮作显著降低,T1、T3和T5处理土壤微生物量碳/氮比显著高于R处理。土壤细菌、微生物量碳氮显著促进土壤蔗糖酶和脲酶活性,土壤真菌抑制微生物量氮、蔗糖酶和脲酶活性,显著促进镰刀菌,而镰刀菌抑制细菌、微生物量碳氮、蔗糖酶和脲酶活性,从而导致了病原菌数量增多,土壤微生物的生存环境恶化。     

A new look at an old practice: Benefits from soil water accumulation in long fallows under Mediterranean conditions

The practice of long fallowing, by omitting a year of cropping, is gaining renewed focus in the low rainfall zone of the northern agriculture region of Western Australia. The impetus behind this practice change has been a reduced use of pasture breaks in cereal crop rotations, and the belief that a fallow can improve soil water accumulation and thus buffer the negative effects of dry seasons on crop yields. We evaluated the benefits of long fallowing (full stubble retention, no weed growth allowed) in a continuous wheat sequence via simulation modelling with APSIM at two rainfall locations and five soil types. The simulated benefits to long fallowing were attributable to soil water accumulation only, as the effects on soil nitrogen, diseases or weeds were not evaluated.The long-term (100 years) mean wheat yield benefit to fallowing was 0.36-0.43 t/ha in clay, 0.20-0.23 t/ha in sand and loam, and 0-0.03 t/ha in shallow sand and shallow loams. Over the range of seasons simulated the response varied from −0.20 to 3.87 t/ha in the clay and −0.48 to 2.0 t/ha for the other soils. The accumulation of soil water and associated yield benefits occurred in 30-40% of years on better soils and only 10-20% on poorer soils. For the loam soil, the majority of the yield increases occurred when the growing-season (May-September) rainfall following the fallow was low (<210 mm) and the difference in plant available soil water at sowing between fallowed and continuously cropped soil was high (>30 mm), although yield increase did occur with other combinations of growing-season rainfall and soil water. Over several years of a crop sequence involving fallow and wheat, the benefits from long fallowing due to greater soil water accumulation did not offset yield lost from omitting years from crop production, although the coefficient of variation for inter-annual farm grain production was reduced, particularly on clay soils during the 1998-2007 decade of below-average rainfall. We conclude that under future drying climates in Western Australia, fallowing may have a role to play in buffering the effects of enhanced inter-annual variability in rainfall. Investigations are required on the management of fallows, and management of subsequent crops (i.e. sowing earlier and crop density) so as to maximise yield benefits to subsequent crops while maintaining groundcover to prevent soil erosion.     

CaCl2溶液灌溉对土壤水盐与斥水性分布的影响

选用砂土和盐碱土并添加斥水剂,采用0、1、3和6g/L的CaCl2溶液进行室内土柱入渗试验,对比灌水水质对土壤水盐及斥水性分布的影响。结果表明:咸水灌溉后,砂土1和亲水盐碱土的累积入渗量、湿润锋和入渗率曲线均较光滑;而砂土2和斥水盐碱土的入渗特征曲线不如砂土1的光滑,入渗过程比前者慢得多。灌水矿化度增加对盐碱土的入渗过程影响更明显。Philip模型与Kostiakov公式拟合亲水土壤入渗率过程都较好。砂土1和砂土2在咸水灌溉后剖面的滴水穿透时间都比初始值有所增加,但最大增加值仅3.6 s。盐碱土灌后剖面的滴水穿透时间增加明显,最大增加值为19 s。灌水矿化度增加对电导率、Ca2+质量浓度和Cl-质量浓度分布均有影响。研究表明咸水灌溉不仅影响水盐分布,而且对斥水性也有不同程度的影响。     

黄河三角洲盐碱地生物措施改良效果研究

为了合理利用黄河三角洲盐碱土地资源,改善盐碱地的生态环境,在黄河三角洲滨州市阳信县盐碱地试验区,选取5种有代表性的耐盐植物(田菁、紫花苜蓿、菊苣、甜高粱、白花草木樨)进行改良试验,探究不同类型耐盐植物对盐碱土的改良效果及机理。经过3年(2011-2013)的人工种植试验,结果表明:1种植5种耐盐改良植物耕作层土壤容重均发生了不同程度的降低,表层(0~20cm)容重降低最为显著,与基础数据对照平均容重降低率为:紫花苜蓿21.27%白花草木樨20.69%田菁16.77%甜高粱10.58%菊苣10.31%。2与基础数据相比:田菁、紫花苜蓿、菊苣、甜高粱、白花草木樨土壤的初始入渗率分别是对照的2.53倍、3.80倍、2.30倍2.46倍和3.55倍,稳定入渗率分别是对照的2.88倍、4.76倍、2.39倍、2.42倍和4.08倍。3耐盐植物具有明显的脱盐效果,表层土壤0~20cm的脱盐率大于深层20~60cm,土壤平均盐分降低为:紫花苜蓿41.81%田菁35.93%白花草木樨30.82%菊苣27.52%甜高粱24.21%。4土壤pH轻度降低,0~20cm土壤pH的降低大于20~40cm和40~60cm土层。由此可知,5种耐盐植物对盐碱土都有明显的生物改良作用,且不同类型耐盐植物的改良效果具有一定差异。     

东北稻区不同秸秆还田模式机具作业效果研究

水稻秸秆还田是培肥地力、增产增效的重要方式。东北稻区存在秸秆量大、收获时秸秆含水率低、切碎抛撒难等问题,既影响秸秆还田质量,又进一步影响后期耕整地和插秧作业质量,亟需研究适用于东北稻区的机械化秸秆还田模式,改善秸秆还田和耕整地作业质量,支撑水稻秸秆还田技术的应用。本研究在黑龙江省七星农场开展机械化秸秆还田试验,共设4种模式,即：对照CK（秸秆不还田,秋翻+春搅浆）、还田处理1（秸秆还田,秋翻+春搅浆）、还田处理2（秸秆还田,秋翻、秋旋+春平地）、还田处理3（秸秆还田,秋旋埋+春平地）。试验选取不同模式各作业环节的配套机具,并监测不同模式的秸秆还田和耕整地机具作业效果。2年的试验检测表明,3种秸秆还田模式均能实现秸秆全量还田,并满足水稻插秧前的地表作业要求,能够保证正常的插秧作业和水稻返青。其中,还田处理3的综合还田效果相对最优,能实现较好的地表平整度、泥浆度和植被覆盖率;还田处理2与还田处理1相比,增加秋季旋耕作业,春季改用无动力平地作业,2年的数据尚未显示能显著改善插秧前地表状况。     

利用圆盘入渗仪测定土壤水动力参数的入渗特征试验研究

通过圆盘入渗试验,分析了4种土壤在5个负水头下(-1、-3、-6、-9和-12 cm)的入渗特征。结果表明,随着负水头的增加,4种土壤的稳定入渗率、吸湿率和非饱和导水率总体表现减小的趋势,同时,在相同负水头条件下,入渗率、吸湿率和非饱和导水率大小规律表现为塿土盐碱土3盐碱土2盐碱土1。根据实测资料确定了不同负水头下非饱和导水率的Gardner指数模型参数,为盐渍化土壤水力参数的确定提供理论参考。     

“改排为蓄”和“覆沙改良”整治前后盐碱地微观结构研究

【目的】从微观层面研究不同治理措施整治前后盐碱土结构变化,土壤结构与土壤性质相互作用,微结构变化对土壤性质的改善作用。【方法】对渭南市富平县褚原村"对流弥散"和"覆沙改良"试验小区的原状土进行采集,采用扫描电镜及能谱仪对采取"改排为蓄"和"覆沙改良"法整治前后的盐碱土进行微观形貌观测和元素组成分析。【结果】整治前盐碱土板结较严重,孔隙结构差,经淡水洗盐并经合理蓄水处理后的盐碱土颗粒变小,结构上呈片层状,利于水盐向下运移并有利于阻止返盐,"覆沙改良"法随着覆沙厚度的增加(5～15 cm),非毛管孔隙增多,土壤孔隙结构逐渐改善。【结论】对比"改排为蓄"和"覆沙改良"法整治后盐碱土微结构,"覆沙改良"法使土壤结构发生的变化较大。     

Water storage in soils during the fallow: prediction of the effects of rainfall pattern and soil conditions in the Ebro valley of Spain

Fallowing remains a feature of dryland cereal agriculture in some low rainfall areas of central and northern Spain. To complement the limited number of measurements of water stored during the fallow, we developed a physically based simulation model to estimate the effects of variations in rainfall, soil characteristics and surface conditions on water storage in the profile. Mean annual rainfall in the locations investigated varied from ca. 300–500 mm and the mean amount of water stored during the last year of a bare fallow ranged from 1–48 mm, depending on soil and climate. The standard deviations of these amounts, each based on 25 simulations, varied from 11–39 mm. Rainfall in the last 3 months of the fallow was the principal cause of this year to year variation in storage. Surface stoniness and crop residues decreased evaporation from the soil and increased storage: there was very little drainage. These findings are consistent with measured water storage in soils in this part of Spain, and other areas of the world with similar climates and agricultural practices. Based on barley yield/rainfall regressions for data from a dry area in the Ebro valley, we estimated that the annual yields from a crop–fallow system would be 15% greater than those from annual cropping. For fallowing to be economic, yields per crop would need to be about twice those obtained with annual cropping. There may be yield benefits from fallowing apart from those resulting from extra water storage in the soil. Unless such benefits can be demonstrated, fallowing would appear to be uneconomical in this area of Spain.     

不同连作年限设施农用地土壤有机碳与细菌群落功能特征

为探明不同连作年限设施农用地土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)与细菌群落功能变化及其动态响应关系,以北京市南郊设施农业集中地为研究区,采用时空替代法系统分析了未种植(CK)、连作年限0～5年(0～5 a)、5～10年(5～10 a)、10～20年(10～20 a)和20年以上(20 a+)SOC、细菌群落结构及其代谢功能的变化。结合冗余分析(RDA)、典型相关分析(CCA)、PICRUSt2功能预测及Mantel test探究了SOC及其活性组分与细菌优势菌群的动态响应,以及与细菌代谢功能的相互关系。结果表明：连作使研究区微生物生物量碳(Microbial biomass carbon, MBC)、易氧化有机碳(Easily oxidizes organic carbon, EOC)、SOC含量及土壤有机碳密度(Soil organic carbon density, SOCD)均随种植年限先增后减,可溶性有机碳(Dissolved organic carbon, DOC)含量在20 a+时最高,微生物熵(Q)随连作年限增加而减小。连作降低了土壤细菌的多样性...     

覆膜开孔入渗——蒸发条件下夹砂层土壤水、盐、热变化规律

入渗-覆膜开孔蒸发条件下砂夹层影响水、盐、热运动的方式和规律尚不清楚。通过不同埋深砂夹层土体室内入渗-蒸发试验,分析了3个不同埋深砂夹层和覆膜开孔影响下土体水、盐、热变化规律。试验结果表明,夹砂层土体在整个积水入渗过程中经历非线性、线性两个过程;砂夹层对水流有一定的阻滞作用,同时对盐分的淋洗不利;不同覆膜开孔率蒸发条件下,任意时刻剖面温度分布均为表层0cm最高,土体底部最低,25cm为土体温度变化的影响深度;25cm以上不同砂夹层埋深土体剖面温度梯度规律表现为T（5～10cm埋深）〉T（10～15cm埋深）〉T（20～25cm埋深）。