轮耕模式与秸秆还田量对土壤碳氮及相关酶活性变化的影响

为探究轮耕模式与秸秆还田量对小麦-花生轮作田土壤碳氮及相关酶活性变化的影响,通过3年定位试验,设置旋耕/旋耕/秸秆半量还田(T1)、免耕/旋耕/秸秆半量还田(T2)、免耕/深松/秸秆半量还田(T3)、旋耕/旋耕/秸秆全量还田(T4)、免耕/旋耕/秸秆全量还田(T5)、免耕/深松/秸秆全量还田(T6),共6种轮耕方式与秸秆还田量组合处理,研究其对土壤有机碳、全氮、微生物量碳氮含量以及微生物熵碳氮和土壤蔗糖酶、脲酶活性变化的影响。结果表明：与其他处理相比,T6处理能够明显增加不同深度土层土壤有机碳、全氮、微生物量碳氮含量以及土壤碳氮比值、微生物熵碳氮,并提高10～20、20～40 cm土层土壤蔗糖酶、脲酶活性,其中土壤有机碳、全氮、微生物量碳氮含量差异达显著水平。0～10 cm土层,T6处理土壤微生物熵氮最大,较其他处理提高5.57%～15.19%;T5处理蔗糖酶、脲酶活性最高,较其他处理分别提高1.94%～5.95%、1.63%～11.61%;T3处理土壤微生物量碳氮比值最大,较其他处理提高2.43%～12.55%,除与T6处理无显著差异外,显著高于其他处理。10～20、20～40 cm...     

尕海湿地退化过程中土壤微生物生物量碳、氮的动态变化

【目的】为尕海湿地的生态恢复建设和保护利用提供理论依据.【方法】以甘南尕海则岔自然保护区内的未退化、轻度退化、中度退化及重度退化的湿地为研究对象,采取生态学原理和室外采样与室内研究相联合的方法,研究2014年5~9月尕海湿地退化过程中土壤微生物生物量碳(SMB-C)、氮(SMB-N)的动态变化特性.【结果】2014年5~9月SMB-C的整体趋向为:未退化(685.12 mg/kg)轻度退化(592.60mg/kg)中度退化(509.61mg/kg)重度退化(425.71mg/kg),2014年5~9月SMB-N的整体趋向为:未退化(128.68mg/kg)轻度退化(108.70mg/kg)中度退化(94.00mg/kg)重度退化(77.29mg/kg).0~40cm,轻度、中度、重度退化的湿地SMB-C和SMB-N与未退化湿地之间差异显著(P0.05).2014年5~9月SMB-C和SMB-N总含量表现为:0~10cm10~20cm20~40cm.10~20cm和20~40cm的SMB-C是0~10cm的79.11%和59.47%,10~20cm和20~40cm的SMB-N是0~10cm的77.14%和56.50%.0~10cm、10~20cm和20~40cm,年内月间SMB-N含量差异显著(P0.05).2014年5~9月尕海湿地SMB-C和SMB-N随季节变化规律表现为:7月SMB-C和SMB-N含量最高,下来是6、8月SMB-C和SMB-N含量,最后是5、9月SMB-C和SMB-N含量.【结论】随着退化程度的加剧,SMB-C和SMB-N含量逐渐减少;随土层深度的加深,SMB-C和SMB-N含量逐渐降低;2014年5~9月尕海湿地SMB-C和SMB-N随季节变化呈先升后降的趋势.     

耕作方式与秸秆还田对麦田土壤有机碳积累的影响

通过大田定位试验,研究了稻麦两熟制下耕作方式与秸秆还田对麦田土壤总有机碳积累的影响。结果表明:秸秆还田可以显著提高土壤总有机碳和土壤微生物生物量碳的含量,其中旋耕+连续3季稻麦秸秆还田处理使土壤总有机碳含量提高了37.19%,翻耕+连续3季稻麦秸秆还田处理使土壤微生物生物量碳含量提高了62.88%;翻耕处理的15～25 cm土层土壤总有机碳和微生物生物量碳含量显著高于旋耕处理;在相同秸秆还田方式下,旋耕处理的0～7 cm和7～15 cm土层的微生物熵显著大于翻耕处理,而15～25 cm土层的则相反。     

秸秆还田深度对土壤微生物碳氮的影响

采用网袋的方法明确秸秆还田到不同深度(0、10、20、30、40cm)后对土壤微生物碳、氮的影响。结果表明:秸秆经过120d还田腐解,不同深度的微生物量碳、氮均呈现波浪型趋势。表层覆盖的微生物量碳含量最低在76~250mg·kg~(-1),10cm处理各层次最高,在133~422mg·kg~(-1),20cm处理各层次在134~328mg·kg~(-1),30cm处理各层次101~245mg·kg~(-1),40cm处理各层次在71~294mg·kg~(-1);各处理微生物量氮含量以表层覆盖和10cm处理最高,在2~83mg·kg~(-1),20cm处理和30cm各层次微生物量氮在11~50mg·kg~(-1),40cm处理各层次微生物量氮最低在4~33mg·kg~(-1)。在秸秆还田到各深度土壤后,比较每一深度秸秆的上层、中层、下层土壤的微生物碳氮含量,均以下层土壤微生物量碳、氮的含量高于中、上层土壤。     

秸秆还田对棉田土壤微生物和土壤呼吸速率的影响

通过基质诱导呼吸法和CO2释放量法研究了棉花秸秆还田对棉田土壤微生物生物量碳、土壤微生物活性和土壤呼吸速率的影响。结果表明,棉花秸秆还田提高了土壤微生物生物量碳含量,不同年份和土层土壤微生物生物量碳含量的变化趋势有所不同,两年试验结果0~20 cm土层除2012年8月和9月份外其它时期和20~40 cm土层除2013年8月份外其余时期土壤微生物生物量碳的含量均是秸秆还田显著高于秸秆未还田,而40~60 cm土层差异均未达显著水平。土壤微生物活性在不同年份和不同土层,除20~40 cm2013年4月和9月份以及40~60 cm土层的2013年5月和8月份差异未达显著水平外,其它时期秸秆还田均显著高于未还田处理。秸秆还田提高了土壤呼吸速率,不同年份和不同土层,除20~40 cm的2012年9月份和2013年6月份以及40~60 cm土层的2012年6月份、2013年5月份差异未达显著水平外,其它时期秸秆还田均显著高于未还田处理。     

不同秸秆还田方式对玉米根际土壤微生物及酶活性的影响

为了探明不同秸秆还田方式对玉米根际土壤微生物及酶活性的影响, 设置秸秆覆盖和深埋2种秸秆还田方式, 研究了不同处理(秸秆覆盖于玉米长期连作土壤CT1、秸秆深埋于玉米长期连作土壤CT2、秸秆覆盖于米麦轮作土壤T1、秸秆深埋于米麦轮作土壤T2)对下茬玉米根际土壤微生物及土壤酶活性的影响。结果表明:(1)相同的秸秆还田方式下, T1和T2玉米根际土壤微生物生物量碳、主要微生物及生理类群和土壤酶活性均高于CT1和CT2处理。(2)在玉米长期连作土壤中, 秸秆深埋更能提高下茬玉米根际土壤微生物生物量碳含量, 增加土壤细菌、放线菌、主要微生物生理类群(氨化细菌、好气性固氮菌、硝化细菌)和降低土壤真菌数量, 提高土壤脲酶和转化酶活性。而在米麦轮作土壤中, 秸秆还田方式对玉米根际土壤真菌和主要微生物生理类群(氨化细菌、好气性固氮菌、硝化细菌)、土壤脲酶和过氧化氢酶活性影响不大。在吉林省玉米长期连作种植区, 秸秆深埋比秸秆覆盖更能有效改善土壤微生物结构。     

保护性耕作对麦-豆轮作土壤有机碳全氮及微生物量碳氮的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,共设4个处理(T:传统耕作;NT:免耕无覆盖;TS:传统耕作+秸秆还田;NTS:免耕+秸秆覆盖),采用春小麦豌豆双序列轮作(即小麦→豌豆→小麦和豌豆一小麦一豌豆,本文中所指春小麦地、豌豆地分别指2008年种植春小麦、豌豆的轮作次序),于2008年3月中旬对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量进行了采样测定.结果表明,经过7 a的轮作后,两种轮作次序下,0～30 cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物鼍碳、土壤微生物量氮含量均有在免耕+秸秆覆盖、传统耕作+秸秆还田处理较免耕不覆盖、传统耕作处理高的趋势,且其含量均随着土壤深度的增加而降低.其中,土壤微生物鼍碳含量在两种轮作次序下的排序均为:免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>免耕不覆盖(NT)>传统耕作(T);而土壤微生物量氮含量在春小麦地和豌豆地的排序则分别表现为:免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>传统耕作(T)>免耕不覆盖(NT)和免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>免耕不覆盖(NT)>传统耕作(T).同时,微生物量碳、微生物量氮与有机碳和全氮均呈显著正相关,说明提高土壤有机质、全氮含量的保护性耕作模式有利于土壤微生物量碳与氮的积累.     

添加外源有机物对小麦甘薯轮作土壤碳氮、微生物菌群变化及代谢活性的影响

为探究添加外源有机物对麦薯田土壤碳氮、微生物菌群变化及代谢活性的影响,2019—2022年,通过田间定位试验,设置氮磷钾肥单施+秸秆不还田(NPKNS),80%氮磷钾肥+秸秆还田(NPKS),80%氮磷钾肥+生物有机肥+秸秆还田(NPKBS),80%氮磷钾肥+羊粪+秸秆还田(NPKDS),80%氮磷钾肥+基质+秸秆还田(NPKSS)5个处理,研究化肥减量添加不同有机物对土壤碳氮组分、微生物菌群结构及代谢活性的影响。结果表明,与NPKNS处理相比,NPKBS处理土壤有机碳(SOC)含量、土壤微生物量碳(MBC)含量、土壤可溶性有机碳(DOC)含量分别显著提高12.44%、46.05%、9.76%,NPKDS处理土壤易氧化有机碳(ROC)含量、土壤颗粒有机碳(POC)含量分别显著提高8.50%、12.11%;与NPKNS处理相比,NPKBS处理土壤全氮、微生物量氮含量分别显著提高8.99%、7.87%;与NPKNS处理相比,NPKBS处理土壤细菌、总菌群磷脂脂肪酸(PLFA)含量分别显著提高36.43%、12.78%,NPKSS处理放线菌PLFA含量显著提高32.52%。NPKBS处理细菌...     

耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响

通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18％、22％、29％、21％和3％、10％、12％、13％,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70％、40％、85％和30％和10％、20％、15％和15％.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关.     

长期氮添加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落多样性的影响

以贝加尔针茅草原不同土层土壤为研究对象,开展了连续6年的氮添加野外控制试验,8个氮素添加处理分别为N0(0 kg N·hm~(-2))、N15(15 kg N·hm~(-2))、N30(30 kg N·hm~(-2))、N50(50 kg N·hm~(-2))、N100(100 kg N·hm~(-2))、N150(150 kg N·hm~(-2))、N_200(200 kg N·hm~(-2))、N300(300 kg N·hm~(-2)),采用氯仿熏蒸提取法和Biolog生态板法,分析了不同氮添加量下草原土壤微生物生物量碳、氮及微生物群落功能多样性的变化规律。结果表明,长期添加无机氮素,土壤微生物生物量碳降低;高氮添加(N100、N150、N_200、N300)提高了微生物生物量氮,显著降低了微生物熵。培养96 h时,生态板的平均颜色变化率(AWCD)在0~10 cm土层大小顺序依次为N50N30N100N15N0N_200N150N300。相同氮添加量下,不同深度土层土壤微生物生物量碳、氮和AWCD值总体表现为0~10 cm土层高于10~20 cm土层。0~10 cm土层,高氮添加(N100、N150、N_200、N300)下,土壤微生物群落功能多样性指数H低于或显著低于对照(N0),均匀度指数E高于或显著高于对照,各处理间优势度指数D差异不明显。主成分分析结果表明,高氮处理、低氮处理及无氮添加下土壤微生物对碳源利用能力存在较大差异。土壤pH、有机碳、全氮、全磷、微生物生物量氮、微生物熵、微生物量碳氮比、硝态氮与土壤微生物群落功能多样性密切相关,100 kg N·hm~(-2)氮添加量是土壤微生物活性从促进到抑制的一个阈值。     

长期不同施肥制度对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响

通过设置在北京昌平区的长期肥料定位试验,研究16年的长期不同施肥制度下,土壤微生物生物量碳、氮、磷的状况。试验设置冬小麦-夏玉米复种连作和小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作2种不同种植制度以及长期撂荒处理(CK0),其中冬小麦-夏玉米复种连作种植制度(种植方式Ⅰ)包括4个施肥处理,分别为:对照(CK,不施肥,但种植作物)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+猪厩肥(NPK+M)、氮磷钾+玉米秸秆(NPK+S);小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作种植制度(种植方式Ⅱ)包括1个施肥处理为氮磷钾+种植方式Ⅱ(NPKF)。试验结果表明:1)长期撂荒土壤的有机质和全氮的含量、微生物量碳(SMB-C)和氮(SMB-N)均显著高于2种不同种植制度的农田土壤,但土壤微生物生物量磷含量较低;2)2种不同的种植制度中,施肥处理(NPK、NPKM、NPKS和NPKF)农田的土壤养分含量、微生物量生物量碳、氮、磷均高于不施肥但种植的农田(CK),与CK相比,NPK、NPK+M、NPK+S和NPKF处理的微生物量生物量碳增加了26%、70%、36%和46%,微生物量生物量氮增加了92%、251%、130%和159%,以及微生物量生物量磷增加了519%1...     

长期施肥对紫色水稻土团聚体中有机碳和微生物的影响

【目的】土壤微生物在维持土壤肥力、土壤健康和提高作物产量等方面都具有非常重要的作用,探讨长期不同施肥措施对紫色水稻土团聚体微生物量及活性的影响,明确不同施肥制度下土壤不同粒级团聚体中微生物特性,为系统了解施肥管理对土壤肥力演变的影响提供理论依据。【方法】依托重庆市北碚区中性紫色水稻土22年的长期定位试验,选取对照（CK,不施肥）、氮磷钾（NPK）、稻草还田（S）、氮磷钾+稻草还田（NPK+S）4个处理,采集0-20 cm耕层土壤样品,采用湿筛法获得不同粒级土壤团聚体,研究不同粒级土壤团聚体中的有机碳以及微生物量、呼吸代谢熵等微生物特性。【结果】连续22年定位试验表明,与CK相比,各施肥处理均显著增加了耕层土壤中水稳性大团聚体（＞0.25 mm）含量,以NPK+S的促进作用最为明显,表明化肥与稻草还田长期配施有利于紫色水稻土水稳性大团聚体的形成;施肥还显著提高了团聚体稳定性和土壤有机碳水平,以稻草还田（S和NPK+S处理）效果最佳。长期施肥改变了土壤养分及生物活性在不同粒径团聚体上的分布。土壤中有机碳、微生物量碳、呼吸代谢熵在不同粒级团聚体中呈异质分布,在2.00-1.00 mm和1.00-0.25 mm两个级别的水稳性大团聚体中土壤有机碳、呼吸速率和代谢熵显著高于0.25-0.053 mm和＜0.053 mm两个级别的水稳性小团聚体。【结论】＞0.25 mm的水稳性团聚体是土壤有机碳和微生物量碳的主要载体,2.00-1.00 mm团聚体的生物活性最强;长期氮磷钾配施结合稻草还田显著提高了紫色水稻土团聚体的水稳性及大团聚体中有机碳和微生物量碳的含量,是改善紫色水稻土团粒结构和生物功能的有效措施。     

绿肥配施减量化肥对土壤固氮菌群落的影响

为了探讨绿肥配施减量化肥对土壤固氮菌的影响,以开展八年的紫云英配施减量化肥的长期定位试验站为平台,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、紫云英配施80%化肥(MF80)、紫云英配施60%化肥(MF60)和紫云英配施40%化肥(MF40)共5个处理,于水稻分蘖期采集土样,采用荧光定量PCR和Illumina Miseq高通量测序技术,分析了不同施肥制度下土壤固氮菌nif H基因丰度和多样性的变化规律。结果表明:与单施化肥相比,翻压紫云英的减量施肥处理水稻产量与其无显著差异,从化肥用量和产量综合考虑,MF60处理是一种适宜的施肥制度。翻压绿肥处理土壤全氮明显增加;碱解氮含量(除MF60处理)与NPK处理无显著差异。翻压紫云英配施减量化肥的施肥处理(除MF40处理)土壤固氮菌丰度明显高于NPK处理,且固氮菌丰度与土壤碱解氮、硝态氮和p H呈显著正相关。翻压紫云英后土壤固氮菌Shannon指数明显低于NPK处理,各施肥处理间OTU指数差异不明显。各施肥处理的土壤固氮菌均以变形菌门为绝对优势菌门,翻压紫云英的减量施肥处理变形菌门丰度显著低于单施化肥处理。主坐标分析表明,翻压紫云英配施减量化肥的3个施肥处理与CK、NPK处理的土壤固氮菌的群落结构差异较明显。研究表明,紫云英配施减量化肥有利于提升土壤肥力和固氮菌的数量,紫云英的施用和化肥用量都是影响土壤固氮菌群落结构的重要因素。     

荆江地区湿地与稻田有机碳、微生物多样性及土壤酶活性的比较

【目的】通过湖北荆江地区湿地与稻田土壤有机质、微生物多样性及土壤酶活性比较分析,研究在人为培育下水稻土有机碳与微生物特性之间的关系。【方法】在湖北荆江地区采集代表性河流湿地和稻田耕层（0-20 cm）土壤样本,用硫酸-重铬酸钾消煮法和氯仿熏蒸-硫酸钾提取法测定土壤有机碳和微生物生物量碳,用稀释平板菌落计数法和PCR-DGGE研究微生物区系数量和群落结构多样性,并配合比色法测定土壤酶活性。【结果】湿地在长期种植水稻后,土壤有机碳含量提高了55.42%,全氮和碱解氮也大幅度升高。而且,微生物生物量碳提高了180%。尽管细菌、真菌、放线菌和自生固氮菌的丰度与细菌和真菌多样性均未发生分异,但是稻田土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性比湿地分别提高了89%、70%和72%。微生物生物量碳和归一化的酶活性均与土壤有机碳呈显著正相关关系。【结论】在人为定向培育下,荆江地区水稻土有机碳含量明显提高,微生物生物量碳与酶活性也显著增强,同时,土壤微生物生物量碳和酶活性可以作为稻田土壤有机质功能变化的指示指标。     

Microbial community structure and functional metabolic diversity are associated with organic carbon availability in an agricultural soil

Exploration of soil environmental characteristics governing soil microbial community structure and activity may improve our understanding of biogeochemical processes and soil quality. The impact of soil environmental characteristics especially organic carbon availability after 15-yr different organic and inorganic fertilizer inputs on soil bacterial community structure and functional metabolic diversity of soil microbial communities were evaluated in a 15-yr fertilizer experiment in Changping County, Beijing, China. The experiment was a wheat-maize rotation system which was established in 1991 including four different fertilizer treatments. These treatments included: a non-amended control(CK), a commonly used application rate of inorganic fertilizer treatment(NPK); a commonly used application rate of inorganic fertilizer with swine manure incorporated treatment(NPKM), and a commonly used application rate of inorganic fertilizer with maize straw incorporated treatment(NPKS). Denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE) of the 16 S r RNA gene was used to determine the bacterial community structure and single carbon source utilization profiles were determined to characterize the microbial community functional metabolic diversity of different fertilizer treatments using Biolog Eco plates. The results indicated that long-term fertilized treatments significantly increased soil bacterial community structure compared to CK. The use of inorganic fertilizer with organic amendments incorporated for long term(NPKM, NPKS) significantly promoted soil bacterial structure than the application of inorganic fertilizer only(NPK), and NPKM treatment was the most important driver for increases in the soil microbial community richness(S) and structural diversity(H). Overall utilization of carbon sources by soil microbial communities(average well color development, AWCD) and microbial substrate utilization diversity and evenness indices(H' and E) indicated that long-term inorganic fertilizer with organic amendments incorporated(NPKM, NPKS) could significantly stimulate soil microbial metabolic activity and functional diversity relative to CK, while no differences of them were found between NPKS and NPK treatments. Principal component analysis(PCA) based on carbon source utilization profiles also showed significant separation of soil microbial community under long-term fertilization regimes and NPKM treatment was significantly separated from the other three treatments primarily according to the higher microbial utilization of carbohydrates, carboxylic acids, polymers, phenolic compounds, and amino acid, while higher utilization of amines/amides differed soil microbial community in NPKS treatment from those in the other three treatments. Redundancy analysis(RDA) indicated that soil organic carbon(SOC) availability, especially soil microbial biomass carbon(Cmic) and Cmic/SOC ratio are the key factors of soil environmental characteristics contributing to the increase of both soil microbial community structure and functional metabolic diversity in the long-term fertilization trial. Our results showed that long-term inorganic fertilizer and swine manure application could significantly improve soil bacterial community structure and soil microbial metabolic activity through the increases in SOC availability, which could provide insights into the sustainable management of China's soil resource.     

生物炭和秸秆还田对华北农田玉米生育期土壤微生物量的影响

基于华北农田长期定位试验,研究了长期施用生物炭和秸秆还田对整个玉米生育期内土壤微生物量的影响.试验共设4个处理:CK(单施氮磷钾肥)、C1(生物炭4.5 t·hm^-2·a^-1+氮磷钾肥)、C2(生物炭9.0 t·hm^-2·a^-1+氮磷钾肥)和SR(秸秆还田+氮磷钾肥).结果表明,各处理土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)动态变化趋势基本一致,均在玉米拔节期达到最高值,施用生物炭和秸秆还田均显著提高了土壤MBC、MBN含量(P <0.05),并且随着施炭量的增加而增加.与CK相比,C1、C2和SR处理的土壤MBC和MBN分别提高了105.2%、146.5%、96.4%和123.9%、183.6%、114.3%;与秸秆直接还田相比,施用高量生物炭更有利于增加土壤MBC、MBN含量.土壤MBC、MBN均与土壤温度呈现显著的正相关关系,而与土壤水分的相关性较差,说明在玉米生育期土壤温度是影响土壤微生物量变化的主要因素之一.施用生物炭显著降低了MBC、MBN的季节波动,而对土壤微生物量碳氮比(MBC/MBN)没有显著影响.综上所述,施用生物炭更有利于维持较高的微生物活性和较稳定的土壤环境.     

利用DGGE指纹图谱技术考察不同营养条件下土壤微生物群落结构的变化

利用现代分子生物学技术,结合经典方法,克服传统的分离培养缺陷,探讨在不同营养条件下土壤微生物群落的基因多样性。经过直接从土壤中抽提总DNA,并对总DNA中16S rDNA及其中V6~V8可变区序列作PCR扩增、变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析等,发现不同处理条件下的土壤微生物的基因多样性变化与土壤微生物量的波动并不一致,说明微生物群落多样性与微生物量的关系并非线形。同时发现秸秆的添加更有利于土壤微生物群落的稳定。     

不同麦秸还田模式对稻田土壤微生物活性和微生物群落组成的影响

为探讨典型稻麦轮作区土壤微生物活性和群落组成对麦秸还田的响应规律,开展大田试验研究了麦秸直接还田、麦秸与氮肥配施、麦秸泡田还田三种模式下,稻田土壤微生物量碳和微生物量氮含量、酶活性和微生物群落组成的变化响应规律。结果表明:三种麦秸还田模式均显著提高稻田土壤微生物量碳(251 mg·g^-1vs 263~282 mg·g^-1)、氮(16.9 mg·g^-1vs 24.6~27.6 mg·g^-1)含量,降低微生物量碳氮比(14.9 vs 8.58~10.7),提高土壤中多酚氧化酶活性(16.7 mmol·g^-1·h^-1vs 21.5~24.8 mmol·g^-1·h^-1),但对于酸性磷酸酶活性并无显著影响。稻田土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性的变化在不同麦秸还田模式下存在显著差异,秸秆直接还田和麦秸与氮肥配施还田显著提高过氧化氢酶活性;麦秸泡田还田对过氧化氢酶活性无影响,但显著提高蔗糖酶活性;而秸秆直接还田和麦秸泡田还田则显著降低脲酶活性。基于高通量测序,稻田土壤中优势细菌是绿弯菌门(Chloroflexi,24.2%~25.5%)、放线菌门(Actinobacteria,21.5%~24.1%)、变形菌门(Proteobacteria,18.2%~21.1%)、酸杆菌门(Acidobacteria,9.5%~11.1%)和厚壁菌门(Fimicutes,7.1%~8.4%)。与未施用麦秸土壤相比,麦秸还田显著提高了土壤中变形菌门的相对丰度,提升幅度为13.9%。非度量多维尺度分析(NMDS)结果显示,与未施用麦秸还田相比,麦秸直接还田和麦秸与氮肥配施还田改变了土壤中细菌群落组成,而麦秸泡田还田则未能改变土壤中细菌群落组成。综合分析认为,麦秸还田为微生物提供了充足的碳源和能源,提高了土壤微生物量,而酶活性和土壤细菌群落组成对不同秸秆还田模式的响应不同。     

不同施肥制度对土壤微生物的影响及其与土壤肥力的关系

 以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台，系统研究了长期不同施肥制度对土壤微生物种群和生理群落的影响及其与土壤肥力的关系。结果表明：（1）长期单施化肥，农田土壤细菌、真菌数量低于长期撂荒土壤，但放线菌数量多于撂荒土壤或与之相当。（2）长期单施化肥与不施肥（CK）比较，土壤放线菌数量增加，细菌和真菌数量略有增加或与之相当。（3）总体看，NPK均衡施肥，土壤细菌、真菌和放线菌数量比非均衡施肥的N、NP、NK、PK处理略有增加或与之相近。（4）NPK配施有机肥或秸秆，可明显增加土壤中细菌、真菌、放线菌的数量，不仅明显高于单施化肥和不施肥农田，而且细菌、放线菌数量也高于撂荒土壤，真菌数量略低于撂荒土壤或与之相当。（5）长期单施化肥农田，土壤固氮菌、氨化细菌、纤维分解菌、反硝化细菌数量低于长期撂荒土壤，但硝化细菌数量比撂荒土壤多。单施化肥，土壤固氮菌、硝化细菌、纤维分解菌数量高于不施肥的CK，而氨化细菌、反硝化细菌数量却低于CK。NPK均衡施肥土壤氨化细菌、硝化细菌、纤维分解菌数量比非均衡施肥的N、NP、NK、PK处理增加，固氮菌数量二者相当，反硝化细菌数量减少。NPK配施有机肥或秸秆，土壤中固氮菌、氨化细菌、反硝化细菌、硝化细菌、纤维分解菌数量大都高于单施化肥处理，尤其明显高于非均衡施用化肥的处理。与撂荒土壤比较，NPK配施有机肥或秸秆，土壤固氮菌、氨化细菌、反硝化细菌、硝化细菌数量增多，但纤维分解菌数量降低。（6）土壤中大多数微生物种类的数量与养分含量、作物产量具有正相关关系。     

秸秆还田与氮肥管理对稻田杂草群落和水稻产量的影响

为了研究秸秆还田和氮肥管理对稻油轮作夏季稻田杂草群落分布特征和水稻产量的影响,试验设5个处理：常规施肥NPK+秸秆不还田,N基追肥比例为6：2：2（F₀NS,CK）;常规施肥NPK+秸秆全量还田,N基追肥比例为6：2：2（F₀S）;常规施肥NPK+秸秆全量还田+秸秆腐解剂,N基追肥比例为6：2：2（F₀SA）;常规施肥NPK+秸秆全量还田+秸秆腐解剂,N基追肥比例为7：2：1（F₁SA）;常规施肥PK,N减量15%+秸秆全量还田+秸秆腐解剂,N基追肥比例为6：2：2（F₂SA）。记录杂草种类、数量、密度、生物量等指标,并于2016年9月底进行水稻实收测产。结果表明,与CK相比,F₀S、F₀SA、F₁SA和F₂SA处理的杂草总密度分别降低50.3%、29.2%、20.3%和6.8%,秸秆还田可以有效降低稻田杂草密度、生物量和杂草多样性;与F₀S相比,F₀SA、F₁SA和F₂SA处理的杂草发生数量和发生密度差异不显著,但禾本科和莎草科杂草不同程度地减少,柳叶菜科和玄参科杂草显著增加,配施秸秆腐解剂对农田杂草种类影响显著。在秸秆腐解剂和不同施氮措施下,与F₀SA相比,F₁SA和F₂SA处理杂草种类、生物量增加,杂草相对密度降低,但差异不显著;各处理间优势杂草种类和种群数量减少,但F₂SA处理下生物多样性指数明显高于F₀SA和F₁SA处理。与CK相比,F₀S、F₀SA、F₁SA和F₂SA处理的水稻产量分别提高7.13%、16.55%、17.80%和10.67%,其中F₁SA处理作物产量增幅最高。研究表明,秸秆还田和氮肥管理能有效降低稻田杂草的发生密度、总生物量和和生物多样性,有利于提高水稻产量。