亚热带4种典型森林植被土壤固碳细菌群落结构及数量特征

为研究亚热带不同森林植被类型土壤固碳微生物特征及其影响因子,选取毛竹林(Moso banboo groves)、阔叶林(Broad-leaved forest)、杉木林(Chinese fir forest)和马尾松林(Masson pine forest)等4种森林植被为研究对象,以 cbbL为固碳细菌指示基因,利用实时荧光定量PCR (Real-time quantitative PCR)和MiSeq高通量测序为研究手段。结果表明,4种林分土壤的细菌16S rRNA基因和固碳细菌cbbL基因丰度范围分别是5.40×10~(10)～2.81×10~(11) copies·g~(-1)干土和4.55×10~8～3.53×10~9 copies·g~(-1)干土,其中毛竹林显著高于其他三种林分(P0.05);基因丰度显著关联的环境因子是阔叶林土壤的有效磷、不同土层的pH(P0.05)。杉木林土壤固碳细菌多样性显著低于其他3种林分(P0.05),其亚表层土壤高于表层(P0.05);双因子分析表明,林型、土层之间土壤固碳细菌多样性均存在显著或极显著差异。所有土壤具有相似的优势属但相对丰度不同,其中毛竹林和杉木林土壤的甲基化石油杆菌属(Methylibium)和诺卡菌属(Nocardia)占比明显高于阔叶林和马尾松林。冗余分析结果显示,不同林分土壤pH、土壤有机碳、有效磷、全氮差异是影响土壤固碳细菌群落特征形成的主要因素。综上,4种植被对土壤固碳微生物数量及群落结构多样性影响明显,从土壤理化性质、固碳细菌基因丰度、多样性以及结构特征等多维度结果证明,毛竹林对土壤肥力以及固碳细菌影响效果最好,固碳微生物对毛竹林土壤有机质积累贡献大于阔叶林,定量结论有待进一步研究。     

连续水旱轮作对水稻冷浸田土壤细菌群落结构的影响

利用高通量测序技术,采用单季稻-冬闲(CK)、油菜-水稻(R-R)、春玉米-水稻(C-R)、紫云英-水稻(M-R)和蚕豆-水稻(B-R)五个处理探究水旱轮作模式对水稻冷浸田土壤细菌群落结构的影响,同时分析了土壤理化因子与细菌群落结构的关系。结果表明:水旱轮作能够显著增加水稻产量18%~44%。与CK相比,绝大多数水旱轮作降低了土壤细菌的丰富度,而细菌多样性与CK处理无显著差异。变形菌门和酸杆菌门为土壤中的优势细菌类群,其中变形菌门的丰度最高。与CK相比,轮作后酸杆菌、放线菌、硝化螺旋菌、慢生根瘤菌和亚硝化螺菌等参与碳氮循环的菌群丰度明显增加。聚类分析表明CK和M-R轮作土壤细菌群落单独聚为一类,而B-R、C-R和R-R轮作土壤聚为另一类。冗余分析表明土壤全磷、有效磷和p H是影响水旱轮作土壤细菌群落结构的主要因子。     

湖南典型双季稻田氨挥发对施氮量的响应研究

选择湖南典型双季稻田为对象,采用密闭室连续抽气法研究了不同施氮量下的氨挥发损失。结果表明,稻田氨挥发总量随施氮量增加而显著增加,在当地农民习惯施肥水平（早稻150 kg/hm2、晚稻180 kg/hm2）下,早稻氨挥发损失氮量占施氮量的39.8%,晚稻则达46.9%,双季稻平均氨挥发损失率达43.7%。氨挥发通量与田面水的NH+4-N浓度和 pH 之间均存在极显著的正相关关系。可见,氨挥发是该区域稻田氮素损失的最主要途径之一。     

人参果生育期根际土壤细菌结构对施氮量的响应

【目的】研究不同氮(N)素水平对人参果生育期内根际土壤细菌群落组成和多样性的影响,为人参果合理施肥提供理论依据。【方法】人参果(Solanum muricatum Aiton)田间试验于2020、2021年在甘肃省武威市进行。试验设施N 0、50、100、150 kg/hm2 4个处理,记为N0、N50、N100、N150。氮肥等分为5份,每隔30天随滴灌施入一次,共计5次,追肥前1天进行根际土壤样品采集,分析土壤细菌多样性和结构组成。【结果】与N0处理相比,N50处理提高了开花期—成熟期土壤细菌α-多样性,其中Shannon、Chao1和ACE(abundance coverage-based estimator)指数分别平均提高了1.19%、4.46%和4.86%;N100处理土壤细菌α-多样性与N0相近,而N150处理分别降低了3.31%、2.79%和6.20%。人参果根际优势菌群为变形菌门(Proteobacteria,30.80%)、厚壁菌门(Firmicutes,4.77%)、酸杆菌门(Acidobacteriota,5.88%)、蓝藻菌门(Cyanobacteria,1....     

双季稻田马铃薯不同覆盖栽培对土壤酶活性的影响

为探讨双季稻区春马铃薯不同覆盖模式下稻田土壤酶活性的变化情况, 在大田条件下, 以露地处理为对照, 设置稻草、无纺布、稻草+无纺布、黑膜、稻草+黑膜5 种覆盖处理。结果表明: 地表覆盖显著影响土壤酶活性。其中, 稻草覆盖显著(P<0.05)提高碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶酶活性, 分别较对照提高17.55%、24.77%和87.2%; 稻草+无纺布覆盖显著(P<0.05)提高芳基酰胺酶和脱氢酶活性, 分别较对照提高8.03%和71.05%; 黑膜覆盖显著(P<0.05)提高β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性, 分别较对照提高23.44%、22.70%、37.43%和146.30%; 稻草+黑膜覆盖显著(P<0.05)提高β-葡萄糖苷酶、芳基酰胺酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性, 分别较对照提高34.76%、19.31%、19.03%、51.98%和125.62%。由此得出, 覆盖稻草并加盖黑膜可显著提高与土壤养分循环有关的主要土壤酶活性, 利于提高土壤质量。     

有机无机肥料配施对植烟土壤养分及细菌群落结构的影响

为研究有机无机肥料配施对植烟土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了连续3年施用化肥(CF)、烟草秸秆生物有机肥配施化肥(TBF)和高碳基土壤修复肥配施化肥(HCF)对土壤细菌多样性和群落结构的影响,同时结合土壤理化性质探究不同施肥条件下细菌群落变化的重要影响因素。与CF处理相比,HCF处理土壤碱解氮含量显著降低了34.09%。多样性指数分析显示有机无机肥料配施有提高土壤细菌多样性的趋势,HCF处理土壤细菌多样性最高。有机无机肥料配施提高了土壤放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)细菌丰度,降低了土壤绿湾菌门(Chloroflexi)、Saccharibacteria、厚壁菌门(Firmicutes)、WD272和蓝细菌门(Cyanobacteria)细菌丰度。有机无机肥料配施显著增加了土壤Patulibacter、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、农研丝杆菌属(Niastella)等有益细菌属丰度。Spearman相关性分析和典范对应分析(CCA)表明土壤pH值、碱解氮和速效钾是影响土壤细菌群落结构的重要因子。有机无机肥料配施对植烟土壤细菌多样性和群落结构产生了深刻影响,土壤pH值、碱解氮和速效钾是调控细菌群落结构的重要影响因素,在土壤培肥中应引起充分的重视。     

减施化肥与不同有机肥配施对稻季土壤细菌群落结构的影响

为了研究减施化肥配施不同有机肥对稻麦轮作体系稻季土壤细菌群落结构的影响，采用Illumina高通量测序技术比较了单施化肥、配施菜籽饼和配施蚯蚓粪这3种施肥模式下稻季不同土层土壤环境因子、细菌群落结构变化特征。与单施化肥相比，配施有机肥显著提高各土层土壤有机质和电导率（EC）含量，配施菜籽饼增幅较大；显著增加各土层土壤氮磷钾养分含量，配施蚯蚓粪的土壤速效氮磷钾养分含量较高。配施有机肥提高土壤细菌Sobs指数和Shannon指数；前三位优势菌门，变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）相对丰度分别达36.24%、18.30%、13.87%；配施有机肥对相对丰度小于1%的菌门影响较大。0-5cm土层土壤细菌群落结构主要受pH、TP影响；5-10cm土层土壤细菌群落结构主要受EC，TP、pH影响；10-15cm土层土壤细菌群落结构主要受TN、pH影响。配施有机肥通过改变土壤理化性质进而影响土壤细菌群落结构，特别是稀有菌群。     

稻田土壤厌氧氨氧化菌群落结构对长期不同施肥的响应

研究长期不同施肥稻田土壤厌氧氨氧化微生物丰度和群落结构组成,深入认识稻田厌氧氨氧化菌对不同施肥的响应机理,可为合理施肥和理解湿地生态系统厌氧氨氧化过程提供科学依据。设置不施肥(CK)、单施无机肥(NPK)、无机肥配施牛粪(NPKM)、无机肥加秸秆还田(NPKS)四个处理,采用荧光定量PCR和高通量测序对不同施肥模式下水稻土厌氧氨氧化细菌丰度和群落结构进行分析。结果发现,不同处理之间厌氧氨氧化细菌丰度具有显著差异(p0.05),表现为NPKMNPKSNPKCK,且与有机质、全氮和铵态氮含量具有显著相关性(p0.05)。高通量测序结果表明,不同施肥处理主要的厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia、Candidatus Anammoxoglobus和Candidatus Scalindua,其中优势种群为Candidatus Brocadia。菌群的多样性分析表明,CK和NPKS处理的厌氧氨氧化菌群落结构多样性香农指数(Shannon index)、辛普森指数(Simpson index)和丰富度指数(Chao 1 index)显著高于NPKM和NPK处理(p0.05)。上述结果表明,长期施肥改变了厌氧氨氧化菌的数量和群落结构。有机无机肥配施更有利于提高厌氧氨氧化菌丰度。然而,不同施肥措施对厌氧氨氧化菌的多样性影响不同,无机肥加秸秆还田提高了厌氧氨氧化菌多样性,但单施无机肥和无机肥配牛粪降低了厌氧氨氧化菌多样性。厌氧氨氧化菌的数量和群落结构对不同施肥的响应不同。     

长江中游双季稻田不同轮作方式对土壤质量的影响

研究长江中游地区不同种植模式和秸秆还田管理下农田土壤养分、有机碳及其酶活性的变化,评估农业管理措施对土壤质量的影响,可为长江中游双季稻区农业资源高效利用及可持续发展提供理论依据。2012—2017年进行不同轮、连作长期定位试验,设置冬季休耕—双季稻,冬种紫云英—、油菜—、大蒜—和轮作(马铃薯、大蒜、油菜和紫云英年际轮作)—双季稻5个处理,在冬季作物秸秆和水稻秸秆双重还田条件下,通过运用多元方差分析、相关性分析和主成分分析等统计方法,结合南方双季稻田土壤的适宜性,筛选出最小数据集(minimum data set,MDS)中土壤质量指标并测定,最后采用模糊数学方法对双季稻区的土壤质量进行定量评价。结果表明,在长江中游双季稻区,经过6年的冬季种植合适作物并秸秆双重还田,相比冬季休闲处理,除冬季种植大蒜处理外,其他冬种处理均能有效提高稻田土壤质量10.73%～12.91%,不同冬种方式下双季稻田的土壤质量高低依次为不同冬种轮作(0.726)冬季种植油菜(0.723)冬季种植紫云英(0.712)冬季休闲(0.643)冬季种植大蒜(0.638)。由此可见,适宜的轮作方式及秸秆双重还田能显著提高双季稻土壤质量,这为南方稻田健康可持续发展提供了理论支撑。     

秸秆配施腐熟剂对土壤细菌群落及养分状况的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术,分析了盆钵培养条件下土壤添加秸秆和配施腐熟剂在不同时间节点土壤微生物群落组成和多样性变化规律及与土壤环境因子间的相关关系。结果表明,与无秸秆无腐熟剂(CK)组相比,添加秸秆无腐熟剂(S)组可显著提高土壤中有机质、碱解氮、速效磷含量及降低pH水平,添加秸秆和腐熟剂(SI)组可快速提高土壤中有机质含量和速效磷含量且显著高于S组。细菌多样性Chao指数、ACE指数及门、纲水平的物种丰度在腐熟期内均呈现S CK SI。SI的细菌门水平下的变形菌门和厚壁菌门、纲水平下的α-变形菌纲和芽孢杆菌纲及γ-变形菌属丰度相对最大;其中土壤细菌物种丰度在培养第15 d和30 d时与速效钾含量显著相关,在第45～75 d与碱解氮和有机质含量关系更密切。添加秸秆和腐熟剂的土壤在前期以优势度高的微生物物种促进秸秆快速腐解,随着秸秆腐解时间的延长、微生物种类持续增加至秸秆腐熟中后期,土壤微生物种群分布趋于稳定。     

长期不同施肥模式对大麦-双季稻田根际土壤有机氮组分的影响

根际土壤有机氮组分在土壤养分和作物氮素营养中具有重要作用。本研究依托长期（37年）定位施肥试验田,设置4个施肥处理：不施肥对照（CK）、单独施用化肥（CF）、秸秆还田+化肥（RF）和30%有机肥+70%化肥（OM）,于晚稻成熟期测定大麦-双季稻田根际土壤基础理化性质、微生物量氮和有机氮组分（氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解氨态氮、酸解未知态氮、非酸解性氮）含量。研究表明：相对CK处理,RF和OM处理显著增加了稻田根际土壤有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮的含量。RF和OM处理土壤微生物量氮含量分别比CK处理增加了19.8%和30.7%。酸解性氮作为根际土壤全氮的主体部分,占全氮的59.6%~72.1%;各处理根际土壤酸解性氮含量大小顺序表现为OM>RF>CF>CK。各施肥处理中,酸解有机氮中的氨基糖态氮、氨基酸态氮和酸解未知态氮含量均以OM处理最大,分别比CK处理增加139.3%、47.9%和110.0%;酸解氨态氮以RF处理最大,比CK处理增加69.9%。土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮与土壤氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮以及微生物量氮均呈极显著（p<0.01）正相关。因此,秸秆、有机肥配施化肥均能有效提高大麦-双季稻田根际土壤的供氮能力,是改善稻田土壤肥力的有效手段。     

氮肥水平对稻田细菌群落及N2O排放的影响

作为土壤氮素转化的驱动者,微生物群落结构关系着稻田氮素利用及温室气体N_2O排放等问题。本研究分别基于高通量测序和荧光定量PCR技术,分析了不同氮肥水平[CK(不施氮)、N(施N 180 kg·hm-2)、2/3N(施N 120 kg·hm-2)、1/3N(施N 60 kg·hm-2)]下稻田细菌群落及硝化反硝化关键微生物功能基因丰度的变化。结果显示:氮肥水平提高增加了稻田细菌物种丰富度Chao1指数和群落多样性Shannon指数,改变了细菌群落组成,其中与硝化作用相关的硝化螺菌门Nitrospirae和嗜酸的醋杆菌门Acidobacteria的相对丰度随氮肥水平提高而增加,但甲烷氧化菌Methylosinus的相对丰度随氮肥水平提高而降低。氮肥水平对稻田硝化作用关键微生物氨氧化细菌amo A基因丰度的影响较大,0~5 cm和10~20 cm深度土层中的amo A基因丰度均随氮肥用量增加而提高;反硝化作用关键微生物功能基因nir S、qno B和nos Z的丰度在不施肥处理(CK)中显著低于施肥处理(1/3N、2/3N和N)(P0.05),但1/3N、2/3N和N处理的稻田nir S基因丰度没有明显差异;0~5 cm土层中qno B和nos Z基因丰度存在随氮肥水平提高而增加的趋势,10~20 cm土层中nos Z基因丰度在2/3N和N处理下显著高于1/3N处理(P0.05)。N处理的稻田N_2O排放通量显著高于2/3N及1/3N处理(P0.05),后者又显著高于CK处理(P0.05)。相关分析结果表明稻田N_2O排放通量与0~5 cm土层中硝化螺菌门Nitrospirae相对丰度及10~20 cm土层中amo A基因丰度存在显著相关性(P0.05,n=10)。综上所述,氮肥水平提高增加了稻田细菌群落多样性,促进了稻田N_2O排放,且本研究稻田中硝化作用微生物群落及丰度变化与稻田N_2O排放的关系更为密切。     

Azoarcus sp. strain KH32C affects rice plant growth and the root-associated soil bacterial community in low nitrogen input paddy fields

ABSTRACT

Excessive input of nitrogen fertilizer causes nitrogen pollution in aquatic environments. Utilizing microbial inoculants seems to be effective in decreasing the extent of nitrogen fertilizer application. Genome sequencing analysis of Azoarcus sp. strain KH32C, which was isolated from a paddy-upland rotation paddy field in Japan, showed that the strain may interact with plants. In this study, we examined the effect of inoculation of rice seeds with strain KH32C as a bacterial inoculant in paddy fields without nitrogen fertilization. Rice of three cultivars inoculated with strain KH32C were cultivated in paddy fields with different soil carbon and nitrogen levels. We investigated the growth rate of rice plants and the elemental composition of brown rice. In addition, the bacterial community structures in the rice root-associated soil were examined using molecular genetic analysis. KH32C inoculation resulted in an increase in the rice plant growth rate in the early growth phase with cultivar Nipponbare. Elemental composition analysis showed that the zinc concentration in brown rice of Nipponbare was increased by KH32C inoculation. KH32C inoculation affected the bacterial community in Nipponbare root-associated soil. The community of potential plant growth-promoting bacteria, the majority of which were in the class Alphaproteobacteria, had relatively high abundance in the early growth stage after KH32C inoculation. Our results indicated that strain KH32C can be utilized as a bacterial inoculant with the effect of promoting rice growth and enhancing the zinc content of rice grains in low nitrogen input paddy fields.     

稻田节肢动物群落对3 种土壤改良剂的响应

试验研究了竹炭、凹凸棒石、木炭3 种土壤改良剂在吸附土壤污染物质、改善土壤物理性状时, 对稻田节肢动物群落的影响。结果表明: 3 种土壤改良剂均显著提高了蜘蛛类个体数量, 特别是优势种八斑球腹蛛(Coleosoma octomaculatum)的个体数量, 竹炭、凹凸棒石处理田八斑球腹蛛的个体数量为对照田的5 倍多,木炭处理田为对照田的4 倍多; 3 种土壤改良剂均显著降低了植食类昆虫的个体数量, 竹炭、凹凸棒石和木炭处理田的目标害虫稻褐飞虱(Nilaparvata lugens)数量分别为对照田的15%、10%和20%; 3 种土壤改良剂均显著提高了蜘蛛类的优势度, 显著降低了植食昆虫类的优势度; 竹炭和凹凸棒石处理的第1 年可显著提高节肢动物群落多样性, 第2 年对节肢动物群落多样性无显著影响, 木炭处理的每年都显著提高了稻田节肢动物群落多样性与复杂度, 增加了稻田生态系统的稳定性。     

长期保护性耕作对稻田土壤团聚体稳定性和碳氮含量的影响

为研究双季稻(Oryza sativa L.)土壤团聚体稳定性及C、N含量对耕作方式的响应,该研究利用已进行12 a的包括翻耕+秸秆不还田(CT),翻耕+秸秆还田(CTS),旋耕+秸秆还田(RTS)和免耕+秸秆还田(NTS)的保护性耕作稻田定位试验,运用湿筛等方法测算了团聚体的构成与稳定性,C、N含量及其对土壤总C、N的贡献。结果表明:长期秸秆还田显著增加0～10 cm土层大团聚体比重,弱化翻耕、旋耕和免耕等不同耕法对表层大团聚体的差异化影响(P0.05),但5～30 cm土层大团聚体随耕作强度的减弱有所提高。总体来看,稻田土壤团聚体以2 mm粒径为主(占35.02%～64.44%),其C、N贡献率分别达52.12%和52.16%;秸秆还田有利于微团聚体向大团聚体的转化,外源C、N更多被大团聚体固持和保护。NTS在0～20 cm的2 mm团聚体对土壤C、N的贡献率显著大于其他处理;土壤C、N含量与团聚体稳定性呈显著正相关关系(P0.05)。相比于CTS与RTS,长期采取NTS显著改善土壤C、N含量,促进大团聚体的形成和稳定,对改善稻田耕层(尤其0～20 cm)土壤团聚体稳定性具有显著的效果(P0.05)。因此,采取保护性耕作措施对南方双季稻田土壤质量及农业生态持续性具有积极的作用。     

不同施肥方式对水稻产量、吸氮特性和土壤氮转化的影响

采用15N示踪研究了盆栽条件下,不同施肥方式对水稻产量、吸氮特性和土壤氮转化的影响。结果表明,等氮磷钾量条件下,有机无机肥料一次性基施,有利于氮素向稻谷转移,其增产效果高于单施化肥,且具有氮利用率高、损失少、土壤残留多和省时省工等特点,是兼顾高产和地力保持的施肥方法。     

潮土小麦碳氮含量对长期不同施肥模式的响应

【目的】以潮土21年长期定位试验为基础,分析不同施肥模式下冬小麦不同生育期的地上部生物量、碳氮含量、碳氮比及碳氮积累量,探讨冬小麦碳氮含量对不同施肥模式的响应规律。【方法】试验包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)、施氮钾肥(NK)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾肥配施有机肥(NPKM)、施氮磷钾肥及玉米秸秆还田(NPKS)7个处理。在2011 2012年冬小麦生长季,分别采集越冬、拔节、灌浆、成熟四个生育时期地上部植株样品,利用Euro Vector EA3000型元素分析仪对小麦植株样品的全碳、全氮含量进行测定。【结果】NPK、NPKM和NPKS处理均能显著提高各生育期小麦地上部干重,其中NPKM处理小麦地上部干重在越冬、拔节、灌浆、成熟期分别比CK提高了111%、194%、238%、206%,除越冬期外,等量氮肥条件下,NPK、NPKM和NPKS 3个处理间小麦同一生育期地上部干重无显著差异,说明与氮磷钾配施相比,有机无机配施与秸秆还田这两种措施并不能显著提高小麦地上部生物量;小麦地上部碳含量受不同施肥影响很小,不同生育期小麦地上部碳含量平均值为410 g/kg;小麦成熟期地上部氮含量以N和NK处理最高,分别达到19.4和18.1 g/kg,其中N处理小麦地上部氮含量分别比NPKM和NPKS处理高52%和66%。随着生育期的推移,各处理小麦氮含量逐渐降低,总体表现为越冬期拔节期灌浆期≥成熟期;在整个生育期中各施肥处理碳含量基本保持不变而氮含量呈逐渐下降趋势,这就使得各施肥处理地上部分C/N比随生育期的推移呈逐渐增加趋势;不同施肥下小麦碳积累量差异性和地上部干物质重差异性规律一致,而不同施肥下地上部氮积累量差异性不同于干物质重的差异性,以NP处理最高,达545 kg/hm2,分别比NPKM和NPKS处理高61%和68%。【结论】施肥方式不能显著改变小麦碳含量但能影响氮含量,因此小麦生物量大小决定了其碳的积累量,相应地,C/N比大小则由氮含量决定。氮磷钾配施、有机无机配施及秸秆还田处理下,小麦具有较高的生物量从而具有较高的碳氮积累量,这有利于增加农田系统碳、氮积累,提升土壤碳、氮肥力。     

长期施肥对红壤双季稻冬闲田春季杂草群落的影响

利用始于1982年的红壤双季稻田长期施肥定位试验,于2012年采用田间调查法研究了在无机肥(化肥NPK)与有机肥(M)氮磷钾养分等量条件下,长期施用有机肥、无机化肥和有机肥无机肥配施模式下红壤双季稻冬闲田春季杂草生物量及群落密度和群落多样性的变化。结果表明:有机肥无机肥配施改变了优势杂草种类,增加了杂草总密度和总生物量。化肥氮钾配施有机肥(NKM)处理的杂草种类数量最多,化肥氮磷配施有机肥(NPM)处理的最少。施肥处理中,M处理的杂草群落多样性指数、均匀度指数和优势度指数均最高,分别为1.118 6、0.732 3和0.629 7;其杂草总密度最低,为297.0株?0.25m?2。NPK处理的杂草总生物量最低,为58.0 g?0.25m?2。NPM处理的杂草群落多样性指数值、均匀度及优势度指数值均显著低于其他处理;其杂草总密度和杂草总生物量均最高,分别为539.7株?0.25m?2和109.5 g?0.25m?2;其优势杂草日本看麦娘的密度为428.0株?0.25m?2,相对密度为79.31%,明显高于其他处理优势杂草的密度和相对密度。春季杂草总干物质量与土壤碱解氮正相关(相关系数为0.703),与土壤p H负相关(相关系数为0.697),相关性不显著;与土壤有效磷显著正相关(相关系数为0.758*)。长期不同施肥模式下红壤稻田磷素是导致田间春季杂草群落特征变化的主要因素,通过改变土壤有效磷和碱解氮含量及土壤p H,能有效调控红壤双季稻冬闲田春季杂草生物量及群落密度和生物多样性。     

Response of soil microbial community and diversity to increasing water salinity and nitrogen fertilization rate in an arid soil

The scarcity of fresh water has forced farmers to use saline water (SW) for irrigation. It is important to understand the response of the soil microbial community and diversity to saline irrigation water. The objective of this study was to determine the effects of irrigation water salinity and nitrogen fertilization rates on soil physicochemical properties, microbial activity, microbial biomass, and microbial functional diversity. The field experiment consisted of a factorial design with three levels of irrigation water salinity (electrical conductivities (ECs) of 0.35, 4.61 or 8.04?dS?m^?1) and two nitrogen rates (0 and 360?kg?N?ha^?1). The results showed that the 4.61 and 8.04?dS?m^?1 treatments both reduced soil microbial biomass C (MBC), microbial biomass N (MBN), basal respiration, total phospholipid fatty acid (PLFA), bacterial PLFA, fungal PLFA, and fungal:bacterial ratios. In contrast, the SW treatments increased the MBC:MBN ratio. Nitrogen fertilization increased soil MBC, MBN, basal respiration, total PLFA, bacterial PLFA, and gram-negative bacterial PLFA. In contrast, N fertilization decreased gram-positive bacterial PLFA, fungal PLFA, and fungal:bacterial ratios. Average well color development, Richness, and Shannon's Index were always lowest in the 8.04?dS?m^?1 treatment. Carbon utilization patterns in the 8.04?dS?m^?1 treatment were different from those in the 0.35?dS?m^?1 treatment. In conclusion, five years of irrigation with brackish or SW reduced the soil microbial biomass, activity, and functional diversity, which may cause the deterioration of soil quality. Thus, the high-salinity water (EC?>?4.61?dS?m^?1) is not appropriate as a single irrigation water resource. Proper N fertilizer input may overcome some of the negative effects of salinity on soil microbial.