黄土高原马铃薯不同连作年限土壤 理化性质及微生物特性

以黄土高原旱作区马铃薯不同连作年限土壤为研究对象,采用空间代替时间序列方法,对撂荒（CK₁）、小麦/豌豆/马铃薯轮作（CK₂）、连作2 a、连作4 a和连作6 a等不同连作年限的土壤容重、结构分维、总有机碳、酶活性与微生物数量及变化规律进行研究。结果表明：(1）不同处理土壤容重差异显著,连作6 a土壤容重最小;(2）连作可以改变土壤中不同粒级团聚体的比例,各处理中＞4 mm粒径的土壤含量最高;(3）马铃薯长期连作显著降低土壤有机碳含量,连作6 a土壤总有机碳含量较撂荒降低14.27%; (4）马铃薯主要生育期内土壤转化酶、过氧化氢酶变化动态呈“S”型曲线,脲酶呈“M”型变化趋势,3种酶活性与土壤肥力因子均呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;(5）细菌是连作土壤中优势菌,真菌和放线菌也占一定比重;细菌、真菌和放线菌数量在0～10 cm土层显著高于10～20 cm土层;马铃薯长期连作显著降低土壤微生物数量,群落结构随连作年限明显改变。     

连作年限对土壤理化性质及酶活性的影响

以新疆北疆博乐市精河县托托乡连作5年、10年、15年、20年和30年的棉田土壤为研究对象,应用Pearson相关分析方法对不同连作年限棉田土壤基本理化性状及酶活性进行了分析。结果表明:棉花连作对土壤理化性质及酶活性有较大影响,土壤pH、有机质、全氮与四种土壤酶相关性较好,是影响酶活性的重要因子;随着连作年限增加,过氧化氢酶、蔗糖酶活性增强,磷酸酶、脲酶活性降低;不同种土壤酶随土层厚度的增加酶活性逐渐降低,并在三个土层中存在显著差异;棉田连作对土壤理化性质及酶活性的影响有利也有弊,在评价土壤肥力状况方面,某些土壤酶可以作为土壤生化过程强度的较好指标。     

玛河流域不同连作年限棉田土壤质量分析及综合评价

以玛河流域不同连作年限(1、5、10、15、20 a和25 a)棉田土壤为研究对象,测定了土壤碱解氮、有机质、速效钾、速效磷、pH值、盐分及镉(Cr)、铬(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、铜(Cu)、砷(As)共计12个指标,对比分析土壤养分特征和重金属含量,分别采用因子分析法和土壤质量综合评价指数法对不同连作年限棉田...     

宁夏引黄灌区盐化土壤微生物区系及其指示意义

为了有效防治土壤盐渍化的进一步发展,采用平板稀释法和常规土壤化学性质测定方法,对宁夏惠农不同程度盐渍化土壤微生物区系及其动态变化,土壤化学性质、养分含量及其与土壤微生物的相关关系进行了研究。结果表明：在盐渍化土壤区域,随着盐渍化程度的增加,土壤pH和碱化度以轻度盐渍化土壤最高,且20～40 cm土层高于0～20 cm。不同程度盐渍化土壤养分含量、细菌、真菌和放线菌数量均表现为随着盐渍化程度的加重,而呈现逐渐降低的趋势,即轻度＞中度＞重度,且0～20 cm土层显著高于20～40 cm。细菌、真菌和放线菌数量在不同采样时间上表现为6月＞8月＞9月。土壤微生物区系与土壤养分含量之间相关关系明显,细菌、真菌、放线菌数量除与土壤全钾含量之间没有达到显著水平外,与土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾含量之间均达到显著或极显著正相关关系（P<0.05或P<0.01）。因此,土壤微生物区系可以作为评价盐化土壤质量恢复及演变过程的生物指标。     

不同覆膜连作年限对玛纳斯县棉田土壤质量的影响

为研究不同覆膜连作年限对玛纳斯县棉田土壤质量的影响,以新疆玛纳斯县覆膜连作0、5、10、20、30 a的棉田为研究对象,分别采集0~10、10~20、20~30 cm土层土壤,测定其土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物量碳、氮含量等指标,并对不同覆膜连作年限玛纳斯县棉田的土壤质量进行综合评价。结果表明：（1）随覆膜连作年限的增加,土壤含水率和有机质含量逐渐增加,以覆膜连作30 a时最高,分别为11.52%和21.60 g·kg^-1,土壤速效磷呈先升高后降低趋势,在覆膜连作10 a时含量最高（49.60 mg·kg^-1）,土壤电导率、总盐、速效钾和碱解氮总体呈降低趋势,在覆膜连作年限30 a时含量最低,分别为0.50 mS·cm^-1、0.69 g·kg^-1、148.28 mg·kg^-1和25.27 mg·kg^-1;同一覆膜连作年限下,随着土层深度的增加,土壤含水率、电导率和总盐逐渐增加,pH值、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量逐渐降低。（2）在不同覆膜连作年限下,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性随覆膜连作年限的增加呈先升高后降低趋势,在覆膜连作10 a时活性最高,分别为10.57 mg·g^-1·d^-1、0.86 mg·g^-1·d^-1、0.40 mg·g^-1·d^-1,土壤过氧化氢酶活性随不同覆膜连作年限并无显著变化,为1.80~2.20 mL·g^-1;在同一覆膜连作年限下,土壤脲酶、碱性磷酸酶活性均表现为表层>深层,且差异显著。随覆膜连作年限的增加,土壤微生物量碳含量呈现先增加后减少的趋势,最高为205.26 mg·kg^-1,微生物量氮含量逐渐降低,最低在覆膜连作30 a时为11.40 mg·kg^-1,且不同土层土壤微生物量碳、氮表现为表层>深层。（3）土壤速效磷与过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物量碳呈极显著正相关关系,与蔗糖酶活性呈显著正相关关系,表明土壤速效磷是影响土壤酶活性和微生物量碳、氮的主要因素。土壤质量综合评价表明,以覆膜连作10 a的土壤质量最佳,0 a和30 a的土壤质量相对较低。     

塔里木绿洲种植制度对棉田土壤养分性状的影响

为了研究塔里木绿洲种植制度对棉田土壤养分特性的影响,以棉田轮作方式(水稻→棉花、水稻→冬麦→棉花、水稻→冬麦-绿肥→棉花)和连作年限(3、5、8、10、15 a)为试验因素,对0~100 cm土层土壤进行了调查与试验。结果表明:短期轮作对棉田土壤养分含量无影响,棉花连作年限是不同层次土壤养分含量变化的主要影响因素,连作3、8、10、15 a土壤0~20 cm速效氮平均为40.60、48.75、51.96、44.35 mg/kg;速效磷平均为10.16、26.72、27.00、23.37 mg/kg;速效钾平均为184.70、142.60、130.20、105.56 mg/kg;有机质含量分别为10.43 g/kg、12.10g/kg、12.93 g/kg、13.56 mg/kg;无论轮作类型、连作年限长短,从垂直分布上,连作15 a、3 a土壤速效氮F值分别为79.01、299.45;速效磷F值分别为88.99、17.54;有机质F值分别为77.27和171.6。表明长期连作降低了上下层土壤速效氮和有机质含量差异而增加了上下层土壤速效磷含量差异;有机质含量随着土层深度的增加而降低;速效钾含量有随着土层深度的增加而增加的趋势。棉花长期连作有利于增加各层次土壤速效氮、速效磷和有机质含量,同时降低深层土壤速效钾的含量;连作8~10 a耕作层土壤速效氮、有效磷含量达到最大值分别为52.35 mg/kg和27.45 mg/kg。     

土壤侵蚀对土壤理化性质及土壤微生物的影响

通过对黄土丘陵沟壑区侵蚀环境下4种典型坡面上坡顶、坡肩、坡背、坡脚和坡趾5个不同地形部位¹³⁷Cs的含量、土壤理化性质及土壤微生物指标的测定和分析。结果表明:用来表征土壤侵蚀程度的¹³⁷Cs含量与土壤有机碳、全氮、土壤容重、电导率、土壤微生物功能多样性及细菌菌群之间均存在显著的回归关系,土壤有机碳、全氮及土壤容重随着¹³⁷Cs含量的增加呈增加趋势,土壤电导率、土壤微生物功能多样性呈下降趋势,而土壤细菌呈先下降后增加的趋势。土壤侵蚀过程能够直接影响土壤养分在坡面上的空间分布及土壤结构,通过影响土壤性质,改变土壤微生物群落的生长环境和营养物质的含量,从而影响土壤微生物的生长。     

盐碱地不同施氮量对土壤微生物区系与食葵产量的影响

在内蒙古河套灌区盐碱食葵田进行大田试验,以不施氮肥为对照(CK),设置了75 kg·hm~(-2)(N1)、150kg·hm~(-2)(N2)、225 kg·hm~(-2)(N3)、300 kg·hm~(-2)(N4)、375 kg·hm~(-2)(N5)五个氮肥施用水平,研究了不同氮肥施用量对土壤微生物区系和食葵产量的影响。结果表明:(1)盐碱地施用氮肥可提高土壤微生物数量和细菌优势菌菌群多样性,各处理0~20 cm土层根区土壤微生物数量大小顺序为N4N3N5N2N1CK,各施肥处理较CK差异极显著(P0.01);(2)盐碱地施用氮肥可促进食葵生长发育,提高产量,随氮肥施用量由低到高,食葵长势和干物质积累呈逐渐增加趋势,产量与施氮量呈抛物线型关系,各处理产量分别较CK提高0.06%、36.27%、61.95%、105.36%和85.03%;(3)适量施氮可抑制土壤积盐,食葵收获后,各处理积盐量大小顺序为N2CKN5N3N1N4;(4)土壤微生物的数量和优势菌菌群数与氮肥施用量、食葵根干重呈正相关关系,与土壤含盐量和积盐量呈负相关关系。综合试验结果,内蒙古河套灌区中度盐碱地食葵生产中氮肥适宜施用量为300 kg·hm~(-2)。     

生物炭对新疆沙土微生物区系及土壤酶活性的影响

为评估生物炭在新疆改良沙土的潜力,在新疆和田设生物炭施用量为0(CK)、22 500、67 500、112 500kg·hm~(-2)和225 000 kg·hm~(-2)5个处理的微区试验,轮作方式为绿豆-冬小麦。通过对试验结束后小区土壤可培养微生物和生理菌群计数、土壤酶活性测定,研究不同用量生物炭对沙土土壤微生物区系及土壤酶活性影响。结果表明:施用生物炭对沙土土壤养分含量、微生物区系和土壤酶产生显著影响。22 500~67 500 kg·hm~(-2)生物炭施用量能显著提高沙土土壤有机碳、速效磷和速效钾含量。生物炭影响沙土中可培养细菌、真菌及放线菌数量,在生物炭施用量为67 500 kg·hm~(-2)下细菌数量最高,比CK增加了63.83%;施用量为22 500 kg·hm~(-2)放线菌数量最高,增加了250.00%;施用量为67 500 kg·hm~(-2)真菌数量最少,降低了71.43%。生物炭影响沙土中纤维素分解菌和自生固氮菌数量,随着施用量增加,其数量呈先增加后降低趋势,其中施用量为112 500 kg·hm~(-2)纤维素分解菌和自生固氮菌数量最多,分别比CK增加了211.11%和1 057.89%。土壤中添加67 500~112 500 kg·hm~(-2)的生物炭土壤中蔗糖酶、过氧化氢酶和蛋白酶活性最高。相关分析表明,不同生物炭施用量条件下,土壤养分与细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、土壤酶(磷酸酶除外)关系密切。因此,适量施用生物炭能提高沙土土壤养分、增加微生物菌群数量和土壤酶活性,在本试验点最适生物炭用量为67 500 kg·hm~(-2)。     

冬灌制度对膜下滴灌棉田土壤理化性质、酶活性和微生物群落的影响

为明确不同冬灌制度的应用效果，以南疆膜下滴灌棉田为研究对象，选取每年冬灌处理（CK）、不冬灌处理（H1）及隔年冬灌处理（H2）3种冬灌制度，结合高通量测序技术对冬灌后土壤的理化性质、生物学性质以及微生物群落组成进行测定与分析。结果表明：（1）各处理间0~20 cm土层土壤总盐含量无显著差异，与CK相比，H1和H2处理显著降低了脲酶（0.96%~1.35%）和转化酶活性（1.17%）以及微生物量氮含量（4.21%~7.03%），但H2处理显著提高了土壤有机质（14.30%）、全氮（14.29%）、全磷（4.55%）和全钾（7.40%）含量；H1处理显著降低了土壤有机质（6.03%）、全磷（12.5%）和水分（23.08%）含量，提高了微生物量碳氮比（7.37%）。（2）不同处理下细菌群落的丰度和多样性以及真菌群落的丰度无显著差异，但与CK相比，H1和H2处理显著提高了真菌的辛普森指数（4.12%~ 4.55%）。此外，H1较CK处理提高了细菌放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和真菌担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度，H2较CK处理提高了细菌变形菌门（Proteobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和真菌被孢霉门（Mortierellomycota）的相对丰度。（3）相关性分析结果表明细菌的群落结构主要受微生物量碳含量的影响，真菌的群落结构和多样性分别受转化酶和脲酶活性的影响。在无法保证每年冬灌用水的情况下，隔年冬灌更有利于保障膜下滴灌棉田的土壤耕地质量。     

棉花连作对渭干河-库车河三角洲绿洲土壤理化性质的影响

以渭干河-库车河三角洲绿洲连作5、10、15、20 a和25 a的棉田土壤为研究对象,对棉田土壤的理化性质和酶活性进行分析。结果表明： 随着棉花连作年限的增长棉田土壤容重增大、孔隙度下降,粗砂和细沙含量增加,粘粒含 量下降,其变化连作15 a极为明显; 随着连作年限的增长盐分含量和pH值逐渐降低,有机质和碱解氮含量大幅度升高,速效磷比较稳定或略有减小,而钾的含量显著下降,致使氮、磷、钾比例失调,其增减变化连作15 a极为显著; 随着连作年限的增长脲酶、过氧化氢酶和转化酶的活性呈现先升后降的趋势,连作15 a都达到最高值,蛋白酶和磷酸酶活性也呈现先升后降的趋势,但其活性连作20 a达到最高值。 由研究结果可以得出研究区棉花连作年限不宜超过15 a,棉花连作年限超过15 a时,会导致土壤容重增大、孔隙度下降,土体紧实板结,结构性差,土壤养分含量失衡,酶活性降低,土壤质量下降等连作障碍,使得棉花产出和效益受到影响。     

秸秆还田与长期连作棉田土壤水稳性团聚体特征

以棉花长期连作定点试验田为研究对象,研究秸秆还田对长期棉花连作土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响。试验设长期连作5、10、20 a和30 a的秸秆还田小区及长期棉花连作5、10 a和20 a无秸秆还田小区,共计7个处理,每个处理3个重复。结果显示:无秸秆还田条件下,随着连作年限的增加,土壤1~0.25 mm水稳性团聚体含量和团聚体中有机碳含量逐渐降低,0.053 mm水稳性团聚体含量逐渐增加;而秸秆还田可以显著提高长期连作棉田土壤中1~0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)值及团聚体中有机碳含量;秸秆还田条件下随着连作年限的增加,土壤1~0.25 mm水稳性团聚体含量逐渐增加,0.053mm水稳性团聚体含量逐渐降低,且对0~30 cm耕作层土壤影响较大;与无秸秆还田相比,秸秆还田长期连作棉田,随着连作年限的增加,团聚体分形维数(D)逐渐降低,而无秸秆还田分形维数(D)逐渐增加,团聚体分形维数表现为随土层加深而增大,最后在20~30 cm处趋于稳定。说明秸秆还田显著提高长期连作棉田水稳性团聚体的稳定性,对改善土壤结构、提升土壤的肥力具有积极作用,能够缓解长期连作对土壤物理性状产生的不利影响。     

连作对新疆绿洲棉田土壤微生物数量及酶活性的影响

对新疆绿洲棉田不同连作年限棉花根际土壤微生物数量、酶活性及土壤理化性质进行研究,结果表明:(1)随着连作年限的延长,细菌数量呈现先增加后减少的趋势,真菌数量则一直在增加,放线菌趋势不明显,说明新疆绿洲棉田土壤在连作一定年限后,棉田土壤由细菌型向真菌型转变;(2)脲酶和蛋白酶活性随连作年限增加表现出先增加后减少趋势;蔗糖酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶活性与连作年限关系不明显;(3)对微生物数量、土壤酶和土壤理化性质的相关性分析表明,脲酶和蛋白酶与细菌数量呈现良好的正相关性,其中脲酶的相关性最好,呈极显著水平(ρ＜0.01),蛋白酶呈显著水平(ρ＜0.05);土壤酶与放线菌和真菌之间没有明显的相关性;细菌数量与有机质、全氮和速效氮之间呈显著正相关,与总盐含量呈显著负相关.     

干旱地区棉田连作对土壤氮素含量及氮转化速率的影响

为研究干旱地区棉田不同连作年限对土壤氮素含量和氮转化速率的影响,选取新疆艾比湖流域内精河县托托乡和农五师91团0、1、5、10、20 a和30 a棉田为研究对象,以棉田连作下土壤理化性质变化为基础,结合土壤氮素含量和氮转化速率,定量研究了连作棉田土壤氮转化速率变化规律及生态驱动因素。结果表明：（1）旱区连作棉田土壤硝态氮为无机氮主要组成,不同连作年限中土壤硝化作用均能将铵态氮转化为硝态氮,年限间差异不显著且硝态氮总量普遍偏低（平均为5.56±0.28 mg·kg^-1）;土壤碱解氮含量均显著低于未开垦土壤,仅为对照样地的16.37%～28.40%（P<0.05）,土壤铵态氮和亚硝态氮含量随着连作年限的增加逐渐达到动态平衡。（2）连作初期会降低土壤硝化和反硝化速率,连作10 a旱区棉田土壤硝化率和反硝化率均降到最低（分别为23.62±1.45 μg·kg^-1·h^-1和5.673±4.632 μg·kg^-1·h^-1）,至连作后期显著增加。（3）土壤pH值对土壤硝化速率和反硝化速率的影响最大（总效应分别为0.5310和0.6516）,土壤硝化率和反硝化率分别在土壤pH值达到阈值范围（8.37和8.01）时达到最大值（91.333 μg·kg^-1·h^-1）和最小值（19.271 μg·kg^-1·h^-1）;土壤水分是影响反硝化作用的第二重要因子。     

多功能生态肥对连作马铃薯土壤性质及其产量和效益的影响

在甘肃省张掖市民乐县马铃薯连作10 a基地上,于2017—2019年采用田间试验方法,在筛选出多功能生态肥配方和施用量的基础上,研究了施用多功能生态肥与不施肥、施用传统化肥对土壤性质、马铃薯产量和效益的影响.结果表明:多功能生态肥原料间的主次效应(R)是:马铃薯营养剂(R=37.60)>抗重茬菌肥(R=33.91)>土...     

马铃薯连作障碍与土壤环境因子变化相关研究

取不同连作年限(连作0、3、5、7年)的土壤测定其生物和非生物环境因子,并采用盆栽的方法获取不同连作年限的马铃薯幼苗,测定其生长发育指标及抗性生理指标,以探究马铃薯不同连作年限土壤生物和非生物环境因子的变化。结果表明:随着连作年限的增加,土壤含盐量、碱解氮含量和土壤容重逐年上升,在连作7年时分别比对照高348.31%、228.57%和5.39%;在连作5年和7年时,速效磷、速效钾和有机质含量显著下降,连作7年时比对照下降27.43%、31.27%和38.30%;土壤中酚酸类化感物质含量(除对羟基苯甲酸外)显著增加;在连作5年和7年时,香草酸分别高于对照24.87%、19.82%;阿魏酸和总酚酸含量在连作7年分别达到对照的270.2%、374.9%;土壤中脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶和转化酶活性显著下降,其中转化酶活性在连作3、5、7年时其活性分别下降为对照的78.6%、70.8%和48.1%;细菌和放线菌数量显著减少,连作7年时分别比对照下降26.67%和10.85%;马铃薯幼苗叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性、根系活力和净光合速率显著下降,MDA含量和活性氧产生速率显著升高。从整体上看马铃薯连作5年和7年幼苗生长发育受到显著抑制,说明连作障碍达到显著水平,这与上述土壤各环境因子的变化是相对应的,这可能就是连作障碍的直接原因。马铃薯连作5年和7年时,由于土壤菌类组成、关键酶活和理化性状的改变及酚酸类化感物质含量的显著增加,造成了一系列生物和非生物环境胁迫,从而导致连作障碍的发生。     

不同连作年限对棉花根系形态和产量的影响

以新疆典型棉区(玛纳斯县棉花种植地区)连作5、10 a和20 a的棉花为研究对象,利用田间根钻取样结合图像扫描分析方法,研究了不同连作年限棉田花铃期根系分布状况与形态特征。结果表明:根系集中分布于表层,即分布在0～10 cm土层的根质量约占总根质量的74.38%～87.08%;连作促使根干重增加,连作10 a和连作20 a处理的根干重较连作5 a处理分别提高了57.16%和50.80%;连作明显提高了棉花的根长密度和根表面积指数,连作10、20 a处理0～0.4 mm直径范围内的总根长较连作5 a处理的分别显著提高了约0.79～2.76倍和0.07～1.46倍;连作10 a处理的产量(平均产量为5 633.90 kg·hm^-2)显著高于连作20 a处理和连作5 a处理(P<0.05),较其平均分别提高了14.96%和26.53%。因此新疆棉花连作年限控制在一定时域内(连作10 a)并不会抑制棉花根系的生长,反而能够提高根长密度和根表面积指数,进而促使棉花产量提升,但棉花连作超过一定年限(10～20 a)后可能出现连作障碍,影响根系生长和产量的提高。