耕作措施对陇中麦豆轮作系统土壤真菌群落的影响

为探究耕作措施对陇中旱农区麦豆轮作系统土壤真菌多样性的影响,依托2001年布设在陇中旱农区的田间定位试验,应用高通量测序技术比较传统耕作(T)与3种保护性耕作[免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕+秸秆覆盖(NTS)]对麦豆轮作体系真菌群落结构的影响。结果表明:1)子囊菌门(52.74%)、担子菌门(14.10%)为陇中旱农区麦豆轮作系统土壤真菌的主要优势种群,免耕秸秆覆盖处理下担子菌门丰度较传统耕作增加15.01%,免耕处理子囊菌门、担子菌门丰度较传统耕作分别提高3.67%、1.86%。2)保护性耕作措施能不同程度提高0～30 cm土层土壤真菌丰富度与多样性指数,其中以免耕秸秆覆盖效果最明显,但各处理间差异不显著;较传统耕作,0～30 cm土层土壤真菌特有OTU数量NTNTSTST,同时较传统耕作,免耕秸秆覆盖处理土壤真菌OTU数量提高8.07%,免耕处理提高12.41%。因此,在陇中旱农区推广以免耕秸秆覆盖为主的保护性耕作措施有利于提高土壤真菌群落丰富度和多样性。     

耕作措施对旱农区农田土壤质量与碳排放的影响

依托2001年布设在陇中旱农区的田间定位试验,于2018年研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕+秸秆覆盖(NTS)对麦豆轮作体系下豌豆田土壤碳排放、土壤质量的影响.研究结果表明:1)NTS处理可以提高黄绵土土壤质量.NTS处理下土壤物理、化学和生物学质量均最高;2)NT、NTS可以减少黄...     

不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌群落的影响

研究宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米配套模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成及功能的影响,探究土壤真菌群落对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。以宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米连作农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析2种耕作方式(免耕与深翻)与3种秸秆还田方式(不还田、秸秆半量还田与秸秆全量还田)定位试验条件下,玉米成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,并结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。结果表明,免耕结合秸秆半量覆盖还田处理土壤真菌多样性指数表现最优,免耕条件下秸秆不还田与秸秆半量还田处理土壤真菌OTU数均多于深翻,秸秆全量还田处理则相反。各处理优势真菌种群存在明显差异,子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、粪壳菌纲、Symmetrospora属、被孢霉属和子囊菌属在各处理中相对丰度普遍较高;免耕处理对不同真菌物种存在不同的影响,可以促进参与木质素腐解的真菌生长发育,降低致病真菌的相对丰度。耕作方式对真菌群落组成的影响显著,免耕结合秸秆不还田、秸秆半量覆盖还田处理下土壤真菌群落组成稳定性较强,其余处理的土壤真菌群落组成稳定性则较差。各处理对真菌群落组成贡献较大的真菌物种存在差异。土壤理化性质与不同菌属的生长繁殖关系密切,主要优势菌属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响。本研究发现,不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落OTU数量、多样性参数以及群落组成,不同的土壤理化性质也是影响各真菌菌属生长繁殖的主要因素;免耕结合适宜的秸秆覆盖还田量能够促进土壤中易腐解秸秆的菌属生长繁殖,利于形成秸秆还田生态圈的良性循环,促进农田土壤生态系统稳定。     

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     

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。     

长期秸秆掩埋配施氮肥对土壤细菌群落特征的影响

为揭示典型潮土微生物群落及其生态网络对秸秆还田的响应机制,选择长期小麦-玉米轮作下不同秸秆还田处理的试验地为对象,应用高通量测序和生态网络等方法,阐明秸秆掩埋配施不同氮肥后土壤细菌群落组成、细菌网络共存关系以及与土壤养分的关联。结果表明：（1）与秸秆移除且不施氮肥处理相比,秸秆还田配合常规施肥处理显著降低土壤pH,提高了土壤全氮、有机碳、有效磷、速效钾和硝态氮含量（P < 0.05）。秸秆掩埋配施氮肥有利于增加土壤养分含量。（2）不同秸秆还田方式和氮肥施用量处理的细菌Alpha多样性无显著差异,而细菌群落结构差异显著。pH、SOC和TN等因子驱动了细菌群落结构变异。酸杆菌门、变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门是潮土细菌群落的主要优势菌门。（3）共现网络分析得到4个主要的生态集群,均与土壤养分有显著相关性。模块1中物种丰度与SOC、TN、TP、NO3- -N、AP和AK呈极显著负相关（P < 0.001）,与pH呈极显著正相关（P < 0.001）;模块2和模块3中物种丰度与大部分养分含量呈正相关,与pH呈负相关。因此秸秆还田配施氮肥可以通过调节细菌互作关系,从而调控土壤肥力。研究结果可为秸秆的资源化利用和土壤施肥管理提供科学依据。     

耕作措施对土壤物理性状的影响

耕作措施对0~20cm土壤容重影响较大,深层影响较小。稳定入渗率呈现出强烈的时间变异性,从整个生育期看,翻耕都表现出较高的稳定入渗率,随时间的变化,差异减小;不同负压下,翻耕稳定入渗率最高,免耕次之,铁茬最低,不同时期变化趋势一致;翻耕大孔隙较其它两耕作措施多,翻耕后,土壤大孔隙增多,比免耕和铁茬处理高65%左右,达到5%水平差异显著,免耕与铁茬差异不显著。随着时间的推移,不同耕作措施大孔隙比例有所下降,中小孔隙比例增加,大孔隙数目翻耕仍最高,从显著性看,与免耕和铁茬在5%水平显著。     

陇中黄土高原不同耕作措施下土壤磷动态研究

依托陇中黄土高原旱作农田已实施13 a的保护性耕作试验,研究传统耕作、免耕、传统耕作秸秆还田、免耕秸秆覆盖、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖6种耕作措施下土壤全磷及磷组分动态变化特征。结果表明:试验期各处理土壤全磷和总无机磷均逐年增长;两个秸秆还田处理总有机磷逐年增长,免耕地膜覆盖和免耕处理总体增长,传统耕作和传统耕作地膜覆盖处理相对稳定;各无机磷组分均总体增长,其中氢氧化钠提取态无机磷、水溶态无机磷和碳酸氢钠提取态无机磷涨幅较大,平均涨幅分别为253.6%、128.6%和66.9%;保护性耕作可不同程度地提高水溶态无机磷、碳酸氢钠提取态无机磷和氢氧化钠提取态无机磷含量,相同覆盖条件下免耕较传统耕作效果明显,尤其免耕秸秆覆盖处理最明显;耕作方式对浓盐酸提取态无机磷和残留磷的影响不明显;保护性耕作可提高碳酸氢钠提取态有机磷和氢氧化钠提取态有机磷含量,两个秸秆还田处理最明显,两处理也可提高浓盐酸提取态有机磷含量,但免耕、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖处理下该组分含量降低。综上,采取保护性耕作可适当减少磷肥用量,保护性耕作尤其是免耕秸秆覆盖方式值得在该区推广。     

施肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对小麦分蘖期砂姜黑土耕层土壤细菌进行高通量测序,结合相关生物信息学分析,探讨了不施化肥秸秆不还田(CK)、施化肥秸秆不还田(F)以及不施化肥秸秆还田(W)3种处理土壤细菌群落组成、多样性和结构的变化。结果显示,测序共获得14 873个OTUs,计173 323条读数,平均读长439 bp。砂姜黑土细菌优势门(相对丰度10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);优势纲(相对丰度10%)为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteriia)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria);优势属(相对丰度1%)共47个,3个处理中均有分布的优势属21个,F处理的细菌优势属的种类最多,为39个。相对丰度最大的门、纲和属分别是变形菌门(38.7%~43.1%)、α-变形菌纲(14.5%~18.1%)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(4.6%~7.7%)。F处理细菌丰富度指数(Chao1指数和ACE指数)显著低于CK及W处理,W处理和CK处理土壤细菌丰富度指数无显著差异,与CK处理相比,F处理ACE指数降低22.8%。W处理土壤细菌Shannon多样性指数显著大于CK及F处理,W处理Shannon指数较CK处理提高4.1%,而F处理土壤细菌Shannon指数与CK处理无显著差异。F处理Simpson指数显著高于CK及W处理;F处理Simpson指数较CK处理提高38.1%,而W处理细菌Simpson指数最小,显著低于CK处理,较CK降低23.8%。分层聚类图显示在属的水平上,W处理和CK处理土壤细菌群落结构相似性较高,F处理与CK处理及W处理细菌群落结构差异较大。施化肥对土壤细菌优势类群组成、相对丰度及群落结构的影响大于秸秆还田,施化肥显著降低了土壤细菌丰富度,秸秆还田显著提高了土壤细菌的多样性。     

木本泥炭对红黄壤性水田土壤有机质提升和细菌群落组成的影响

通过工程措施开发新垦耕地是增加耕地面积的重要方法,这些新垦耕地的主要问题为土壤有机质(SOM)低下,而农田SOM培育是一个漫长的过程。本研究以新垦红黄壤性水田为研究对象,通过施用腐熟秸秆及与土壤腐殖质结构类似的木本泥炭,明确其快速提升SOM效应。此外,为了促进秸秆养分的快速转化,本研究进一步比较分析了3种商用激发剂的激发秸秆分解潜力,并采用16s高通量测序技术阐明其微生物机制。试验包含6个处理:对照(CK)、施用腐熟秸秆(S)、施用腐熟秸秆+木本泥炭(SP)、以及在SP基础上添加激发剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(SPJ1、SPJ2、SPJ3)。结果表明,SP、SPJ1、SPJ2、SPJ3中的土壤有机质(SOM)、易氧化碳(EOC)、可溶性有机碳(DOC)分别比S或CK处理高12.1%～20.6%、29.9%～48.9%、50.8%～75.5%,微生物生物量碳(MBC)则为它们的10.5倍～16.1倍,导致MBC/MBN增加了5.1倍～12.4倍;土壤有效磷(Ava P)和团聚度在SPJ1、SPJ2、SPJ3间类似,并比SP、S、CK处理显著提高44.7%～63.6%、26.4%～43.6%,表明木本泥...     

不同耕作方式下黑土微生物群落对干湿交替的响应

以吉林德惠市黑土长期田间定位实验地土壤为研究对象,通过室内模拟培养,采用高通量测序方法(16S rRNA)研究免耕和垄作土壤微生物群落对不同频率和强度的干湿交替处理的响应。结果表明:干湿交替显著降低免耕土壤中微生物群落的多样性,且频率越高干旱强度越大多样性降低越显著;但干湿交替对垄作土壤的微生物多样性影响不显著。与对照相比,干湿交替显著增加免耕土壤中浮霉菌门(Planctomycetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度,显著降低免耕和垄作土壤中Saccharibacteria菌门和Parcubacteria菌门的相对丰度。无论是免耕还是垄作条件下,干湿交替频率的不同导致土壤微生物群落结构产生显著差异,而干湿交替强度的不同对土壤微生物群落结构没有显著影响。研究结果为预测干旱气候对黑土生态功能的影响提供了理论基础。     

不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌多样性及群落结构的影响

为明确不同秸秆还田方式下土壤细菌群落结构变化特征，以南方典型旱地红壤为研究对象，基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统不同秸秆还田方式的长期试验，利用高通量测序明确了不同秸秆还田方式对土壤细菌多样性及群落结构的影响。结果表明：1）秸秆还田对土壤肥力提升显著，以秸秆猪粪配施（NPKSM）提升效果最佳；2）常规化肥处理（NPK）对细菌多样性无显著影响，但秸秆还田（NPKS）、秸秆猪粪配施（NPKSM）以及生物质炭（NPKB）处理均显著提升土壤细菌多样性；3）速效磷（AP）和土壤有机碳（SOC）变化是影响细菌多样性指数的主要因素，而速效钾（AK）、pH、总磷（TP）以及总氮（TN）均显著驱动细菌群落结构变异。研究结果从培育红壤肥力与微生物多样性的角度，为农业生态系统生物功能和土壤健康的协同提升提供了科学依据。     

长期施肥对旱地红壤细菌群落的影响

为探讨长期不同施肥对旱地红壤细菌群落的影响,以中国农业科学院祁阳红壤实验站的冬小麦—夏玉米定位试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施化学氮磷钾肥(NPK)和化学氮磷钾+有机肥配施(NPKM)4个处理,于试验开展25年(2015年)小麦收获后采集各处理0～20 cm的土壤样品,利用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤细菌群落进行测定,并深入揭示影响旱地红壤细菌群落的关键因素。结果表明:(1)长期不同施肥显著改变了旱地红壤的化学性质,N和NPK处理的土壤pH显著降低至4.02和4.15,而NPKM处理的土壤pH显著上升至5.99。NPK和NPKM处理均显著改善土壤肥力,但后者效果明显优于前者,而N处理对土壤肥力的提升效果微弱。(2)长期不同施肥改变了旱地红壤优势菌的相对丰度,非度量多维度分析(NMDS)和相似性分析(ANOSIM)表明不同处理的土壤细菌群落发生显著变化。(3)与CK相比,N处理的4种多样性指数(物种丰富度、Chao1指数、系统发育多样性和香农指数)显著降低了21.4%～49.4%,而NPKM处理显著增加了7.0%～66.9%,NPK处理也会使系统...     

潮土长期不同施氮水平对秸秆降解及其细菌群落结构的影响

农田过量施氮所引发的问题已经引起广泛关注,但长期施氮后土壤无机氮水平状况及其对秸秆降解的作用尚不清楚。本研究以中国科学院封丘农业生态实验站长期（2005～2018年）施氮肥（5个施氮水平：0(N0)、150(N1)、190(N2)、,230(N3)和270 (N4)kg ha-1 yr-1）的潮土为研究对象,开展短期（50天）的秸秆降解-土壤培育实验。培育期间监测秸秆碳的矿化、土壤无机氮（硝态氮和铵态氮）、可溶性有机碳、微生物生物量碳的动态变化,利用高通量测序测定细菌群落结构。结果表明,长期施氮后,土壤无机氮含量和秸秆碳的矿化率随施氮水平的升高而增加。不同长期施氮水平的土壤细菌群落结构呈现显著差异。网络分析揭示：秸秆降解过程中细菌群落内部物种间的共现模式随长期施氮水平发生改变,具体体现为长期高施氮水平下细菌群落彼此间的负相关得到了加强;同时,变形菌主导地位减弱、酸杆菌主导地位增强。综上,土壤无机氮含量、细菌群落结构及物种之间的关系随着长期施氮水平的不同发生了改变。本研究探究了长期不同施氮水平下土壤中无机氮的水平状况、秸秆降解状况以及秸秆降解过程中土壤细菌的生物特性,以期为秸秆还田和科学施氮提供一定的数据支撑和思路启示。     

耕作方式和秸秆还田对直播稻田土壤理化性质及其产量的影响

通过田间试验和土壤理化性质的分析,探讨秸秆还田和土壤耕作方式对直播稻田土壤理化性质和产量的影响。结果表明,秸秆还田使土壤的容重和坚实度降低,总孔隙度和非毛管孔隙度升高,同时提高土壤各层的有机质、全氮、速效磷、速效钾含量;深耕有利于培肥地力,增加土壤养分含量。不同土壤耕作深度和秸秆还田量对产量影响差异不显著,但农田的可持续发展能力得到了一定提高,同时,秸秆还田还能减少焚烧事件的发生,改善农村生态环境,实现农业清洁生产。     

不同耕作方式对坡耕地土壤水分的影响

在半湿润偏旱的豫西丘陵区坡耕地上，进行了夏季休闲期间不同耕作方式的试验研究，观测其对降水的保蓄能力与减少地表径流之效果。结果表明，不同耕作方式之间差异明显：免耕和深松处理比对照（一般耕作）的保蓄能力分别提高5.67和6.11个百分点，径流量减少0.43mm和0.72mm；单纯深翻的处理两种作用均低于对照。而以种植作物的防径流效果最佳，比对照少2.33mm，比免耕、深松也减少1.87mm与1.59mm，比深翻耕作减少4.07mm。     

休闲期不同耕作方式对洛阳冬小麦农田土壤水分的影响

采用连续5a的田间定位试验资料，研究了洛阳地区休闲期4种不同耕作方式对冬小麦农田土壤水分变化、水分利用效率及作物产量的影响。结果表明：休闲期不同耕作方式对冬小麦播种前底墒具有明显的影响，与传统耕作方式相比，免耕和深松覆盖处理可以显著增加土壤含水率，具有良好的保墒作用；各处理以深松覆盖作物产量和水分利用效率最高，其次为免耕处理，深翻处理效果较差。因此，洛阳地区采用深松覆盖保护性耕作方式比较有利。