短期生物炭刺激对红壤和潮土微生物群落的影响

通过施用不同质量比的生物炭(0.5%、1.0%、2.0%、4.0%),研究生物炭施用对红壤和潮土微生物群落结构的影响。通过土柱培养试验,采用磷脂脂肪酸法测定不同处理土壤微生物的群落结构。添加1.0%、2.0%、4.0%生物炭处理与添加0.5%生物炭处理相比,潮土细菌PLFAs含量增加了9.5%～56.7%;添加0.5%和1.0%生物炭细菌的磷脂脂肪酸(PLFAs)含量分别显著降低了33.7%、27.3%;添加0.5%、2.0%、4.0%生物炭处理的革兰氏阴性细菌PLFAs的含量与单施氮肥处理相比显著下降了27.6%～48.8%,生物炭施用对真菌、放线菌、革兰氏阳性细菌、真菌PLFAs含量和细菌PLFAs含量的比值(真/细)和总PLFAs含量总体没有显著影响。生物炭施用对红壤的微生物PLFAs含量没有显著影响。在添加生物炭的处理中,生物炭施用量的增加使饱和脂肪酸含量/不饱和脂肪酸含量有降低的趋势。通过比值分析、多样性分析和主成分分析可知,短期生物炭刺激对红壤和潮土的微生物群落结构没有显著影响,2种土壤微生物生态位未产生分化。     

生物炭及炭基肥对土壤微生物群落结构的影响

【目的】微生物在土壤养分循环中起到转换者的作用。论文以传统有机肥(玉米秸秆和猪厩肥)为对照,探究施用生物炭和炭基肥等新型有机物料培肥改土对土壤微生物群落结构的影响,以期为不同有机物料合理施用提供理论参考。【方法】依托沈阳农业大学棕壤改土定位试验平台(始于2009年),利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究长期不同有机无机配施条件下土壤理化性质和微生物群落结构特征及二者的相关关系。试验处理包括:秸秆配施化肥还田(CS)、猪厩肥配施化肥(PMC)、炭基肥(BF)以及生物炭配施化肥(BIO)。【结果】PMC和BF处理的pH显著高于BIO处理;PMC处理的全氮含量显著高于BF和CS处理,BIO与PMC处理没有显著差异;PMC处理的有机质含量显著高于BF和BIO处理;PMC处理的土壤含水量最高;不同处理间土壤全钾含量没有显著差异。PMC处理的土壤微生物总PLFAs含量最高,其他处理间没有差异;PMC处理的细菌PLFAs含量最高,BF处理的细菌PLFAs含量显著低于BIO和CS处理;PMC处理的真菌、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs含量显著高于BIO处理,BF与PMC处理差异不显著;PMC处理的放线菌含量显著高于CS处理,BF和BIO处理居于中间无显著差异。BF处理的Shannon-Winner多样性指数和真菌/细菌比值显著高于BIO处理,BF和PMC处理的革兰氏阳性/阴性细菌比值显著低于BIO处理。冗余分析(RDA)结果显示,土壤pH、全氮和有机质对土壤微生物各PLFA有极显著影响(P0.01),含水量和全钾有显著影响(P0.05)。【结论】生物炭和炭基肥长期施用明显改善了土壤理化性质;相较猪厩肥,施用生物炭不利于真菌和革兰氏阴性细菌的积累,而且施用生物炭和炭基肥对土壤微生物群落的影响不同,施用生物炭有利于细菌群落的繁殖,施用炭基肥有利于土壤真菌/细菌比和土壤微生物群落结构多样性的提高;土壤pH、全氮、有机质、含水量和全钾依次是影响土壤微生物群落的重要因子。     

生物炭对四环素污染土壤微生物群落结构的影响及环境因子关联的剂量效应分析

为研究不同剂量生物炭对四环素污染的土壤的原位修复效果,本研究以甘蔗渣为原材料制备生物炭,并通过不同剂量的添加(1%、2%、3%,分别记作BC-1、BC-2、BC-3)明确了修复过程中四环素去除效率、土壤理化性质、酶活性和降解微生物的变化情况。结果表明：生物炭施入显著加速了土壤中四环素的降解,其中BC-2处理(79.50%)显著高于BC-3(62.50%)和BC-1(50.30%)处理。同时生物炭处理显著提高了土壤pH及有机质和腐殖质含量,在培养结束后,各处理的pH较CK(四环素污染土壤)分别提升了0.46、0.54、0.80,有机质分别提升了1.37、2.82、5.12 g·kg^-1,腐殖质分别提升了4.48、6.55、5.21 g·kg^-1。生物炭处理显著提升了土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性,其中BC-2处理提升效果最好,较CK分别提升40.00%、183.30%、65.30%和157.10%。在生物炭处理中,具有降解作用的潜在降解菌Achromobacter(无色杆菌属)、Sphingomonas(鞘脂单胞菌属)、Stenotr...     

生物炭原位添加对养殖池塘底泥中微生物群落结构的影响

为深入了解生物炭添加对养殖底泥微生物群落结构的影响,采用高通量测序方法,分析了在养殖池塘现场原位修复期间,养殖底泥中微生物群落的变化特征。结果显示：添加小麦秸秆生物炭修复期间,Simpson多样性指数先降低后逐渐升高,在第42 d时指数达到最低（0.16）,Shannon指数与Chao1指数以及OTU数的变化也呈现相似的规律,即在第42 d时生物丰度达到最大值。养殖底泥细菌中门水平优势细菌相对丰度发生改变,变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度显著提高,而酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度降低。Heatmap图也呈现出相似的结果,即Ardenticatenales、芽单胞菌科属（Gemmatimonadaceae）、bacteriap25和棒状杆菌属（Rokubacteriales）的相对丰度出现了先增加后降低的趋势。研究表明,养殖底泥中添加小麦秸秆生物炭可以改善微生物的群落结构,进而有助于底泥中多环芳烃等有机污染物的降解去除。     

生物炭施用对华北潮土土壤细菌多样性的影响

采用田间小区试验,结合DGGE-cloning测序技术,研究了潮土中施用生物炭对土壤细菌多样性的影响。结果表明:施用生物炭的处理C2(15 t·hm-2生物炭+225 kg·hm-2氮肥)、C3(25 t·hm-2生物炭+225 kg·hm-2氮肥)、C4(30 t·hm-2生物炭+225 kg·hm-2氮肥)土壤16S rDNA DGGE指纹图谱条带数较对照CK1(不施生物炭不施氮肥)和CK2(不施生物炭施225 kg·hm-2氮肥)增多4～5条,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数却分别下降11.5%～13.0%和14.1%～16.5%;不施用生物炭处理的土壤细菌群落相似度高,且与施用生物炭的土壤存在差异,其中C4处理的土壤细菌群落与其他处理差别最大;选取DGGE指纹图谱中有代表性的13个条带进行测序结果显示,C3、C4处理中增加的条带p、q、r等代表的均为未分类的细菌,条带e和g为变形菌门(Proteobacteria)。可见,生物炭施用虽然促进新的细菌生长,但同时也抑制了原有某些细菌的生长,改变了土壤细菌群落组分,最终导致土壤细菌多样性和均匀度下降。     

不同原材料生物炭对农田土壤阿特拉津去除性能及微生物群落结构的影响

【目的】研究不同原材料生物炭对农田土壤阿特拉津去除效果和微生物群落的影响,获得去除土壤阿特拉津的最佳生物炭类型,为阿特拉津污染农田土壤的强化修复提供参考。【方法】以牛粪、甘蔗渣和污泥为原材料制备生物炭,分别于0、10、20、30和40 d测定阿特拉津降解率及土壤pH、有机质含量、腐殖质含量、酶活性和细菌群落结构,并采用冗余分析探明阿特拉津降解率与环境因子及土壤细菌群落结构的相关性。【结果】添加生物炭可明显促进土壤中的阿特拉津降解,3种生物炭的降解率排序为甘蔗渣生物炭(67.94%)>牛粪生物炭(58.39%)>污泥生物炭(48.63%)。同时,添加生物炭显著提高土壤p H、有机质和腐殖质含量(P<0.05,下同),提升微生物活性和群落结构多样性,加速阿特拉津的生物降解,以甘蔗渣生物炭效果最显著,相较于不添加生物炭(CK),pH提升23.76%,有机质含量升高4.39 g/kg,腐殖质含量升高2.24 g/kg。此外,施入生物炭显著提高土壤脱氢酶、过氧化氢酶和脲酶活性,并促进阿特拉津降解菌鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)、伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、链霉菌科(Streptomycetaceae)、微球菌科(Micrococcaceae)和小单孢菌科(Micromonosporaceae)的相对丰度提升。冗余分析表明,环境因子及降解功能微生物均对阿特拉津的降解做出贡献,甘蔗渣生物炭处理与pH、有机质、阿特拉津降解率及腐殖质呈正相关。【结论】施入生物炭可改善土壤理化性质(pH、有机质和腐殖质),明显提升阿特拉津降解菌鞘脂单胞菌科、伯克氏菌科、链霉菌科、微球菌科和小单孢菌科相对丰度,进而加速土壤中阿特拉津的去除,以甘蔗渣生物炭的效果最佳。收集废弃甘蔗渣制成生物炭,既可实现农业废弃物的回收利用,又能助力农田土壤中阿特拉津污染修复和地力提升。     

生物炭对桃园土壤微生物功能多样性的影响

以不施生物炭和微生物肥为对照,通过不施生物炭和施微生物肥(BF)、低量生物炭和不施微生物肥(BC1)、低量生物炭和施微生物肥(BC1+BF)、高量生物炭和不施微生物肥(BC2)、高量生物炭和施微生物肥(BC2+BF)等处理,测量土壤的全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、含水量、有机质含量等理化性质,并结合Biolog-ECO微孔板技术,分析水蜜桃园土壤微生物群落的功能多样性。结果表明,与CK处理相比,BC1和BC2处理的全氮、碱解氮、速效磷和速效钾无明显差异;BC1+BF处理的土壤中碱解氮明显下降,速效钾明显提高,BC2+BF处理的各参数均无明显差异。BC2+BF处理的土壤微生物碳(SMBC)明显增多,但BC2和BC2+BF处理的土壤微生物氮(SMBN)明显降低。BC2处理的AWCD(平均颜色变化率)、Shannon指数和Simpson指数均明显降低,但BC2+BF处理的这些参数无明显差异。通过PCA分析发现,BC2处理与其他处理相隔比较远,有明显的区分,但BC2+BF与BC1+BF相近。综上所述,土壤施入高量生物炭处理会抑制氮利用微生物的生长,且对其微生物群落多样性有不利影响,但施加BF有...     

玉米秸秆水热生物炭施用对土壤重金属Cd生物有效性和微生物群落的影响

为了探究玉米秸秆水热生物炭（简称水热炭）施用对镉（Cd）污染土壤的修复效果及作用机制,通过盆栽试验,分析了不同水热炭在不同添加率下（1%和 3%）对土壤 Cd生物有效性和作物吸收的影响,并探究了不同条件下的微生物群落结构。结果表明：与对照相比,水热炭施用显著提高了土壤有机质和溶解性有机碳含量,土壤中二乙烯三胺五乙酸提取的Cd（DTPA-Cd）和油菜叶片 Cd含量分别降低了 5.01%~20.98%和 10.82%~34.16%。提高水热温度和水热炭添加率有助于降低土壤 DTPA-Cd含量。此外,施用水热炭显著增强了根际土壤细菌的多样性和丰度,且明显改变了微生物群落结构。与对照组相比,施用水热炭显著降低了根际土壤中Actinobacteriota的相对丰度,提高了Proteobacteria和Bacteroidota的相对丰度。冗余分析表明土壤溶解性有机碳含量是影响根际土壤细菌群落结构的关键因素。因此,水热炭对重金属污染土壤有很大的修复潜力,但其对土壤重金属的长期效应有待进一步研究。     

生物炭对青枯病烟株的根际土壤微生物群落结构调控机制分析

烟草青枯病是一种细菌性病害,对烟株生长危害严重,为探究烟株发病后土壤微生物群落结构变化及其生物学调控机制,采用大田试验方法,设置ZCTR(常规施肥,健康烟株的根际土壤)、ZCSW(施加1.2 t·hm-2生物炭,健康烟株的根际土壤)、QKTR(常规施肥,青枯病烟株的根际土壤)和QKSW(施加1.2 t·hm-2生物炭,青枯病烟株的根际土壤)4个处理,研究细菌群落结构的差异.结果 表明,生物炭施用后细菌α多样性升高,但差异不显著,细菌群落丰富度和菌群结构均有所改变.相同施肥条件下,青枯病烟株的根际土壤细菌α多样性和群落丰富度均小于健康烟株根际土壤;未添加生物炭的青枯病烟株根际土壤与健康烟株根际土壤相比,芽单胞菌门、酸杆菌门的丰度增加0.26、1.27个百分点,变形菌门、放线菌门的丰度降低1.08、0.14个百分点.施用生物炭后烟株的株高、叶长、叶宽、茎围分别较未添加生物炭处理增加了11.83％、16.88％、6.70％、10.80％,同时降低了烟株的病害指数,施加生物炭处理青枯病的发病率较未施加生物炭处理低9.1个百分点.研究表明,生物炭的施用会缓解青枯病带来的细菌丰富度下降,减少致病性细菌门类的相对丰度,并驱动功能促生性细菌(芽单胞菌门)相对丰度增加,从而降低青枯病发病率.研究初步明确了生物炭对植烟土壤青枯病微生态调控的作用机制.     

生物炭对中性水稻土养分和微生物群落结构影响的时间尺度变化研究

采用室内培养实验研究了生物炭对中性水稻土养分、微生物量和磷脂脂肪酸(PLFA)特征的影响。试验采用玉米秸秆生物炭(炭化温度500℃),分别按照炭土质量比0(CK)、1%(T1)、2%(T2)和4%(T3)施用于土壤中,进行好气培养。结果表明:从时间尺度变化规律来看,土壤中铵态氮和硝态氮以及微生物量碳氮呈现波动性变化规律,在培养第21 d达到最低值,随后又呈现增加趋势,这与土壤中可利用态碳氮养分消耗有关。从生物炭的添加效果来看,与CK相比,生物炭的添加能够提高土壤p H值、有机质、全氮含量,降低铵态氮、硝态氮含量;生物炭的添加能够提高土壤微生物量碳氮含量,与CK相比,T1~T3处理微生物量碳、氮含量分别提高5.5%~14.3%、4.8%~25.7%;生物炭的添加降低了土壤PLFA含量,但土壤中各微生物类群PLFA含量在处理间差异不明显,表明其对土壤微生物群落结构影响不显著。总之,施用生物炭在一定程度上可以改善中性水稻土养分状况,提高土壤微生物量含量,改善土壤肥力水平。     

生物炭对玛瑙红樱桃土壤微生物和养分的影响

以贵州省主栽樱桃品种玛瑙红为试材,探讨生物炭对土壤微生物和养分的影响,旨在为玛瑙红樱桃的丰产优质栽培及生物炭在果树上的应用提供理论依据。试验设置0(CK)、5(C1)和10(C2)kg/株3个生物炭施用量,结果显示:在始花期,C1处理显著提高细菌、反硝化细菌数量,C2处理显著提高好氧固氮菌数量;在盛花期,生物炭的添加显著提高了土壤微生物多样性和反硝化细菌数量;在结果期,C2处理显著提高真菌数量;添加生物炭处理提高了土壤pH值和有机质含量,但对土壤养分的影响因物候期而异。结果表明,生物炭的添加能提高玛瑙红樱桃土壤微生物量、微生物多样性、土壤养分,但提高效果与植物所处生长状态有关。     

复合菌和鸡粪生物炭对镍和镉污染土壤的修复效果研究

微生物和生物炭通过协同作用可实现重金属污染土壤的低碳、绿色修复,但是目前相关研究较少。本研究通过玉米盆栽试验,研究了多功能复合菌和鸡粪生物炭对镍（Ni）和镉（Cd）污染土壤的修复。研究结果表明,单一和共同作用下复合菌和不同粒径生物炭均能不同程度地固定土壤中的Ni和Cd,减轻Ni和Cd的毒害并降低玉米幼苗对Ni和Cd的吸收,增加根际土壤细菌、真菌群落结构丰富度与物种多样性,其中复合菌和粒径较小的微米生物炭（1.6~55.8 μm）联合修复效果最好。与对照相比,复合菌和微米生物炭联合修复下根际土壤中碳酸盐结合态Ni和Cd的含量分别升高了59.9%和68.4%,有效态Ni和Cd的含量降低了66.5%和53.8%,促进了盆栽玉米幼苗的生长发育,提高了抗氧化能力,使玉米根部的Ni和Cd含量分别降低了49.3%和41.9%,地上部的Ni和Cd含量分别降低了69.4%和53.0%,降低了Ni和Cd在叶片细胞器中的占比,并以低毒形态存在;根际土壤中细菌和真菌的OTU数目显著增加,优势菌群的丰富度和多样性提高,根际土壤微生物群落结构改善。以上研究结果表明多功能微生物和生物炭具有协同修复效应,可为重金属污染土壤联合修复提供理论依据和技术支持。     

环丙沙星对土壤微生物量碳和土壤微生物 群落碳代谢多样性的影响

采用氯仿熏蒸浸提法和Biolog法,分析环丙沙星作用下的土壤微生物量碳和微生物群落碳代谢多样性,以揭示环丙沙星在环境中残留对土壤微生物学性状的影响.结果表明,环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)对土壤微生物量碳含量影响显著(P＜0.05),土壤中环丙沙星浓度愈高,微生物量碳含量愈低,100μg/g的环丙沙星处理使土壤微生物量碳含量下降58.69％.环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能影响显著,环丙沙星降低了土壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)显著影响了土壤微生物群落碳源代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能的影响不同,0.1、1、10 μg/g的环丙沙星处理对土壤微生物群落碳代谢功能的影响主要表现在处理前期(用药第7天、21天),这种影响在处理后期(用药第35天)表现不明显,100μg/g的环丙沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落碳代谢功能,土壤中环丙沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.     

外加镉处理下生物质炭对土壤微生物碳代谢功能多样性的影响

采用Biolog-Eco微平板法,通过模拟实验探究外源Cd胁迫下不同量(0%、2.5%、10%,W/W)秸秆生物质炭输入后土壤微生物在碳代谢功能方面的响应机制。平均吸光度(AWCD)值、多样性指数、碳源利用特征和主成分分析结果均表明:Cd污染条件下,生物质炭的施用提高了土壤中微生物群落碳源代谢活性及功能多样性,2.5%生物质炭处理下的提高效果尤为显著。土壤微生物Mc Intosh指数上升了70.59%,群落物种均一度发生巨大的变化;土壤微生物对羧酸类、氨基酸类碳源化合物的利用能力分别提高了10倍和5倍,其中2.5%低质量分数生物质炭提高了土壤微生物对羧酸类和糖类碳源化合物利用率,10%高质量分数生物质炭却提高了氨基酸类碳源化合物的利用率。进一步分析显示,羧酸类、其他类和聚合物类碳源化合物促使两个生物质炭处理组与单加Cd对照组在碳源利用率上存在差异。     

土壤改良基质对土壤性状及微生物群落的影响

为了研究发酵腐熟的秸秆作为有机添加基质（SM）与化肥联合施用对小麦产量和土壤微生物群落及多样性的影响,本研究对我国小麦-玉米典型低产区——黄河故道（以沙壤土为主）进行了基质不同施用量的田间试验,试验包括5个处理：化肥（CK,无土壤改良基质）,3 000 kg·hm^-2的土壤改良基质（SM1）,6 000 kg·hm^-2的土壤改良基质（SM2）,9 000 kg·hm^-2的土壤改良基质（SM3）,12 000 kg·hm^-2的土壤改良基质（SM4）,所有处理的化肥用量与CK相同。研究分析了不同SM添加下小麦产量,土壤性状和营养及微生物群落结构的变化。结果显示该有机改良剂提高了小麦产量,产量最高达到了8 276.40 kg·hm^-2,是CK组的1.32倍。同时也增加了16S和18S基因的拷贝数,峰值分别达到CK的15.3倍和7.8倍,并改变了真菌的微生物群落结构,提高了微生物群落的多样性。随着SM的施用量增加,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮和土壤多种酶活也同步增加。典型相关分析结果表明微生物生物量碳和有机质对土壤真菌群落结构的影响最为显著。研究表明,SM作为有机改良剂可以提高黄河故道由于河流冲击形成的低产沙壤土地区的小麦产量。     

连续施用改性生物质炭对镉铅土壤修复效果及其对微生物群落结构的影响

为探究磷酸改性生物质炭对石灰性污染土壤重金属的稳定效果及对微生物群落结构的影响,于2015—2019年选择豫北某地污染农田土壤开展连续5a的定位试验。研究选用磷酸改性稻壳生物质炭为土壤调理剂,设置土壤调理剂不同年限的连续施用处理,分析土壤有效态镉、铅含量及小麦籽粒镉、铅含量,以探究调理剂钝化效果的持续性,借助高通量测序...     

施加生物质炭对风沙土土壤线虫群落结构的影响

生物质炭科学施加量以及施加时间是改良和维持土壤健康的研究热点。本研究设计两组玉米盆栽试验(A组和C组),其中A组为一次性施加生物质炭7年处理,C组为一次性施加生物质炭1年处理,各组施加量分别为0、15.75、31.50、63.00 t·hm^-2和126.00 t·hm^-2,探究不同生物质炭施加量以及施加时间对风沙土土壤线虫群落结构特征的影响。结果表明：施加生物质炭1年后可增加土壤pH以及养分含量,生物质炭随老化时间的延长对土壤养分的提升效应会降低,土壤养分与土壤线虫群落结构有密切的相关性。土壤线虫以拟丽突属为优势属,食细菌类和捕食/杂食类为主要营养类群,土壤有机质的分解以细菌分解为主。施加生物质炭1年后,施加量的增加改变了土壤线虫群落结构、营养类群分布和丰度,生物质炭施加量的增加会显著抑制土壤线虫数量,但施加生物质炭7年后土壤线虫数量会恢复。随施加年限的增加,生物质炭会导致土壤食细菌类线虫丰度降低,捕食/杂食类线虫丰度增加,植物寄生类线虫丰度增加,但对线虫多样性指数(H)和丰富度指数(SR)影响不大。一次性施加126.00 t·hm^...