两种施肥处理下不同有机质含量农田黑土微生物群落结构PLFA分析

土壤有机质含量和施肥是影响黑土微生物群落结构的重要因素,但是受气候影响,很难单独明确有机质含量或施肥对土壤微生物群落的影响.本研究利用黑土生产力长期定位试验,将有机质含量不同的5个黑土(SOM1.7、SOM3、SOM5、SOM6、SOM11)置于相同气候条件下,通过分析磷脂脂肪酸,系统地研究了施肥与有机质含量对农田黑土...     

长期氮肥施用对农田黑土NLFA与PLFA特性的影响

以不施肥与休闲处理为对照,通过对土壤微生物磷脂脂肪酸（PLFA）、中性磷脂脂肪酸（NLFA）、NLFA/PLFA比值及各菌群特定PLFA比值的测定,研究不同氮肥处理条件下东北黑土微生物群落变化规律.PLFA测定结果表明,氮磷配施能促进土壤微生物生长;氮磷钾配施未表现出促进土壤微生物生长的作用;单施氮肥处理因有效磷等养分过度消耗而抑制真菌生长.不同菌群之间PLFA比值表明,真菌较细菌更能适应养分贫瘠条件,而氮肥与磷肥的施入则能促进细菌生物量增加.不同氮肥处理NLFA含量及个别NLFA/PLFA比值存在较大差异,可用来说明土壤微生物生理状态和土壤养分水平.     

长期不同施肥制度对农田黑土有机质和氮素的影响

以黑龙江省海伦黑土地区的农田长期（1985～2003年）定位试验土样为材料，对不同施肥处理土壤有机质含量、土壤全氮进行了系统研究。结果表明，长期无肥处理土壤有机质含量、全氮含量最低；长期施用氮肥、氮磷肥、有机肥处理土壤有机质含量、全氮含量居中；有机肥与化肥配合施用比无肥处理可显著提高有机质水平，增加土壤全氮含量。各处理C／N比值在9．91～13．10之间变动。     

保护性耕作对黑土微生物群落的影响

耕作方式通过影响土壤微生物群落而影响土壤生态系统过程。本研究以传统耕作玉米连作处理为对照,通过测定土壤微生物量碳及磷脂脂肪酸含量,分析了保护性耕作(包括免耕玉米连作和免耕大豆-玉米轮作)对黑土微生物群落的影响。结果表明,保护性耕作可显著增加土壤表层(0～5cm)全碳、全氮、水溶性有机碳、碱解氮和微生物量碳(P0.05),为微生物代谢提供了丰富的资源。同时,保护性耕作显著提高了土壤表层(0～5cm)总脂肪酸量、真菌和细菌生物量(P0.05),提高了土壤的真菌/细菌值,有利于农田土壤生态系统的稳定性。研究结果对于探讨保护性耕作的内在机制具有重要意义。     

长期施肥对黑土农田土壤微生物群落的影响

基于中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验区,应用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了无施肥(NF)、单施N、P化肥(NP)以及化肥配施有机猪粪肥(NPM)等3种长期施肥措施对黑土区玉米田土壤微生物群落密度和结构的影响.Real-time PCR方法定量NF、NP及NPM措施土壤细菌群落基因组DNA质量分别为381、1 351和1 773 ng g-1干土,真菌群落基因组DNA质量分别113.3、127.3和20.6 ng g-1干土,真菌与细菌的比率分别为0.31、0.09和0.01,NPM措施显著低于另两种施肥方式(p＜0.05).DGGE方法研究表明,NP和NPM措施不能改善土壤细菌和真菌群落的多样性、均匀性及优势菌优势程度;但主成分分析结果显示NP和NPM措施均可改变土壤细菌和真菌群落的构成,且真菌群落的变化更为显著;聚类分析结果显示NP和NPM措施下细菌群落结构较相近,其相似系数为0.89,真菌群落中NP措施与NF措施相近,相似系数为0.63,高于NP与NPM措施的相似系数0.51.上述结果表明有机猪粪肥的长期施用可以显著降低黑土农田土壤真菌与细菌的比率,且明显地改变土壤细菌和真菌群落的结构.     

长期培肥对农田黑土土壤微生物量碳、氮的影响

以黑龙江省农科院"黑土肥力与肥效长期定位试验"的农田黑土为研究对象,探讨了长期不同施肥处理对土壤微生物量碳、氮动态变化的影响。研究结果表明,与不施肥、单施化肥、单施有机肥处理相比,化肥配施有机肥能显著增加大豆各生育期土壤微生物量C、N,促进土壤微生物量显著增长,增强了农田黑土土壤有机质、全氮含量,有利于培肥农田黑土。     

施肥管理对农田黑土土壤水分动态变化的影响

东北黑土区属"雨养农业",水分是该地区农业生产中的主要限制因子。施肥管理通过影响土壤理化性质和作物生长调控土壤水分。以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内的水分平衡观测场为研究对象,基于10年的观测数据,分析研究区域内长期的施肥管理对土壤水分垂直变化和季节性变化的影响。研究结果表明不同的施肥管理方式显著影响了0~90 cm土层的土壤水分含量,表现为与无肥(CK)相比,化肥(NP)和有机肥+化肥(NPM)处理的0~90 cm土层土壤含水量分别减少了1.53%和3.45%。不同施肥管理方式下剖面土壤含水量的季节性变化为土壤含水量差异的最大时期出现在8月5日,表现为CK>NP>NP。根据土壤储水量的季节性变化,将作物生长季内土壤水分划分为三个时期,分别为相对稳定期(4月30日~5月30日),水分消耗期(5月30日~6月30日)和水分恢复期(6月30日~10月5日),其中NP和NPM处理土壤储水量一直处于较低水平。土壤水分被消耗的最大时期出现在6月末。     

长期培肥对农田黑土土壤酶活性动态变化的影响

以黑龙江省农科院"黑土肥力与肥效长期定位试验"的农田黑土为研究对象,探讨了长期不同施肥处理对土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶和转化酶活性动态变化的影响.试验结果表明,长期施用有机无机肥处理能显著增加土壤酶活性,比氮磷钾、有机肥、对照处理的土壤脲酶活性分别平均增加7.99%、13.78%、18.25%;比氮磷钾、有机肥、对照处理的土壤磷酸酶活性分别平均增加23.63%、12.79%、29.72%;比氮磷钾、有机肥、对照处理的土壤脱氢酶活性分别平均增加21.12%、13.11%、27.32%.5种酶的相关分析表明,各种土壤酶活性之间呈显著正相关,表明土壤酶活性能有效地反映农田黑土在长期施肥条件下土壤质量的变化.     

长期施肥对黑土酶活性和微生物呼吸的影响

以农业部哈尔滨黑土生态环境重点野外科学观测试验站28年长期定位试验为平台,研究了长期施用不同肥料对黑土酶活性及微生物呼吸强度的影响。结果表明,长期不同施肥处理后黑土过氧化氢酶、转化酶和脲酶的活性均产生较大的差异,有机无机肥料配合施用处理的土壤中脲酶和转化酶活性显著地高于单施化肥、有机肥和不施肥处理,施肥对土壤过氧化氢酶具有一定的抑制作用。相同施肥条件下0~20 cm土层土壤过氧化氢酶、转化酶和脲酶的活性均高于20~40 cm土层酶活性。此外,施肥对土壤真菌、细菌的呼吸都有一定的抑制作用。     

长期施肥对哈尔滨黑土土壤线虫群落的影响

土壤线虫作为土壤生态系统中重要的组成部分,在养分转化及物质循环中起着重要作用。为研究长期施肥对土壤线虫群落的影响,在农业部哈尔滨黑土生态环境重点野外科学观测试验站进行了长期施用有机肥、氮肥、磷肥、钾肥及不施肥处理的田间试验。结果表明:长期施肥对土壤线虫群落组成及线虫群落中不同营养类群的相对丰度均产生一定的影响。长期施肥条件下,土壤线虫种群的种类数量呈下降的趋势,除单施氮肥处理外,其余施肥处理土壤食细菌线虫的相对丰度均显著高于不施肥处理,而植物寄生线虫相对丰度则显著低于不施肥处理;从土壤线虫生态指数看,施肥处理自由生活线虫成熟度指数(MI)均低于对照,而施用有机肥及磷肥处理的土壤WI值显著高于不施肥对照;土壤线虫群落的变化表明土壤线虫群落对施肥产生了响应,可以用作施肥对土壤质量变化影响的生物学指标。     

长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响

以农业部耕地保育福建观测实验站的长期肥料试验为平台,研究了长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响。结果表明:与不施肥(CK)相比,单施NPK(NPK)、NPK配施牛粪(NPKM)及NPK配施秸秆(NPKS)的土壤酶活性均有不同程度的提高,其中NPKM可显著提高转化酶活性,NPKS可显著提高脲酶活性。施肥均不同程度地提高了土壤细菌、真菌及放线菌的数量,尤其是放线菌数量,提高幅度均达到显著性水平;NPKS可显著提高土壤细菌数量,NPKM可显著提高土壤真菌数量。施肥均会对真菌群落产生重要影响;单施化肥对土壤细菌群落的影响不大,增施有机物料会对细菌群落产生明显影响;施用牛粪会对放线菌优势群落产生影响。以上结果表明,有机无机配施更有利于提高土壤酶活性和土壤微生物数量,提升土壤生物肥力。     

长期施肥对氨氧化古菌丰度及群落结构的影响

【目的】氨氧化古菌对土壤氮素转化有着重要的作用。本研究以长期定位施肥黄泥田土壤为研究对象探讨了长期不同施肥模式对土壤氨氧化古菌数量和多样性的影响,为制定合理的施肥制度提供理论基础。【方法】试验在福建省农科院试验站上进行,以30年长期定位施肥的红壤性水稻土为研究对象采用荧光定量PCR和克隆文库技术,研究了长期不同施肥模式对氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)丰度及群落结构的影响。试验设4个处理:1)不施肥(CK);2)单施氮磷钾肥(NPK);3)氮磷钾肥配施牛粪(NPKM);4)氮磷钾肥配施秸秆(NPKS)。小区面积为12 m~2每个处理设3个重复。土样采集时间为2012年10月份(水稻收获后),测定土壤养分和氨氧化古菌的数量及多样性。【结果】1)与CK相比,NPKM和NPKS处理显著增加了土壤有机质含量,NPKM和NPKS处理之间无显著差异。2)与CK相比施肥均能提高土壤全氮含量;NPKM和NPKS处理能够显著提高土壤全磷含量,NPKM处理全磷含量最高;仅NPKS处理能显著增加全钾含量。3)与CK相比,长期施肥均能提高土壤有效氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量,并且NPKM处理AN和AP含量最高,NPKS处理中AK含量最高。4)与CK相比,长期施肥均对土壤pH值无显著影响。5)与CK处理相比,NPKM和NPKS处理的amoA基因拷贝数显著增加增加幅度分别为168.4%和95.7%;单施化肥处理与CK无显著差异。土壤氨氧化古菌数量与土壤有机质含量呈显著正相关,与土壤全磷、有效氮、速效磷和速效钾含量呈极显著正相关。6)长期不同施肥处理影响土壤氨氧化古菌的种群结构,单施化肥增加了土壤AOA的多样性,而化肥配施有机肥则降低了AOA的多样性。7)本试验中得到的土壤氨氧化古菌amoA基因序列均为不可培养的古菌,包括泉古菌(Crenarchaeote)和奇古菌(Thaumarchaeote)。本试验所得氨氧化古菌绝大多数与来自土壤、沉积物的amoA基因克隆非常相似,少数与水体环境相似。【结论】不同培肥模式下,土壤中氨氧化古菌均为不可培养的古菌,包括泉古菌(Crenarchaeota)和奇古菌(Thaumarchaeota),然而水稻土壤养分和氨氧化古菌丰度及群落结构变化显著。单施化肥的作用不明显,有机无机肥配施有利于土壤有机质和养分的积累以及氨氧化古菌的生长增加了氨氧化古菌优势菌群的比例。     

华北潮土长期施肥对土壤跳虫群落的影响

通过试验研究了河南封丘潮土长期施肥处理下土壤跳虫的群落结构及其多样性,试验包括氮磷钾(NPK)、氮磷(NP)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、有机肥(OM)、1∶1化学氮肥与有机氮(MNPK)和不施肥(CK)7个处理。结果表明,7种施肥试验处理下,平均土壤跳虫密度为30 000头m-2,施用有机肥显著增加了土壤跳虫数量,而磷肥可能是该地区跳虫数量增长的一个限制因素。OM和MNPK处理下土壤跳虫多样性显著高于其他处理,OM和NPK处理具有最高的相似性,其次是MNPK和OM处理之间,而CK处理与其他处理相似性指数较小。不同施肥处理下表现了土壤跳虫类群对环境的选择性,多数跳虫与OM处理成正相关关系,而MNPK处理促进了Isotoma和Xenylla属在数量上的增长,PK处理与Hypogastrura和Sminthurinus属有一定的正相关关系。施肥处理也引起了土壤跳虫的垂直分布差异,MNPK、NPK和OM处理下土壤跳虫趋于表层(0～10cm)分布,而NK和CK处理下趋于下层(10～20cm)分布。土壤跳虫的量化指标(如个体数、类群数和多样性)对施肥处理表现敏感,可作为土壤质量评价的指标之一。     

Mineral fertilizer alters cellulolytic community structure and suppresses soil cellobiohydrolase activity in a long-term fertilization experiment

Nutrient inputs to soil can alter mineralization of organic matter and subsequently affect soil carbon levels. To understand how elemental interactions affect the biogeochemistry and storage of soil C, we examined soils receiving long-term applications of mineral fertilizer and manure-containing fertilizers. As cellulose is the dominant form of carbon entering arable soils, cellulolytic communities were monitored through enzymatic analysis, and characterization of the abundance (real-time PCR) and diversity (terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP) of fungal cellobiohydrolases (cbhI) genes. The data showed that long-term mineral fertilization increased soil organic C and crop productivity, and reduced soil heterotrophic respiration and cellobiohydrolases (CBH) activity. Correspondingly, the diversity and community structure of cellulolytic fungi were substantially altered. The variation in cellulolytic fungi is mainly attributable to shifts in the proportion of Eurotiomycetes. In addition, CBH activity was significantly correlated with the diversity and community structure of cellulolytic fungi. These results suggest that enhanced C storage by mineral fertilizer addition occurs not only from extra organic carbon input, but may also be affected through the cellulose decomposing community in arable soil.     

长期施肥对酸性土壤氨氧化微生物群落的影响

【目的】 长期施肥显著影响着酸性土壤的pH,研究由此引起的土壤中氨氧化古菌 (ammonia-oxidizing archaea,AOA) 和氨氧化细菌 (ammonia-oxidizing bacteria,AOB) 的变化,为土壤培肥提供理论依据。 【方法】 供试土壤为27年长期定位施肥试验的红壤,供试作物为玉米。选择不施肥对照 (CK)、氮肥120 kg/(hm2·a)(N)、氮磷钾肥 (NPK) 和猪粪2000 kg/(hm2·a)(OM) 4个处理采集土壤样品,测定了土壤基本理化性状;利用qPCR、PCR-DGGE方法,分析土壤AOA和AOB群落丰度与组成。 【结果】 1) 长期定位施肥导致土壤pH值发生显著变化,N处理的土壤pH值最低,仅为4.03,其次是NPK和CK处理的土壤,OM处理土壤pH值最高,接近中性达6.40。2) 与CK相比,长期施肥提高了土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量。3)OM处理显著提高了土壤NH₃浓度,而其它处理对NH₃浓度无显著影响。4) 施肥显著增加了土壤AOA的丰度,OM处理提升幅度最大;AOA丰度与土壤有机质碳、全氮呈极显著正相关 (P < 0.01),与铵态氮、土壤NH ₃浓度呈显著正相关 (P < 0.05),与土壤pH、硝态氮关系不显著 ( P > 0.05);施肥改变了AOA的群落结构,CK、N、NPK处理的群落结构差异不显著,OM处理与另外三个处理差别较大。主要AOA类群是Group 1.1b,少数属于Group 1.1a-associated。RDA分析表明,土壤pH值、有机质、总氮、铵态氮、土壤中NH ₃浓度是导致AOA群落变化的主要环境因子。5) 仅OM处理对AOB丰度和群落产生了显著影响,主要类群是Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。AOB丰度与土壤NH₃浓度呈极显著正相关 (P < 0.01),与有机质碳、全氮呈显著正相关关系 ( P < 0.05),与土壤pH、铵态氮、硝态氮关系均不显著 ( P > 0.05)。 【结论】 长期施用不同肥料对酸性土壤的理化性质影响差异大,AOA和AOB的丰度和群落结构也发生了明显变化,尤其是施加有机肥之后。来自不同处理的大部分AOA属于Group 1.1b类群,少数属于Group 1.1a-associated类群。仅在OM处理中检测到AOB类群,大部分属于Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。      

不同施肥模式对绿洲农田土壤微生物群落丰度与酶活性的影响

以中国科学院阜康荒漠生态系统国家野外观测研究站的长期定位试验为平台,利用荧光实时定量PCR(Real-time PCR)技术,对不同施肥模式下的土壤微生物群落丰度进行了测定,并分析了土壤酶活性。结果表明:与无肥处理(CK)相比,20年长期单施化肥(CF)或者化肥配施秸秆(CF/OM)处理均显著增加了土壤氨氧化古菌(AOA)与氨氧化细菌(AOB)的丰度。其中,土壤AOB最低增加了16倍,而AOA最多增加了3倍,表明AOB可能在原位土壤氨氧化过程中发挥了更为重要的作用。尽管CF/OM处理的作物产量与CF处理无显著差异,但该施肥模式在维持作物产量的同时,其土壤微生物主要类群(真核微生物、细菌、古菌)数量最大,土壤有机碳含量最高,大多土壤酶活性高于其他处理,表明化肥配施有机肥有利于保持土壤微生物多样性,对于提高土壤质量具有重要作用。     

长期不同施肥条件下红壤性水稻土微生物群落结构的变化

以位于江西省红壤研究所内长期定位试验的水稻土(始于1981年)为研究对象,运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG分析技术研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及有机肥与化肥混施(NPKM)三种施肥方式对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:长期施化肥和有机肥与化肥混施处理的PLFA总量均高于未施肥处理,两者分别较未施肥处理高91%和309%;PLFA主成分分析(PCA)显示施肥促进了土壤微生物群落结构的变化,其中NPKM处理增加了革兰氏阴性细菌(G-细菌)、真菌、放线菌和原生动物的数量,NPK处理增加了革兰氏阳性细菌(G+细菌)的数量,不施肥处理较施肥处理提高了真菌/细菌比例,CK和NPK处理的微生物群落结构更为相似;各施肥处理间土壤的AWCD值(平均每孔颜色变化率,average well color development,AWCD)表明,NPKM处理能够促进土壤微生物群落对碳源的利用能力,进而增加土壤中微生物的整体活性,而NPK处理减弱了土壤微生物的活性。代谢功能多样性分析同时表明,NPKM处理增加了微生物群落的多样性,而NPK处理使土壤微生物的多样性降低;土壤PLFA与土壤养分的相关性分析显示,土壤总PLFA量与土壤有机质和全氮呈极显著相关(p0.01),与速效养分相关性不大。