马铃薯生物炭对土壤中Cd的钝化效果

【目的】 研究马铃薯生物炭对土壤中镉的钝化效果。【方法】 以马铃薯秸秆为原料,研究不同温度制备的3种生物炭(B300、B400、B600)对水中Cd²⁺的吸附效果;采用室内培养实验,研究不同添加量(0.5%、1.5%、3.0%)生物炭(B400℃)对2种宁南山区典型土壤(黑垆土和山地草甸土)的pH、有机碳及DTPA-Cd含量的影响;采用盆栽试验,分析生物炭对土壤中Cd的钝化效果。【结果】 3种生物炭对Cd²⁺吸附能力的大小顺序为:B400>B300>B600;生物炭显著降低2种土壤中DTPA-Cd含量,其中3.0%添加量效果最好,黑垆土DTPA-Cd含量降低幅度大于山地草甸土;2种土壤的pH值和有机碳含量均与各自DTPA-Cd含量变化呈现显著的负相关;3.0%添加量的马铃薯生物炭能促进玉米的生长,降低玉米对Cd的吸收,有效抑制Cd由土壤到玉米体内的转移。【结论】 马铃薯秸秆生物炭对2种土壤中Cd的钝化效应明显。     

不同秸秆生物炭对红壤性水稻土养分及微生物群落结构的影响

【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料,以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤,通过135 d室内培育试验,研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土pH、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳（MBC）的影响,及其对磷脂脂肪酸（PLFA）表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理：对照（CK）、添加水稻秸秆炭300℃（RB300）、400℃（RB400）、500℃（RB500）和添加玉米秸秆炭300℃（CB300）、400℃（CB400）、500℃（CB500）。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明,两种秸秆生物炭的添加,平均提高土壤pH值0.16个单位;土壤有机碳、速效磷和速效钾水平,分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大,而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭（300℃）的添加,并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量;而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%,硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%（P＜0.05）。添加生物炭处理,微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%,但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著;两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌（G-）、革兰氏阳性细菌（G+）、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为300℃＜400℃＜500℃。主成分分析表明,水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著;不同温度水稻秸秆炭间,群落结构差异明显,而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明,生物炭添加可以通过改变土壤性质,间接影响微生物群落结构;其中,土壤速效磷、有机碳和速效钾含量与土壤微生物群落分布显著相关。【结论】水稻和玉米秸秆炭均可以改良红壤性水稻土的酸度,提高土壤养分含量和微生物量水平;两种秸秆炭的添加均改变了土壤微生物群落结构,其中以水稻秸秆炭的影响更为明显。     

基于高通量测序技术的酿酒葡萄产区土壤微生物多样性

【目的】研究新疆4大酿酒葡萄产区土壤中的微生物群落结构及多样性,为构建新疆酿酒葡萄主产区的微生物菌库奠定基础。【方法】分别从新疆酿酒葡萄主产区采集土壤样品,提取总DNA,通过Illumina MiSeq高通量测序结合生物信息学分析,得到新疆酿酒葡萄主产区的土壤微生物群落结构及多样性。【结果】在12份土壤样品中,伊犁河谷土壤中细菌的群落多样性最高,天山北麓土壤中细菌群落多样性最低;吐哈盆地中真菌群落多样性最低,焉耆盆地中真菌的群落多样性最高。节杆菌属细菌和耐冷酵母属真菌是吐哈盆地和天山北麓葡萄园土壤中的优势菌属;芽单胞菌属细菌和刚毛四枝孢属真菌是伊犁河谷葡萄园土壤中的优势菌属;节杆菌属细菌和赤霉菌属真菌是焉耆盆地葡萄园土壤中的优势菌属。土壤pH值对细菌群落组成的影响最显著,Mn元素含量对真菌群落组成的影响最显著。【结论】揭示了新疆酿酒葡萄主产区土壤中细菌和真菌群落组成,新疆酿酒葡萄产区的微生物多样性存在差异。     

水稻秸秆不同处理方式对亚热带农田土壤微生物生物量碳、氮及氮素矿化的影响

通过室内模拟培养试验,添加水稻秸秆及由此热解产生的生物质炭,分析亚热带典型旱地土和水稻土微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)及氮素矿化的变化动态,探讨添加不同处理方式的水稻秸秆对土壤碳氮矿化的影响。结果表明,培养35 d后,与对照(CK)相比,添加生物质炭处理,旱地土MBC、MBN、矿化氮量分别增加了34.6%、163.1%和6.4%;水稻土MBC没有明显差异,MBN和矿化氮量分别增加23.0%和15.1%。添加秸秆处理,旱地土MBC、MBN分别增加了90.4%和203.8%,矿化氮量却减少了22.2%;水稻土MBC、MBN、矿化氮量分别增加了13.4%、19.9%和7.3%。研究阐明了生物质炭添加对农田土微生物生物量氮和氮素矿化具有促进作用,而对土微生物生物量碳的影响却因土地利用方式的差异而略有不同;水稻秸秆添加对微生物生物量均有促进作用,其促进程度基本高于生物质炭,而对氮素矿化的影响因土地利用方式的不同而存在差异。     

相同气候背景下南北方稻田土壤上水稻生长及氮响应差异研究

【目的】土壤是影响作物产量和氮肥吸收利用的因素之一,深入研究南北方稻田土壤对水稻生长及氮效率的影响,以期为调控区域水稻高产优质提供参考。【方法】2018—2019年,以黑龙江省黑土型水稻土,江苏省乌栅土型水稻土为试验材料,在黑龙江省哈尔滨市进行水稻盆栽试验。每种土壤设置3个施氮水平,即N0:不施氮肥;N1:0.87 g N/pot(相当于150 kg N·hm-2);N2:1.74 g N/pot(相当于300 kg N·hm^-2)。测定水稻分蘖、SPAD值、分蘖成穗率、土壤矿化氮量、水稻产量和氮效率。【结果】黑土型水稻土的早期分蘖对施氮有响应,分蘖数随施氮量增加而增加,而乌栅土型水稻土的分蘖在拔节期后才对施氮有响应。土壤对水稻分蘖的影响存在年际间差异,2018年土壤类型对分蘖数有显著影响,不施氮时乌栅土型水稻土的分蘖数比黑土型水稻土高4.41%—43.04%,而施氮后乌栅土型水稻土比黑土型水稻土的分蘖数低8.25%—12.98%;2019年黑土型水稻土的分蘖数多数高于乌栅土型水稻土4.41%—46.53%。两种水稻土的分蘖成穗率与叶片SPAD值在2018年有显著...     

添加生物炭对滨海盐渍型水稻土供氮能力的影响

采用室内淹水培养的方法,研究了添加等碳量的水稻秸秆生物炭、腐熟水稻秸秆和普通水稻秸秆及不同淹水培养时间(淹水培养30 d、60 d、90 d和180 d)对滨海盐渍型水稻土供氮能力的影响,为制定合理的秸秆还田措施提供科学参考。结果表明,各处理均可以提高土壤有机碳含量和碳氮比(C/N),添加生物炭的土壤有机碳和C/N显著高于其他处理(P<0.05)。各处理对土壤氮素矿化有显著影响,其中,添加生物炭处理明显提高了土壤氮素矿化量。各处理土壤供氮能力均随培养时间的延长呈现先增加后降低的趋势,培养90 d时土壤氮素矿化量最高。添加生物炭可以促进滨海盐渍型水稻土氮素的矿化,增强土壤供氮能力。     

土壤微生物对玉米秸秆还田的响应特征——亚热带石灰土与红壤的典型对比（英文）

【目的】探究亚热带岩溶区石灰土与非岩溶土红壤秸秆降解过程中微生物的响应特征,为更好地利用岩溶土地资源提供依据。【方法】选择广西桂林毛村岩溶地区石灰土和碎屑岩区红壤,进行为期160 d的室内玉米秸秆降解模拟试验,共设4个处理:石灰土加玉米秸秆(L+S)、红壤加玉米秸秆(R+S)、石灰土不加玉米秸秆(L)和红壤不加玉米秸秆(R),并在第0、3、7、14、21、28、42、56、84、98、133、147和160 d分别测定两种土壤中的玉米秸秆降解率、微生物数量、微生物量碳(MBC)和微生物氮(MBN)量。【结果】石灰土加玉米秸秆处理的秸秆降解率为77.00%,红壤加玉米秸秆处理的秸秆降解率为75.00%,相对于不加入秸秆的处理,其土壤微生物总量、细菌、真菌和放线菌数量及MBC与MBN含量均显著提高(P0.05);石灰土中细菌、放线菌和真菌的数量比分别为48.67%、50.08%和1.08%,红壤中三者的数量比分别为61.79%、29.58%和8.62%。石灰土MBC和MBN分别比红壤高238.00%和165.00%。【结论】玉米秸秆还田能加速石灰土和红壤中微生物的生长和繁殖,且石灰土中的秸秆分解得更快更彻底,说明秸秆再利用在改善岩溶土壤肥力方面有巨大潜力。     

不同油菜品种对盐碱土壤理化性质与微生物多样性的影响

【目的】研究不同油菜品种对土壤细菌群落和结构的影响并分析对土壤理化性质的影响为新疆地区盐碱地种植油菜提供理论依据。【方法】以不同油菜品种1、16-P22外、华5号和金油158为研究对象,应用Illumina MiSeq测序技术。,筛选出更适宜盐碱地种植的油菜品种。【结果】种植油菜品种16-P22外对降低盐碱地土壤pH值、提高碱解氮、速效磷、有机质含量效果最显著(P<0.05);土壤样品微生物群落丰富度间无显著性差异,微生物群落多样性指数最大为1。不同油菜品种土壤中优势菌门为Proteobacteria、Actinobacteria、Acidobacteria和Chloroflexi,Pontibacter 耐盐菌属相对丰度大小顺序为16-P22外>1 >金油158>华5号; PCA主成分分析显示细菌群落中相似性最高在16-P22外与华5号之间;土壤碱解氮和速效磷与土壤细菌群落分布显著相关。【结论】油菜品种16-P22外更适宜盐碱地上进行种植,促进盐碱土壤优势菌群的形成。     

不同盐碱胁迫对土壤细菌群落结构的影响

【目的】 研究盐碱胁迫对土壤细菌群落多样性及群落组成的影响。【方法】试验设置(NaCl、Na₂SO₄和Na₂CO₃+NaHCO₃)三种盐碱胁迫类型和盐(碱)度。【结果】不同盐碱胁迫对土壤细菌群落α-多样性Shannon和Simpson指数影响不大,Na₂SO₄和Na₂CO₃+NaHCO₃胁迫土壤Chao1和Ace丰富度指数显著降低。NaCl轻度盐化土壤细菌群落β-多样性与对照无明显差异,其它盐碱胁迫土壤细菌群落结构变化显著。各处理土壤细菌优势门类均为变形菌门、芽单胞菌门、放线菌门、酸杆菌门和拟杆菌门。盐碱胁迫土壤细菌的拟杆菌门、浮霉菌门增加;而放线菌门、硝化螺旋菌门减少。NaCl胁迫土壤绿弯菌门、厚壁菌门相对丰度增加,Na₂SO₄胁迫土壤芽单胞菌门、热微菌门增加,Na₂CO₃+NaHCO₃碱胁迫土壤酸杆菌门、疣微菌门增加。【结论】土壤细菌群落通过调节物种组成来适应盐碱胁迫,不同盐碱类型和盐碱度胁迫下,土壤细菌群落会形成显著差异的物种。     

还田棉秆腐解与土壤理化性质对氮肥施用的响应特征

【目的】研究棉花秸秆还田配施不同氮肥处理对棉秆腐解及土壤理化性质的影响。【方法】以干旱区典型农业土壤-灰漠土为研究对象,采用随机区组设计,以不添加秸秆与氮肥(CK)为对照,设置无氮(0 kg/hm²)、低氮(N₁: 112.5 kg/hm²、N₂: 225 kg/hm²)、中氮(N₃: 450 kg/hm²)、高氮(N₄: 750 kg/hm²)5种氮处理水平。于2019年10月中旬将棉花秸秆打断为3~5 cm,以中等还田量施入18个小区。在1年的棉秸秆腐解期间,定期测定还田棉秆纤维素、半纤维素、木质素含量,土壤有机碳、全氮含量、pH、电导率。分析随着还田腐解时间的延长,棉秸秆主要成分含量与相应土壤理化性质的演变特征。【结果】添氮处理在腐解前期(第256 d)显著降低了还田棉秆木质素含量,而纤维素、半纤维素则在后期显著降低,木质素在腐解前期对氮肥添加更为敏感;棉秆在腐解前期,所有添氮处理的土壤有机碳含量显著增加,腐解后期降低,低氮处理(N₁、N₂)的有机碳含量最高;各处理间土壤全氮含量差异不显著;氮添加处理显著降低了土壤pH值与盐分;土壤有机碳含量与棉秆的木质素、半纤维含量呈显著负相关关系(P<0.05,P<0.01)。【结论】秸秆还田配施氮肥能加速棉秸秆腐解,而低氮处理(N₁、N₂)在加速秸秆降解的同时,有利于增加土壤有机碳含量,培肥土壤。     

Microbial Transformation Process of Straw-Derived C in Two Typical Paddy Soils

【Objective】 The straw degradation rate, microbial community structure changes and functional microbial community composition involved in straw decomposition in soils were researched, and the research results could provide the theoretical foundation for revealing microbial mechanism of the soil organic matter transformation and accumulation. 【Method】 Two typical subtropical paddy soil in China, including Changshu Wushan soil and Yingtan Red paddy soil, were collected as the research materials. We anaerobically incubated the soils with/without ¹³C-enriched rice straw for 38 days. Gaseous samples were regularly collected to investigate mineralization rate of straw in dynamic changes. The soil samples were collected to analyze the dynamic changes of the microbial community composition related to straw decomposition by using ¹³C-PLFA-SIP technology. 【Result】 At the early stage before day 12 of the anaerobic culture, straw degraded slowly, and straw had positive priming effect on soil organic matter (SOM). At the stage of day 12-18, straw degraded rapidly and then the rate tended to be slow after day 18. At the end of incubation, straw mineralization rate was 24% and 33% in Red paddy soil and Wushan soil, respectively. The contribution of straw C to C efflux increased with incubation time, which was 53%-60% and 54%-57% to CO₂ and CH₄ efflux, respectively. The microbial biomass and activity were improved in the soil with straw, and the microbial activity in Wushan soil was higher than that in Red paddy soil. During straw degradation, 16:0 (general bacteria) was the main groups. i16:0, i15:0 (G ⁺ bacteria) and 18:1ω9c (fungi) were also important microbial groups involved in straw degradation. The relative abundance of straw-derived gram-positive (G ⁺) bacteria and actinomycetes increased and gram-positive (G ^-) bacteria decreased with incubation time. The proportions of straw-derived PLFAs were 27%-32% and 18%-24% in Red paddy soil and Wushan soil PLFAs, respectively. The straw utilization efficiency was higher in fungi and general bacteria, while G ^- bacterial and actinomycetes PLFAs were preferentially linked to extant soil organic matter (SOM) mineralization. The microbial community composition was different between Wushan soil and Red paddy soil with rice straw. The straw-derived microbial community composition was similar in two soils, but the SOM-derived microorganisms were differences. 【Conclusion】 The mineralization of straw C lagged behind extant SOM during anaerobic straw degradation. The microbial activity and diversity in soil were important factors influencing the efficiency of straw mineralization. After adding straw in soil, it’s showed differences from the microbial community composition, which were mainly involved in the differences between SOM-derived microorganisms, and SOM was an important factor leading to these differences.     

盐穗木叶片及根际土壤微生物群落高通量分析

[目的]研究新疆盐碱环境中,极端耐盐植物盐穗木的根际土壤及叶片内生微生物群落组成和结构,为利用根际促生细菌制作生物菌肥提供科学依据.[方法]应用16S rDNA和ITS高通量测序技术,测定分析盐穗木根际土壤与叶片内生微生物群落结构及多样性.[结果]在门水平上根际土壤细菌群落中的优势菌门为放线菌门(Actinobacte...     

不同改良措施对沙质土壤颗粒组成及分形特征的影响

【目的】研究不同改良措施下沙质土壤质地变化,为沙化土壤改良提供科学依据。【方法】以新疆南疆典型沙化土壤为研究对象,设置5种不同改良措施(种植燕麦(A₁)、种植油菜+燕麦(A₂)、种植燕麦+油菜秸秆翻耕+生物菌肥(A₃)、种植燕麦+农家肥(A₄)、种植燕麦+农家肥+生物菌肥(A₅)),采用田间试验,分析不同改良措施对沙化土壤颗粒组成分形的影响。【结果】不同改良措施下土壤分形维数D值介于2.35～2.49,与对照相比,随着土层的加深,土壤的细颗粒物质的分形维数值呈增加趋势;土壤颗粒分形维数D值与黏粒呈极显著正相关,与细粉粒呈显著正相关,与砂粒呈显著负相关。【结论】农家肥或绿肥与生物菌肥配合施用,可有效改善沙化土壤的理化性状。     

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。     

缺钾对不同品种冬小麦土壤钾素和品质的影响

[目的]研究缺钾对不同品种冬小麦土壤钾素及品质的影响.[方法]以河北省生产上适用的49份冬小麦品种或品系为材料,采用盆栽试验方法.[结果]土壤缺钾处理,不同品种冬小麦土壤缓效钾、速效钾含量分别降低6.57％ ～39.06％、5.21％ ～53.10％;籽粒产量、千粒重、穗粒数、穗长分别降低4.24％ ～44.48％、1...     

长期施用磷肥水稻土微生物量磷的季节变化特征与差异

【目的】 研究长期不同施肥处理下,水稻不同生育时期土壤微生物量磷的动态变化与差异,揭示其变化特征与土壤磷素供应的关系。 【方法】 以长期试验小区为平台,设置对照（CK）、氮钾肥（NK）、氮磷肥（NP）、氮磷钾肥（NPK）等4个不同施肥处理,在水稻的分蘖期、孕穗期、灌浆期、完熟期分别采集0—20 cm土层土壤,测定土壤全磷、有效磷、微生物量磷和酸性磷酸酶活性。 【结果】 与不施磷肥处理（CK、NK）相比,施磷肥处理（NP、NPK）显著提高了土壤全磷和有效磷含量,增幅分别达88%—118%和337%—903%。不同施肥处理对微生物量磷具有显著影响,除分蘖期外,施磷肥处理（NP、NPK）微生物量磷含量显著高于不施磷肥处理（CK、NK）,提高了103%—250%;微生物量磷的季节变化呈先上升后下降的趋势,在灌浆期达到最高。酸性磷酸酶活性以NK处理灌浆期最高,比CK高38%;同时,该处理微生物量磷的周转率最大,每个生育期内可循环1.31次。相关性分析表明,土壤微生物量磷与土壤全磷和有效磷显著正相关。 【结论】 微生物量磷随不同施肥处理和水稻生育时期变化规律明显,与土壤磷有效性密切相关。     

短期封育对博乐绢蒿荒漠群落特征和碳密度的影响

【目的】研究封育对荒漠草地群落特征和物种多样性影响,分析生态系统碳库对草地封育的响应规律,为退化荒漠草地的修复和科学管理提供科学依据。【方法】以新疆博乐绢蒿荒漠为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,对封育4 a的荒漠草地群落数量特征、物种多样性和生态系统碳库(生物量碳库,凋落物碳库和土壤碳库)测定分析。【结果】(1)与自由放牧区(FG)相比,封育4 a后博乐绢蒿荒漠草地的植被高度、盖度、密度、多样性指数、均匀度指数和丰富度指数降低了6.2%~48.4%(P>0.05)。(2)封育不利于生物量的积累,茎、枯落物和地下(0~100 cm根系)生物量封育后显著下降了18.6%~31.1%(P<0.05),但根冠比没有显著变化。(3)封育降低了博乐绢蒿荒漠草地地上生物量碳密度、表层土壤有机碳含量,且土壤上层(0~50 cm)有机碳密度降低幅度为53.5~233.6 g/m²。【结论】短期封育不利于博乐绢蒿荒漠草地生物多样性的维持和生态系统碳库的积累,在封育措施的基础上配合施肥、补播等其他恢复措施。     

不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与土壤和植株养分的关系

【目的】 研究不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与不同时期枣园土壤和植株养分的关系,为南疆红枣高产提供土壤管理的理论依据。【方法】 选取南疆高中低3种不同产量水平的枣园为研究对象,采用田间试验,研究不同时期不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与不同土层和植株氮、磷、钾养分含量之间的关系。【结果】 土壤碱解氮、速效磷含量随着土壤深度的增加逐渐降低,而速效钾含量逐渐升高。土壤微生物量碳(MBC)和土壤微生物量氮(MBD)含量之间呈极显著正相关,相关系数为0.836 7;土壤微生物量碳与骏枣展叶期0~20 cm土层速效钾含量呈显著正相关,与果实膨大期20~40 cm土层速效钾含量呈显著正相关关系。【结论】 枣园土壤微生物量碳、氮及各养分含量均保持在良好水平,土壤养分及植株养分能对微生物量碳、氮产生显著影响。