长期施肥对稻田土壤有机氮、微生物生物量及功能多样性的影响

以位于湖南省新化和宁乡县两个稻田肥力长期定位试验点的土样为材料,研究了不同施肥处理对稻田土壤有机氮组分、微生物生物量及功能多样性的影响.结果表明:与不施肥处理(CK)相比,化肥配施有机肥处理提高了稻田土壤酸解总氮(TAHN)及其组分中氨基糖氮(ASN)、氨基酸氮(AAN)和酸解氨态氮(AN)的含量,不同施肥处理对组分中酸解未知氮(HUN)的影响不尽相同.与CK相比,单施化肥处理对土壤微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)含量的影响较小,化肥配施有机肥处理则显著提高了土壤MBC和MBN的含量.采用BIOLOG法对土壤微生物群落功能多样性进行测定,结果表明:中、高量有机肥处理提高了稻田土壤微生物的碳源利用率和微生物群落功能多样性;土壤微生物碳源利用的类型因长期不同施肥处理而产生差异.     

不同施肥处理与地膜覆盖对土壤微生物群落功能多样性的影响

微生物多样性是表征土壤质量变化的敏感指标。应用Biolog技术探讨了不同施肥处理与地膜覆盖对土壤微生物功能多样性的影响,从微生物功能多样性的角度评价施肥与地膜覆盖对土壤质量的影响。试验结果表明：裸地条件下,肥料合理配施可以增强微生物对碳源的利用程度（AWCD）,显著增加微生物功能多样性（Shannon指数）。地膜覆盖和施肥的交互作用降低了微生物对碳源的利用率,降低微生物的丰富度,改变其均匀度。土壤微生物碳源利用的聚类和主成分分析表明,各施肥处理在碳源的利用上存在较大差异,覆膜加剧了各处理之间的分异程度。糖类和氨基酸类碳源是微生物利用的主要碳源。土壤微生物对碳源利用受到土壤pH、速效钾的显著影响。此外,有机碳、速效氮含量和土壤碳氮比与土壤微生物群落功能多样性密切相关。     

长期不同施肥制度对潮棕壤微生物生物量碳、氮及细菌群落结构的影响

以沈阳生态站长期定位试验为研究平台,采用传统氯仿熏蒸方法和现代PCR-DGGE技术探讨了长期不同施肥制度对土壤微生物生物量碳和氮及细菌群落结构的影响.结果表明:在整个试验期,土壤微生物生物量碳和氮的动态变化趋势基本相同;长期施用有机肥可显著提高土壤有机碳和土壤微生物生物量碳和氮含量,而长期施用化肥明显降低土壤pH,土壤微生物生物量碳和氮含量也显著降低.DGGE图谱表明:不同施肥处理的细菌16S rDNA多数条带分布相同,28条带中有18条为共有条带,说明潮棕壤中细菌类群较稳定,但其数量受到施肥的影响;长期施用有机肥促进潮棕壤细菌群落结构的多样性,而施用化肥处理则降低了其多样性.     

长期不同施肥对番茄根际土壤微生物功能多样性的影响

研究长期定位施肥对番茄根际土壤微生物群落功能多样性的影响,旨在为番茄根际生态过程中的调控提供科学依据和理论指导。以沈阳农业大学长期定位施肥基地的番茄根际土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板法,分析了11个处理:N(单施氮肥)、K(单施钾肥)、P(单施磷肥)、NP(氮磷肥配施)、NPK(氮磷钾肥配施)、MN(有机肥配施氮肥)、MK(有机肥配施钾肥)、MP(有机肥配施磷肥)、MNP(有机肥配施氮磷肥)、MNPK(有机肥配施氮磷钾肥)、对照CK(不施肥)的土壤微生物群落功能多样性。结果表明:(1)配施有机肥能够显著提高土壤有机质、速效磷、速效钾和碱解氮的含量,氮肥的施入会降低根际土壤的pH,各处理间土壤理化性质的差异显著;(2)配施有机肥可以增强番茄根际土壤微生物对碳源的利用能力,提高微生物群落功能多样性,其中,MNP处理微生物对碳源利用能力最强,微生物活性最高。具体表现为:(1)长期施肥改变了土壤微生物对碳源的利用能力。配施有机肥处理的土壤微生物对6类碳源的总利用能力高于单施化肥处理,以MNP优势最明显;(2)在6类碳源中,氨基酸类碳源利用能力最强,酚酸类碳源利用能力最弱;(3)主成分分析表明,31种碳源对PC1贡献较大的有12种,对PC2贡献较大的有8种;(4)施加肥料的处理的Shannon指数、丰富度指数和优势度指数均高于不施肥的处理,但其均匀度下降。有机肥配施氮磷肥处理的Shannon指数、丰富度指数均显著高于其他处理。综合所有结果,以MNP的施肥较果最佳,能够呈现较高的根际土壤微生物功能多样性。     

苹果专用肥对旱地果园土壤酶活性以及微生物多样性的影响

在10年生旱地红富士苹果园,研究了施用等养分(N、P2O5、K2O)量的无机肥(IF)、农家肥+无机肥(MIF)、苹果专用肥(ASF)后土壤养分、酶活性和微生物群落功能多样性的变化。结果表明,MIF和ASF处理显著提高了土壤有机质含量,分别较IF处理提高24.01%和21.07%,而土壤全氮含量在处理间无显著性差异;IF和ASF处理下土壤有效氮、速效磷和速效钾含量均高于MIF处理。MIF和ASF处理均显著提高了土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,且ASF处理下土壤脲酶和蔗糖酶活性亦显著高于MIF处理,分别增加18.97%和13.69%。ASF处理的土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)、碳源利用丰富度指数(S)、物种丰富度指数(H)、优势度指数(D)均为最高;土壤微生物利用的碳源主要是糖类、多聚物类、氨基酸类和羧酸类,ASF处理显著提高了土壤微生物对羧酸类、多酚类和胺类的利用。主成分分析结果表明,不同施肥处理改变了土壤微生物碳源利用特征出现分异,对第一主成分(PC1)影响较大的碳源主要是糖类。不同施肥对果园土壤酶活性和微生物群落功能产生了显著影响,ASF处理更有利于提高土壤酶活性以及微生物群落功能多样性。     

凋落物对土壤有机碳与微生物功能多样性的影响

森林凋落物是影响土壤微生物群落和有机碳含量的重要因素,但其作用的程度和机制尚不清楚,研究该问题对于分析森林生态系统碳循环和资源管理具有重要意义。研究凋落物去除与添加处理下土壤有机碳含量与土壤微生物对碳源利用的差异,明确凋落物去除与添加对土壤微生物群落代谢功能及其多样性的影响,探究不同处理下SOC含量变化的土壤微生物群落代谢机理。选取承德市雾灵山1405-1435 m海拔范围内核桃楸-蒙古栎混交林的表层土壤,采用室内培养结合Biolog-ECO方法,测定了培养第21天的土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）含量及微生物群落的AWCD值、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、McIntosh均匀度指数、Pielou丰富度指数,分析培养期内凋落物的不同处理下SOC含量与微生物功能多样性的变化特征。结果表明：1）不同凋落物处理对SOC含量与土壤微生物群落多样性具有显著影响（P<0.05）,DL > HL > NL > CK;2）不同凋落物处理下土壤微生物群落代谢活性和土壤微生物对碳源的利用程度具有显著差异（P<0.05）,碳水化合物类和氨基酸类是土壤微生物的主要碳源;3）不同处理的SOC含量与土壤微生物多样性具有正相关关系。双倍凋落物添加在短期内对土壤微生物多样性影响难以达到显著水平且在一定程度上对土壤微生物的代谢活性具有抑制作用,土壤微生物群落功能多样性对SOC含量具有重要影响。     

长期施肥处理对红壤水稻土微生物群落结构和功能多样性的影响

利用磷脂脂肪酸分析法和微平板测定法研究红壤荒地开垦为水田耕种20年后,不同施肥处理条件下土壤微生物群落结构和功能多样性变化,并分析土壤微生物学指标与土壤养分含量变化的关系。结果表明,与不施磷处理相比,施磷处理的水稻年产量、土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量平均提高了196.6%、11.4%、19.4%、14.0%、100.6%和300.1%;而与未施有机肥处理相比,施有机肥处理上述各指标平均提高了85.4%、23.8%、25.0%、15.0%、38.6%和86.8%。与对照相比,施用磷肥和施用有机肥处理的微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)含量提高了13.6%~68.9%。磷肥和有机肥的施用也提高了各菌群微生物的PLFA含量。不同施肥处理土壤微生物群落平均吸光度(AWCD)值、Shannon指数、Simpson指数和Mc Intosh指数分别为0.17~0.30、2.79~3.03、0.93~0.94和1.46~2.27。磷肥和有机肥的施用提高了微生物群落的AWCD值和功能多样性指数。主成分分析表明,施用磷肥和施用有机肥的处理微生物群落结构和碳源利用方式明显区别于对照、单施氮肥和施用氮钾肥的处理。逐步回归分析显示,有机碳、全磷、全氮和速效磷是影响土壤微生物群落结构和功能多样性的关键因素。磷肥和有机肥的施用有利于促进土壤微生物活性和多样性,提高土壤生物功能和生产力。     

长期不同施肥制度下几种土壤微生物学特征变化

 为阐明土壤微生物对土壤健康的生物指示功能, 以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台, 应用BIOLOG ECO微平板培养法与常规分析法研究了长期施肥15年后不同施肥制度对土壤微生物生物量、活性、群落代谢功能多样性及土壤肥力的影响。研究结果表明, 与对照(CK)相比, 长期化肥与有机肥配施土壤中土壤有机质(SOM)、全氮(STN)、全磷(STP)含量升高, 土壤C/N与pH值降低, 土壤微生物量碳(Soil microbial biomass carbon, SMBC)、生物微生物量氮(Soil microbial biomass nitrogen, SMBN)、微生物商(qMB)及脲酶(Urease)活性升高, BIOLOG ECO微平板平均颜色变化率(Average well color development, AWCD)、土壤微生物代谢功能多样性指数变化不明显。和长期单施化肥处理(NPK)相比, 长期化肥与有机肥配施处理中上述几种微生物学特征(SMBC、SMBN、qMB、Urease及AWCD、代谢功能多样性指数)均呈极显著增加。NPK处理与CK相比虽然SOM、STN、STP含量稍有升高, 土壤C/N与pH值降低, SMBC、SMBN、qMB及Urease活性增高, 但是AWCD、土壤微生物代谢功能多样性指数却显著下降。过氧化氢酶活性(Catalase)在各处理土壤中的差异不显著。土壤微生物碳源利用的主成分分析表明, 长期不同施肥各处理在土壤微生物利用碳源的种类和能力上有差异。此试验说明, 土壤微生物受农业管理措施和多种环境因素的影响, 土壤微生物学特征可作为土壤质量的敏感指标, 为提高作物产量、增强肥力提供理论参考。     

施肥和土壤管理对土壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响

以中国科学院沈阳生态试验站的长期定位试验为平台,研究了不同施肥和土壤管理对潮棕壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响。结果表明,裸地和农田处理的微生物生物量碳、氮较低,但是农田处理下施肥增加了微生物生物量,其中NPK+M效果最明显。DGGE图谱显示,处理间细菌条带分布较相似,其中裸地的细菌多样性最高;长期施肥和土壤管理改变了土壤真菌群落结构,施肥增加了真菌多样性,且有机肥的影响大于化肥;不同处理间氨氧化细菌群落结构差异显著,NPK+M显著增加了氨氧化细菌多样性,且无机肥和有机肥对氨氧化细菌群落影响不同。施肥和土壤管理对细菌影响较小,但显著改变了真菌和氨氧化细菌的群落结构。聚类分析结果显示,土壤管理措施较施肥对细菌、真菌和氨氧化细菌群落的影响更为显著。     

湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对长期氮输入的响应

氮输入对湿地生态系统碳氮循环具有重要影响,研究湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对氮输入的响应,对于明确湿地土壤碳氮循环微生物驱动机制具有重要意义。依托长期野外氮输入模拟试验,利用Biolog-ECO微平板技术,分析不同浓度氮输入:N1(6 g N m^-2 a^-1)、N2(12 g N m^-2 a^-1)和N3(24 g N m^-2 a^-1)对湿地土壤表层(0-15 cm)和亚表层(15-30 cm)微生物碳源代谢活性、功能多样性和碳氮组分的影响。结果表明:N2处理显著提高了亚表层土壤微生物碳源代谢活性和McIntosh指数,N3处理显著降低了表层土壤微生物Shannon指数和Shannon-evenness指数。随氮输入浓度增加湿地表层土壤微生物对糖类的利用率显著降低,N3处理表层土壤微生物对胺类的利用率以及亚表层土壤微生物对醇类的利用率显著提高。N1处理显著提高了湿地表层土壤全氮和微生物量碳含量;N2、N3处理显著提高了土壤铵态氮、硝态氮含量;N3处理显著降低了土壤pH值。湿地土壤pH、总碳、溶解性有机碳含量是影响微生物碳源代谢活性和功能多样性的重要因素,土壤溶解性有机碳、铵态氮、全氮含量、含水率是影响微生物碳源利用变化的主要因子。     

长期施肥对农田黑土微生物群落功能多样性的影响

为了研究长期不同施肥对农田黑土微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog ECO微平板培养法,对已经连续施肥35年的农业部哈尔滨黑土生态环境重点野外科学观测试验站4种处理(CK、NPK、M、MNPK)的两个土层(0～20、20～40 cm)微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 在0～20 cm土层,有机无机肥(MNPK)配施能够显著提高土壤微生物对碳源的利用能力以及群落代谢功能的丰富度、多样性和优势度,而在20～40 cm土层则低于单施化肥(NPK)处理,两个土层单施化肥均降低土壤微生物群落代谢均匀度.不同施肥处理土壤微生物对6种碳源的利用率在0～20和20～40 cm两个土层间存在差异,而在每个土层的处理间差异显著(P<0.05),但各处理间的变化规律在两个土层中不一致.典范对应分析(CCA)结果表明,各处理土壤微生物群落代谢功能在0～20和20～40 cm土层间存在差异,且在两个土层的处理间也存在差异,而土壤养分含量对各处理土壤微生物群落代谢功能的影响规律在两个土层中较为相似.长期不同施肥会对耕层及以下土壤微生物群落功能多样性产生影响,在20～40 cm土层中单施化肥对微生物群落功能多样性的影响较大.     

小叶锦鸡儿根际微生物群落功能多样性对环境变化的响应

利用Biolog技术对内蒙古草原灌丛优势种小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)根际土壤微生物群落功能多样性特征及其对大气CO2浓度、土壤氮水平和土壤水分3个环境因子变化的响应进行了研究。结果表明:(1)小叶锦鸡儿根际土壤微生物利用碳源总量在整个培养过程中呈逐渐增加的趋势。其利用比例较高的碳源类型为聚合物、糖类和氨基酸。(2)主成分分析表明,8个处理组的微生物群落功能多样性差异显著,其中与主成分1显著相关的碳源有14种,分别属于聚合物、糖类、氨基酸和羧酸。(3)加倍CO2浓度极显著提高平均颜色变化率(AWCD)以及丰富度指数和Shannon均匀度。(4)氮素添加使AWCD、丰富度指数和Shannon均匀度均极显著降低,其抑制效应在加倍CO2浓度时有所缓解。(5)加水处理对上述指标均有一定的促进作用,但是差异未达显著水平。(6)加倍CO2浓度和氮素添加联合处理下,小叶锦鸡儿根际微生物活性高于对照处理,说明加倍CO2浓度对微生物活性的促进效应强于添加氮素的抑制效应。(7)CO2和氮素对上述指标有交互作用。综上所述,小叶锦鸡儿根际土壤微生物群落的功能在很大程度上受到外界环境因子的影响,对环境变化较敏感的碳源类型为聚合物、糖类、氨基酸和羧酸,与利用比例较高的碳源类型基本一致。     

生物有机肥对猕猴桃土壤酶活性和微生物群落的影响

采用田间试验,研究了不施肥、施用生物有机肥、传统有机肥和化肥对猕猴桃土壤酶活性、微生物群落结构及其代谢的影响.结果表明: 施用生物有机肥在猕猴桃生育期内可显著提高土壤蔗糖酶和荧光素二乙酸酯水解酶活性,分别比对照高出12.2%～129.4%、18.8%～87.4%.施用生物有机肥在膨大期和成熟期的土壤脲酶和酸性磷酸酶活性显著高于其他处理.Biolog微平板法测定结果表明,生物有机肥在猕猴桃生育期内提高了土壤微生物的平均每孔颜色变化率,增加了物种多样性、丰富度和均匀度,改变了微生物对6大类碳源的相对利用率,降低了微生物对氨基酸类碳源的相对利用能力,提高了微生物对多酚类和多胺类碳源的相对利用能力;主成分分析表明,对土壤中微生物起分异作用的碳源种类主要是糖类、氨基酸类和羧酸类.     

不同施肥处理对玉米-小麦轮作土壤微生物群落功能多样性的影响

土壤微生物多样性能反应土壤的肥力,不同的施肥措施对土壤微生物的种群和功能多样性也会产生重要的影响。以山东德州连续两年小麦季和玉米季收获后土壤为研究对象,利用Biolog技术研究了6种不同施肥处理对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明:其中各个施肥处理的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)差异显著,常规氮磷钾肥+全量秸秆还田+秸秆腐熟剂(FS)处理代谢活性最高;物种丰富度指数(H)和均匀度指数(E)也表明各施肥方式均能够维持微生物种群的多样性,其中FS和30%猪粪+70%常规氮磷钾肥(OF)处理物种丰富度指数(H)和均匀度指数(E)最高;PCA及RDA分析显示,OF和FS处理微生物功能多样性相似,且其微生物功能多样性与有机质(Soil organic matter,SOM)、全氮(Total N,TN)、速效磷(Available P,AP)和速效钾(Available K,AK)密切相关。猪粪堆肥有机无机复合肥3 600 kg/hm2(OI2)处理与猪粪堆肥有机无机复合肥1 800 kg/hm2(OI1)处理相似,其功能多样性比常规施肥(CF)处理稍高。综上所述,OF处理和FS处理的土壤微生物群落功能多样性程度高于其他处理,说明秸秆还田+秸秆腐熟剂和有机肥部分替代氮磷钾肥能够显著提高土壤微生物功能多样性,有利于保护土壤微生态。     

新疆地震断裂带次生植物根际土壤微生物碳源利用

利用BIOLOG技术研究了新疆富蕴地震断裂带6种次生植物对根际土壤微生物碳源利用的影响.结果表明:多数植物根际土壤养分显著高于对照.6种根际土壤的平均颜色变化率差异显著,且均高于对照.次生植物不影响根际土壤微生物碳源利用的丰富度,但改变了其优势度和均匀度.不同处理根际土壤微生物碳源利用存在差异,主要体现在对糖类、氨基酸类、羧酸类的利用上.断裂带上次生植物的出现使土壤微生物利用碳源的类型由酚类向糖类、羧酸类转变.土壤速效钾含量与土壤微生物对聚合物(r=-0.84)、胺类(r=-0.83)的利用呈负相关.新疆地震断裂带的次生植物能显著增强土壤微生物的碳源利用能力,改变碳源利用类型.密刺蔷薇和蓍在提高土壤微生物碳源利用能力和改善土壤养分方面效果最佳.     

沼液还田对旱地红壤微生物群落代谢与多样性的影响

通过沼液还田定位实验,按照不同沼液全氮还田比例设6个等氮量(N-P_2O_5-K_2O量均为120-90-135 kg/hm~2(对照除外))处理:对照(不施肥,CK)、100%化学氮(NPK)、15%沼液氮+85%化学氮(BS15)、30%沼液氮+70%化学氮(BS30)、45%沼液氮+55%化学氮(BS45)和100%沼液氮(BS100),运用Biolog-ECO技术分析0—20cm花生收获期土壤微生物群落代谢功能多样性,阐明微生物群落代谢与沼液还田量的相关关系。结果表明:①BS45、BS30处理土壤微生物群落碳源代谢强度(AWCD)显著高于CK和NPK处理;而BS15、BS100处理土壤微生物群落碳源代谢强度(AWCD)与CK和NPK处理则无显著差异;②土壤微生物群落碳源代谢强度(AWCD)、丰富度指数、Shannon指数、Simpson优势度指数均表现为BS45BS30NPKCKBS100BS15;③结合主成分分析和聚类分析,表明各处理土壤微生物群落功能多样性分为4组:BS45、BS30处理为一组,微生物群落代谢活性最强,特别是碳水化合物、氨基酸、聚合物和胺类等碳源的代谢能力;NPK、CK、BS100处理为一组,微生物群落代谢活性次之;BS15处理为一组,微生物群落代谢能力最低,其碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类等碳源的代谢能力均为最低。结合主成分分析综合得分,土壤微生物群落代谢和多样性的顺序为BS45BS30NPKCKBS100BS15。可见,沼液还田显著影响旱地红壤微生物群落的代谢活性和多样性,沼液不能完全替代化肥,当沼液全氮还田比例在30%—45%时,微生物群落代谢活性最强,有利于土壤质量提高,适于在我国旱地红壤地区推广。     

冬季覆盖作物秸秆还田对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响

微生物群落功能多样性是土壤质量变化重要的指标,不同作物类型的秸秆还田措施对土壤微生物群落功能多样性具有明显的影响。以位于双季稻主产区不同冬季覆盖作物-双季稻种植模式大田定位试验田为研究对象,以冬闲-双季稻种植模式为对照(CK),应用Biolog-GN技术开展黑麦草-双季稻(Ry)、紫云英-双季稻(Mv)、油菜-双季稻(Ra)和马铃薯-双季稻(Po)种植模式条件下不同冬季覆盖作物秸秆还田后对双季稻田根际土壤微生物功能多样性影响的研究。研究结果表明,早稻和晚稻成熟期,与CK处理相比,冬季覆盖作物秸秆还田处理增加了稻田土壤碳源平均颜色变化率(AWCD),以Po处理AWCD均为最高,均显著高于Ry和CK处理。不同冬季覆盖作物秸秆还田处理土壤微生物代谢多样性指数表现出明显的差异,早稻成熟期,Po处理的Richness、Shannon和McIntosh指数均为最高,其次为Ry、Mv和Ra处理,CK处理最低;晚稻成熟期,各处理的Richness、Shannon和McIntosh指数大小顺序均表现为PoRaMvRyCK。土壤微生物碳源利用的主成分分析结果表明,各冬季覆盖作物秸秆还田处理根际土壤微生物利用的主要碳源为氨基酸类和糖类物质,不同处理间碳源利用类型有差异。冬季覆盖作物秸秆还田措施有利于提高双季稻田根际土壤微生物对碳源的利用能力、物种丰富度和均匀度。     

不同森林恢复类型对土壤微生物群落的影响

为了评价不同森林恢复类型与方式对南方红壤丘陵区退化生态系统土壤微生物群落的影响,借助氯仿熏蒸法、平板涂抹法和BIOLOG检测法,比较研究了4种森林恢复类型土壤微生物的群落特征．结果表明,4种森林恢复类型土壤微生物生物量碳、细菌数量差异显著,2项指标均以天然次生林土壤最高,人工林次之,荒地最差;碳源平均颜色变化率(AWCD法)和微生物代谢多样性指数(丰富度和多样性)在5种植被类型的土壤中也有明显差异,其趋势与微生物量碳、细菌数量基本相同;天然次生林土壤微生物群落利用碳源的整体能力和功能多样性比人工林和荒地强．相关分析表明,0～20和20～40cm土壤微生物的代谢多样性与根系生物量紧密相关(r=0．933,P<0．05;r=0．925,P<0．05)．自然恢复更有利于改善土壤微生物的结构和功能．