秸秆覆盖免耕对土壤氮素转化细菌区系的影响

不同耕作方法影响土壤N素转化细菌的组成和数量.多年连续秸秆覆盖免耕试验结果表明,好氧固氮菌和厌氧固氮菌数量在铁茬处理土壤中较少,而在免耕与翻耕土壤中较多,免耕厌氧固氮菌数量明显地高于翻耕和铁茬,而铁茬最低,这种趋势特别在0～0.1m和0.1～0.2m土层中表现明显.土壤反硝化细菌的数量在表层土壤中较少,三种耕作方法相差较小,但在0.1～0.2m,0.2～0.3m土层中,翻耕反硝化细菌数量比免耕和铁茬多,而铁茬最少.不同耕作方法间氨氧化细菌数量相差不明显,免耕土壤中氨氧化细菌数量较高,动态变化趋势不规则.0～0.1m土层中免耕亚硝酸氧化细菌数量高于翻耕和铁茬,0.1～0.2m土层免耕与翻耕亚硝酸氧化菌数较多,而铁茬较少.     

黄淮海平原保护性耕作下玉米季土壤动物多样性

调查了黄淮海平原农田保护性耕作下玉米拔节期(7月)和成熟期(9月)土壤动物的丰富度和多样性.结果表明：玉米成熟期土壤动物丰富度和多样性高于拔节期;拔节期土壤动物类群和数量免耕处理高于翻耕处理.土壤动物主要分布在表层(0～10 cm)土壤中,而翻耕处理下层(10～20 cm)土壤中仍有较大分布,导致翻耕与免耕处理下层土壤动物差异显著.免耕处理下,蜱螨目、小蚓类、双翅目和双尾目（特别是蜱螨目）数量高于翻耕处理.在玉米成熟期,秸秆还田效应显著,秸秆量越大土壤动物丰富度越高,其中弹尾目、蜱螨目、鞘翅目和啮虫目的个体数量均显著增加.弹尾目数量在玉米两个生长期均与秸秆还田量高度正相关,表明弹尾目在秸秆分解及其养分循环中起着重要作用.     

长期不同耕作措施对土壤团聚体特征及微生物多样性的影响

以豫西丘陵地区15年的保护性耕作试验为平台,研究了不同耕作措施对土壤水稳性团聚体分布及稳定性和土壤细菌、古菌及真菌多样性的影响.结果表明: 与传统耕作相比,免耕、深松覆盖和小麦-花生两茬耕作处理增加了>2000 μm粒级团聚体的相对含量,减少了<53 μm粒级团聚体的相对含量;显著提高了土壤团聚体平均质量直径(MWD),提高幅度分别为18.0%、12.2%和50.4%.免耕、深松覆盖和两茬耕作处理均可提高细菌、古菌和真菌的Shannon指数(H),细菌分别提高0.3%、0.3%和0.6%,古菌分别提高20.2%、40.5%和49.1%,真菌分别提高23.7%、19.5%和25.8%.土壤细菌和古菌的H指数与大团聚体含量(R_0.25)和MWD显著相关,而真菌的H指数与R_0.25和MWD相关性不显著.综上,采用免耕、深松结合小麦秸秆覆盖以及小麦-花生轮作等措施均可改善土壤团聚体状况,提高土壤微生物多样性指数.
     

黑土区免耕秸秆不同覆盖频率下大型土壤动物群落结构特征

为探讨免耕玉米秸秆不同覆盖频率下大型土壤动物群落组成、结构和季节变化,于2015年4、7和10月,在中国科学院吉林省梨树县保护性耕作试验基地,对免耕玉米秸秆不同覆盖频率各样地进行大型土壤动物群落调查。结果获得大型土壤动物26类,隶属2门5纲13目,线蚓为优势类群,不同类群在各处理样地所占数量比例存在差异。免耕秸秆不同覆盖频率样地大型土壤动物个体密度、类群丰富度和多样性指数均高于常规耕作样地。各处理样地大型土壤动物群落个体密度的最高值均出现在10月,类群数量和多样性则以7月最高。不同土壤动物类群对免耕秸秆覆盖频率增加的响应存在差异。相对常规耕作,免耕秸秆覆盖频率的增加可显著提高腐食性类群密度。     

冬小麦免耕覆盖与生物有机肥施用对土壤细菌群落的影响

为揭示保护性耕作措施对土壤细菌群落结构及多样性的影响规律,选取免耕覆盖＋施生物有机肥（NF）、免耕覆盖＋不施生物有机肥（NC）、传统耕作不覆盖＋施生物有机肥（TF）和传统耕作不覆盖＋不施生物有机肥（TC）4个处理,以农田土壤生态系统为研究对象,利用16S rDNA基因Illumina MiSeq高通量测序技术,研究了冬小麦免耕覆盖与生物有机肥施用对土壤细菌群落结构及多样性的影响。结果表明：1）与TC处理相比,NF处理显著降低了土壤pH （P=0.03^*）,增加了土壤全氮（P=0.002^**）、总碳含量（P=0.0001^**,P=0.007^**）,影响了土壤碳/氮比分配（P=0.003^**）。2）从16个土壤样本中共获得细菌27门、86纲、125目、213科和315属,其中放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和变形菌门（Proteobacteria）为优势菌门,其相对丰度约占总丰度的82.40%。3）与传统耕作施生物有机肥处理相比,免耕覆盖施生物有机肥增加了土壤细菌的多样性指数（Simpson指数和Shannon指数）,降低了ACE丰富度指数。4）NMDS及多元分析结果表明：土壤细菌群落丰富度指数、多样性指数均与土壤pH、速效磷和土壤碳/氮比成正相关,与土壤微生物生物量碳（SMBC）和土壤总碳成负相关;其中,土壤pH和SMBC分别是影响酸杆菌门和放线菌门的主要驱动因子。施生物有机肥和耕作措施两种因素均对土壤细菌群落结构组成产生了影响,但以施用生物有机肥对土壤细菌群落多样性的影响较明显;此外,施用生物有机肥在传统耕作和免耕覆盖两种情况下均增加了冬小麦产量,但以传统耕作施生物有机肥处理最明显。因此,传统耕作配施生物有机肥是宁夏南部山区改善土壤理化性质、增加土壤细菌群落丰富度和多样性的重要途径。     

免耕不同秸秆覆盖量对黑土微生物群落及其残留物的影响

为探究免耕和不同秸秆覆盖量下土壤微生物群落组成及残留物的变化规律,依托中国东北黑土区的玉米保护性耕作长期平台(始建于2007年),以传统耕作(翻耕+无秸秆还田)为对照(CT),对免耕结合不同秸秆覆盖量[免耕+无秸秆还田(NT0)、免耕+1/3秸秆覆盖还田(NT1/3)、免耕+2/3秸秆覆盖还田(NT2/3)和免耕+全量秸秆覆盖还田(NT3/3)]下不同土层(0～5、5～10、10～20 cm)土壤理化性质、磷脂脂肪酸和氨基糖的变化特征进行分析。结果表明：与CT相比,免耕无秸秆还田处理(NT0)对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、含水量、微生物群落及其残留物等均无显著影响;免耕结合秸秆覆盖还田主要影响了土壤表层各指标,与CT相比,0～5 cm土层中NT1/3、NT2/3、NT3/3处理SOC含量分别显著提高了27.2%、34.1%、35.6%,NT2/3和NT3/3处理磷脂脂肪酸含量分别显著提高了39.2%和65.0%,NT3/3处理氨基糖含量(微生物残留物)显著提高了47.2%;免耕不同秸秆覆盖量的土壤理化性质和微生物群落差异随土壤深度...     

不同耕作措施对黄土高原旱地土壤呼吸的影响

在甘肃省定西市李家堡镇设置不同耕作措施试验,对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤呼吸及其对应时间的冠层温度、土壤水分进行了测定.结果表明：春小麦和豌豆在整个生育期内的土壤呼吸都表现出不同的变化趋势,春小麦地土壤呼吸在拔节前期、灌浆期和收后分别达到高峰期;豌豆地土壤呼吸在五叶期、吐丝期、开花结荚期和收后分别达到高峰期.免耕秸秆覆盖处理和传统耕作处理下春小麦地土壤呼吸日变化明显,免耕秸秆覆盖处理明显低于传统耕作处理;而豌豆地土壤呼吸日变化不明显.春小麦和豌豆冠层温度均与土壤呼吸呈显著线性相关,春小麦孕穗期相关性最高,灌浆期次之;豌豆开花结荚期相关性最高,分枝期次之.土壤含水量与土壤呼吸间存在极显著的凸型抛物线型相关,保护性耕作下的相关性都高于传统耕作,其中免耕秸秆覆盖处理的春小麦地和豌豆地土壤含水量与土壤呼吸的相关性在各层次土壤中均为最高,10～30 cm土壤含水量对春小麦地土壤呼吸的影响最大,5～10 cm土壤含水量对豌豆地土壤呼吸的影响最大.与传统耕作相比,免耕秸秆覆盖、免耕、传统耕作秸秆还田、传统耕作结合地膜覆盖、免耕结合地膜覆盖5种保护性耕作措施都能不同程度地降低土壤呼吸,其中免耕秸秆覆盖优势最明显.     

不同耕作措施对土壤真菌群落结构与生态特征的影响

以传统耕作（T）为对照，研究了免耕秸秆覆盖（NTS）、免耕（NT）、秸秆还田（TS）3种保护性耕作措施对黄土高原西部雨养农业区耕层土壤真菌数量、垂直分布及群落结构的影响。结果表明：不同耕作措施对土壤真菌数量有一定影响，耕层土壤真菌总数．TS〉T，NTS〉NT，T〉NT；耕作措施对真菌群落结构的影响比较明显，3种保护性耕作处理其土壤均以绿僵菌属（Metarrhizium）、腐霉属（Phythium）、曲霉属（Aspergillus）占绝对优势，B-P优势度指数三者之和都在0．6左右；而T处理占绝对优势的菌属是绿僵菌属（Metarrhizium）和镰刀菌属（Fusarium），B—P优势度指数二者之和在0．7左右；土壤真菌群落的多样性指数和均匀性指数均呈现NTS〉TS〉T〉NT。因此，在黄土高原西部雨养农业区实施NTS和TS耕作措施，既有利于土壤有益真菌数量的增加，提高养分转化率，又有利于促进该区农业的可持续发展。     

不同还田方式对砂质潮土理化性质及微生物的影响

为探索不同物料还田方式对中低产田砂质潮土的改良效果,在黄淮海平原麦玉轮作区典型砂质潮土上进行了连续6季的田间小区试验,设置全量秸秆翻耕还田(TS),秸秆等碳量的生物炭(TB)及半量秸秆半量生物炭配合翻耕还田(TSB),全量秸秆免耕覆盖还田(NTS)和半量秸秆半量生物炭配合免耕覆盖还田(NTSB),共5种还田方式。结果表明,与常规秸秆翻耕还田(TS)相比,生物炭翻耕还田(TB)显著降低土壤容重,增加玉米各个生育期土壤水分和p H值,有机质含量提升了16.4%,但TB处理的土壤大团聚体降低了21.2%和微生物数量降低了16.1%;翻耕秸秆配合生物炭还田(TSB)除了显著降低了大团聚体数量,对其余理化及微生物指标的影响均不显著;免耕模式下的秸秆还田(NTS)和秸秆生物炭配施(NTSB)分别在玉米生长的喇叭口期和收获期显著增加了土壤水分含量、耕层土壤的微生物数量和有效降低砂质潮土分形维数,对容重和有机质含量有一定的改善,其中NTSB有机质含量提升了14.9%和微生物数量增加了53.7%,对砂质潮土改良效果更好。总体来说,短期内用等碳量的生物炭替代秸秆翻耕还田更多的表现为物理的掺混效应,虽能有效提升土壤有机质含量,但不能有效改善砂质潮土的物理结构及生物性质,一半秸秆用生物炭替代还田对该类土壤的理化及微生物指标的改良效果也不显著,而免耕条件下秸秆配合生物碳还田效果最佳,可为砂质潮土的改良提供新的途径和理论依据。     

长期不同耕作与秸秆还田对土壤养分库容及重金属Cd的影响

于2005—2013年在湖南宁乡双季稻田开展免耕秸秆还田(NTS)、翻耕秸秆还田(CTS)、翻耕秸秆不还田(CT)、旋耕秸秆还田(RTS)4种不同耕作方式与秸秆还田试验,分析不同耕作方式与秸秆还田对土壤养分含量、养分库容量及重金属Cd的影响,为稻田合理耕作与重金属Cd污染修复提供理论依据.结果表明:耕作措施与秸秆还田主要影响0~10 cm耕层土壤性状;长期翻耕和旋耕提高了土壤养分含量,增强了土壤通气性,但耕层变浅,养分库容降低,土壤Cd含量显著偏高,水稻植株地上部分富集Cd能力相对较低;长期免耕增加了表层土壤容重,土壤养分含量较低,但养分库容相对较高,水稻植株地上部分富集Cd能力较强;秸秆还田显著增加了土壤养分含量和阳离子交换量,增加了耕层深度和土壤养分库容量,增强了土壤的保肥能力,但同时也将秸秆中富集的Cd重新归还到稻田土壤中,不利于土壤Cd的转移修复.因此,长期单一耕作方式和长期秸秆还田均存在一定弊端,需改进耕作和秸秆还田方式,如实行翻耕、旋耕与免耕相结合的土壤轮耕或深松耕,以及减少秸秆还田量或实行秸秆轮还,在改善土壤肥力的同时,实现土壤污染的有效修复.