减施化肥配施有机肥对荔枝园土壤微生物区系的影响

有机肥替代部分化肥对荔枝生产有提质增效作用。为进一步探讨荔枝土壤微生物学机制,本试验以19年生“妃子笑”荔枝为对象,以化肥处理(CF)为对照,研究2018—2020连续两年减施化肥(平均减施化肥总养分21.5%)配施羊粪(OF)和配施生物有机肥处理(BIO)对土壤微生物多样性、群落组成及差异微生物等的影响,为荔枝科学施肥提供理论指导。结果表明: 与CF相比,连续两年OF和BIO处理均可有效提高荔枝产量和品质,产量平均增幅分别为23.1%和39.0%。土壤有机质含量和pH值均明显提高,土壤有效磷、有效钾、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰、有效铜和有效锌含量均有不同程度增加。施用两种有机肥均能提高根际土壤细菌和真菌多样性,对非根际土壤影响不明显,同时改变土壤微生物群落结构,增加拟杆菌门、变形菌门和芽单胞菌门等富营养型细菌类群,减少酸杆菌门、绿弯菌门等贫营养型细菌类群。与CF相比,OF处理下MND1属和BIO处理下TK10属、芽单胞菌属、黄色杆菌属、木霉属、毛匍孢霉属的相对丰度均显著提高,并与产量呈显著正相关关系。综上,在荔枝上连续两年采用有机肥替代部分化肥可有效提高土壤pH值和养分有效性,增加根际土壤微生物丰富度和多样性,改变土壤微生物群落结构,从而形成更有利于产量提高和品质提升的微生物区系。     

生物炭与炭基肥对采煤塌陷复垦区土壤硝化和反硝化微生物群落的影响

作为一种新型土壤改良剂,生物炭对土壤微生物群落的影响已有报道,但在采煤塌陷复垦区土壤氮循环微生物群落对生物炭添加的响应鲜有报道。以生物炭和炭基肥为添加材料,以淮北地区塌陷复垦土为供试土壤,通过室外盆栽试验,采用荧光定量PCR(qPCR)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,研究不同生物炭处理的土壤硝化和反硝化微生物的菌群变化。试验共设5个处理:对照(CK)、常规化肥(CF)、炭基肥(BF)、2%生物炭配施化肥(LB)和4%生物炭配施化肥(HB)。结果表明: 与CK处理相比,各施肥处理均显著提高了土壤氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)、反硝化细菌nirK和nirS基因丰度。与CF处理相比,生物炭和炭基肥处理显著提高了AOB和nirK基因丰度,增幅分别达到42.9%～82.1%和33.5%～62.7%。冗余分析表明,土壤有机碳、pH、NH₄⁺-N和速效钾是显著影响AOB群落结构的主要因子,而土壤有机碳、pH和NO₃^--N含量是影响nirK型反硝化细菌群落结构的关键因子。因此,施用生物炭与炭基肥能改良采煤塌陷复垦区土壤质量,提高硝化和反硝化微生物丰度,并改变AOB和nirK型反硝化细菌群落结构。     

炭基肥对植烟黄壤细菌、真菌群落结构和多样性的影响

【目的】探究施用炭基肥对植烟黄壤质量影响的微生物学机制,为应用炭基肥培育植烟黄壤肥力提供科学依据。【方法】2016年,以烤烟品种云烟87和贵州黄壤为供试材料,通过大田试验,设置不施肥(NF)、常规肥(CF,条施有机肥和烤烟专用基肥,穴施烤烟专用追肥)和炭基肥(BF,条施炭基有机肥和炭基复混肥,穴施烤烟专用追肥) 3个处理,2年后采集样品,采用Illumina Miseq高通量测序技术,剖析土壤细菌、真菌群落结构和多样性的响应差异,揭示影响微生物的主要土壤因子。【结果】与NF处理和CF处理比较,BF处理烤烟产量提高,土壤碱解氮和有效磷含量显著提高。BF处理土壤细菌OTUs数量最大(1592),显著大于其余两处理;土壤细菌丰富度和多样性指数最高。BF处理土壤真菌OTUs数量最小(280);土壤真菌丰富度和多样性指数最低。BF处理土壤细菌群落物种最多样,属于25个门,CF处理属于23个门,NF处理仅属于22个门。细菌门水平,BF处理拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度(1.50%)提高,Latescibacteria相对丰度(0.11%)降低;与NF处理比较,拟杆菌门、Latescibacteria相对丰度差异显著。真菌门水平,BF处理接合菌门(Zygomycota)相对丰度(2.18%)显著降低;与NF处理相比,壶菌门(Chytridiomycota)相对丰度(0.01%)显著降低。真菌属水平,BF处理镰刀菌属(Fusarium)相对丰度(5.83%)显著降低;与NF处理相比,BF处理被孢霉属(Mortierella,2.11%)、葡萄穗霉属(Stachybotrys,0.90%)、链格孢属(Alternaria,0.01%)(烟草赤星病病原菌)相对丰度显著降低。不同施肥处理下,引起细菌群落结构变化的最主要土壤因子为pH,导致真菌群落结构变化的最主要土壤因子为有效磷。【结论】炭基肥引发土壤生物化学环境改变,进而导致土壤细菌、真菌群落结构和多样性发生变化,优化土壤生态。     

不同熏蒸剂对草莓连作土壤养分和微生物群落的影响

【背景】草莓连年栽培导致土传病害问题突出,施用熏蒸剂进行土壤消毒因效果显著得以广泛应用。但不同熏蒸剂对土壤病原微生物的影响存在较大差异,同时对非靶标微生物和土壤理化性质也会有不同程度的影响。【目的】明确不同熏蒸剂对草莓连作土壤养分和土壤细菌、真菌群落结构的影响,为合理选择熏蒸剂提供科学依据。【方法】以连作土壤为材料设置5个处理：未熏蒸、石灰氮熏蒸、石灰熏蒸、棉隆熏蒸、威百亩熏蒸,测定熏蒸处理后土壤养分含量;采用PacBio测序平台分析土壤微生物多样性的变化。【结果】石灰氮和威百亩处理均增加了碱解氮含量,降低了有机质、有效磷和速效钾含量;棉隆处理土壤中各养分含量均增加;石灰处理除有机质含量增加外,碱解氮、有效磷和速效钾含量均降低;棉隆、石灰和威百亩处理显著降低pH值。5个处理草莓连作土壤样本中获得了1 164个细菌OTU和444个真菌OTU。细菌多样性和丰富度分析发现,4种熏蒸剂处理均增加了土壤细菌群落的丰富度,石灰氮、石灰和威百亩处理增加了土壤细菌菌落的多样性。4种熏蒸剂处理真菌菌落的丰富度低于对照;石灰、棉隆处理真菌菌落的多样性高于对照和石灰氮、威百亩处理低于对照,但差异不显著。在物种组成分析中,从门水平看,变形菌门(Proteobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)为优势细菌门;与对照相比,石灰氮、石灰、棉隆处理变形菌门相对丰度增高,威百亩处理相对丰度降低。4种处理均降低了芽单胞菌门的相对丰度。其他门类中,4种处理均增加了浮霉菌门(Planctomycetota)、疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度。优势细菌群落分析表明土壤熏蒸减少了芽单胞菌属(Gemmatimonas)、藤黄单胞菌属(Luteimonas)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)等细菌的相对丰度,增加了噬几丁质菌属(Chitinophaga)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)的相对丰度。子囊菌门(Ascomycota)为优势真菌,石灰氮、石灰、棉隆、威百亩4种处理均增加了子囊菌门的相对丰度。另外还检测到引起草莓根部土传病害的枝孢属(Cladosporium)和镰刀菌属(Fusarium)病菌,熏蒸处理后均降低了枝孢属和镰刀菌属的相对丰度,其中枝孢属在石灰氮、石灰、棉隆、威百亩处理中分别降低了1.35%、1.11%、0.90%和1.31%,镰刀菌属分别降低了0.71%、0.85%、0.19%和0.65%,但差异不显著。4种土壤熏蒸剂均增加了有益真菌毛壳菌属(Chaetomium)的相对丰度。【结论】采用熏蒸剂处理连作土壤改变了微生物群落构成,减少或灭杀土壤中的大部分致病菌属,起到有效防治草莓土传病害的作用,但不能灭杀所有病菌,而且对有益菌和土壤理化性质有不同程度的影响,因此处理后补充有益微生物非常关键。根据对病原菌的灭杀效果,石灰氮、威百亩处理的效果优于其他处理,可作为轮换施用的熏蒸剂,本试验条件下,棉隆是一种弱的处理剂。     

有机物料对设施番茄长期连作土壤细菌群落结构的影响

为研究稻草、鸡粪、牛粪和蚓粪对设施番茄长期连作(20年)土壤细菌群落结构的调节效果,应用高通量测序技术,对不同有机物料处理后的土壤细菌群落多样性和组成进行了研究,同时分析了土壤环境因子对微生物群落结构变化的贡献,为设施番茄生产的科学施肥提供理论依据。结果表明:(1)蚓粪和鸡粪对提高土壤细菌多样性和丰富度均有显著效果;牛粪显著降低了细菌多样性和丰富度;(2)与对照相比,稻草、鸡粪、蚓粪和牛粪使土壤优势菌群变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度增加了36.40%～44.27%和25.80%～29.35%,并显著降低了酸杆菌门(Acidobacteria)丰度;其中变形菌门和放线菌门丰度分别在稻草和蚓粪处理中最高,酸杆菌门在牛粪处理中最低。与化肥相比,施用有机物料不同程度地促进了土壤中有益菌属的生长,如鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)和紫杆菌属(Porphyrobacter),同时也抑制了酸杆菌门细菌的生长,如Gp6、Gp16和Gp4;(3)与化肥相比,有机物料处理显著提高了土壤pH,同时降低了电导率,其中蚓粪处理pH值最高,电导率最低。Pearson相关性分析表明,土壤pH、电导率、铵态氮、全碳和有机质含量是影响土壤细菌群落多样性和丰富度的主要环境因子。RDA分析表明,土壤铵态氮含量、电导率、pH和全碳含量对土壤细菌群落组成有重要作用。综上,蚓粪对番茄连作土壤细菌群落结构的调节效果优于其他有机物料,在设施番茄可持续生产中应引起更多关注。     

配施磷细菌肥对复垦土壤细菌多样性及磷有效性的影响

为了解磷细菌肥对复垦土壤微生物群落结构变化特征和磷有效性的影响,本研究以连续配施磷细菌肥5年的定位试验为背景,利用16S rDNA基因序列测序方法对土壤细菌群落多样性进行分析,探讨土壤细菌群落与土壤Olsen-P、碱性磷酸酶的关系.试验共设对照、单施化肥、有机肥、有机肥化肥、化肥磷细菌肥、有机肥磷细菌肥和有机肥化肥磷细菌肥7个处理.结果表明: 复垦土壤中放线菌门和变形菌门菌群的相对丰度最大,分别为21.6％～32.2％和13.8％～28.9％.有机肥化肥磷细菌肥处理的OTU数和Chao1指数分别为809和26190,均属最高.磷细菌肥处理能提高土壤中放线菌门和变形菌门菌群的相对丰度,降低土壤中酸杆菌门、热袍菌门和硝化螺旋菌门菌群的相对丰度,对诺卡氏菌属、屈挠杆菌属有一定的促进作用.有机肥化肥磷细菌肥处理能够提高复垦土壤Olsen-P及碱性磷酸酶活性.复垦土壤变形菌门与Olsen-P、碱性磷酸酶的相关系数最高(0.900、0.955),在一定程度上可以作为土壤磷有效性的灵敏性指标.     

香蕉假茎生物炭对根际土壤细菌丰度和群落结构的影响

【目的】将香蕉假茎生物炭施加到土壤,探讨香蕉假茎生物炭对香蕉根际土壤微生物的影响。【方法】以香蕉假茎生物炭(BPB)0、1%、2%、3%的质量比与土壤均匀混合。盆栽培养3个月后分离香蕉根际土壤。采用16S rRNA高通量测序技术对根际土壤细菌群落结构和丰度进行表征。【结果】提高BPB施用量可增加土壤有机质、有效钾、有效磷含量,提高土壤pH值,但降低有效氮浓度。在1%BPB样品中获得2278个OTUs,其显示细菌群落中的最大多样性。施加3%的BPB处理土壤,拟杆菌门、疣微菌门和厚壁菌门的相对丰度显著增加;放线菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门明显减少。主成分分析发现,1%BPB和2%BPB处理的样本之间土壤细菌群落相似。【结论】施加不同比例BPB改变了根际土壤中细菌丰度和群落结构,且高比例添加改变更加明显。     

石油污染土壤强化修复前后细菌多样性变化研究

采用高通量测序技术,对石油污染土壤及石油降解菌强化修复土壤的细菌群落多样性进行了分析。发现污染前后各组间在门水平和属水平上变化显著,污染前细菌多样性丰富,包括34门675属,主要优势菌群依次为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)等。优势菌属依次为芽单胞菌属(Gemmatimonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、节杆菌属(Arthrobacter)等。石油污染110 d后土壤细菌类群多样性降低,分布在29门507属,细菌优势门变化不显著等,优势菌属依次为鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属(Pseudomonas)、GP6、芽单胞菌属、GP4、微小杆菌属(Exiguobacterium)、寡养单胞菌(Stenotrophomonas)和类诺卡氏菌属(Nocardioides)。添加铜绿假单胞菌1217、红平红球菌KB1和混合菌剂的三个强化修复组细菌分别分布在31门471属、32门474属和29门473属,在细菌组成上差异不显著,在丰度上差异显著。鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属、芽单胞菌属和类诺卡氏菌属细菌是主要的石油污染物降解菌。     

连续施用炭基肥及生物炭对棕壤有机氮组分的影响

为了揭示连续施用炭基肥及生物炭条件下棕壤有机氮组分的变化情况,本文基于田间定位试验,研究了连续定位施用炭基肥及生物炭对棕壤有机氮组分的影响。试验共设置5个处理:不施肥、低量生物炭、高量生物炭、氮磷钾配施、炭基肥。于2014年花生收获后每个小区按"S"型设置3个采样点,采集0~20、20~40 cm的土壤样本,利用Branmer有机氮分组方法对土壤有机氮组分进行测定与分析。结果表明:经过连续4年的不同施肥处理,不同处理土壤全氮含量均有所提升;炭基肥处理土壤全氮含量显著高于原始土和CK处理,增幅分别达到69.8%、4.8%;不同施肥处理中有机氮各组分的含量顺序为酸解铵态氮氨基酸态氮非酸解氮酸解未知态氮氨基糖态氮;施用炭基肥显著增加了土壤酸解有机氮中酸解铵态氮、氨基酸态氮的含量,与原始土相比增加了65.9%、128.0%;随着生物炭用量的增加,酸解铵态氮含量处于增加趋势,但增加幅度远低于等碳投入的炭基肥处理;对于未知态氮、非酸解有机氮总量无论施用生物炭、氮磷钾化肥或炭基肥均提高了其含量,但各处理间差异不显著;连续施用炭基肥或生物炭显著提高了土壤酸解有机氮中酸解铵态氮和氨基酸态氮的含量,促进了氮素的活化,有利于花生中低产田氮素的吸收和运转。     

根施生物炭对设施连作土壤氮素转化及黄瓜幼苗根系氮代谢的影响

设施连作土壤普遍存在由于氮素过量积累导致的土壤障碍问题。本研究以不添加生物炭作为对照,以添加5%的生物炭(质量比)为处理,采用盆栽方式分析了生物炭对土壤微生物群落结构、氮循环功能基因丰度以及黄瓜幼苗根系生长和氮素代谢相关基因表达的影响,以期探明外源添加生物炭对设施连作土壤氮素转化的调控作用。结果表明：与对照相比,设施连作土壤添加生物炭处理后显著提高了黄瓜幼苗的株高、根系干重、总根长、根表面积和根体积;改善了根区环境,诱导黄瓜通过上调植物氮代谢相关基因的表达促进了黄瓜根系对氮素的吸收。施入生物炭显著提高了土壤微生物生物量氮、硝态氮和亚硝态氮含量,显著提高了土壤中变形菌门和蓝细菌门以及鞘脂单胞菌(土壤固氮菌)等氮代谢相关菌群丰度;增加了土壤硝化、氮同化还原功能基因丰度;增强了参与氮代谢的羟胺脱氢酶、硝基单加氧酶和碳酸酐酶活性。综上,根施生物炭改善了设施连作土壤理化性质和微生物生态系统,通过促进硝化作用和氮同化作用来调节土壤的氮循环过程,提高了植株对土壤氮素的吸收能力,最终促进了黄瓜植株生长。     

绿肥配施氮肥对岩溶区稻田土壤微生物群落的影响

绿肥参与耕作改制是土壤培肥及作物增产的有效措施,对土壤微生物群落结构及多样性的影响至关重要。【目的】研究绿肥配施氮肥对岩溶区稻田土壤微生物群落结构的影响,阐明微生物、土壤生态环境因子及作物产量的相互关系,为岩溶稻区绿肥替代氮肥提供理论依据和数据支撑。【方法】以典型岩溶稻田土壤为研究对象,设置冬闲+不施氮肥(CK)、冬闲+氮肥(N)、绿肥+不施氮肥(M)、绿肥+氮肥(MN) 4个处理,通过3年田间定位试验,对土壤微生物进行高通量测序,解析不同施肥处理对细菌和真菌群落的影响。【结果】与CK相比,MN处理显著提高了早稻产量,提升了土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量,降低了速效磷含量。MN处理显著提高细菌群落丰富度及多样性,而真菌群落丰富度和多样性在MN处理有降低趋势。岩溶稻田土壤优势细菌类群主要为Chloroflexi、Proteobacteria和Acidobacteria等,优势真菌类群主要为Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota等。冗余分析(RDA)结果表明,土壤速效钾是影响土壤细菌群落组成的关键环境因子。共现网络分析结果表明,细菌-真菌群落交互关系主...     

硅肥对水稻-田面水-土壤氮磷含量的影响

研究硅肥对双季稻产量及土壤氮磷流失的影响,旨在为典型双季稻区施肥结构优化以及农田面源污染综合防控技术提供技术支撑.采用田间试验研究在相同氮磷肥基础上施0、750、1500、2250和3000 kg·hm^-2 (T₀、T₁、T₂、T₃、T₄)硅肥对双季稻产量和氮磷吸收、田面水氮磷含量及土壤有效硅、有机质、碱解氮和有效磷含量的影响.结果表明:与不施硅肥处理(T₀)比较,早、晚稻季水稻稻谷分别增产2.2%～30.4%和3.9%～9.2%;早、晚稻籽粒氮素积累量增加2.4%～47.3%、磷素积累量增加2.2%～41.3%,秸秆氮素积累量增加0.4%～28.3%、磷素积累量增加5.1%～31.0%;施硅肥后第1天,施硅处理田面水总氮(TN)浓度较不施硅肥处理平均降低3.4%～28.8%、铵态氮(NH₄⁺-N)降低10.4%～25.6%、总磷(TP)降低25.5%～29.2%、可溶性总磷(TDP)降低30.8%～38.0%;第45天后施硅各处理田面水总磷和可溶性总磷含量呈现上升趋势,并显著高于T₀处理.施硅肥有利于提高土壤有效硅水平以及有机质和碱解氮含量,以T₁处理效果最好,土壤速效磷含量随硅肥用量增加呈降低趋势.     

Increased microbial functional diversity under long-term organic and integrated fertilization in a paddy soil

Microbes play key roles in diverse biogeochemical processes including nutrient cycling. However, responses of soil microbial community and functional genes to long-term integrated fertilization (chemical combined with organic fertilization) remain unclear. Here, we used pyrosequencing and a microarray-based GeoChip to explore the shifts of microbial community and functional genes in a paddy soil which received over 21-year fertilization with various regimes, including control (no fertilizer), rice straw (R), rice straw plus chemical fertilizer nitrogen (NR), N and phosphorus (NPR), NP and potassium (NPKR), and reduced rice straw plus reduced NPK (L-NPKR). Significant shifts of the overall soil bacterial composition only occurred in the NPKR and L-NPKR treatments, with enrichment of certain groups including Bradyrhizobiaceae and Rhodospirillaceae families that benefit higher productivity. All fertilization treatments significantly altered the soil microbial functional structure with increased diversity and abundances of genes for carbon and nitrogen cycling, in which NPKR and L-NPKR exhibited the strongest effect, while R exhibited the least. Functional gene structure and abundance were significantly correlated with corresponding soil enzymatic activities and rice yield, respectively, suggesting that the structural shift of the microbial functional community under fertilization might promote soil nutrient turnover and thereby affect yield. Overall, this study indicates that the combined application of rice straw and balanced chemical fertilizers was more pronounced in shifting the bacterial composition and improving the functional diversity toward higher productivity, providing a microbial point of view on applying a cost-effective integrated fertilization regime with rice straw plus reduced chemical fertilizers for sustainable nutrient management.

     

化肥减量配施腐植酸生物肥对土壤生物学性质和玉米干物质量的影响

降低化肥施用量、提高肥料利用率是稳定粮食产量、缓解黑土退化的有效途径。本研究以玉米为对象,采用2年室内盆栽试验,设置化肥减量配施腐植酸生物肥4个处理[T₀:不施肥;T₁:常规化肥用量;T₂:化肥减量15%配施腐植酸生物肥(400 kg·hm^-2);T₃:化肥减量30%配施腐植酸生物肥(600 kg·hm^-2)],研究腐植酸生物肥对土壤微生物数量、酶活性和养分含量的影响,以明确退化黑土对腐植酸生物肥的响应,为黑土土壤保护提供参考。结果表明: 与单施化肥相比,腐植酸生物肥的施用显著增加了土壤细菌和真菌数量,菌群数量随着腐植酸生物肥用量的增加而增加。与T₁处理相比,T₂处理可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,玉米抽雄期以后脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别显著增加了11.4%～21.6%、34.9%～46.7%和6.5%～13.4%。T₂、T₃处理土壤碱解氮含量较T₁处理升高了8.2%～18.1%,保障了抽雄期后土壤的供氮能力;土壤有效磷和速效钾含量分别较T₁处理显著增加了17.1%～121.0%和9.6%～57.3%,随着腐植酸生物肥用量的增加,土壤磷素和钾素活化效果更显著。与T₁处理相比,T₂、T₃处理玉米单株干物质量显著增加。可见,施用腐植酸生物肥增加了土壤细菌和真菌的数量,提高了过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性和土壤养分含量,增加了玉米单株干物质量。本试验条件下常规化肥减量15%配施400 kg·hm^-2腐植酸生物肥是黑土玉米生产最适宜的养分管理策略。     

沼液施用对海岸带围垦麦田土壤中小型节肢动物群落的影响

土壤节肢动物群落结构是反映土壤动物多样性及土壤质量的重要指标。沼液施用对土壤结构与肥力的改变,可能对土壤节肢动物群落的特征产生显著影响。以江苏东台海岸带连续施用沼液5年的围垦麦田为例,研究沼液不同用量(0、100、200、300 m~3/hm~2)及沼液替代(0%、33%、66%、100%)化肥对土壤中小型节肢动物群落结构的影响。结果表明:各施肥管理下麦田土壤中小型节肢动物的优势类群均为前气门亚目、甲螨亚目和弹尾目,平均分别占总捕获量的52.09%—53.33%、22.42%—23.86%和13.14%—16.51%。当沼液用量从0增加到300 m~3/hm~2时,土壤动物密度增加了94%,类群数增加约2个,优势度指数增加9.4%(P<0.05)。沼液66%替代化肥时,土壤动物密度、类群数和优势度指数最高。因此,施用沼液显著增加了土壤中小型节肢动物的密度、类群数与优势度指数。当沼液替代化肥的比例为66%时,促进效应最佳。主成分分析表明,无论单施沼液还是沼液替代化肥,弹尾目、前气门亚目与甲螨亚目的响应最为敏感,可将其作为土壤中小型节肢动物对施肥响应的指示指标。     

稻麦轮作体系下有机肥施用对作物产量和土壤性质影响的整合分析

为明确稻麦轮作系统有机肥施用对作物产量和土壤性质的影响,本研究搜集已公开发表的文献数据,利用meta分析法定量分析了有机肥类型(普通有机肥、生物质炭、秸秆)、施用策略(单施有机肥、有机肥配施部分化肥、有机肥配施全量化肥)、施用年限(短期、中期、长期)对稻麦产量和土壤性质的影响及其对不同土壤条件(酸性、中性、碱性)的响应。结果表明: 与单施化肥相比,有机肥施用对水稻和小麦的增产效应相近,分别为3.1%和3.0%。有机肥施用对土壤性质的提升效果更明显,显著降低了土壤容重(5.7%),显著提高了土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量,以及微生物生物量碳、氮,增幅在11.7%～38.4%。不同类型有机肥中,生物质炭和普通有机肥对土壤性质的改良效果优于秸秆;与单施有机肥相比,有机肥配施化肥的作物增产效果更好,而土壤性质改良效果较差;随着有机肥施用年限增加,作物增产和土壤肥力提升效应逐渐增强;在酸性土壤条件下有机肥施用对作物的增产效果最显著。土壤容重与稻麦周年产量呈显著负相关,而土壤全氮、速效磷、速效钾含量和微生物生物量氮与稻麦周年产量呈显著正相关关系。     

Evaluating the Effects of Sustainable Chemical and Organic Fertilizers with Water Saving Practice on Corn Production and Soil Characteristics

The rapidly growing world population, water shortage, and food security are promising problems for sustainable agriculture. Farmers adopt higher irrigation and fertilizer applications to increase crop production resulting in environmental pollution. This study aimed to identify the long-term effects of intelligent water and fertilizers used in corn yield and soil nutrient status. A series of field experiments were conducted for six years with treatments as: farmer accustomed to fertilization used as control (CON), fertilizer decrement (KF), fertilizer decrement + water-saving irrigation (BMP1); combined application of organic and inorganic fertilizer + water-saving irrigation (BMP2), and combined application of controlled-release fertilizer (BMP3). A significant improvement was observed in soil organic matter (14.9%), nitrate nitrogen (106.7%), total phosphorus (23.9%), available phosphorus (26.2%), straw yield (44.8%), and grain yield (54.7%) with BMP2 treatment as compared to CON. The study concludes that integrating chemical and organic fertilizers with water-saving irrigation (BMP2) is a good approach to increasing corn productivity, ensuring water safety and improving soil health. The limitations of the current study include the identification of fertilizer type and its optimum dose, irrigation water type, and geographical position.

     

长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响

研究长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响,可为提高磷素转化利用率及合理利用肥料提供理论支持。本研究依托长武旱塬农田生态系统长期(1984—2016年)定位试验站,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(MN)、磷肥配施有机肥(MP)、氮磷肥配施有机肥(MNP)8个处理,研究其对土壤有机磷组分、小麦产量和土壤性质的影响。结果表明: 长期施肥后土壤有机磷含量为244.7～429.1 mg·kg^-1,除N处理外,其余各处理有机磷含量比CK均显著增加了15.4%～47.9%。长期施用磷肥改变了黄土旱塬农田表层土壤(0～20 cm)各有机磷组分含量,MP、MNP处理显著提高了活性有机磷及中活性有机磷含量;N、P和NP处理显著降低了中稳性有机磷含量;N、P、NP、MN、MP、MNP处理均显著提高了高稳性有机磷含量。各处理土壤有机磷组分与总有机磷含量比值为:中活性有机磷>高稳性有机磷>活性有机磷>中稳性有机磷。长期施肥后,与CK相比,氮、磷肥配施,尤其是与有机肥配施,显著增加了小麦生物产量和籽粒产量。土壤指标中,有机质、速效磷和无机磷与小麦产量呈显著正相关。MP、M处理可以显著提高黄土旱塬黑垆土中的速效磷、总磷、总无机磷、活性有机磷和中活性有机磷含量,表明有机肥与磷肥配施可以提高该地区更容易被作物吸收的磷组分。总之,氮磷肥配施并配施有机肥可以提高该地区磷供给,对小麦增产有促进作用,对提高黄土旱塬地区土壤质量有重要意义。     

小麦-甘薯轮作长期增施有机肥对碱性土壤固氮菌群落结构及多样性的影响

生物固氮为农业生态系统提供天然的氮素来源,探究长期增施有机肥对土壤固氮菌群落的影响,为合理增施有机肥和维持土壤固氮微生物群落多样性提供科学依据。选取小麦-甘薯轮作中连续37a不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+有机肥(NPKM)处理的甘薯季碱性土壤样品为研究对象。采用Illumina MiSeq高通量测序技术,研究土壤固氮菌群落的组成、多样性及其与土壤特性的关系。结果表明:与对照和单施化肥相比,长期增施有机肥降低土壤固氮菌群落丰富度和多样性,且丰富度与土壤pH显著正相关,与有机碳、全氮和有效养分(硝态氮、有效磷和速效钾)显著负相关。主坐标分析表明长期施肥显著改变土壤固氮菌群落结构,与对照相比,增施有机肥比单施化肥对固氮菌群落结构的影响更大。冗余分析表明土壤有机碳和速效钾是影响固氮菌群落结构改变最主要的因素。长期增施有机肥显著降低变形菌门、蓝藻菌门、Beta-变形菌和固氮弧菌属的相对丰度,显著增加硝化螺旋菌门、酸杆菌门和硝化螺菌属的相对丰度,这与土壤pH、有机碳和有效养分显著相关。因此,在碱性土壤上长期增施有机肥对固氮菌群落结构的改变更大,对群落多样性的抑制作用更强。