山核桃林集约经营过程中土壤有机碳和微生物功能多样性的变化

研究集约经营时间为5、10、15、20 a山核桃林的土壤有机碳和微生物功能多样性的演变规律.结果表明: 天然混交林改造为山核桃纯林并经强度经营后,林地土壤有机碳(TOC)、微生物生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)含量显著下降,但有机碳库的稳定性增强.与天然山核桃 阔叶混交林(0 a)相比,经过5 a的强度经营,TOC、MBC、WSOC含量分别下降28.4%、34.1%和53.3%,20 a后分别下降38.6%、48.9%和64.1%,土壤有机碳组分中的芳香碳、酚基碳和羰基碳比例提高,芳香度提高了23.0%.山核桃的强度经营降低了土壤微生物功能多样性,0、5 a与10、15、20 a土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)值差异显著,Shannon指数(H)和均匀度指数(E)在0、5 a与15、20 a间差异显著.林地土壤TOC、WSOC、MBC、AWCD、H和E等6个指标两两之间均显著相关.     

长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响

以中国农业科学院红壤实验站1982年布置的长期定位试验为研究对象,分析了长期双季稻绿肥轮作体系下水稻产量变化趋势、稻田土壤有机质变化特征及土壤活性有机质组成。结果表明,绿肥作物与双季稻轮作种植后,水稻产量显著高于冬闲对照,绿肥作物紫云英、油菜和黑麦草处理年平均水稻产量（1982-2008）分别为10.8 t?hm-2?a-1,10.2 t?hm-2?a-1和10.0 t?hm-2?a-1,较冬闲对照分别提高27.2%,20.5%和18.1%。试验前期（1982-1993）种植绿肥作物各处理之间水稻产量无显著差异,试验开展11年后（1994-2008）种植紫云英处理水稻产量显著高于油菜和黑麦草处理。长期双季稻绿肥轮作土壤有机质随年份显著增加,双季稻紫云英轮作土壤有机质积累速度最快,年增加0.31 g?kg-1,双季稻黑麦草次之,土壤有机质年增加0.28g?kg-1,双季稻油菜轮作土壤有机质年增加0.26g?kg-1。种植绿肥作物紫云英稻田土壤活性有机质显著高于其它处理。种植绿肥作物各处理土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳和土壤微生物量氮含量均显著高于冬闲对照。其中黑麦草和紫云英处理土壤微生物量碳含量及微生物熵显著高于油菜和冬闲对照处理。在湘南红壤丘陵双季稻区,种植绿肥作物对提高水稻产量、增加土壤有机质、提高土壤有机质活性具有重要意义,绿肥选择上以紫云英对水稻产量和稻田土壤培肥综合效果最好。     

长期施肥对茶园土壤微生物群落功能多样性的影响

利用BIOLOG研究长期施肥后茶园土壤微生物群落功能多样性变化,结果表明:与清耕(CK)相比,各长期施肥处理AWCD值的变化速度(斜率)和最终能达到的AWCD值均有不同程度提高,其大小顺序为:DWY>DY>W>CK,可见施肥能不同程度提高微生物整体活性和丰富度,以有机无机肥配施效果最好。分析多样性指数表明:各处理对土壤常见微生物种类影响并不大,施有机肥使微生物群落均匀度有所降低。对碳源利用主成分起分异作用的主要是糖类和羧酸类物质。对AWCD值、多样性指数与土壤养分因子的相关性分析表明,在红壤茶园中土壤肥力提高有利于土壤微生物活性的提高。     

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。     

塔里木沙漠公路防护林土壤微生物活性分异特征

利用Biolog法、熏蒸提取和比色滴定的方法,测定了土壤碳源代谢强度、生物量和酶活性,分析了塔里木沙漠公路防护林土壤微生物活性的分异特征.结果表明: 随着防护林定植年限增加,土壤微生物代谢活性(AWCD)和多样性指数明显增加,但不同土层间无明显差异;不同年限林地间过氧化氢酶差异极显著,纤维素酶和蔗糖酶差异显著;随着防护林定植年限增加,土壤微生物生物量增大,不同年限林地间微生物生物量碳和氮的差异极显著和显著,而微生物生物量磷无显著差异;土壤微生物的AWCD值与速效养分显著正相关,但与容重和水分的相关性不大.在现有的管理制度和气候条件下,随定植年限增加,塔里木沙漠公路防护林土壤代谢活性逐渐提高.     

宁南山区典型植物根际与非根际土壤微生物功能多样性

选择宁南山区9种典型植物的根际与非根际土壤为研究对象,采用Biolog方法对土壤微生物功能多样性进行了研究。结果表明:9种不同植物根际土壤与非根际土壤的微生物活性(AWCD)、微生物多样性指数和微生物均匀度指数均存在明显差异;除冰草外,其他各种植物的根际土壤的微生物活性AWCD、微生物多样性指数和微生物均匀度指数均比非根际土壤的高;9种典型植物根际土壤微生物主要碳源利用类型是羧酸类和氨基酸类,非根际土壤微生物主要碳源利用类型是羧酸类、胺类、氨基酸类;微生物活性、微生物多样性指数和微生物均匀度指数两两之间均达到了极显著相关,与土壤化学性质各指标之间均未达到显著相关水平。     

间作紫云英下油菜根际土壤微生物群落功能特征

在我国西南紫色土地区,绿肥应用面临严峻问题.为探索绿肥新的应用途径,本文通过绿肥紫云英与油菜间作,探讨了紫云英对油菜根际土壤微生物功能特征的影响,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并为建立新的可持续种植模式提供试验数据.结果表明:间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物的碳源利用率,主要表现为降低了对糖类的利用强度;同时,间作紫云英使油菜根际土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和丰富度指数分别降低了5.9%、1.8%和19.9%,均匀度指数增加了1.4%.聚类分析和主成分分析表明,单作与间作之间的微生物群落功能特征存在明显差异,导致微生物群落功能差异的特征碳源为糖类、氨基酸类和羧酸类,其中D-葡糖胺酸和1-磷酸葡萄糖是间作紫云英下影响油菜根际微生物群落结构的特征碳源.表明间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物群落的功能代谢活性,改变了油菜根际土壤微生物群落结构特征,从而降低了油菜根际微生物多样性.     

自然生草对黄河三角洲梨园土壤物理性状及微生物多样性的影响

以山东省东营市济南军区黄河三角洲生产基地自然生草4a、6a和9a的黄金梨[Pyrus pyrifolia(Burm.f.).cv.Nakai]梨园耕作层土壤为试材,以清耕为对照,探讨了多年自然生草对黄河三角洲梨园土壤物理性状及微生物多样性的影响。结果表明,自然生草能明显提高耕作层土壤孔隙度,降低土壤容重和电导率(可溶性含盐量),而对土壤含水量没有影响;自然生草增加了土壤微生物量C、N,通过PCR-DGGE及测序技术发现细菌主要增加的是未培养菌类;与清耕对照相比,多年自然生草梨园土壤微生物呼吸、活性、活跃微生物量、微生物磷酯脂肪酸总量提高效果明显,但对微生物磷酯脂肪酸种类影响较小,处理间差异均不显著;同时,自然生草提高了碳源利用能力,其中以生草4a最大,随着生草年限增加,6类碳源利用更加均衡。综上所述,自然生草优化了黄河三角洲梨园耕作层土壤物理性状,增加了微生物量C、N,其中细菌主要增加的是未培养菌类;同时,持续多年自然生草,有利于参试梨园土壤微生物呼吸、活性、活跃微生物量及磷酯脂肪酸总量的提高,并对微生物均衡利用6类碳源作用明显。     

冬季作物对稻田土壤微生物量碳、氮和微生物熵的短期影响

研究不同的冬季作物马铃薯、黑麦草、紫云英、油菜在"冬季作物-双季稻"轮作种植制度下短期内对稻田土壤微生物碳、氮和微生物熵的影响,在湖南省土壤肥料研究所的实验网室内设置了小区试验.试验结果表明:几种冬季作物均提高了稻田土壤微生物碳、氮含量,黑麦草明显提高了土壤微生物量碳和微生物熵,紫云英明显提高了土壤微生物量氮.冬季作物对土壤微生物量碳和土壤微生物量氮的季节性影响变化趋势基本一致,紫云英、马铃薯处理的土壤微生物量C、N含量均在水稻生育期间8月中旬达到最大值.     

荒坡地种植巨菌草对土壤微生物群落功能多样性及土壤肥力的影响

研究种植于荒坡地、不同生长年限(1、2、3、5a)的巨菌草对土壤微生物群落功能多样性及肥力的影响。结果表明,不同生长年限巨菌草土壤微生物对不同碳源的利用随培养时间延长而增大,培养72—96 h变化最明显,培养144 h后各土壤AWCD值均达到最大值。总体上AWCD值大小依次为:2年生3年生1年生5年生CK,不同生长年限的巨菌草土壤AWCD值均比对照高,且差异显著,2年生AWCD值最高,其次为3年生,1年生、5年生巨菌草土壤AWCD值差异不显著。对培养96 h土壤微生物利用碳源特性进行主成分分析,31个碳源中提取的与土壤微生物碳源利用相关的主成分8个,其中主成分1至主成分8分别能够解释变量方差的25.39%、18.89%、11.28%、9.31%、6.84%、5.60%、5.26%、4.71%,合计解释变量方差的87.27%;主成分1、主成分2能够区分不同生长年限巨菌草土壤的微生物群落特征,2年生、3年生巨菌草土壤微生物功能多样性与CK相比,差异显著;与主成分1显著相关的碳源主要是糖类,氨基酸,羧酸和多聚物,与主成分2显著相关的碳源主要是氨基酸。不同生长年限的巨菌草的Shannon(H)、均匀度、Brillouin指数均高于CK,且差异显著,2年生与3年生差异不显著,1年生与5年生差异不显著。总体上不同生长年限巨菌草的土壤的pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量比对照高,其中3年生巨菌草的土壤有机质含量比对照高98.20%,5年生巨菌草土壤的碱解氮含量比对照高93.2%;除1年生巨菌草外,有机质、碱解氮含量均与对照差异显著。在荒坡地种植巨菌草,可增加土壤微生物群落功能多样性,在一定程度上提高土壤肥力,荒坡地种植巨菌草能产生一定的生态正效应。     

Reproduction of Meloidogyne incognita on Winter Cover Crops Used in Cotton Production

Substantial reproduction of Meloidogyne incognita on winter cover crops may lead to damaging populations in a subsequent cotton (Gossypium hirsutum) crop. The amount of population increase during the winter depends on soil temperature and the host status of the cover crop. Our objectives were to quantify M. incognita race 3 reproduction on rye (Secale cereale) and several leguminous cover crops and to determine if these cover crops increase population densities of M. incognita and subsequent damage to cotton. The cover crops tested were ‘Bigbee’ berseem clover (Trifolium alexandrinum), ‘Paradana’ balansa clover (T. balansae), ‘AU Sunrise’ and ‘Dixie’ crimson clover (T. incarnatum), ‘Cherokee’ red clover (T. pratense), common and ‘AU Early Cover’ hairy vetch (Vicia villosa), ‘Cahaba White’ vetch (V. sativa), and ‘Wrens Abruzzi’ rye. In the greenhouse tests, egg production was greatest on berseem clover, Dixie crimson clover, AU Early Cover hairy vetch, and common hairy vetch; intermediate on Balansa clover and AU Sunrise crimson clover; and least on rye, Cahaba White vetch, and Cherokee red clover. In both 2002 and 2003 field tests, enough heat units were accumulated between 1 January and 20 May for the nematode to complete two generations. Both AU Early Cover and common hairy vetch led to greater root galling than fallow in the subsequent cotton crop; they also supported high reproduction of M. incognita in the greenhouse. Rye and Cahaba White vetch did not increase root galling on cotton and were relatively poor hosts for M. incognita. Only those legumes that increased populations of M. incognita reduced cotton yield. In the southern US, M. incognita can complete one to two generations on a susceptible winter cover crop, so cover crops that support high nematode reproduction may lead to damage and yield losses in the following cotton crop. Planting rye or Meloidogyne-resistant legumes as winter cover crops will lower the risk of increased nematode populations compared to most vetches and clovers.     

长期施肥对新疆灰漠土土壤微生物群落结构与功能多样性的影响

以20a新疆国家灰漠土土壤肥力与肥料效益长期定位试验为平台,采用常规培养法,结合Biolog技术对可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行测定分析,研究撂荒(CK0)、耕作不施肥(CK)、不同化肥(N、NK、NP、PK、NPK)、化肥配施低量高量有机肥(NPKM1和NPKM2)和秸秆还田(NPKS)等10种处理土壤微生物特征,揭示长期施肥对土壤微生物群落结构与功能多样性的影响。结果表明:(1)可培养微生物:与CK处理相比,CK0处理显著提高了细菌、放线菌和真菌的数量(P0.05),NPKS处理微生物数量则显著降低(P0.05);不同化肥处理的细菌(除PK处理外)、放线菌(除PK和N处理外)数量也有所增加,增幅在8.14%—135.70%和15.30%—44.78%之间;真菌数量(除NK处理外)则有一定幅度的降低;NPKM1和NPKM2处理,微生物数量最高,细菌分别增加了162.20%和173.75%,放线菌增加了34.39%和39.37%,真菌增加了63.33%和488.33%;(2)生理菌群:与CK0相比,CK处理显著提高了自生固氮菌和亚硝化细菌数量(P0.05),显著降低了氨化细菌和纤维素分解菌数量(P0.05);与CK相比,NPKM1和NPKM2处理显著提高土壤中与氮素转化有关的生理菌群数量(P0.05),不同化肥处理和NPKS处理的影响不相同,NPK处理显著高于其余处理(P0.05);(3)微生物碳源利用:微生物活性表现为NK、NPKM1、NPKM2N、NPK、CKPK、NPKSCK0、NP;CK0处理3个多样性指数以及NPKM1、NPKM2和NK处理Shannon(H)指数最高,其余施肥处理差异不显著;糖类、氨基酸类、羧酸类和胺类是微生物利用的主要碳源。(4)聚类分析表明,除NP处理外,施氮处理土壤有较为相似的碳源利用,细菌和真菌与养分之间有较好的相关性,可培养微生物和生理菌群与微生物碳源利用的相关性较差。因此,长期不同施肥对新疆灰漠土土壤微生物群落结构和功能多样性产生了显著的影响,长期耕作不施肥降低了土壤微生物群落结构和功能多样性,不同化肥配合施用对微生物群落的影响不同,NPK及NPK配施有机肥可提高土壤微生物多样性。     

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。     

双季稻田冬季种植模式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响

为探讨冬季覆盖作物还田对稻田土壤碳库的影响,通过冬季种植油菜、紫云英、黑麦草、马铃薯,并以冬闲为对照进行大田试验,测定了不同冬季作物模式下早稻和晚稻的土壤有机碳、活性有机碳含量,并计算了稳态碳、碳库活度、活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数.结果表明:冬季作物还田增加了土壤有机碳含量,早稻和晚稻后的土壤有机碳含量比对照分别提高了1%～8%和3%～18%;油菜、黑麦草和紫云英还田均促进了土壤活性有机碳含量的增加,早稻后增加16.2%～84.2%,晚稻后增加24.4%～28.1%;冬季作物还田增加了土壤碳库管理指数,增加幅度为1.4%～41.8%.综上所述,冬种作物还田有利于提高土壤的固碳效应,并提升土壤质量,以种植黑麦草、紫云英的综合效果较佳.     

蚯蚓堆肥与生物炭对瓜草复合系统土壤及植株的影响研究

为探究蚯蚓堆肥与生物炭对西瓜-白三叶草生境系统的作用机制,采用温室栽培试验,设置空白对照（西瓜植株）、生物炭、覆盖三叶草、蚯蚓堆肥、覆盖三叶草+蚯蚓堆肥、生物炭+蚯蚓堆肥、覆盖三叶草+生物炭和覆盖三叶草+生物炭+蚯蚓堆肥8个处理,比较分析蚯蚓堆肥与生物炭对西瓜-白三叶草复合系统的土壤养分、微生物群落结构与主栽作物西瓜代谢组学特征。结果表明：(1)复合处理下,土壤容重降低,肥力提高,西瓜植株对氮、磷、钾养分的吸收能力增强,覆盖三叶草+生物炭+蚯蚓堆肥处理（WBV）处理综合表现最优;(2)WBV处理中微生物菌群丰富度下降,Shannon指数、Chao 1指数排序为BV＞WB＞CK＞WV＞WBV处理,与对照相比,WBV处理土壤中微生物菌群放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）细菌以及被孢霉门（Mortierellomycota）真菌的相对丰度明显提升,而绿弯菌门、酸杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度下降;(3)WBV处理西瓜果肉中检测到亚麻酸（alpha-linolenic acid）、裂解型磷脂酰胆碱(17:0)（LysoPC(17:0)）、磷酰肌醇酸(18:1(11Z)/0:0)（CPA(18:1(11Z)/0:0)）等脂质化合物,以及丙氨酸、天冬氨酸与谷氨酸等氨基酸。研究发现,覆盖三叶草+生物炭+蚯蚓堆肥复合系统可显著提高速效氮、速效磷,速效钾等土壤营养含量,促进西瓜对氮、磷元素的吸收,改善土壤微生物环境,改变西瓜植株脂质、有机酸及氨基酸的代谢水平,提升西瓜植株生物膜受保护能力和细胞渗透调节能力,增强其抗逆能力。