长期不同施肥对稻田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对土壤管理具有重要指示作用,施肥措施对土壤微生物群落功能多样性产生重要的影响,从而影响土壤有机质的含量,引起土地碳贮量变化,进而影响到陆地生态系统的碳汇.以位于湖南省桃江县国家级稻田肥力长期定位试验点的土样为研究对象,采用BIOLOG测试板对不同施肥处理下土壤微生物功能多样性进行了研究.研究结果显示,土壤微生物的碳源利用率因长期不同的施肥处理而发生分异.Shannon和Simpson指数的结果显示所有施肥处理均有利于维持微生物群落多样性,但秸秆还田和习惯施肥使群落均匀度(McIntosh指数)降低.主成分分析表明,试验点土壤微生物群落利用的主要碳源为氨基酸类和糖类,但不同施肥处理碳源利用类型有差异.结果可以得出,不同的施肥对土壤微生物功能多样性产生了不同影响,从而影响土壤有机质中碳、氮含量.这些信息可以为深入研究施肥对全球碳氮循环以及全球气候变迁提供依据.     

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。     

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。     

玉米连作及其施肥对土壤微生物群落功能多样性的影响

采用Biolog技术,借助吉林农业大学1984年建立的长期定位试验,以撂荒和非玉米连作(当季作物为芸豆)为对照,研究玉米连作及其不同施肥措施对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)呈现出以下变化规律:撂荒(UC)非玉米连作(NCC)玉米连作不施肥(CK);玉米连作配施秸秆(S、SN、SNPK)玉米连作配施NPK(NPK)玉米连作不施肥(CK)玉米连作单施N(N)。微生物培养72h活性旺盛,各处理AWCD在0.395—0.732之间,其中撂荒AWCD显著高于非玉米连作和玉米连作不施肥(P0.05);玉米连作配施秸秆明显提高微生物活性,玉米连作配施秸秆(S、SN、SNPK)AWCD是玉米连作不施肥和单施化肥(N、NPK)的1.26—1.62倍。玉米连作不施肥土壤微生物群落多样性指数(H、E、S)低于撂荒处理,但高于非玉米连作处理,非玉米连作提高了土壤微生物优势度指数。玉米连作配施秸秆土壤微生物物种丰富度指数和均匀度指数高于玉米连作不施肥和玉米连作施化肥,玉米连作单施氮肥优势度指数较高,其它多样性指数降低。主成分分析结果表明,不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异:撂荒和玉米连作配施秸秆处理集中在第1主成分正方向,得分系数在2.39—4.17之间,土壤微生物碳源利用特征相似;玉米连作不施肥、玉米连作单施化肥和非玉米连作处理分布在第1主成分负方向,得分系数在-5.43—-1.59之间。土壤微生物利用的碳源主要是糖类、羧酸类、氨基酸和聚合物。玉米连作配施秸秆和撂荒有利于提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性,玉米连作单施化肥尤其单施氮肥土壤微生物活性和功能多样性下降。     

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。     

长期施肥对灰漠土生物群落和酶活性的影响

长期定位试验表明:施肥对灰漠土生物类群、酶活性有一定影响,同时生物类群和酶活性也改变了土壤生态环境.(1) 施肥对灰漠土动物个体及类群数的影响显著,长期单施化肥对土壤动物优势度作用较大,化肥配施有机肥丰富了土壤动物组成,化肥配施秸秆有利于增加土壤动物的丰度,尤其是疣跳科和等节跳科动物个体数量增加近10倍,长期不施肥土壤动物均匀性较高,但优势类群数较低;(2)灰漠土微生物组成以细菌为主,特殊微生物生理类群是以固氮菌和氨化细菌数量居多.长期单施化肥不利于土壤微生物生长,几种菌类数量均较低,化肥配施有机物料增加了土壤微生物类群数量,比对照增加15%～44%,长期不施肥土壤微生物数量高于单施化肥处理.(3) 灰漠土自身过氧化氢酶含量较高,蔗糖酶次之.土壤4种酶活性中除过氧化氢酶与土壤养分之间呈负相关以外,其余3种酶活性与土壤速效养分均呈正相关或显著正相关.长期单施化肥土壤脲酶、磷酸酶活性降低,长期不施肥土壤脲酶、磷酸酶活性高于单施化肥处理,化肥配施有机肥或秸秆的土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性比长期不施肥增加了24%～31%.因此,化肥配施有机物料增加了土壤酶活性,加速了土壤熟化,改变了土壤生态环境.     

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.     

玉米连作与施肥对土壤微生物群落功能多样性的影响分析

玉米土壤微生物群落功能的多样性不仅影响着土壤特性,而且对玉米的高质高产有着至关重要的意义,因此,通过试验调查取样等多种手段综合分析玉米连作耕种模式以及不同施肥作业对土壤中生物群落功能多样性的影响,对于玉米作物高质高产耕作有着极为重要的现实意义。     

长期施肥条件下菜田土壤微生物特征变化

对蔬菜地长期施肥土壤的8个主要处理进行了分析,探求不同培肥方式对土壤微生物生态特征的影响。结果表明：有机无机肥配施较单施无机肥可显著增加土壤细菌和放线菌的数量,提高土壤真菌的多样性;有机肥和低浓度氮肥配施处理的土壤细菌数量、真菌群落的多样性和均匀性显著高于其他处理;单施高浓度的氮肥显著降低土壤细菌的数量,真菌群落的多样性和均匀性也明显低于对照。     

26年长期施肥对土壤微生物量碳、氮及土壤呼吸的影响

研究长期小麦连作施肥条件下土壤微生物量碳、氮,土壤呼吸的变化及其与土壤养分的相关性。以陕西长武长期定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4提取法、碱液吸收法和化学分析法分析了长达26a不同施肥处理农田土壤微生物量碳、微生物量氮和土壤呼吸之间的差异及其调控土壤肥力的作用。长期施肥及种植作物,均能提高土壤微生物量碳、氮含量,尤其是施用有机肥,土壤微生物量碳、氮含量高于单施无机肥的处理,土壤呼吸量也提高15.91%—75.73%,而施用无机肥对于土壤呼吸无促进作用。土壤微生物生物量碳氮、土壤呼吸与土壤有机质、全氮呈极显著相关。长期有机无机肥配施可以提高土壤微生物量碳氮、土壤呼吸,氮磷肥与厩肥配施对提高土壤肥力效果最好。微生物量碳氮及土壤呼吸可以反映土壤质量的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

长期施肥对红壤微生物生物量碳氮和微生物碳源利用的影响

采集湖南省祁阳县红壤长期定位施肥19年的土壤样品,分析长期不同施肥红壤的微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率,以揭示长期施肥对红壤微生物学性状的影响.结果表明：施肥19年后,有机肥单施或与化肥配合施用均显著提高土壤微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率.单施有机肥的土壤微生物生物量碳、氮含量分别为231和81 mg·kg^-1,化肥有机肥配施分别为148和73 mg·kg^-1,均显著高于化肥配施秸秆、不施肥和单施化肥;施用有机肥和化肥配施秸秆的土壤微生物生物量氮占全氮的比例平均为6.0%,显著高于单施化肥和不施肥.Biolog-ECO分析中,平均吸光值(AWCD)的大小为：化肥有机肥配施、单施有机肥>对照>单施化肥、化肥配施秸秆.单施有机肥或与化肥有机肥配施增加了红壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;化肥配施有机肥的红壤微生物对聚合物类碳源利用率最高,化肥配施秸秆的红壤微生物对碳水化合物类碳源的利用率最高.表明施用有机肥能显著提高红壤的微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率,提高红壤肥力,保持作物高产.     

黄土丘陵区不同施肥处理对土壤微生物特性的影响

研究旨在探讨在土壤贫瘠的黄土丘陵区,施肥对土壤微生物产生的影响及其机理。试验以安塞站内长期定位施肥小区为研究对象,试验处理包括CK(对照)、N(氮肥)、P(磷肥)、M(有机肥)、NP(氮肥+磷肥)、MN(有机肥+氮肥)、MP(有机肥+磷肥)和MNP(有机肥+氮肥+磷肥),研究长期施肥对土壤微生物群落结构和呼吸的影响。0—20cm耕作层的土壤微生物活性和PLFA含量均高于20—40cm土层的微生物活性和PLFA含量,耕作层较20—40cm基础呼吸提高63.61%—116.78%,诱导呼吸提高53.45%—137.64%,总PLFA含量提高16.16%—43.67%。单施N和P增强了土壤呼吸强度,0—20cm基础呼吸强度分别升高34.11%和48.89%,诱导呼吸强度分别升高40.83%和63.59%,20—40cm基础呼吸分别升高40.83%和63.59%,诱导呼吸分别升高14.70%和20.49%。单施N显著改变G-微生物群落,0—20cm和20—40cm土层的PLFA含量分别显著升高63.19%和53.07%,单施P对土壤微生物群落结构同样产生显著影响,但是NP对微生物群落结构的影响不显著。有机无机肥配施显著提高土壤呼吸及微生物PLFA含量。通过三因素方差分析,单一氮肥因素对土壤微生物特性的影响不显著;单一磷肥因素对微生物的呼吸强度及部分磷脂脂肪酸含量产生显著影响,在耕作层中,磷肥因素对这些微生物特性的影响比率为11.4%—54.0%。通过RDA分析,表明土壤速效磷是影响黄土丘陵区微生物特性的主要因素。长期氮磷有机肥混施有助于提高土壤微生物的特性,进而改善农田生态系统的稳定和健康水平。     

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。     

长期施用有机无机肥对潮土微生物群落的影响

微生物群落结构是土壤生态系统变化的预警及敏感指标,可用于表征土壤质量及其生态功能变化。本文用磷脂脂肪酸法研究了有机肥和NPK肥料长期施用对华北平原潮土微生物群落结构的影响及其变化特征。结果表明：长期施用有机和无机肥不仅提高了土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾等含量,改善了土壤酸碱度,而且显著增加了土壤微生物生物量,其中以有机肥的效果最为明显,增幅达到15.4%。长期施用肥料有机肥也改变了土壤微生物的群落结构,提高了细菌数量,降低了放线菌含量,而对真菌数量没有明显影响,导致真菌与细菌的比值下降。主成分分析表明,长期施用有机肥的土壤,细菌以含a19:0、br14:0、16:1w5c和17:1w9而真菌以含18:1w10c的微生物为优势种群,NPK处理土壤中细菌以含18:1w7、i19:0、br18:0、16:1w7t和a15:0的微生物为优势种群,CK处理中没有明显的优势种群。     

长期施肥对麦田大型土壤动物群落结构的影响

于2007、2008年春季在中国科学院封丘农业生态实验站,研究长期定位施肥对麦田大型土壤动物群落结构的影响。调查共获得大型土壤动物3068头,隶属8纲,19目,28科。不同施肥处理条件下土壤动物类群数差异显著(F=2.51, P＜0.05, df=55),个体数差异极显著(F=8.99, P＜0.01, df=55)。结果显示,大型土壤动物的类群数和个体数在有机肥和营养均衡条件下较高,缺磷条件下较低。土壤动物多样性指数(H')以有机肥和营养均衡条件下显著高于营养不均衡和不施肥处理(P＜0.05)。主成分分析结果显示,第一主成分贡献值47.14%,第二主成分贡献值30.10%。经线性检验第一主成分与土壤动物个体数(y=0.335x-2.163,R²=0.51)和类群数(y=0.042x-1.25,R²=0.67)均呈线性关系。总之,长期施用有机肥和营养均衡大型土壤动物群落构成相似。土壤有机质和磷含量是影响土壤动物群落构主要生态因子。