不同蔬菜与番茄轮作对设施土壤微生物多样性、酶活性及土壤理化性质的影响

[目的]番茄是一种受连作障碍影响明显的蔬菜作物,本试验旨在研究不同蔬菜作物与番茄轮作后对设施土壤微生物多样性、酶活性及土壤理化性质的影响,以期筛选出适宜与番茄轮作的蔬菜作物,为从设施栽培模式选择角度缓解或避免番茄连作障碍提供理论依据.[方法]试验以连续两茬种植番茄后分别种植大白菜(A)、黄瓜(B)、辣椒(C)、茄子(E...     

不同草田轮作方式对土壤微生物和土壤酶活性的影响

10 a生苜蓿翻耕后,与马铃薯、玉米、高粱、谷子和荞麦进行草田轮作,对各轮作方式的土壤微生物数量和土壤酶活性进行测定和分析。结果表明：6-10月,土壤微生物总量呈先增加后减少的变化规律,细菌与放线菌数量呈先增加后减少的变化规律,真菌则呈增加的变化规律;同一时期不同草田轮作方式土壤微生物数量差异显著（P<0.05）,作物轮作方式的土壤微生物数量高于作物连作方式。土壤脲酶活性随着时间变化呈现先增加后降低的趋势,碱性磷酸酶、蔗糖酶及过氧化氢酶活性则呈现增加的趋势,玉米、高粱参与轮作方式的土壤酶活性高于作物连作方式及谷子、马铃薯参与轮作的方式。脲酶活性与微生物数量呈正相关（r=0.386）;草田轮作能提高土壤微生物数量和土壤酶活性。     

莱州湾多毛类底栖动物生态特征及其对环境变化的响应

研究了2010年莱州湾15个站位的多毛类底栖动物群落生态特征及其对主要海水化学、沉积物环境变化的响应,并与1998年的相关研究进行了对比,以期对莱州湾生态质量现状进行健康评价。结果表明:与1998年相比,2010年底栖动物种类组成和生物多样性发生了较大的变化,底栖动物中绝对优势种为小头虫(Capitellacapitata)。夏季,H’与硝酸盐、石油类、重金属铅、铜、锌、铬呈负相关,说明多毛类动物多样性随着富营养化程度的提高而相应降低,营养物质氮的大量输入,重金属的污染,对莱州湾多毛类动物群落产生了一定负面影响。ABC曲线和BOPA指数结果显示,底栖动物的丰度优势度曲线高于生物量曲线,表明莱州湾底栖动物群落处于重度扰动状态,并且以小头虫为主的多毛类动物显著增加预示了莱州湾已经受到了一定程度的污染。加强海水养殖管理,合理利用海洋生物资源,对底栖动物群落的稳定性和环境的可持续利用具有重要意义。     

不同连作年限甜瓜种植土壤性质和微生物多样性

[背景]连作种植和化肥、农药过量施用导致设施甜瓜土壤质地恶化、病害严重,甜瓜产量和质量下降.[目的]明确甜瓜连作种植年限对土壤化学性质、土壤酶活性和微生物多样性的影响.[方法]以甜瓜种植1年、5年和10年的温室耕层土壤为研究对象,采用常规分析方法、土壤酶活测定试剂盒、稀释涂布平板法和Illumina MiSeq高通量测...     

新疆绿洲农田不同连作年限棉花根际土壤微生物群落多样性

以南北疆不同连作年限棉花根际土壤为研究对象,采用Biolog技术,并结合传统平板培养法和土壤酶的测定,研究连作对棉花根际土壤微生物群落多样性的影响。Biolog分析结果表明,不同连作年限棉花根际土壤微生物碳源利用和功能多样性差异显著。荒地土壤微生物活性较低;在连作年限较短时(5—10a),根际土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和Shannon指数较高;长期连作(15—20a),则呈明显下降趋势。主成分分析表明,不同连作年限的棉花根际土壤微生物碳源利用特征有明显不同。第一、二组开垦与未开垦土壤分别在PC1和PC2上出现差异,未开垦土壤得分均为负值,开垦土壤均为正值;而正茬与连作多年的棉花土壤在PC1上差异显著。其中在PC1上起分异作用的碳源主要是羧酸类和聚合物类,这两类碳源可能是影响连作棉花根际土壤微生物的主要碳源。可培养微生物数量的测定结果表明,荒地细菌数量最少;在连作年限较低时(5—10a左右),细菌数量呈上升趋势;而长期连作(>15a)后,细菌数量呈现下降趋势。真菌数量在连作多年后(10—15a)也开始增加。放线菌变化趋势不明显。四种土壤酶活性在连作的初中期(5—15a),连作障碍表现明显,土壤酶活性呈下降(过氧化氢酶和磷酸酶)或先升高后下降(脲酶和蔗糖酶)趋势,但随着连作年限的延长(15—20a),这4种土壤酶活性均表现出增高趋势。综上所述,棉花长期连作使棉花根际土壤微生物群落多样性降低,发生连作障碍,进而导致棉花产量降低。     

宁南山区典型草本植物茎叶分解对土壤酶活性及微生物多样性的影响

采用凋落物分解袋法,以宁南山区典型草本植物长芒草、铁杆蒿、百里香为研究对象,分析了3种植物茎叶分解过程中土壤酶活性变化特征和分解后期微生物多样性特征,以及土壤酶活性与初始土壤化学性质的关系.结果表明: 植物茎叶分解480 d后,各处理土壤酶活性均有不同程度的增加,且长芒草处理土壤蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性最高,分别为32.40和1.99 mg·g^-1·24 h^-1,百里香处理土壤脲酶活性最高(2.66 mg·g^-1·24 h^-1),铁杆蒿处理土壤纤维素酶活性最高(1.42 mg·g^-1·72 h^-1).分解末期土壤纤维素酶活性与土壤初始微生物生物量碳呈显著正相关;分解末期土壤纤维素酶活性与土壤初始硝态氮含量呈显著负相关.添加植物茎叶处理土壤细菌和真菌的Ace指数、Chao指数和Shannon指数均显著大于对照,Simpson指数显著小于对照.植物茎叶的分解显著提高了土壤细菌和真菌的丰度及多样性,进而提高了植物茎叶的分解速率,促进了生态系统营养物质的循环与转化.     

农田不同种植模式与土壤质量的关系

以山东省黄泛区茌平县为研究区,在对农田土壤理化性状进行全面调查分析和质量评价的基础上,以数理统计方法对小麦/玉米轮作、露天蔬菜、日光温室蔬菜和塑料大棚蔬菜4种种植模式下20种土壤的理化性状和土壤质量的差异性进行分析,探讨了不同种植模式与土壤理化性状和质量的关系.结果表明：不同种植模式下土壤含水量、有机质和氮、磷、钾等大量元素、有效硫、有效锌、土壤pH值和全盐有显著或极显著差异;各模式下有效磷和日光温室蔬菜模式下有效硫具有相对较大的变异性.不同种植模式对土壤质量的影响显著,总的趋势为设施蔬菜高于露天蔬菜,菜田模式高于粮田模式,对化学性状的影响高于物理性状,对有机质和大量元素的影响高于中量元素,对微量元素的影响较小.其原因主要是由于小麦玉米作物秸秆还田、含硫肥料和锌肥的施用及设施蔬菜长期大量施肥的影响.     

加工番茄连作对农田土壤酶活性及微生物区系的影响

通过盆栽试验,研究了连作及活性炭处理对加工番茄土壤微生物数量及土壤酶活性的影响。结果表明:加工番茄连作对其微生物区系及土壤酶活性产生一定影响。随连作年限的增加,过氧化氢酶活性呈上升趋势,而脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、磷酸酶活性呈下降趋势,通过活性碳处理后,脲酶、土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、磷酸酶活性比对照(未活性炭处理)增加,而过氧化氢酶活性降低。随连作年限的增加,连作2a和3a的细菌数量分别比1a降低12.1%和16.8%,真菌数量连作2a和3a分别比种植1a时提高20%和60%,放线菌数量连作2a和3a土壤中分别是种植1a的1.04倍和1.12倍,通过活性碳处理后,细菌的数量在连作2a和3a时分别比对照增加5.8%和1.6%,放线菌和真菌数量比对照分别降低13.0%、23.1%和8.3%、50%。反硫化细菌数量随连作年限延长而增加,硝酸细菌和好氧性自身固氮菌数量减少。可见通过活性炭处理可减轻自毒物质对加工番茄土壤酶和微生物的影响,从而缓解加工番茄连作障碍。     

土壤管理措施及环境因素对土壤微生物多样性影响研究进展

本文综述了土壤管理措施及环境因素对土壤微生物多样性影响的研究进展,并介绍了土壤微生物多样性的研究方法,土壤微生物多样性包括微生物物种多样性、遗传多样性和生态多样性。传统上,土壤微生物群落的分析依赖于培养技术,但使用该技术只能培养和分离出一部分土壤微生物群落。现在国际上普遍使用Biolog分析、磷脂脂肪酸(PLFA)分析和核酸分析等多种现代技术研究和表征土壤微生物多样性。土壤微生物多样性受土壤管理措施和多种环境因素的影响。农药可能使土壤微生物多样性减少或改变其结构和功能;施有机肥有利于维持土壤微生物的多样性及活性;但在施用无机肥的影响上目前的报道有矛盾之处。农业土壤减少耕作可能增加微生物多样性和生物量;轮作可能比单一栽培耕作更有利于维持土壤微生物的多样性及活性。土壤微生物多样性也受土壤有机质、植被、季节变化等因素的影响,且通常遭受干旱、过度放牧、营养缺乏等的胁迫作用。     

不同轮作模式对桔梗生长、根际土壤微生物及土壤酶活性的影响

为研究不同轮作模式对桔梗根际土壤微生物及土壤酶活性的影响,从土壤微生态角度探寻一种无公害防治桔梗连作障碍的方式,以二年生桔梗为试材,采用盆栽试验的方法,以桔梗-桔梗（JG-JG）为对照,研究了桔梗-北沙参（JG-SS）、桔梗-玉米（JG-YM）、桔梗-防风（JG-FF）和桔梗-牛膝（JG-NX）不同轮作模式下对桔梗生长及土壤微生物和土壤酶活性的影响,分析筛选出桔梗的最优轮作模式。研究发现,JG-YM和JG-NX轮作模式下桔梗各生物量指标均优于其他处理;通过不同轮作种植模式对桔梗根际土壤微生物数量的影响研究发现,JG-SS、JG-YM、JG-NX、JG-FF细菌数量高于桔梗连作处理;JG-YM和JG-FF整体放线菌数量变化高于桔梗连作处理;JG-YM和JG-NX真菌数量与桔梗连作处理相比增长最为缓慢。通过不同轮作种植模式对桔梗根际土壤酶活性的影响研究发现,JG-NX的脲酶、蔗糖酶和纤维素酶活性高于其他四种处理。通过测定不同轮作模式下的桔梗生物量、桔梗根际土壤微生物数量和土壤酶活性,表明桔梗与牛膝或玉米轮作种植能改善种植土壤环境,缓解桔梗的连作障碍,可为桔梗的规范化种植奠定基础。     

覆盖模式对旱作农田土壤微生物多样性及群落结构的影响

土壤微生物是表征土壤质量的敏感指标,采用Illumina HiSep技术分析不同覆盖方式对半湿润易旱区农田土壤微生物群落结构及多样性的影响,以期从微生物的角度评价农田不同覆盖措施对土壤质量的影响。设3种覆盖模式：平作塑料薄膜覆盖（P）、平作秸秆覆盖（S）和垄膜沟播覆盖（R）,以平作不覆盖为对照（CK）,研究不同覆盖模式下土壤微生物群落变化,分析各土壤理化因子与微生物群落之间的关系。研究结果表明各覆盖处理显著改变了土壤微生物的群落结构和多样性。所有土壤样品中,细菌群落的优势菌门是变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）,丰度分别为29.69%、28.28%和20.76%,CK处理下较高的土壤pH和低NO₃-N含量抑制了土壤中酸杆菌门（Acidobacteria）的生长繁殖,而放线菌门（Actinobacteria）相对丰度为所有处理中最高。真菌群落的优势菌门是子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）,丰度分别为59.65%和20.96%,S处理下过低的土壤温度抑制了担子菌门（Basidiomycota）生长和繁殖,其相对丰度为所有处理中最低。与CK相比,P和R处理显著提高土壤细菌的多样性和丰富度;S和R处理下土壤真菌多样性和丰富度显著增加,而P处理的土壤真菌多样性和丰富度均无显著差异。斯皮尔曼相关分析表明土壤细菌多样性主要受土壤含水量（SM）和硝态氮含量（NO₃-N）影响,而土壤真菌多样性主要受土壤温度（ST）、全氮（TN）和硝态氮含量（NO₃-N）影响;RDA分析表明微生物群落结构的变化主要受SM、ST、NO₃-N和TN含量的影响。总的来说,R处理下土壤细菌和真菌的多样性和丰富度较CK处理显著提高,该处理下土壤中担子菌门（Basidiomycota）和球囊菌（Glomeromycota）相对丰度为所有处理中最高,两者分别形成的外生菌根和从生菌根不但促进了根部养分的吸收,而且提高了作物的抗逆性,且结果证明该处理的作物产量为最高,因此在半湿润旱作区推荐采用垄膜沟播覆盖种植方式。     

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。     

地黄连作对根际微生物区系及土壤酶活性的影响

以地黄连作2年和1年的土壤为研究对象,分别测定了根际微生物区系变化及根际土壤酶活性．结果表明：地黄连作对其根际微生物区系及土壤酶活性产生了较大的影响．随种植年限的增加,根际细菌和真菌减少,但差异均不显著;放线菌增多,连作2年的土壤约为1年的4倍．土壤中氨化细菌、好气性固氮菌、硫化细菌、反硝化细菌和嫌气性纤维素分解菌分别增加了25．99、45．39、11．43、1．36和1．43倍,而好气性纤维素分解菌减少了86．74％．连作地黄根系的分泌物对脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、蛋白酶和纤维素酶活性具有促进作用,分别增加了62．87％、9．43％、47．91％、139．62％和31．33％,而对过氧化氢酶则呈抑制作用．说明地黄连作会破坏根际微生物种群平衡．     

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.     

Effects of continuous cucumber cropping and alternative rotations under protected cultivation on soil microbial community diversity

The diversity of soil microbial communities as affected by continuous cucumber cropping and alternative rotations under protected cultivation were evaluated using community level physiological profiles (CLPP) and random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis. The soils were selected from six cucumber cropping systems, which cover two cropping practices (rotation and continuous cropping) and a wide spectrum for cucumber cropping history under protected cultivation. Shannon–Weaver index and multivariate analysis were performed to characterize variations in soil microbial communities. Both CLPP and RAPD techniques demonstrated that cropping systems and plastic-greenhouse cultivation could considerably affect soil microbial functional diversity and DNA sequence diversity. The open-field soil had the highest Shannon–Weaver index (3.27 for CLPP and 1.50 for RAPD), whereas the lowest value occurred in the 7-year continuous protected cultivation soil (3.27 for CLPP and 1.50 for RAPD). The results demonstrated that continuous plastic-greenhouse cultivation and management can cause the reduction in the species diversity of the biota. Higher Shannon–Weaver index and coefficients of DNA sequence similarity were found in soils under rotation than those under continuous cropping. Cluster analysis also indicated that microbial community profiles of continuous cultivation soils were different from profiles of rotation soils. The reduction in diversity of microbial communities found in continuous cultivation soils as compared with rotation soils might be due to the differences in the quantity, quality and distribution of soil organic matter. Section Editor: D. E. Crowley     

植茶年限对土壤微生物群落结构及多样性的影响

为探明植茶年限对土壤微生物群落结构及多样性的影响,以0、20、25、38和48年茶园土壤表层(0～20 cm)、亚表层(20～40 cm)土壤样品为研究对象,采用T-RFLP技术及qPCR方法对土壤细菌(B)、真菌(F)群落进行分析。结果表明: 植茶后土壤理化性质明显改变,随植茶年限的增加土壤有机碳、碱解氮及有效磷含量呈先升高后降低的趋势,表层土壤有机碳和全氮含量均显著高于亚表层土壤。不同植茶年限土壤细菌群落组分存在差异且多样性指数随植茶年限的增加呈下降趋势,而不同植茶年限土壤真菌群落组分差异不明显且多样性指数无显著差异。总体来看,土壤细菌群落对植茶年限的响应比真菌群落敏感。随植茶年限的增加,茶园土壤微生物群落有从F/B较低的“细菌型”向F/B较高的“真菌型”转变的趋势。     

微生物多样性对土壤氮磷钾转化、酶活性及油菜生长的影响

采用灭菌土壤分别接种不同稀释倍数(1、10~(-2)、10~(-4)和10~(-6))未灭菌土壤悬浊液的方法,研究了土壤微生物多样性降低对油菜生长和养分吸收、土壤养分有效性和酶活性的影响。结果表明:(1)随着接种土壤悬浊液稀释倍数增加,油菜生物量逐渐降低,10-4的油菜生物量显著低于1和10~(-2),10~(-6)仅为1的26%;(2)油菜氮、磷和钾的吸收量与油菜生物量呈现相同的变化规律;(3)土壤铵态氮浓度随接种土壤悬浊液稀释倍数增加而降低;而土壤硝态氮则以10~(-4)为最高,其它处理间没有显著差异;土壤有效磷未发生显著变化;有效钾反而有上升趋势;(4)土壤多酚氧化酶(PhO X)活性随接种土壤悬浊液稀释倍数增加逐渐升高;β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)活性以10~(-6)为最高,而其它处理差异不显著;土壤亮氨酸酶氨肽酶(LAP)活性和酸性磷酸酶(AP)活性变化不显著;(5)相关分析表明,油菜生物量与土壤铵态氮浓度的对数显著正相关;与多酚氧化酶、葡萄糖苷酶和亮氨酸氨肽酶活性显著负相关。研究表明,微生物多样性降低主要通过抑制土壤氮素释放影响植物生长。     

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。