秸秆还田对耕作黑土中小型土壤动物群落的影响

为了考察秸秆还田对耕作黑土中土壤动物群落结构的影响,2009年到2011年在黑龙江省海伦市进行了定点实验,调查了样地A(17kg秸秆+含高浓度催腐剂还田)、样地B(8.5kg秸秆+含低浓度催腐剂还田)、样地C(对照样地),样地D(8.5kg秸秆还田),样地E(17kg秸秆还田)的中小型土壤动物群落结构。共获取中小型土壤动物21779只,分别隶属于58个类群。其中,甲螨亚目、姬跳虫科、棘跳虫科与驼跳科4个类群土壤动物在本地区是最适应环境变化的土壤动物类群。土壤动物群落结构分析表明,对照样地C中土壤动物密度最高(46591.67只/m~2),土壤动物类群最多(17.17),土壤动物优势度指数最大(0.37),样地D中土壤动物丰富度指数最多(2.63),样地A中土壤动物多样性指数最高(1.72),样地B中土壤动物均匀性最高(0.64)。同时,各样地土壤动物基本都具有表聚性,样地A中土壤动物更趋于生存于上层土壤。综合比较分析表明,样地A秸秆还田方式相对来说最利于土壤动物生存。主成分分析表明,不同秸秆还田方式对土壤动物密度、甲螨亚目动物类群、节跳虫科类群、前气门亚目类群影响较大,是耕作黑土中对秸秆还田方式反应敏感的土壤动物指标,今后可以作为考察耕作黑土秸秆还田肥力效应的评价指标。另外,CAA分析表明:受土壤环境因子影响较大的土壤动物类群多为研究区域内优势类群与常见类群,土壤动物的密度与土壤中有机质、有机碳、碳氮比与全磷的含量关系最为密切。     

黑龙江不同玉米秸秆还田方式下土壤动物群落结构及其对秸秆降解的影响

以黑龙江省海伦市典型黑土耕地为试验样区,研究黑土区不同秸秆还田方式下土壤动物群落结构特征及其在秸秆降解中的作用。实验选取6目、30目、260目降解袋,设置5个处理:17kg玉米秸秆+2kg水还田+含微生物100%浓度催腐剂(样方A)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田+含微生物50%浓度催腐剂(样方B)、原始样方(样方C)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田(样方D)、17kg玉米秸秆+2kg水还田(样方E),并于2009—2011每年9月份测定不同样方的玉米秸秆降解率和微生物数量。结果表明:所有样方累积秸秆降解率都达55%以上,秸秆降解率从高到低排序依次为:样方A>样方B>样方C>样方D>样方E;对秸秆降解起主要作用的动物类群为中小型土壤动物中的甲螨亚目、中气门亚目和节跳虫科,约占土壤动物个体数的86.70%;不同处理样方中,土壤动物群落结构相似;相同处理样方中,不同规格的降解袋中土壤动物个数与类群差异显著(P<0.001);不同孔径降解袋中土壤动物的个数、类群数、多样性基本都与秸秆降解率呈正相关,进一步表明土壤动物对秸秆降解具有促进作用。     

引入小麦秸秆抑制番茄根结线虫病

为了研究引入秸秆碳源对土壤根结线虫(Meloidogyne spp.)病害的抑制效果,以番茄为供试作物,设置3个梯度的小麦秸秆添加量进行了为期6个月的室内盆栽试验。结果表明:引入小麦秸秆能够抑制根结线虫病害的发生,但添加秸秆量过多会对番茄的生长产生负面作用。以华北农田小麦秸秆还田模式平均输入量为基本单位N,秸秆添加量为1N(2.08g/kg)、2N(4.16g/kg)、4N(8.32g/kg)时对根结线虫病的抑制率分别是:51.4%,94.0%,39.5%;当秸秆添加量为1N、2N时,番茄的株高、茎粗、开花率等指标没有明显下降,但当秸秆添加量升高至4N时,这些指标均明显下降。引入小麦秸秆后,土壤线虫群落结构发生了变化,植食性线虫的比例均有所下降,而食细菌、食真菌和杂食捕食性线虫的比例均有所上升。1N,2N,4N3个处理植食性线虫的比例分别下降了17.6%,97.3%和2.0%,而食细菌线虫的比例分别上升了100.5%,189.7%和117.8%,其中2N处理的线虫群落结构变化幅度最大;食真菌线虫的比例在4N处理中显著上升,增长率为350%,而杂食捕食性线虫则在1N处理中明显上升,增长率为66.7%。综合番茄生长指标、对根结线虫抑制率及土壤线虫群落结构变化3方面的结果,添加秸秆量为2N时对番茄根结线虫病的抑制效果最好。     

水稻秸秆还田时间对土壤真菌群落结构的影响

为揭示水稻秸秆还田对土壤真菌群落结构的长期影响,采用荧光定量PCR和PCR-DGGE技术分析了秸秆还田90,180,270 d和360 d的土壤真菌基因丰度和群落结构组成演变趋势,并利用冗余分析(RDA)研究土壤真菌群落结构变化与环境因子的关系。结果表明:随着秸秆还田时间的增加,土壤真菌群体数量和多样性指数(H、R和E)显著增加,在360 d时达到最高。对DGGE图谱的特征条带进行胶回收、测序,系统进化分析表明,土壤真菌主要种群包括:接合菌(Zygomycete sp.)、盐腐霉菌(Pythium salinum)、肉盘菌(Uncultured Sarcosomataceae)、牛粪盘菌(Ascobolus stercorarius)、大链壶菌(Lagenidium giganteum)、青霉菌(Penicillium sp.)、曲霉属真菌(Aspergillus sp.)和疏绵状丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)、灰绿曲霉菌(Aspergillus glaucus)、禾谷多粘菌(Polymyxa graminis)和枝顶孢霉菌(Acremonium sp.),其中青霉菌(Penicillium sp.)、曲霉属真菌(Aspergillus sp.)和枝顶孢霉菌(Acremonium sp.)具有纤维素降解能力,而枝顶孢霉菌(Acremonium sp.)在90 d时成为新的优势菌群。RDA分析表明,90 d和180 d秸秆还田与对照土壤的真菌群落结构较为类似,270 d和360 d的秸秆还田与对照土壤的真菌群落结构发生了明显变化。土壤有机碳、pH和速效磷是引起土壤真菌群落结构及多样性变异的主要因素。     

添加秸秆和磷素对土壤微生物群落的影响

为了探讨添加小麦秸秆和磷素对低磷土壤微生物数量和群落结构的影响,设置2个梯度的小麦秸秆添加量(N₀和N₁分别为0和2.08 g·kg^-1)和4个施磷水平(P₀、P₁、P₂和P₃分别为0、100、200和400 mg·kg^-1)组合处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定土壤微生物生物量.结果表明: 添加秸秆配合施入磷素对微生物总生物量、细菌生物量、真菌生物量和真菌/细菌(F/B)比值具有显著的促进作用,微生物总生物量、细菌生物量、真菌生物量和F/B均为N₁P₁>N₁P₀>N₁P₂>N₁P₃>N₀P₁>N₀P₂>N₀P₃.在相同磷素水平下,添加秸秆处理的各指标均显著高于未添加秸秆处理;在添加相同秸秆量条件下,施磷处理的各指标随磷素施入量先增加后降低,以P₁水平组合最优,其次是P₀,最后是P₂和P₃.     

麦田土壤真菌多样性对麦玉轮作长期秸秆还田和配施有机肥的响应

【背景】土壤真菌主导田间秸秆腐解的过程,秸秆还田配施有机肥可为真菌提供良好的营养物质。【目的】研究麦玉轮作模式下长期秸秆还田配施有机肥对麦田土壤真菌多样性的影响。【方法】依托山西南部麦玉轮作区长达14年的秸秆还田和施有机肥长期定位试验,采用高通量测序开展土壤真菌群落结构和多样性对不施肥+秸秆清茬(CK)、氮磷化肥+秸秆清茬(NP)、氮磷化肥+秸秆还田(SNP)、氮磷化肥+有机肥+秸秆清茬(NPM)及氮磷化肥+秸秆还田+有机肥(SNPM)的响应差异研究。【结果】秸秆还田和施有机肥处理组的物种丰富度指数、Chao1指数和ACE指数均高于CK。5个处理共产生953个分类操作单元(operational taxonomic units, OTU),CK、NP、NPM、SNP和SNPM分别具有398、451、472、462和440个OTU。在门水平上共检测出9个菌门,其中子囊菌门(Ascomycota)、毛霉门(Mucoromycota)和担子菌门(Basidiomycota)为3个主要菌门,各处理中所占丰度差异显著;在属水平上共检测出262个真菌属,其中CK丰度较高的3个属为柄孢壳菌属(Podospora) 18.85%、被孢霉属(Mortierella) 16.67%和镰刀菌属(Fusarium) 7.77%;NP、NPM、SNP和SNPM丰度较高的前3个相同属均为Dendrostilbella、毛葡孢属(Botryotrichum)和被孢霉属(Mortierella),但相对丰度值存在差异。由聚类分析可知,NPM和SNPM群落组成相似度高,归为一类,而CK、NP、SNP各独立为一类。与环境因子间冗余分析发现,TN含量是影响土壤真菌群落结构的关键因子,也受速效磷、pH、速效钾、碱解氮和全磷等环境指标影响。【结论】长期秸秆还田和施有机肥改变了小麦土壤真菌种群结构和多样性。     

秸秆覆盖免耕土壤真菌群落结构与生态特征研究

不同耕作方法土壤真菌群落结构和生态特征分析表明,翻耕0－10cm土层土壤真菌群落含有29种真菌,其中以Chrysosporium merdarium为优势种;翻耕10－20cm土层含有17种真菌,以Sterile black A为优势种：翻耕20－30cm土层含有10种真菌,其中以Chaetomium bostrychodes为优势种,铁茬0－10cm含16种真菌,其中Sterile black A是优势种;铁茬10－20cm土层含有26种真菌,优势种为Sterile black A;铁茬20－30cm含有14种真菌,其中Chaetomium bostrychodes为优势种,免耕0－10cm土层由23种真菌构成,Trichoderma viride和T.koningii为优势种,免耕10－20cm土层由14个种类构成,Talaromyces trachyspermus为优势种,免耕20－30cm土壤由9种真菌组成,其中Talaromyces trachypermus为优势种,免耕土壤真菌群落的多样性和均匀度指数均较高,主成分分析表明,土壤耕作形成了特征性的真菌区系。     

秸秆还田与施肥对稻田土壤微生物生物量及固氮菌群落结构的影响

利用氯仿熏蒸法和变性梯度凝胶电泳法(PCR-DGGE)研究了秸秆覆盖还田与施肥对灰棕冲积水稻土0—10cm和10—20cm土层土壤微生物生物量碳、氮和固氮菌群落结构的影响。结果表明:土壤微生物量碳、氮和固氮菌多样性从0—10cm土层到10—20cm土层均呈现降低趋势。无秸秆覆盖处理(对照组)的土壤微生物生物量碳(SMB-C)和微生物生物量氮(SMB-N)量最小。在秸秆覆盖还田处理中,低氮和无钾处理的SMB-C和SMB-N都显著低于全量氮磷钾肥处理。虽然无磷处理的SMB-N低于全量氮磷钾处理,但差异不显著。说明秸秆覆盖还田配施充足氮磷钾肥能显著提高土壤微生物生物量碳、氮。由DGGE图谱多样性指数分析得知,配施充足氮磷钾肥的处理土壤的固氮菌多样性最丰富。UPGMA聚类分析显示,10种不同处理的聚类图也不同,对照(无秸秆)处理0—10cm和10—20cm的微生物不同于其它处理单独聚在了一个群里。DGGE条带测序得知,14个条带的近缘种大部分为非培养细菌nifH基因片段,主要优势菌群其归属于变形菌门(Proteobacteria)的β-变形菌纲(Betaproteobacteria)。应用PCR-DGGE技术可以解释灰棕冲积水稻土秸秆覆盖不同肥料用量固氮菌分子群落结构特点。     

紫色土区不同秸秆还田量对土壤线虫群落的影响

为了研究不同秸秆还田量对紫色土区土壤线虫群落的影响, 作者于2011年5月和9月对川中丘陵区的100% (RMW1)、50%(RMW2)、30%(RMW3)和空白对照(CK)4种秸秆还田量的农田土壤线虫进行了调查。结果发现, 随着秸秆还田量的下降, 土壤线虫的群落结构有一定变化。总体上, 群落密度、食真菌类群和捕食-杂食类群的密度呈波动增加; 食细菌类群的密度持续增加; 植物寄生类群密度、Shannon-Wiener多样性指数(H')、植物寄生成熟指数(PPI)和瓦斯乐斯卡指数(WI)呈先增加后下降的变化趋势, 且多样性指数在秸秆还田量为30-50%之间最高; 类群数、自由生活成熟指数(MI)、线虫通路比值(CR)则先下降后增加; 所有变化均不显著(P > 0.05)。土壤速效钾含量随秸秆还田量的增加显著提高(P < 0.05), 且与线虫群落多样性指数呈显著负相关(P < 0.05)。研究结果表明, 在紫色土区秸秆还田主要是通过改变土壤钾含量对土壤线虫群落产生影响, 且秸秆还田量在30-50%之间时有利于维持线虫群落多样性。     

秸秆覆盖配施氮肥根际土真菌群落及其与小麦产量的关系

为研究秸秆覆盖与施氮条件下土壤真菌群落变化及其驱动因素与冬小麦产量的关系,试验采用二因素裂区设计,主区为秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM);副区为两种施氮量0(N0)和180(N1)kg/hm²。于小麦开花期采集土壤样品测定土壤养分及采用Illumina Miseq高通量测序技术分析根际真菌群落结构和多样性。结果表明,SM较NSM处理小麦产量提高40.3%,差异显著。NSMN1较NSMN0处理小麦产量显著提高75%;SMN1处理比SMN0处理小麦产量显著提高92%。SM处理较NSM处理土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、氨态氮(NH⁺₄-N)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量显著增加,土壤硝态氮(NO^-₃-N)含量降低。无论秸秆覆盖与否,施氮显著提高了土壤TN、AN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N、AP和AK的含量。秸秆覆盖根际真菌群落多样性(Chao1与Shannon指数)...     

秸秆及秸秆黑炭对小麦养分吸收及棕壤酶活性的影响

通过小麦盆栽试验,研究了玉米秸秆及其秸秆黑炭施加对小麦养分吸收利用和棕壤酶活性的影响。试验设对照(CK),黑炭(B),秸秆还田(S),尿素(U),尿素+黑炭(UB)及尿素+秸秆还田(US)6个处理,各处理3次重复。结果表明:无氮肥施入下,B处理较CK和S处理籽粒产量显著提高99.4%和77.7%,小麦地上部氮、磷、钾吸收累积量分别显著提高94.1%—140.9%,55.4%—66.3%和53.1%—72.6%;有氮肥施入下,UB和US处理较U处理提高籽粒产量8.2%—8.8%,小麦地上部氮、磷、钾吸收累积量分别显著提高14.3%—27.8%,19.6%—30.9%和24.4%—40.9%。秸秆及秸秆黑炭施加处理的氮素利用率显著提高21.4%—41.7%。黑炭施加显著提高土壤中有机碳、NH+4-N、NO-3-N和速效钾含量;在施氮条件下,秸秆还田显著提高土壤中NO-3-N含量;秸秆及黑炭施加对有效磷含量无显著影响。秸秆还田显著提高了土壤脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和中性磷酸酶活性;施加黑炭也明显提高了土壤脱氢酶和脲酶活性,但抑制过氧化氢酶和中性磷酸酶活性。土壤脲酶活性与土壤有机碳、无机氮含量呈显著正相关,表明土壤酶可反映土壤肥力水平。     

土壤增温和秸秆还田对土壤养分和胞外酶活性的影响

气候变暖和秸秆还田是影响农田生态系统碳氮循环和土壤养分周转的重要因子,然而两者的交互作用尚缺乏系统研究。通过大田模拟试验,设置土壤正常温度+秸秆不还田、土壤正常温度+秸秆还田、土壤增温+秸秆不还田和土壤增温+秸秆还田四个处理,探讨土壤增温与秸秆还田对土壤养分循环及胞外酶活性的影响。结果显示,土壤增温使硝态氮含量、土壤可溶性有机碳含量和氧化酶活性分别增加了40.4%,25.8%和6.0%,但也使土壤水分、铵态氮含量与土壤微生物量碳分别损失了10.6%,33.4%和29.9%。秸秆还田则使土壤含水量、全氮、铵态氮、有效磷与可溶性有机碳的含量分别增加了7.5%,7.2%,44.1%,32.3%和18.4%,同时也使土壤碳氮磷循环酶的活性分别增加了46.2%,22.9%和20.6%。因此研究表明,土壤增温提高了氧化酶的活性,加速了土壤碳的转化,也使土壤氮矿化与硝化反应速率提高。秸秆还田通过增加外源有机物质,丰富了土壤的碳、氮源,使土壤养分含量提高,一定程度上弥补了增温带来的养分损失。     

秸秆施用及蚯蚓活动对土壤活性有机碳的影响

在连续6年稻麦轮作的小区试验中,研究了施用秸秆(表施或混施)和接种蚯蚓对农田土壤有机碳(SOC)和不同活性有机碳的影响.结果表明：施用秸秆6年后,土壤有机碳含量显著增加,且表施秸秆比混施秸秆更有利于土壤有机碳含量增加,在不同的秸秆施用条件下,接种蚯蚓未对土壤有机碳含量产生显著影响.表施秸秆和混施秸秆均能使土壤活性有机碳含量增加或显著增加,混施秸秆较表施秸秆更有利于热水提取态碳(HWEC)、可矿化碳(PMC)、酸提取态碳(AEC)、易氧化态碳(ROC)、颗粒有机碳(POC)和轻组有机碳(LFOC)含量增加,而可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)的变化与秸秆施用方式关系不大.在施用秸秆条件下,接种蚯蚓使不同活性有机碳的响应各异,不同处理中的土壤有机碳活性表现为秸秆混施+蚯蚓>秸秆混施>秸秆表施>秸秆表施+蚯蚓>对照.秸秆的施用方式是影响土壤有机碳与活性有机碳的主要因素,而蚯蚓活动则并非对所有的土壤活性有机碳有显著影响.     

促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及土壤微生物的影响

为了探明促分解菌剂的应用对还田玉米秸秆的促分解效果及对土壤微生物群落结构的影响,选用3组促分解菌剂,编号依次为ND、NK和NS,于2009年10月至2010年4月期间,在河北省农林科学院辛集实验站冬小麦-玉米轮作田对玉米秸秆还田地进行了接种试验。在接种后的15、25、145和160 d分别测定秸秆残重率和秸秆残渣中C/N,结果表明与未施菌剂对照(CK)相比,3组菌剂均在一定程度上加快了玉米秸秆的分解,其中以菌剂ND促分解效果最好,NK次之,NS较差,三者的最高促分解效果分别比CK提高了14.3%、7.7%和1.6%,主要促分解效果都出现在早期(前25 d),且菌剂促进秸秆残渣中C/N降低的效果也在早期明显。采用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)检测菌剂对玉米秸秆降解过程中土壤细菌和真菌群落结构的影响,结果表明,与不接种CK相比,接种菌剂主要在早期对土壤细菌和真菌的群落结构产生较大的影响,而后期对土壤微生物群的影响不明显。秸秆还田后接种促分解菌剂,能在接种早期有效加快秸秆分解,而随接种后时间的推进,其促进效果逐渐减弱,与之对应,土壤微生物群落结构早期差异明显,其后差异逐渐减小。     

秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落区系的影响

多年连续秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落影响很大,免耕可提高０－１０ｃｍ土层土壤细菌总数、放线菌数、棒状细菌数和贫营养细菌数量,特别是免耕土壤能使芽孢杆菌数量增多几倍。     

辣椒茎、叶对酸化土壤交换性能及土壤酶活性的影响

采用辣椒秸秆废弃物与酸化土壤共培养的方法, 设计了不同添加量的辣椒茎、叶与酸化土壤充分混合、共培养, 测定了土壤交换性离子及土壤酶活性的变化, 探讨辣椒茎、叶对酸化土壤交换性能及土壤酶活性的影响。结果表明, 辣椒茎、叶可以改善酸化土壤pH, 降低酸化土壤交换性酸含量; 添加辣椒茎、叶可提高土壤NH4+-N含量, 影响土壤NO3--N转化; 添加辣椒茎、叶可提高土壤交换性盐基含量、CEC及盐基饱和度, 尤其以添加辣椒叶5%的效果最好; 辣椒茎、叶可以提高土壤脲酶活性, 但培养60 d后各处理土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性无显著性差异; 添加辣椒茎、叶能提高土壤酶的几何平均数, 改善酸化土壤质量, 其对酸化土壤质量的改变与辣椒茎、叶的添加量有关。研究结论可为开拓辣椒秸秆利用途径、改善土壤酸度, 提高土壤肥力等方面提供理论依据。     

施用生物炭6年后对稻田土壤酶活性及肥力的影响

利用田间定位试验,研究0(BC₀)、7.5(BC₁)、15(BC₂)和22.5(BC₃)t·hm^-2水稻秸秆生物炭及3.75 t·hm^-2水稻秸秆(STR)一次性施加6年后对稻田土壤肥力及酶活性的影响.结果表明: 施用生物炭6年后土壤有机碳、有效磷和速效钾含量显著增加,增幅分别为34.6%、12.4%和26.2%,土壤pH值和容重显著降低,但对土壤全氮含量无显著影响.土壤脲酶和酸性磷酸酶的活性显著增加,土壤荧光素二乙酸酯酶(FDA水解酶)和芳基硫酸酯酶的活性受到不同程度的抑制,其中,BC₂处理的土壤脲酶活性增加量最大,增幅为36.5%.土壤酸性磷酸酶活性随着生物炭施加量的增加而增加,与土壤速效磷含量呈显著正相关关系;土壤FDA水解酶和脲酶主要与土壤速效钾含量有关;酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶与土壤容重呈显著正相关.施用生物炭6年后土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性明显升高,增幅分别为48.8%和27.5%,而过氧化氢酶活性逐渐下降,且显著低于对照BC₀.STR处理显著增加了土壤脲酶、FDA水解酶、脱氢酶、酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶的活性,降低了过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性,降幅分别为23.4%和15.9%.     

秸秆蓝藻混合发酵产沼气过程中微生物群落分析

采用实验室自制秸秆蓝藻混合厌氧反应装置进行沼气发酵实验,利用16S rRNA基因克隆文库的方法,对不同产气阶段的细菌和古菌的优势菌群进行多样性研究。结果表明:(1)不同产气阶段细菌优势种类存在差异,供试秸秆沼气反应器阶段细菌种类较为丰富,分属于6个门:产气初始阶段优势菌群为变形菌门(Proteobacteria),相对丰度为51.76%;产气高峰阶段优势菌群为厚壁菌门(Firmicutes),相对丰度为47.13%;产气结束阶段优势菌群为厚壁菌门(Firmicutes),相对丰度为28.89%;此外,还包括绿弯菌门、螺旋体门、绿菌门的细菌。(2)古菌种类明显少于细菌,均属于甲烷微菌纲(Methanomicrobia)、甲烷杆菌纲(Methanobacteria)和热原体纲(Thermoplasmata)。秸秆蓝藻沼气系统微生物群落结构的阐明具有一定的意义,可为秸秆沼气工程调控提供科学依据。