应用PLFA方法分析长期不同施肥处理对玉米地土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物群落被认为是土壤生态系统变化的预警及敏感指标,指示土壤质量变化,决定着土壤的生态功能.为了探讨长期施肥处理(1987～2004年)对土壤微生物群落结构的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了沈阳农业大学棕壤长期定位试验站玉米地不同施肥土壤微生物生物量的活性部分及群落结构的变化情况.结论:长期施肥处理都能提高土壤微生物总生物量、细菌生物量及真菌生物量,特别是有机肥和有机无机肥配施在整个生育期对微生物总生物量的增加作用比较明显.真菌的生长与季节变化和玉米生育的关系较为密切,各施肥处理土壤真菌含量在抽雄期都明显降低.长期不同施肥处理可以改变土壤微生物群落结构,单施氮肥处理土壤微生物群落结构与长期不施肥处理较为相似,没有明显的优势种群.施用有机肥和有机无机配施的土壤微生物群落均以含a15:0, i15:0, cy17:0, i16:0, 16:1w7t,10Me18:0和15:0的微生物为优势种群.土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾是微生物生长和活性的主要能源和营养因子.     

黄壤稻田土壤微生物生物量碳磷对长期不同施肥的响应

本研究以进行了22年的黄壤稻田长期定位试验为依托,分析了不同施肥模式下土壤碳(C)、磷(P)与微生物生物量C(MBC)、P(MBP)的变化及其耦合特征,旨在探讨黄壤地区合理培肥模式以提高土壤磷素有效性.试验包括10个处理,分别为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾配合(PK)、氮钾配合(NK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、单施有机肥(M)、3种有机无机肥配施(1/4M+3/4NP、0.5MNP、MNPK).结果表明:与不施肥相比,N和NK处理土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、MBC、MBP均有不同程度的降低,施磷处理(PK、NP、NPK)则有不同程度的提升;与不施肥和施用无机肥相比,施用有机肥各处理TOC、MBC、MBP及MBP/TP均显著增加,其中M和MNPK处理增幅最大.MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP以施用有机肥处理最低,N处理最高.土壤MBC、MBP及其耦合关系与土壤TOC和有效磷均呈极显著相关,TOC是影响MBC、MBP、MBP/TP的直接因素,而有效磷则是影响MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP的直接因素.土壤MBP及碳、磷耦合关系各指标可以有效区分单施化肥和施用有机肥的不同施肥方式,可作为评价黄壤稻田磷素肥力的生物学指标.配施有机肥是增加黄壤稻田磷有效性、提高土壤供磷潜力和保持土壤生物健康的有效途径.     

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.     

长期施肥对土壤微生物的影响及其在养分调控中的作用

为揭示长期施肥条件下土壤微生物类群及其与土壤养分的关系,对北京褐潮土定位试验田第12年的土壤微生物以及土壤养分因子进行了测定和分析．结果表明,NPK与有机肥长期配合施用能明显提高土壤各养分含量,增加土壤微生物的数量．猪粪比玉米秸秆能更好地培肥地力,创造有利于土壤微生物生长繁育的土壤生态化学环境．土壤微生物与土壤养分之间具有很好的相关性．其中,细菌、固氮菌数量与有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷含量呈显著正相关;本研究未观察到真菌、放线菌数量与土壤养分因子之间有明显的相关性．     

长期施肥对设施菜田土壤酶活性及土壤理化性状的影响

利用沈阳农业大学蔬菜长期定位施肥试验田,研究了长期施肥对设施菜田土壤酶活性及土壤理化性状的影响.结果表明:长期施用有机肥或有机肥与氮肥配合施用可明显提高土壤有机质和氮、磷、钾养分含量,改善土壤物理性状,增强土壤转化酶、脲酶和中性磷酸酶的活性;而长期单施氮肥造成土壤pH值和土壤酶活性降低.土壤酶活性与土壤养分因子的相关分析表明,转化酶活性与土壤有机质、全磷含量呈显著正相关;脲酶活性与土壤有机质、全磷和速效钾含量呈极显著正相关,与碱解氮和速效磷含量呈显著正相关;中性磷酸酶活性与土壤有机质、全磷和速效钾含量呈显著正相关;脱氢酶活性与土壤各养分因子均无明显相关性.     

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。     

不同林分土壤磷形态与磷酸酶特征

以湖南省平江县国有芦头林场的次生林以及经人工翻垦种植的油茶(Camellia oleifera)、黄桃(Amygdalus persica)、杨梅(Myrica rubra)和杉木(Cunninghamia lanceolata)四种人工林为研究对象,比较了不同林分土壤理化性质、磷酸酶活性与磷形态特征,分析了三者之间的相关性,探讨了次生林转变为人工林后,土壤磷形态和磷酸酶的变化特征以及驱动土壤磷素形态变化的关键因子。结果表明：(1)次生林土壤有机碳(SOC),全氮(TN)、铵态氮(NH⁺₄-N)含量与磷酸酶活性显著高于其他四种林分。(2)五种林分中土壤残余磷(Residual-P)含量最高,是林地土壤主要的磷素存在形态。林分转变后,黄桃林与杉木林树脂提取态无机磷(Resin-Pi)显著增加,黄桃林与油茶林NaHCO₃提取态磷(NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po)含量显著增加,而四种人工林的NaOH提取态有机磷(NaOH-Po)含量均显著降低。可利用磷、中等可利用磷与稳定态磷...     

内蒙古典型草原不同地形单元放牧对土壤微生物量磷及磷酸酶活性的影响

土壤微生物量磷和磷酸酶在土壤磷的有效化过程中起着极为重要的作用。过度放牧干扰微生物主导的草原土壤磷的有效化过程,地形也会驱动土壤磷的形态转化和积累。然而,地形与放牧强度的交互作用对土壤微生物参与磷活化过程的影响尚不明确,它们对不同地形单元放牧强度的响应可能存在差异。基于十年定位不同地形单元(坡地和平地)放牧试验,研究不同地形单元放牧对土壤磷酸酶活性和微生物量磷(SMBP)的影响。结果表明,地形而不是放牧显著影响土壤全磷(TP)、有机磷(P_O)、有效磷(Olsen-P)含量。坡地SMBP含量显著低于平地,平地重牧(G7.5-G9.0)显著提高了SMBP含量,而坡地放牧则对其没有显著影响。土壤碱性磷酸酶(ALP)和磷酸二酯酶(PD)活性的变化只受放牧影响,而酸性磷酸酶活性(ACP)受地形驱动。平地土壤PD、ALP活性与土壤理化性质间存在复杂的联系,且与放牧强度呈负相关关系,而坡地则只保留了土壤PD活性与磷、全氮(TN)的联系。平地和坡地的土壤ACP活性与土壤化学性质无关。土壤含水量(WC)驱动了平地和坡地SMBP和磷酸酶活性的差异,其中WC、P_O...     

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。     

不同施肥对日光温室西红柿菜地土壤酶活性的影响

对不同施肥日光温室西红柿菜地土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性及土壤呼吸强度的测定,结果表明,不同施肥土壤呼吸强度较对照增强,蔗糖酶活性在苗期(除施化肥外)、始花着果期(除施沼肥外)、拉秧期较对照增强,采果初期除个别较对照增强外,其余处理均有不同程度的降低;磷酸酶活性在苗期、始花着果期、拉秧期较对照增强,采果初期施有机肥较对照强;脲酶活性施有机肥处理较对照强,且随生育期延迟而增强;过氧化氢酶活性施用有机肥、化肥 叶面喷肥的处理较对照增强,其余处理不同时期过氧化氢酶活性有不同程度的增强或降低。     

不同培肥措施对红壤茶园土壤微生物量碳的影响

研究了经过4年不同培肥措施后红壤茶园土壤微生物量碳变化.结果表明:稻草覆盖后不同比例有机无机肥配施、间作三叶草以及全施化肥处理对土壤微生物量碳均有明显提高;全年土壤微生物量碳年变化都呈现"低-高-低-高"的趋势,且在不同时期对微生物量碳的影响不同;与对照(CK)相比,稻草覆盖 100%有机肥(T1)、稻草覆盖 75%有机肥 25%化肥(T2)、稻草覆盖 50%有机肥 50%化肥(T3)、稻草覆盖 25%有机肥 75%化肥(T4)、100%化肥(T5)和间作三叶草 不施肥(T6)土壤微生物量碳全年平均值分别高出17.05%、32.38%、32.05%、24.30%、26.23%和24.63%,且差异均达到显著水平(P＜0.05);土壤微生物量碳与活性有机质、土壤全氮、微生物量氮、微生物量磷呈显著正相关,与速效氮、土壤全磷、土壤全钾、土壤含水量之间关系不显著;与单施化肥和全量投入有机物料相比,有机物和化肥配合施用更有利于提高土壤肥力.     

不同施肥制度对潮棕壤微生物量碳的影响

利用长期定位试验研究了下辽河平原地区不同施肥处理下潮棕壤微生物量碳的变化。结果表明:不施肥处理的微生物量碳含量最低,化肥均衡施用和施用循环肥均能显著提高土壤微生物量碳含量(P<0.05),以化肥N、P、K 循环猪圈肥处理效果最好;各处理的微生物量碳均呈现出春冬季较低,夏秋季较高的趋势;化肥均衡施用配合循环肥能显著提高土壤微生物量碳的周转强度,缩短周转时间(P<0.05),以化肥N、P、K 循环猪圈肥处理土壤微生物量碳的周转时间最短,1年可周转1.03次。     

不同施肥制度甘蔗地土壤养分对微生物群落结构的影响

以广西红壤长期定位施肥甘蔗地为研究对象,探讨了不同施肥措施甘蔗地土壤微生物群落特征以及土壤养分对微生物群落结构的影响。结果表明,长期优化施肥可以提高土壤微生物多样性,不施肥土壤微生物生长得到显著抑制。土壤全氮、全钾、速效钾含量与微生物群落结构密切相关,可采取适当增加钾肥用量以增加微生物多样性,提高土壤肥力。土壤中磷素含量与微生物群落结构无显著相关,红壤甘蔗地中磷肥用量应适当,不宜过量施用。     

不同施肥模式下稻田土壤微生物生物量磷对土壤有机碳和磷素变化的响应

通过15年的红壤稻田长期定位试验,研究了不同施肥模式下土壤微生物生物量磷(MB-P)对土壤有机碳和磷素变化的响应.结果表明红壤稻田有机碳源的长期投入和土壤有机碳的逐年升高使土壤微生物生物量碳(MB-C)维持在较高水平(＞800 mg·kg-1),是稻田土壤MB-P(＞16.0 mg·kg-1)提高的主要原因.长期不施磷肥条件下,土壤全磷含量与试验前相比显著降低(P＜0.05),而土壤有机磷含量平均提高了29.3%;土壤亏损的磷形态主要是无机磷(Al-P、Fe-P、Ca-P和O-P),其中Al-P含量处于最低水平(平均0.5 mg·kg-1).另外,长期不施磷肥土壤的MB-P远高于Olsen法提取态磷(Olsen-P)(＜7.0 mg·kg-1),而稻田土壤MB-P与Al-P呈显著相关(P＜0.05),表明土壤微生物对稻田土壤Al-P、Fe-P、Ca-P和O-P的利用是促进其向有效磷方向转化的关键途径.磷肥配合有机养分循环利用不仅提高了土壤磷库的积累,而且通过土壤微生物的活化有效地提高了土壤磷的有效性.     

Differential effects of warming and nitrogen fertilization on soil respiration and microbial dynamics in switchgrass croplands

The mechanistic understanding of warming and nitrogen (N) fertilization, alone or in combination, on microbially mediated decomposition is limited. In this study, soil samples were collected from previously harvested switchgrass (Panicum virgatum L.) plots that had been treated with high N fertilizer (HN: 67 kg N ha^?1) and those that had received no N fertilizer (NN) over a 3‐year period. The samples were incubated for 180 days at 15 °C and 20 °C, during which heterotrophic respiration, δ¹³C of CO₂, microbial biomass (MB), specific soil respiration rate (R_s: respiration per unit of microbial biomass), and exoenzyme activities were quantified at 10 different collections time. Employing switchgrass tissues (referred to as litter) with naturally abundant ¹³C allowed us to partition CO₂ respiration derived from soil and amended litter. Cumulative soil respiration increased significantly by 16.4% and 4.2% under warming and N fertilization, respectively. Respiration derived from soil was elevated significantly with warming, while oxidase, the agent for recalcitrant soil substrate decomposition, was not significantly affected by warming. Warming, however, significantly enhanced MB and R_s indicating a decrease in microbial growth efficiency (MGE). On the contrary, respiration derived from amended litter was elevated with N fertilization, which was consistent with the significantly elevated hydrolase. N fertilization, however, had little effect on MB and R_s, suggesting little change in microbial physiology. Temperature and N fertilization showed minimal interactive effects likely due to little differences in soil N availability between NN and HN samples, which is partly attributable to switchgrass biomass N accumulation (equivalent to ~53% of fertilizer N). Overall, the differential individual effects of warming and N fertilization may be driven by physiological adaptation and stimulated exoenzyme kinetics, respectively. The study shed insights on distinct microbial acquisition of different substrates under global temperature increase and N enrichment.     

Long‐term balanced fertilization increases the soil microbial functional diversity in a phosphorus‐limited paddy soil

The influence of long‐term chemical fertilization on soil microbial communities has been one of the frontier topics of agricultural and environmental sciences and is critical for linking soil microbial flora with soil functions. In this study, 16S rRNA gene pyrosequencing and a functional gene array, geochip 4.0, were used to investigate the shifts in microbial composition and functional gene structure in paddy soils with different fertilization treatments over a 22‐year period. These included a control without fertilizers; chemical nitrogen fertilizer (N); N and phosphate (NP); N and potassium (NK); and N, P and K (NPK). Based on 16S rRNA gene data, both species evenness and key genera were affected by P fertilization. Functional gene array‐based analysis revealed that long‐term fertilization significantly changed the overall microbial functional structures. Chemical fertilization significantly increased the diversity and abundance of most genes involved in C, N, P and S cycling, especially for the treatments NK and NPK. Significant correlations were found among functional gene structure and abundance, related soil enzymatic activities and rice yield, suggesting that a fertilizer‐induced shift in the microbial community may accelerate the nutrient turnover in soil, which in turn influenced rice growth. The effect of N fertilization on soil microbial functional genes was mitigated by the addition of P fertilizer in this P‐limited paddy soil, suggesting that balanced chemical fertilization is beneficial to the soil microbial community and its functions.     

耕作方式对紫色水稻土有机碳和微生物生物量碳的影响

以位于西南大学的农业部紫色土生态环境重点野外科学观测试验站始于1990年的长期定位试验田为对象,研究了冬水田平作(DP)、水旱轮作(SH)、垄作免耕(LM)及垄作翻耕(LF)等4种耕作方式对紫色水稻土有机碳(SOC)和微生物生物量碳(SMBC)的影响。结果表明,4种耕作方式下SOC和SMBC均呈现出在土壤剖面垂直递减趋势,翻耕栽培下其降低较均匀,而免耕栽培下其富集在表层土壤中。同一土层不同耕作方式间SOC和SMBC的差异在表层最大,随着土壤深度的增加,各处理之间的差异逐渐减小。在0—60 cm剖面中,SOC含量依次为:LM(17.6 g/kg)>DP(13.9 g/kg)>LF(12.5 g/kg)>SH(11.3 g/kg),SOC储量也依次为:LM(158.52 Mg C/hm2)>DP(106.74 Mg C/hm2)>LF(93.11 Mg C/hm2)>SH(88.59 Mg C/hm2),而SMBC含量则依次为:LM(259 mg/kg)>SH(213 mg/kg)>LF(160 mg/kg)>DP(144 mg/kg)。与其它3种耕作方式比较,LM处理显著提高SOC含量和储量以及SMBC含量。对土壤微生物商(SMBC/SOC)进行分析发现,耕作方式对SOC和SMBC的影响程度并不一致。SMBC与SOC、全氮、全磷、全硫、碱解氮、有效磷均呈现极显著正相关(P<0.01),与有效硫呈显著正相关(P<0.05);表明SMBC可以作为表征紫色水稻土土壤肥力的敏感因子。