长期施肥对土壤氨氧化微生物的影响

长期施肥可改变土壤碳氮等养分供应,进而影响微生物数量与群落组成。本研究基于棕壤长期定位实验站,分析不同施肥方式下(不施肥,CK;低量无机氮肥,N₂;高量无机氮肥,N₄;有机无机氮肥配施,M₂N₂)土壤氨氧化古菌(AOA)和细菌(AOB)的变化,为土壤氮素转化的微生物学机制和培肥土壤提供依据。结果表明:不同施肥方式下,土壤AOA与AOB的数量比值为2.28～61.95。与CK相比,施肥后土壤AOA数量降低了1.6%～13.6%。N₄处理AOB数量随土壤深度增加呈先降低后升高的趋势,其他处理则相反。土壤AOB群落Shannon多样性指数、均匀度指数和Simpson指数均高于AOA。M₂N₂处理0～20 cm土层土壤AOB多样性增加,但AOA多样性降低。土壤AOB主要因土壤深度发生聚类,AOB和AOA均未因施肥方式发生聚类。综上,长期施肥改变了土壤AOA和AOB的构成状况,AOA对环境变化较为敏感,AOB较为丰富和稳定。     

中国灵长类学文献计量分析和学科展望

该文使用文献计量学方法,分析了中国学术期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science (WOS)两个数据库中中国灵长类文献的特征。结果表明,行为、进化和保护是当前中国灵长类研究的主要方向;中英文文献中,猕猴和仰鼻猴都是研究最多的类群,其中普通猕猴、金仰鼻猴和黑白仰鼻猴的研究成果最多;与类群相对应,秦岭、太行山、神农架和云南是主要的研究地点;从WOS数据库看,灵长类的研究成果体现了很好的国内外机构合作态势,但从CNKI数据库看,国内机构合作还有待加强。未来中国灵长类学发展建议着重以下几个方面:一致化物种中文命名,促进保护和提升研究影响;创新研究方法,开展长期生态监测,覆盖更多物种;加强野外调查,完善中国灵长类多样性和保护信息;加强合作研究。     

氮添加量和施氮频率对温带半干旱草原土壤呼吸及组分的影响

日益加剧的氮沉降已经对陆地生态系统生产力和碳循环过程产生了显著影响。草原生态系统近90%的碳储存在土壤中, 明确土壤呼吸及其组分对氮添加的响应对评估大气氮沉降背景下草原生态系统碳平衡和土壤碳库稳定性是非常重要的。以往关于草原土壤呼吸对氮沉降响应的理解多是基于短期(<5年)和低频(每年1-2次)氮添加实验研究, 而关于长期氮添加和不同施氮频率对土壤呼吸及其组分的影响尚缺乏实验证据。该研究基于2008年建立在内蒙古半干旱草原的长期氮添加实验平台, 包括6个氮添加水平和2个施氮频率处理, 通过连续两年(2018-2019年)土壤呼吸及其组分的测定, 发现: 1)氮添加显著降低了土壤总呼吸速率(R_s), 且R_s下降程度随着氮添加量的增加而增强。土壤异养呼吸速率(R_h)的显著下降是R_s下降的主要原因。2)不同氮添加频率并未显著影响土壤呼吸及其组分对氮添加处理的响应。3)长期氮添加造成的土壤酸化降低了土壤微生物活性并改变了微生物群落结构(真菌/细菌比), 进而导致土壤呼吸及其异养组分呈现显著的负响应。以上结果表明, 长期(>10年)氮添加对土壤地下碳循环过程的抑制作用非常明显, 特别是异养呼吸组分的下降会降低土壤有机碳分解速率, 有助于土壤碳库稳定性的维持。同时, 随着氮添加处理时间的延长, 不同施氮频率影响效应的差异减弱, 表明目前长期的低频氮添加实验监测数据可以为评估自然生态系统对大气氮沉降的响应提供较为可靠的参考。     

根系分区交替灌溉条件下水肥供应对番茄果实硝酸盐含量的影响

为了研究根系分区交替灌溉条件下灌水量和氮、磷、钾肥及有机肥用量对番茄果实硝酸盐含量的影响,采用五元二次正交旋转组合设计,通过盆栽试验,建立了番茄果实中硝酸盐含量与水肥因子的数学模型,并对各单一因素的效应及两两因素的耦合效应进行了分析。结果表明,在其他因子为中间水平时,番茄果实中的硝酸盐含量,随灌水量呈先降低后增加的变化规律;随施氮量和施磷量呈先增加后降低的变化趋势;随有机肥用量呈逐渐增加的趋势;但不受钾肥用量的影响。交互效应表现为,施磷量与有机肥用量、施氮量与施磷量间的相互作用会促使番茄果实硝酸盐含量提高;灌水量与施钾量和有机肥量、施氮量与施钾量间的相互作用有利于降低番茄果实硝酸盐累积。耦合效应表现为,除不施有机肥时随灌水量增加番茄果实硝酸盐含量显著增加外,对于其它任何有机肥及钾肥施用水平,果实硝酸盐含量皆随灌水量增加呈先减小后增加趋势;灌水量高于中水平时,番茄果实硝酸盐含量随着钾肥与有机肥用量的增加而减少。不论施磷量与施钾量如何变化,番茄果实硝酸盐含量皆随施氮量呈现先增加后减小的变化趋势,降低氮肥用量同时提高磷肥用量有利于降低番茄果实硝酸盐累积,而提高施钾量仅在施氮量高于中水平时能显著降低番茄果实硝酸盐含量。适当增加磷肥用量、减小有机肥用量能显著降低番茄果实硝酸盐的累积。     

长期施肥下黄壤旱地玉米产量及肥料利用率的变化特征

选取贵州黄壤长期定位监测点中对照（CK, 不施肥）、单施全量有机肥（M, 30555 kg·hm^-2）、有机肥与化肥配施（NPKM,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2、有机肥30555 kg·hm^-2）和氮磷钾化肥配施（NPK,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2）4个处理的16年试验数据进行分析,研究了黄壤区长期不同施肥下作物产量及肥料效益的变化趋势,为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据.结果表明：长期施肥条件下玉米产量年际间变化较大,总体呈上升趋势.其中NPKM处理增产效果最好,可增产4075.71 kg·hm^-2,增产率高达139.3%.长期施肥可提高玉米肥料利用率,其中M处理对玉米氮肥和磷肥利用率的提升作用最显著,分别达35.4%和18.8%;而NPK处理在提高玉米钾肥利用率方面作用明显,提高了20%,远高于M处理的87%和NPKM处理的9.2%.可见,长期均衡施肥,尤其是有机肥与化肥配施对提高作物产量和肥料效益具有积极作用.     

长期施肥条件下栗褐土磷素积累特征

2010-2012年研究了长期施肥条件下(1988-2012年)栗褐土速效磷、水溶性磷和生物有效磷积累量及三者之间的相关关系,并讨论了水溶性磷与土壤磷饱和度的相关关系.结果表明:长期施用磷肥和有机肥可显著增加栗褐土速效磷、水溶性磷和生物有效磷的含量且以高量有机肥配施化肥处理增加最为显著;P2O5用量为75 kg·hm-2、有机肥用量为45000 kg· hm-2的处理在2012年时,土壤磷饱和度大于25％,这显著增加了栗褐土磷素流失风险;速效磷、水溶性磷和生物有效磷的之间的相关性均达到极显著水平,其中速效磷与水溶性磷之间呈指数关系;磷饱和度与水溶性磷呈极显著指数关系.     

不同生态条件下长期施钾对土壤钾素固定影响的机理

采用X射线衍射分析技术和室内模拟法,研究了长期施钾对不同生态条件和不同轮作制度下黑土、塿土和灰漠土钾素固定的影响机理.结果表明,长期施钾对水云母含量较低土壤的钾素固定能力影响较大.与不施钾土壤相比,水云母含量较低的黑土和含量较丰富的塿土在外源钾加入浓度在400～4000 mg·kg^-1范围内,对外源钾的固定量分别降低了75～747mg·kg^-1和16～238 mg·kg^-1,而水云母含量丰富的灰漠土的固钾能力无明显变化.长期施钾主要通过影响土壤含钾矿物组成对土壤固钾能力产生影响,即延缓或阻止水云母向云母-蒙脱石混层层间矿物的转化,使土壤对外源钾的固定能力降低;另外,长期施钾使土壤缓效钾含量和K⁺饱和度增加,土壤固钾能力降低.     

洛伐他汀在巴马香猪体内的长期毒性试验

为研究洛伐他汀在巴马香猪体内为期42 d的长期毒性特点,以抗动脉粥样硬化药物洛伐他汀为模型药,选择健康6月龄雄性巴马香猪为实验对象,经灌胃途径给药(12 mg.kg-1和135 mg.kg-1),观察给药后的临床表现、血液学、血生化、脏器系数和组织病理学等指标进行药物毒性的评价。结果主要毒性反应在135 mg.kg-1组,给药后巴马香猪出现了竖毛、腹泻等症状,总采食量和体重减轻;血液血检查显示白细胞总数有所增加,红细胞总数、血红蛋白含量和血小板计数明显下降;血液生化检查显示ALT、AST、ALP和CK升高2~10倍,肌酐和尿素有所升高。同时,组织病理学分析结果显示,巴马香猪出现了与人相似的肝肾病理改变。可见洛伐他汀给药后,巴马香猪在高剂量组可大部分呈现洛伐他汀在人临床出现的毒理反应,表明巴马香猪能敏感的反映洛伐他汀的潜在毒性。     

长期施肥土壤微生物群落的剖面变化及其与土壤性质的关系

【目的】认识不同施肥模式对土壤微生物群落的长期影响及其与土壤理化属性的联系。【方法】利用新一代高通量测序技术,研究绿洲农田20年单施化肥(N 300 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2与K2O 60 kg/hm2)与化肥配施秸秆(同量的N与P肥配施5.4 t秸秆)对土壤剖面(0-300 cm)微生物群落结构的影响。【结果】放线菌与α-变形菌为土壤表层(0-20 cm)的优势类群。随土壤剖面深度的增加,放线菌相对丰度减少,而变形菌,特别是γ-变形菌与β-变形菌相对丰度增加,逐渐成为深层(20-300 cm)土壤中的优势类群。长期施肥对整个土壤剖面的微生物群落结构均有显著影响,并且明显提高了0-40 cm土层中氨氧化古菌的相对丰度。此外,农田管理模式如灌溉可能是氨氧化细菌在土壤垂直剖面的重要驱动因素。统计分析表明土壤全氮含量对表层土壤中微生物群落结构的影响最大,而有机碳含量则是影响深层土壤微生物群落的最重要因子。【结论】长期施肥改变了土壤剖面碳源与氮源的可利用量,导致了施肥处理间土壤微生物群落结构的差异,特别在剖面深层更为明显。     

典型淹水稻田土壤微生物群落的基因转录活性及其主要生理代谢过程

【目的】利用环境转录组技术,研究复杂稻田土壤中微生物群落主要生理代谢过程的基因表达水平及其对长期施氮磷钾肥(Mineral nitrogen,phosphorus,and potassium,NPK)的响应规律。【方法】针对中国科学院常熟农田生态系统长期定位试验的NPK施肥处理和不施肥对照处理(Control check,CK)稻田土壤,淹水培养2周后提取土壤微生物总RNA进行高通量转录组测序,利用MG-RAST网络分析平台(Metagenomics Analysis Server)进行活性微生物组成分析、基因功能注释及基因功能分类。【结果】细菌是CK和NPK处理稻田土壤微生物的优势类群,占比高达95%以上,细菌中的活性基因主要源于变形菌门(Proteobacteria,占细菌的50%以上)。同时也检测到古菌、真核生物和病毒等多种微生物的活性基因,而古菌中的活性基因主要源于奇古菌门(Thaumarchaeota,约占古菌的70%)。酸杆菌门(Acidobacteria)在NPK处理土壤中的转录活性显著高于CK处理土壤,而其他的细菌及古菌类群的转录活性在CK和NPK处理土壤间无显著性差异。CK和NPK处理土壤中表达量最高的基因是ABC transporter编码基因,与物质跨膜运输紧密相关。基于COG(Clusters of Orthologous Genes)、Subsystem、KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)3种基因功能分类数据库,发现CK和NPK处理土壤中微生物的主要代谢活动均为能量产生与转化、碳水化合物代谢、蛋白代谢和氨基酸代谢,而最活跃的代谢路径为氧化磷酸化及氨酰-tRNA合成。【结论】淹水状态下CK和NPK处理稻田土壤中的活性微生物组成较为一致,仅Acidobacteria的转录活性在两者间差异较大;在微生物的主要代谢活动方面,CK和NPK处理土壤之间基本一致,均以能量获取与蛋白代谢为主,长期施用无机化肥对复杂土壤微生物群落水平的主要代谢活动影响较小。