科研产出
长期施肥对双季稻田根际土壤氮素的影响
《生态环境学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：土壤有机氮含量是评价土壤质量变化的重要肥力指标，土壤氮矿化及其微生物数量易受不同施肥措施的影响。为明确南方双季稻区长期不同施肥模式对根际土壤氮矿化及其微生物数量的影响，以长期（37年）定位施肥试验田为平台，系统分析了不同施肥模式[单独施用化肥（MF）、秸秆还田+化肥（RF）、30%有机肥+70%化肥（OM）和无肥对照（CK）]下双季稻田根际土壤微生物量氮含量、氮素矿化、硝化和氨化速率、氮循环微生物数量的变化特征，及土壤氮转化与理化特性、微生物相关性。结果表明，OM处理根际土壤有机碳、总氮、碱解氮、硝态氮、氨态氮和无机氮含量均显著（P＜0.05）高于RF、MF和CK处理。OM处理根际土壤微生物量氮含量最高，比CK处理增加24.1%。OM处理根际土壤有氧氮矿化率、厌氧氮矿化率和氨化速率均为最高，均显著高于MF和CK处理（P＜0.05）;MF处理根际土壤硝化速率为最高，显著高于RF、OM和CK处理（P＜0.05）。OM处理根际土壤硝化细菌、反硝化细菌和氨化细菌数量均显著高于RF、OM和CK处理（P＜0.05）;RF处理根际土壤固氮菌数量显著高于MF、OM和CK处理（P＜0.05）。RF和OM处理早稻、晚稻产量分别比MF处理增加10.6%、13.4%和10.4%、7.1%。根际土壤有氧氮矿化率、厌氧氮矿化率、硝化速率与土壤pH、硝化细菌、反硝化细菌数量均呈显著正相关（P＜0.05），与土壤有机碳、总氮、碱解氮、氨态氮、无机氮含量均呈显著负相关（P＜0.05）。因此，采取30%有机肥措施有利于增加双季稻田根际土壤氮矿化及其微生物数量，培肥稻田土壤。
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水稻-油菜周年耕作方式对土壤微生态的影响
《中国农学通报 》 2021 CSCD
摘要：为探索土壤微生态对稻-油系统周年耕作方式的响应机制,利用湘北洞庭湖区长期免耕直播土壤,设置稻-油轮作试验,通过比较双免耕双直播和旋耕抛栽土壤中酶活性、微生物数量、群落多样性和菌群功能等指标的差异,研究不同耕作方式对土壤微生态的影响。宏基因组测序表明,细菌群落在2种耕作方式下组成相似,双免耕双直播下细菌多样性更高;真菌群落在不同耕作方式下有不同的真菌类型,但旋耕抛栽下真菌多样性更高。菌群功能分析显示,需氧和兼性厌氧原核微生物相对丰度在双免耕双直播中较高;与氮代谢相关的原核微生物相对丰度在双免耕双直播中较高,而与碳代谢相关的原核微生物的相对丰度在旋耕抛栽中较高。可培养微生物数量测定表明,免耕土壤中可培养细菌、真菌、放线菌和硝化细菌的数量都较旋耕极显著降低,而氨化细菌数量极显著增加。酶活性分析表明,双免耕双直播土壤中的脲酶活性比旋耕抛栽提高了58.12%,而转化酶、磷酸酶和纤维素酶的活性分别降低了28.57%、11.00%和57.73%。本研究表明稻-油轮作双免耕双直播的耕作方式有利于提高土壤中细菌的多样性、需氧和兼性厌氧原核微生物的相对丰度,有利于土壤中氮的转化和利用,为洞庭湖区稻-油系统合理耕作方式的选择提供依据。
关键词： 免耕 直播 土壤微生物 土壤酶活性 宏基因组测序 耕作方式
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长期施肥下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征
《环境科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：以红壤丘陵区典型稻田长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+化肥(LOM)和60%有机肥+化肥(HOM)这5种处理,研究长期不同施肥条件下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征.基于~(18)O-H_2O示踪的结果表明,土壤微生物量碳(MBC)和微生物生长速率(CGrowth)均以HOM处理最高,CK处理最低.根际土中,土壤微生物基础呼吸速率以HOM最高,CK和NPK最低;微生物碳源利用效率(CUE)以NPK最高,LOM和HOM最低.非根际土中,不同施肥处理的基础呼吸速率和CUE均无显著差异. MicroResp~(TM)结果显示,非根际土中微生物对外源碳源代谢能力高于根际土.施用有机物料(秸秆或有机肥)均能提高微生物对羧酸类、氨基酸、碳水化合物的代谢速率,且土壤微生物利用羧酸类碳源的活性最高,其次为氨基酸类和碳水化合物类碳源,对复杂化合物的代谢速率较低. RDA分析表明,微生物对不同碳源代谢情况的聚类总体以根际土与非根际土分开,CK与施肥处理分开,且NPK与NPKS相对聚集,LOM与HOM相对聚集,NPK、NPKS与LOM、HOM分开,即不同施肥处理显著改变土壤微生物对外源碳源代谢特征.结果表明,施肥未改变微生物CUE和基础呼吸速率,但有外源碳源输入(如根系分泌物)的情况下,施用有机物料增加基础呼吸、降低CUE.
关键词： 长期施肥 水稻土 土壤微生物 碳源利用效率(CUE) MicroResp~(TM)
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长期施肥对稻田土壤微生物量、群落结构和活性的影响
《环境科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：以湖南省宁乡县长期定位施肥试验为平台,选取不施肥(CK)、全量化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(ST)和有机肥+化肥(OM)这4种处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术和MicroRespTM方法,研究了长期施肥对水稻土微生物量、群落结构及活性的影响.结果表明,细菌、真菌、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌PLFA含量均表现为OM>ST>NPK>CK;PLFA主成分分析表明,相比CK处理,NPK、ST和OM处理中微生物的群落结构均发生了改变,特别是ST和OM处理变化更为显著.MicroRespTM结果表明,相比CK处理(1.28μg·h~(-1)),OM处理的土壤微生物对碳源平均利用率最高(1.81μg·h~(-1)),ST处理(1.19μg·h~(-1))次之,NPK处理(0.95μg·h~(-1))最低.不同施肥处理土壤微生物对不同碳源利用的偏好情况存在明显差异.当碳源底物为酮戊二酸、半乳糖和赖氨酸时,不同施肥处理土壤微生物对不同碳源利用差异十分明显.因此,长期化肥配合秸秆还田或配施有机肥显著改善土壤养分含量和土壤微生物量、微生物群落结构和活性,对于培肥地力和优化土壤微生物群落极为重要.
关键词： 水稻土 长期施肥 土壤微生物 磷脂脂肪酸 MicroRespTM
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土壤调理剂对土壤养分含量及微生物功能多样性的影响
《中国农业科技导报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：以湖南典型红土为供试土壤,以烤烟品种K326为材料,通过小区试验,探究了土壤调理剂对土壤养分含量及微生物功能多样性的影响。结果表明,土壤调理剂改变了土壤养分,土壤p H、有机质含量、速效钾含量、有效磷含量均显著提高,而碱解氮含量无显著性差异;适量添加土壤调理剂可显著提高土壤微生物平均吸光值,过量添加反而降低,土壤微生物平均吸光值高低依次为T2>T1>T3>CK;添加0.2%土壤调理剂可以显著提高微生物功能多样性丰富度指数和均一性指数,较对照分别提高了5.1%、88.4%;主成分分析结果显示,添加土壤调理剂使土壤微生物群落对碳源的代谢特征产生了差异。综合而言,添加适量的土壤调理剂能增加土壤养分含量,提高土壤微生物群落功能多样性,以0.2%的添加量最佳。
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长期施肥大麦生育期双季稻田土壤微生物和酶活性动态变化特征
《中国农学通报 》 2017
摘要：施肥与土壤微生物和酶活性关系密切,为探明大麦-双季稻三熟制种植模式下不同施肥处理对大麦(Hordaum vulgare L.)各个生育时期稻田土壤微生物和酶活性的影响,本研究以湖南宁乡长期定位试验为平台,分析了5种施肥处理之间[化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM1)、60%有机肥+40%化肥(OM2)和无肥(CK)]稻田土壤微生物和酶活性动态变化特征。大麦各主要生育时期,长期施肥促进了部分生理功能土壤微生物数量。土壤甲烷细菌和甲烷氧化菌数量均以OM2和OM1处理最高,均显著高于其他处理(P<0.05);各施肥处理土壤硝化细菌和反硝化细菌数量大小顺序分别表现为OM2>OM1>RF>MF>CK和OM2>OM1>CK>RF>MF;固氮菌和氨化细菌数量均表现为OM1>OM2>RF>MF>CK;纤维素分解菌数量表现为OM1>MF>OM2>RF>CK。大麦各个主要生育时期,施肥显著提高了土壤酶的活性,各施肥处理土壤脲酶活性大小顺序表现为RF>OM2>OM1>MF>CK;过氧化氢酶活性以OM2处理为最高,与RF、MF和CK处理的差异达显著水平(P<0.05);OM2处理的蔗糖酶和脱氢酶活性均为最高,均显著高于CK处理(P<0.05);纤维素酶活性均以RF处理最高,均显著高于MF和CK处理(P<0.05)。长期施肥促进了部分生理功能土壤微生物数量和土壤酶活性,其中以有机无机肥配施效果最为明显。
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长期施肥对双季稻田甲烷排放和关键功能微生物的影响
《生态学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：研究不同施肥措施对双季稻田甲烷(CH_4)排放特征的影响及其微生物学机理,对合理利用及评价不同施肥模式对水稻生长的影响具有重要意义。以长期施肥定位试验田为平台,采用静态箱-气相色谱法对施用化肥(MF:mineral fertilizer alone)、秸秆还田配施化肥(RF:rice residues plus mineral fertilizer)、30%有机肥配施70%化肥(LOM:30%organic matter plus 70%mineral fertilizer)、60%有机肥配施40%化肥(HOM:60%organic matter plus 40%mineral fertilizer)和无肥(CK:without fertilizer)条件下双季稻田CH_4排放及其微生物学机理进行了分析。结果表明,早稻和晚稻生长期,不同施肥处理稻田CH_4排放通量均显著高于CK,表现为HOM>LOM>RF>MF>CK。各处理间CH_4总排放量差异达显著水平,其大小顺序与排放通量趋势一致,以HOM处理为最高,比CK处理增加105.56%,其次是LOM和RF处理,分别比CK处理增加72.97%和54.17%。关键功能土壤微生物测定结果表明,早稻和晚稻各个主要生育时期,各处理稻田土壤产甲烷古菌的数量变化范围为(3.18—81.07)×10~3cfu/g,土壤甲烷氧化细菌的数量变化范围为(24.82—379.72)×10~3cfu/g。稻田土壤产甲烷古菌和甲烷氧化细菌数量大小顺序为HOM>LOM>RF>MF>CK,各施肥处理均显著高于CK;HOM、LOM、RF处理显著高于MF、CK处理。双季稻田CH_4排放与稻田土壤产甲烷古菌、甲烷氧化细菌数量变化关系密切。采用有机无机肥配施促进了双季稻田生态系统CH_4的排放和关键功能微生物的数量。
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