抗虫转基因水稻及其杂交水稻对土壤微生物群落多样性与组成的影响

微生物是土壤物质循环与肥力演变的驱动者,其群落组成关系到土壤微生态系统的稳定与可持续性。对抗虫转基因水稻土壤微生物群落变化的研究是其环境安全性评价的重要内容。本研究基于细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因的高通量测序,分析了田间试验中抗虫转基因水稻‘MFB’及其转基因杂交水稻‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’与非转基因常规水稻‘闽恢3301’及杂交水稻‘天优华占’的土壤微生物群落多样性与组成的差异,并得出以下结果。首先,与两个非转基因水稻品种相比,抗虫转基因水稻及转基因杂交水稻均能显著增产(P<0.05)。同时,高通量测序结果表明,除水稻成熟期的土壤真菌群落外,与‘闽恢3301’相比‘MFB’的土壤细菌或真菌群落的α-多样性指数Chao1、Observed_species和Shannon均有所提高,且分别在水稻成熟期或分蘖期达到显著性水平(P<0.05);水稻齐穗期转基因杂交水稻‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’的土壤细菌及真菌群落的多样性指数Shannon均介于‘MFB’与‘天优华占’之间;微生物群落β-多样性分析结果表明,本田间试验中不同品种水稻土壤细菌或真菌的群落组成均没有显著差异。但与‘闽恢3301’相比,稻田土壤细菌中丰度最高的变形菌门的相对丰度在‘MFB’土壤中明显增加,且在水稻分蘖期及成熟期达显著水平(P<0.05),而土壤真菌中丰度最高的子囊菌门的相对丰度在‘MFB’土壤中明显减少,且在水稻分蘖期及齐穗期差异显著(P<0.05);水稻齐穗期‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’的土壤变形菌门或子囊菌门的相对丰度也均介于‘MFB’与‘天优华占’之间。此外,通过对微生物群落的功能组成预测可见,随水稻生长,‘MFB’与‘闽恢3301’的土壤细菌群落功能组成间差异存在增大的趋势。综上所述,本研究田间试验中,抗虫转基因水稻及其转基因杂交水稻在增产的同时提高了稻田土壤细菌或真菌群落的多样性,改变了主要细菌或真菌种类的相对丰度,但对细菌或真菌的群落及功能组成的影响不显著。

基于meta分析研究土壤消毒对微生物群落演替的影响

微生物是土壤生态系统的重要组成部分,熏蒸剂作为广谱杀菌杀线虫剂,对土壤微生物群落产生了显著影响。采用meta分析对目前已公开发表的数据进行整合,系统分析了土壤消毒技术对土壤细菌和真菌群落的影响。结果表明,土壤消毒对微生物群落的影响因熏蒸剂种类、用量和时间而异。研究结果可为较全面地了解土壤消毒技术对土壤微生态效应的影响提供数据支撑。

绿肥介导的土壤代谢物-微生物变化缓解草莓自毒并增产提质

为探讨禾本科绿肥对设施大棚草莓产量和品质的影响及机制,于2017—2021年选取玉米、高粱和高丹草绿肥进行还田试验,设置休闲农田-草莓、玉米-草莓、高粱-草莓和高丹草-草莓4个处理,测定草莓盛果期的植株生长及生理指标、果实产量及品质、土壤化学特征、细菌群落结构及代谢组。结果表明,不同绿肥处理均促进后茬草莓生长、产量形成及品质提高。其中,玉米绿肥的效果最为明显,该处理下草莓植株干重、根表面积、根长、根平均直径、根尖数、根系活力和叶片叶绿素含量分别较休闲对照显著增加53.4%、34.4%、40.0%、21.0%、94.7%、36.0%和7.8%。同时,玉米绿肥处理下果实单株产量、总糖含量、维生素C含量和可溶性固形物含量分别显著增加44.6%、13.9%、14.4%和12.8%。此外,玉米绿肥处理下土壤pH、阳离子交换量、有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量、蔗糖酶活性、磷酸酶活性和脲酶活性均显著增加。绿肥介导了草莓根际土壤细菌群落多样性及丰富度增加,有益细菌如黄杆菌属(Flavobacterium)、贪噬菌属(Variovorax)和鞘氨醇杆菌属(Pedobacter)显著富集。绿肥对有益细菌的招募可能与之介导的土壤中糖类代谢物(如山梨糖、甘露糖和果糖)相对丰度显著增加有关,而脂类代谢物(如棕榈酸、硬脂酸和油酸)相对丰度的显著降低缓解了草莓自毒作用。因此,禾本科绿肥引起土壤特定代谢物变化通过招募有益菌并缓解自毒作用提高草莓产量和品质,以玉米为主的禾本科绿肥适用于设施大棚草莓生产。

设施番茄废弃物连续还田对温室土壤质量的影响

为探究设施蔬菜废弃物原位还田对土壤质量的影响,于2020—2022年设定番茄废弃物不还田(CK)、番茄废弃物原位还田1 a(TRR1)、番茄废弃物连续原位还田2 a(TRR2)、番茄废弃物连续原位还田3 a(TRR3)共4个处理,分析其对土壤理化性状及微生物数量的影响。结果表明:番茄废弃物还田使土壤pH值显著下降,土壤电导率和有机质含量随番茄废弃物的持续还田而显著增加。与对照相比,番茄废弃物持续原位还田处理使土壤速效磷和速效钾含量分别平均提高11.41%和31.40%;土壤脲酶活性变化不显著,TRR1、TRR2、TRR3处理土壤蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性较对照分别显著提高22.12%、30.46%、44.23%和17.90%、17.03%、11.08%。TRR3处理土壤细菌和放线菌数量显著高于其他处理,番茄成熟期TRR3处理分别比CK、TRR1和TRR2处理土壤细菌数量显著提高51.07%、61.21%和61.02%,土壤放线菌数量显著提高41.40%、20.61%和29.60%。土壤真菌数量和根结线虫数量随还田年限的增加而显著下降,其中TRR1、TRR2和TRR3处理根结线虫数量分别较CK降低30.14%、50.89%和81.70%。土壤质量指数分析结果表明,番茄废弃物还田使土壤质量从Ⅱ级提升为Ⅰ级,可作为管理蔬菜废弃物的环境友好型新策略。

老挝水稻田土壤养分状况调查与肥力评价

较全面调查了解老挝水稻田土壤养分变化状况,以期为老挝水稻田科学合理施肥提供依据。采集老挝北、中、南部11个省市典型水稻主产区土壤样本40个,分析土壤有机质、氮、磷、钾、钙、镁、锌含量和pH。老挝水稻田土壤总体呈酸性,其中97.5%水稻田土壤处在酸性和强酸性范围;土壤速效氮和有效锌含量分别为92.4~324.8、1.7~18.9 mg/kg,含量丰富;有机质和交换性镁含量分别为3.3~56.0 g/kg、3.6~184.8 mg/kg,处于中高水平;土壤有效磷、速效钾含量分别为2.1~38.7和8.8~204.5mg/kg,处于低级水平,变异性大;交换性钙含量为22.0~2 370.0 mg/kg,变异性大,含量分布不均匀。南部水稻田土壤交换性钙含量偏低,有效磷含量缺乏;中部水稻田土壤交换性镁含量偏低;北部水稻田土壤速效钾含量偏低。老挝水稻田土壤整体呈酸性和强酸性,速效钾、有效磷含量偏低,交换性钙分布不均匀,是当前老挝水稻田土壤存在的主要养分问题;不同水稻生态种植区土壤养分含量差异较大。建议施用石灰和碱性肥料以提高土壤pH,分不同种植区有针对性地增施钙镁磷肥、钾肥等化学肥料,重视有机肥的施用。

碳氮添加对淹水农田黑土温室气体排放的影响

为探究外源碳氮添加对农田土壤温室气体排放的影响,以农田黑土为对象,在25℃和淹水条件下开展室内培养试验,研究外源碳(葡萄糖和乙酸)和氮(硫酸铵)添加对温室气体排放的影响。结果表明,淹水条件碳氮配施显著降低了土壤硝态氮含量,以氮肥配施葡萄糖处理效果更明显。与不施肥的对照处理相比,单施氮肥处理对CO_(2)排放速率无显著影响;与单施氮肥处理相比,碳氮配施显著提高了CO_(2)的排放速率,氮肥配施葡萄糖处理和氮肥配施乙酸处理的CO_(2)累积排放量分别为单施氮肥处理的3.93和2.44倍。与不施肥的对照处理相比,单施氮肥显著增加了N_(2)O排放速率,其累积排放量是对照处理的3.60倍;与单施氮肥处理相比,氮肥配施葡萄糖处理仅在第1天对N_(2)O排放速率有显著促进效果,培养期间N_(2)O累积排放量与单施氮肥处理无显著差异;氮肥配施乙酸处理对N_(2)O排放速率的促进效果持续了5 d,其N_(2)O累积排放量是单施氮肥处理的3.58倍。与不施肥的对照处理相比,单施氮肥处理对CH4排放速率无显著影响;与单施氮肥处理相比,碳氮配施显著促进了培养后期CH4的排放速率和累积排放量,但氮肥配施葡萄糖和氮肥配施乙酸处理之间无显著差异。上述结果表明,在短期淹水条件下,葡萄糖和乙酸的存在可能会促进农田黑土温室气体排放。本研究结果可为黑土温室气体排放评估提供理论依据。

田间老化生物质炭对茶园土壤氮素形态和细菌群落的影响

【目的】研究田间老化生物质炭对酸性茶园土壤氮素形态和细菌群落结构的影响,探讨土壤氮素形态与微生物群落结构及多样性之间的关系,从而为评估生物质炭在茶园生态系统的长期效应提供科学数据。【方法】2010年在福建省农业科学院茶叶研究所试验基地,试验设置5个生物质炭施用量:0、8、16、32和64 t·hm^(-2),依次记为CK、B1、B2、B3和B4处理。2022年(第12 a)春茶采收后,采集0~20 cm土层土壤,探究不同生物质炭用量对土壤氮素形态及细菌群落结构的影响,并分析其影响因素。【结果】与CK相比,施用生物质炭处理12a后土壤有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、有效钾、pH、砂粒含量分别增加了7.95%~21.40%、11.69%~25.54%、53.45%~115.84%、1.13%~38.86%、28.49%~114.13%、5.51%~12.46%和21.11%~67.88%;碱解氮、有效磷、黏粒和粉粒含量分别下降了11.97%~17.25%(B1处理除外)、15.18%~50.36%、15.64%~38.21%和8.57%~30.63%。生物质炭处理可提高土壤细菌Alpha多样性,增加了变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)和粘球菌门(Myxococcota)的丰度,减少绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度。非度量多维尺度和线性判别分析结果显示,B0和B4之间有比较明显的分离,B4处理下产生了19种显著差异的微生物类群。相关分析和冗余分析结果表明,土壤有效磷、速效钾、硝态氮、黏粒是驱动土壤细菌群落结构变化的关键环境因子。【结论】生物质炭施用12a后,仍然能够增加土壤碳氮和速效养分养分含量,改善土壤质地结构,从而提高了土壤细菌群落多样性,64 t·hm~(-2)生物质炭用量可长期提高土壤供氮能力。

猕猴桃根腐病根际土壤酶活性及真菌群落组成研究

分析猕猴桃根腐病感病植株和未感病植株根际土壤真菌群落差异,可为研究猕猴桃根腐病发生机制及其调控技术提供依据。在浙江省天台县街头镇的“红阳”猕猴桃种植基地,以树龄9年的猕猴桃根腐病感病植株和未感病植株根际土壤真菌为研究对象,对菌群ITS序列进行高通量测序注释后,对比分析了真菌群落结构与多样性指数的差异,并测定分析了根际土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶的活性。结果表明,猕猴桃根腐病的发生极显著地降低了根际土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性(p<0.01)。感病植株根际土壤真菌群落丰富度指数(Chao1)显著低于未感病植株根际土壤(p<0.05)。在门分类水平上,感病植株根际土壤真菌中相对丰度降低的有担子菌门、未分类真菌和接合菌门,其差异均为极显著(p<0.01);相对丰度升高的为子囊菌门,其差异达极显著水平(p<0.01)。在属分类水平上,感病植株根际土壤真菌相对丰度增加的有赤霉菌属、丛赤壳属、镰刀菌属、假裸囊菌属和肉座菌属,其差异均达极显著水平(p<0.01);相对丰度降低的有未分类伞菌纲、枝鼻菌属、粗糙孔菌属、线虫草属、支顶孢属、粪盘菌属、木霉属和被孢霉属,其差异均达极显著水平(p<0.01)。猕猴桃感染根腐病后,根际土壤真菌在门和属水平上的菌群变化打破了原有的微生物拮抗平衡关系。

我国湿地土壤动物生态地理分布研究进展

土壤动物是湿地系统的重要成分,能改善土壤的性质、调节物质的分解、促进养分的循环、指示环境的变化等。目前,针对湿地土壤动物的生态地理分布、不同湿地土壤动物群落结构及物种多样性差异的研究较少,为进一步了解我国湿地土壤动物生态地理分布、群落结构及物种多样性差异,梳理了1979-2023年我国关于土壤动物生态地理分布和不同湿地土壤动物群落结构差异研究的相关文献。研究表明:目前对湿地土壤动物生态地理分布、生态特征和生态功能的研究具有明显的区域性。不同湿地土壤动物的优势类群不同,在土层中具有明显的表聚性,以腐食性动物为主,蜱螨类(A)和弹尾类(C)数量比具有典型的地带性,不同湿地土壤动物种类和数量具有典型的季节性变化,呈现出典型的湿地特征。建议在今后的研究中,将分子生物学技术应用到土壤动物分类和多样性研究中,深入研究土壤动物分布与地理环境的关系,筛选出不同湿地环境中的指示类群,加强土壤动物在湿地生态恢复中的应用性研究。

民勤县石羊河湿地公园春季土壤动物群落特征

2023年3-5月,对甘肃民勤石羊河公园4个功能区5个植被型组7个不同植物群系的土壤动物群落特征进行了调查。结果表明:共收集到土壤动物46个类群1488头,隶属于3门5纲13目25科。中小型土壤动物和大型土壤动物分别占97.38%和2.62%,线虫在群落结构中占绝对优势。中小型土壤动物中的优势类群为头叶属、真头叶属、臭蚁属;占总捕获量的48.58%;常见类群为丽突属、拟丽突属、短体属、鞘属、半懒甲螨属等16个类群,占总捕获量的47.13%;稀有类群有椎实螺属、耳萝卜螺属、两坑螺属、虹蛹螺属、逍遥蛛属等14个类群,占总捕获量的4.29%。大型土壤动物主要为拟步甲科和叩甲科,其中优势类群为琵琶甲属、蒙小鳖甲和尖尾东鳌甲,均为荒漠草原沙地种类。沙枣群系和油蒿群系土壤动物的个体数、类群数、丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数均高于其他植物群系,优势度指数则较低。7个植物群系的土壤动物群落结构的相似性为中等不相似和极不相似。沙枣群系、白刺群系、多枝柽柳群系的土壤动物具有明显的表聚性,而油蒿群系、芨芨草群系和芦苇群系中的土壤动物垂直分布具有异质性。

豆科牧草对煤炭废弃地修复效果的多元回归分析

矿区复垦和恢复生态环境对大气环境的长期影响十分显著。不仅可以防风固沙,而且还可以净化大气,增加降水。在煤炭弃耕复垦过程中,豆科牧草修复对煤炭废弃地的影响较大。本文以豆科牧草修复煤炭废弃地为研究对象,采用野外调查和室内模拟相结合的方法,结合资料分析、统计学分析,基于多元回归分析法,利用SPSS软件分析豆科牧草修复煤矿废弃地的试验情况。系统研究矿区弃耕地土壤理化性质、养分含量及植被的变化规律,揭示矿区弃耕地中豆类作物与土壤养分的相互作用机制,以期达到高效培肥、提升植被存活率的目的。

多样化种植对提升耕地质量的作用:进展与展望

多样化种植是现代生态农业的重要举措之一,对提高生物多样性、生态服务功能和土壤质量等具有重要意义。在全球粮食供给紧张和耕地短缺背景下,多样化种植在提升我国耕地质量和保障粮食安全中将会发挥越来越重要的作用。但现有研究对多样化种植的理解多集中在提高生物多样性和发挥生态功能等方面,对其提升耕地质量的作用关注较少,特别是多样化种植如何通过改善土壤物理、化学、生物多样性来提高耕地质量和维持土壤健康方面的理解还较为局限。本文在总结多样化种植的内涵及对促进耕地土壤健康和提高生态服务功能作用的基础上,系统梳理了多样化种植对改善土壤物理、化学、生物多样性等方面的作用研究进展,展望了未来以提升耕地质量为核心发展多样化种植亟需关注的方向和研究重点,以期为多样化种植在我国耕地质量提升策略中发挥更大作用提供参考。

玉米种植改变了引黄灌区盐渍化土壤细菌多样性与功能

为了明确植物修复对盐渍化土壤细菌群落结构及多样性的影响,本文对宁夏引黄灌区盐渍化土壤玉米种植地根际和非根际土壤以及荒地土壤细菌多样性、群落结构及功能、细菌群落与环境因子之间的相关关系等进行研究。结果表明:玉米种植能够增加盐渍化土壤细菌物种数(OTU, Operational Taxonomic Unit)和多样性,各土壤细菌总物种数和特有物种数(OTU)从高到低依次为:非根际土壤>根际土壤>荒地土壤;土壤细菌多样性(即ACE指数、Chao1指数、Simpson指数与Shannon指数)由大到小均依次为:根际土壤>非根际土壤>荒地土壤, 3种土壤细菌多样性之间差异不显著。玉米种植改变了盐渍化土壤细菌群落结构和功能多样性,玉米种植显著提高了变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)两种优势菌门的相对丰度;丛毛单胞菌属(Comamonadaceae)、丝状菌属(Hyphomircobiales)和根瘤菌属(Rhizobiaceae)为3种土壤组间差异贡献最大的物种;玉米种植增加了盐渍化土壤中细菌参与新陈代谢功能与遗传信息处理功能物种的相对丰度,且有效磷、全磷、速效氮、全盐和pH是影响二级功能相对丰度的重要因子。玉米种植后其根际和非根际土壤细菌群落在生态位上与荒地之间存在明显分异。种植玉米修复盐渍化土壤能够改变土壤细菌群落结构、功能和多样性,对改善盐渍化土壤微环境,促进盐渍化土壤微生物功能发挥和盐渍化土壤种植结构优化具有重要意义。

根际化学与生物多样性的表征方法:组学技术的机遇与挑战

根际是联结植物、土壤和微生物的重要界面,是化学与生物过程耦合最活跃的区域.根际环境影响土壤中有机和无机污染物的行为,而研究方法的完善与提升有助于阐释根际中复杂的过程与作用机制.本文从传统的化学和生物学方法到新兴的组学技术对根际科学的方法学研究进展进行了综述,重点讨论了当今组学技术在根际研究中应用机遇与挑战,同时展望了今后需要关注的科学问题.根际化学组分的传统分析方法涵盖了光谱、色谱、质谱和色质联用等技术,主要聚焦于低分子量有机酸等小分子的定性定量测定,导致对根际化学多样性的认知偏差;传统的根际微生物研究依赖于培养技术,对微生物多样性的描述存在很大的局限.揭示根际异质性和复杂性,亟需采用高端的技术,组学方法显示出极大的优势,显著提高了研究者对根际科学的认识.基于靶向和非靶向代谢组学有利于深入研究根际复杂的化学多样性过程;基于宏基因组学、转录组学和蛋白组学等组学工具能够提供微生物组基因和蛋白的表达、功能特性等更详细的信息,可以全面地揭示根际微生物的多样性.应该强调的是,未来多组学整合分析更是表征根际化学与生物多样性的一个强有力工具,但需要更多的模型、框架和计算基础来实现根际基因、蛋白、转录和代谢水平的多层次关联,以助于挖掘根-微生物-土壤界面大量尚未揭示的关键过程、机理及生态环境效应.

栽培措施对半夏性状品质及土壤微生态的影响研究

半夏作为一种比较重要的中草药,在中药处方中出现的频率非常高。在半夏种植过程中土地条件、栽培方式以及化肥、农药、除草剂等的使用情况,对半夏的产量、品质甚至土壤微生态环境等会产生较大的影响。本文主要对不同栽培措施下,半夏的性状品质及土壤微生态等发生的相应变化进行了综述,着重论述不同栽培措施下,半夏的生长状况、产量、品质及土壤微生物、土壤酶活性、土壤养分等发生的变化,并对半夏最佳种植方式进行了展望,以期增加药农的经济收益。

设施西瓜连作土壤生化性质及微生物群落变化

为探索设施连作西瓜土壤微生态环境变化,通过高通量测序对连作组(连作10年设施西瓜土壤)和对照组(连作10年设施西瓜棚外相同土质的露天西瓜土壤)样品进行测序分析,比较2组土壤细菌和真菌的群落结构差异,测定土壤理化性质及酶活性。结果表明,连作组土壤pH、铵态氮、速效钾、微生物量碳、土壤酶活性极显著低于对照,而硝态氮和有效磷极显著高于对照组。连作组土壤中细菌ACE指数和Chaol指数均极显著高于对照组,土壤中真菌ACE指数、Chaol指数、Simpson指数和Shannon指数均低于对照组。土壤微生物优势物种组成改变,连作组土壤细菌变形菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门及硝化螺旋菌门相对丰度较对照组分别增加了9.80%、20.83%、21.76%和27.12%(P<0.05),而酸杆菌门和疣微菌门较对照组分别减少了21.7%和26.27%(P<0.05);连作组土壤真菌子囊菌门相对丰度较对照组增加了10.96%(P<0.05),担子菌门和罗兹菌门的相对丰度分别较对照组减少了13.42%和93.77%(P<0.05)。相关性分析显示,优势菌门除Latescibacteria和己科河菌门丰度与所有土壤环境因子相关性均不显著外,其他优势菌群都与所测土壤环境因子(有机质除外)存在密切相关关系,土壤pH、铵态氮、有效磷、速效钾是影响土壤中微生物群落的主要因素,担子菌门和绿弯菌门能够指示土壤微生物量,微生物群落结构的变化对土壤酶活性有较大的影响。综上,设施西瓜连作10年土壤理化性质、酶活性及微生物群落结构皆显著变化,西瓜连作障碍是多种因素综合作用的结果。

土壤真菌群落和潜在功能对施加外源Bt毒素的响应

转Bt(Bacillus thuringiensis)基因植物和Bt重组菌生物农药释放的Bt毒素是一类具有生物毒性的潜在环境外源污染物,Bt毒素环境行为和生态效应是转基因植物和植物用转基因微生物安全风险评价的重要内容,但是外源Bt毒素对土壤真菌群落和潜在功能的影响还不清楚。以施加不同浓度Bt毒素处理土壤和未施加Bt毒素对照土壤为研究对象,分析Bt毒素在土壤中的持留动态;同时采用真菌18S rRNA基因高通量测序技术,分析施加Bt毒素对土壤真菌群落和功能多样性的影响。结果表明,Bt毒素施加量和培养时间均可以显著影响土壤真菌群落组成,且随着Bt毒素施加量增加和土壤培养时间延长,土壤真菌群落差异性逐渐变大。施加Bt毒素提高了土壤真菌群落香农指数和关联网络的负相关性比例及模块数,因而没有对土壤真菌群落的多样性和稳定性产生负面影响。上述结果表明,评估Bt毒素的环境行为及微生态效应要关注Bt毒素施加量及其长期影响。随着Bt毒素施加量增加,Phymatotrichopsis、Homalogastra、Geosmithia和Apiotrichum等真菌以及参与蛋白质降解、碳素代谢和磷素代谢的功能基因编码酶相对丰度显著升高,推测上述真菌物种和潜在功能参与了Bt毒素在土壤中的降解和转化过程。研究结果为转Bt基因植物、Bt重组菌生物农药以及Bt毒素的生态安全风险评价提供了科学参考和理论依据。

种植模式对当归根际土壤真菌群落与功能类群的影响

再植障碍问题限制了当归产业健康发展。为了建立高效种植方式,在甘肃渭源县设置5种种植方式[A:豌豆-小麦-当归;B:豌豆-蒙古黄芪-当归;C:豌豆-马铃薯-当归;D:豌豆-当归-当归(对照);E:豌豆-休耕-当归],采挖期通过Illumina Hisqe 2500高通量测序平台测定了不同种植模式下当归根际土壤真菌ITS1变异区的基因序列,分析不同种植方式对当归根际土壤真菌群落和功能差异性的影响。结果表明:(1)5种种植方式下当归根际真菌多样性差异不大,较对照D处理,A、B、C和E处理的Chao1指数、Ace指数和Shannon指数较低,Simpson指数较高。(2)5种种植方式下当归根际土壤真菌群落隶属于11门167属,其中,子囊菌门(Ascomycota)、被孢菌门(Mortierellomycota)、担子菌亚门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)为优势门;被孢霉属(Mortierella)、四枝孢属(Tetracladium)为优势属。(3)冗余度分析发现:在门水平影响土壤真菌群落结构组成的主要因子为速效钾、电导率、pH值,在属水平影响土壤真菌群落结构组成的主要因子为有机质、pH值、二氧化碳呼吸速率。(4)FUNGuild预测表明:植物病原体和木质腐生真菌功能群的相对丰度较高。综上所述,不同作物轮作较当归连作,降低了当归根际土壤真菌群落的相对丰度和多样性,有利于根际土壤真菌群落向有益的方向发展。

生物炭对微塑料污染下普通白菜生长和土壤细菌群落结构的影响

采用盆栽试验,以四季小白菜为试材,研究了施用生物炭对不同微塑料类型(PP、PE、PVC)污染下普通白菜生长、土壤细菌群落结构和丰度的影响,并进行了功能预测分析。结果表明,微塑料污染对普通白菜鲜质量和叶片数有抑制作用,施用生物炭对微塑料污染下的普通白菜鲜质量、株高和根长均有促进作用。微塑料及其与生物炭共存处理显著增加了土壤细菌丰度,其中PER处理土壤细菌丰度最大;PE、PVC及其与生物炭共存处理均显著促进土壤细菌Chao1指数和ACE指数增加。在门水平上,放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、酸杆菌门为优势类群;微塑料及其生物炭共存处理促进了放线菌门相对丰度的增加,抑制了变形菌门、酸杆菌门相对丰度。土壤p H以及有机碳、铵态氮、硝态氮、速效钾含量是土壤细菌群落结构变化的主要影响因素。PICRUSt分析表明,施用生物炭提高了微塑料污染下土壤新陈代谢、环境信息处理和有机系统等有益细菌代谢通路的相对丰度。综上,施用生物炭对微塑料污染下土壤微生物影响较大,但其影响程度因微塑料类型而异。

减氮施炭对温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态损失的影响

为降低温室蔬菜过量施氮的不利影响,明确减氮施炭条件下温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态排放特征,以不覆膜不施炭(CK)为对照,设置覆膜(M)、覆膜施炭(MB)、覆膜施炭减氮(MBN_(80%))共4个处理,对覆膜条件下减氮施炭处理对黄瓜产量、耗水量、土壤养分动态、土壤呼吸、N_(2)O排放和氨挥发的影响进行探讨。结果表明:与CK相比,M可降低温室膜下滴灌黄瓜全生育期耗水量20.95%,提高水分利用效率41.03%,降低0~20 cm表层土铵态氮48.12%,降低全生育期氨挥发32.35%、N_(2)O排放量14.34%和CO_(2)排放量12.68%(<0.05)。施炭后,与CK相比,MB可降低耗水量28.37%,提高水分利用效率55.60%,降低表层土铵态氮30.0%,提升硝态氮12.37%,有机质56.28%,降低氨挥发36.68%、N_(2)O排放18.64%,但却显著增大了CO_(2)排放4.66%(p<0.05)。同M对比,MB可在M基础上,进一步提升表层土有机质和铵态氮含量,降低氨挥发,但促进了CO_(2)排放。覆膜施炭减氮20%后,与CK相比,MBN_(80%)可增产25.47%,降低耗水量32.43%,提升水分生产率72.67%,降低表层土铵态氮56.33%,增加有机质51.72%,降低氨挥发40.48%、N_(2)O排放20.79%(p<0.05)。CK全生育期全球增温潜势(global warming potential,GWP)和活性氮排放分别为13.57 t·CO_(2)-eq·hm^(-2)和6.54 kg·hm^(-2),M可显著降低GWP(14.15%)和活性氮排放(27.37%);在M基础上施炭,将进一步降低活性氮排放,但导致GWP显著增大;而在MB基础上减氮20%,可同时显著降低GWP和活性氮排放(p<0.05)。与CK相比,MBN80%在通过施炭20 t·hm^(-2),减氮20%条件下,实现增产25.47%,降低耗水量32.43%,增加有机质51.72%,增加收入17.52%,降低活性氮排放35.32%和GWP 2.28%,也可在MB的基础上,进一步实现增产,降低氨挥发,并破解M和MB处理CO_(2)排放增大的问题(p<0.05)。研究揭示了减氮施炭条件下温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态排放特征,为实现温室蔬菜节水增产固碳减排提供理论依据和技术支撑。