氮肥减量配施有机肥对豫中地区冬小麦-夏玉米轮作生产力和土壤性质的影响

为了探索豫中地区冬小麦-夏玉米轮作的减氮潜力,构建适宜的作物养分管理体系,通过连续3年的田间定位试验,研究了化学氮肥减量配施有机肥对冬小麦-夏玉米轮作系统生产力和土壤性质的影响。田间试验设置10个处理,包括完全不施肥(CK)、农户常规施氮量(100%CNF)、农户常规施氮量递减20%(80%CNF、60%CNF和40%CNF)、单施有机肥(OF)、农户常规施氮量配施有机肥(100%CNF+OF)及氮肥减量配施有机肥(80%CNF+OF、60%CNF+OF和40%CNF+OF)。分析各处理间小麦、玉米籽粒产量和地上部生物量以及土壤理化性质、酶活性和细菌群落的差异。结果表明,不配施有机肥条件下,小麦和玉米籽粒产量和地上部生物量均以80%CNF处理最高。与100%CNF相比,80%CNF处理小麦籽粒产量和地上部生物量分别增加9.67%~10.55%和30.53%~35.76%,玉米籽粒产量和地上部生物量分别增加28.06%~51.42%和29.62%~41.27%。有机肥施用进一步扩大氮肥减量空间,60%CNF+OF和40%CNF+OF处理小麦产量较80%CNF处理无差异,60%CNF+OF处理玉米产量较80%CNF处理无差异。减氮及其配施有机肥并不影响土壤有机质、易氧化有机碳和全氮含量以及pH,但大幅降低硝态氮含量,对铵态氮、速效磷和速效钾含量的影响因处理不同而异。与100%CNF相比,减氮配施有机肥增加土壤脲酶和芳基硫酸酯酶活性,但降低了β-葡萄糖苷酶活性,对蔗糖酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性无显著影响。减氮配施有机肥处理能够改善土壤细菌群落α多样性,60%CNF+OF和40%CNF+OF处理辛普森指数和均匀度指数较100%CNF均显著增加。减氮配施有机肥也显著影响土壤细菌群落β多样性,且氮肥减量相较有机肥施用效果更为突出。在门水平,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门是细菌群落优势成员,减氮配施有机肥较100%CNF处理显著降低放线菌门平均相对丰度为10.92%~14.39%;在属水平,减氮配施有机肥处理显著增加unclassified Gp6和Sphingomonas平均相对丰度,但降低了Nocardioides、Kribbella、Lechevalieria、Promicromonospora、Massilia、Glycomyces和Dongia平均相对丰度。冗余分析表明,速效钾和硝态氮含量是影响细菌群落结构最重要的2个土壤理化因子。共发生网络分析也证实,化学氮肥减施增强了细菌群落成员的互作强度,提高了细菌互作网络的复杂性和连通性。本试验条件下,小麦和玉米季农户常规施氮量分别减少60%和40%并各配施3000 kg∙hm^(−2)有机肥能够维持相对较高的轮作生产力,这不仅能够实现最大减氮潜力,同时还能改善土壤微生物多样性和群落结构。

麦田土壤解磷细菌的筛选及其解磷能力研究

选用以植酸钙为磷源的培养基,对麦田土壤中的解磷细菌进行分离筛选,利用16S rRNA基因测序技术鉴定解磷细菌种类并构建系统进化树,根据培养液的实际pH测定其磷酸酶活性,利用溶磷圈法和钼锑抗比色法对其解磷能力进行测定。从麦田土壤中共筛选鉴定出5株解磷菌株,分别隶属于Bacillus、Arthrobacter和Pseudarthrobacter;5株解磷菌株对应的培养液pH显著下降,实际磷酸酶活性为5.18~6.39μg/(mL·min),从植酸钙中活化出的速效磷含量为2.49~3.55 mg/L,活化率为19.28%~43.54%,其对应培养液中的磷酸酶活性与pH以及速效磷含量之间分别呈现极显著的负相关关系和正相关关系。结果表明解磷能力最强的是菌株FLP36,属于Bacillus。