秸秆还田配施不同激发剂对潮土有机碳和微生物群落的影响

选用黄淮海平原典型潮土,设置只添加秸秆(CK)、秸秆还田配施纸浆(P)、秸秆还田配施樟木屑(CW)、秸秆还田配施鸡粪(CM)、秸秆还田配施木本泥炭(MT)5个试验处理,将土柱原位放于田间。180 d后,测定土壤有机碳及其组分含量、土壤养分含量、碳氮磷相关酶活性、微生物生物量碳含量,利用16S rRNA基因高通量测序分析细菌群落结构,研究秸秆还田配施不同激发剂对潮土有机碳含量提升的主控途径以及细菌群落的影响。结果显示,与CK相比,添加激发剂处理显著提高了土壤有机碳含量,其中MT处理对颗粒态有机碳(POC)含量提升效果最为显著,CM处理对矿物结合态有机碳(MOC)含量提升效果最显著。与CK相比,MT处理土壤碳氮比提高最为显著(15.6%);CW处理在所有处理中单位微生物生物量的β-1,4-葡萄糖苷酶活性与β-1,4-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性比值(EEA/MBC_(C/N))、单位微生物生物量的β-1,4-葡萄糖苷酶活性与碱性磷酸酶活性的比值(EEA/MBC_(C/P))均最高(P<0.05)。基于微生物群落特性分析发现,与CK相比,CM处理土壤中绿弯菌门(Chloroflexi)和芽单胞菌门(Gemmatimonadota)的相对丰度都有所增加。基于土壤养分、土壤酶活性和微生物群落分析发现,秸秆降解后期,细菌对提升有机碳含量的作用有限。表明秸秆配施不同激发剂还田条件下,土壤有机碳含量提升主控途径有差异,因此合理选择激发剂进行搭配施用,更有助于提高土壤有机碳含量。

紫色土崩解特性对容重和含水率的响应特征

以紫色土为研究对象,通过室内重塑土试验,采用多元回归方程和曲面响应等分析方法,研究容重和含水率对紫色土崩解特性的影响。结果表明:(1)在相同容重下,崩解量随着含水率的增加而减小,不同含水率的土样崩解时间有所不同;土样完全崩解时间总体上随着含水率的增加而延长,且崩解量主要集中在崩解阶段前3 min。(2)在相同含水率下,崩解量随着容重的增加而减小,土样完全崩解时间总体上随容重的增大而延长,且崩解量主要集中在前4 min。(3)在相同容重和含水率下,土样崩解速率均随着容重和含水率的增大而减小;较之容重,含水率对崩解速率的影响较大。容重和含水率的交互作用对崩解速率影响显著,即随着容重和含水率的增加,土样崩解速率减小。研究成果为紫色土的侵蚀防治提供了参考。

潮土长期不同施氮水平对秸秆降解及其细菌群落结构的影响

农田过量施氮所引发的问题已经引起广泛关注,但长期施氮后土壤无机氮水平状况及其对秸秆降解的作用尚不清楚。以中国科学院封丘农业生态实验站长期试验(2005—2018年)的潮土为研究对象,选择5个施氮水平(0(N0)、150(N1)、190(N2)、230(N3)和270(N4)kg·hm^(–2)·a^(–1))土壤,开展短期(50 d)的秸秆降解-土壤培育实验。培育期间监测秸秆碳的矿化、土壤无机氮(硝态氮和铵态氮)、可溶性有机碳、微生物生物量碳的动态变化,利用高通量测序测定细菌群落结构。结果表明,长期施氮后,土壤无机氮含量和秸秆碳的矿化率随施氮水平的升高而增加。不同长期施氮水平的土壤细菌群落结构呈现显著差异。网络分析揭示:秸秆降解过程中细菌群落内部物种间的共现模式随长期施氮水平发生改变,具体体现为长期高施氮水平下细菌群落彼此间的负相关得到了加强;同时,变形菌主导地位减弱、酸杆菌主导地位增强。综上,土壤无机氮含量随着长期施氮水平的升高而增加,进而引起土壤细菌群落结构发生了改变,使得在秸秆降解过程中起到的作用不同,表现为秸秆降解随着施氮水平的增加而增加。本研究探究了长期不同施氮水平下土壤中无机氮的水平状况、秸秆降解状况以及秸秆降解过程中土壤细菌的生物特性,以期为秸秆还田和科学施氮提供一定的数据支撑和思路启示。

砂姜黑土有机碳与微生物群落特性之间的关系

砂姜黑土是我国典型的中低产土壤,提升土壤有机质是砂姜黑土改良的重要环节,然而砂姜黑土有机质与微生物之间的关联关系尚不明确。本文采集40个代表性苏北平原砂姜黑土样品,测定土壤有机碳、全氮、可溶性有机碳、微生物生物量碳氮,利用稳定性同位素"C标记的谷氨酸测定微生物碳利用率、16S rRNA基因高通量测序分析微生物群落结构,研究苏北平原砂姜黑土有机质及关键微生物的关联关系。结果显示:苏北平原砂姜黑土有机碳含量为15.82 g/kg,可溶性有机碳占土壤有机碳含量的2%>,表明有机质的碳有效性较低;砂姜黑土优势菌门为变形菌门,优势菌科以黄单胞菌科、Gaiellaceae、酸杆菌科细菌为主,但高效的碳转化菌群(如酸杆菌纲和放线菌)较少;微生物碳利用率普遍较低,在0.07-0.20之间,与有机碳、可溶性有机碳和微生物生物量碳含量显著相关。因此,较低的微生物碳利用率、较低的碳转化菌群组成比例制约了砂姜黑土有机质的形成与提升。