嫁接对铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物特性和酶活性的影响

采用盆栽试验方法,研究了嫁接（以黑籽南瓜为砧木）对铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物生物量、微生物种群数量和土壤酶活性的影响.结果表明： 铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）含量显著下降,基础呼吸和代谢熵显著上升,但嫁接黄瓜根际土壤MBC和MBN含量显著高于自根黄瓜,而基础呼吸和代谢熵则显著低于自根黄瓜.铜胁迫下,根际土壤放线菌和自生固氮菌的数量显著下降,真菌数量显著上升,而细菌数量变化不显著;嫁接黄瓜根系土壤细菌、放线菌、自生固氮菌的数量显著高于自根黄瓜,而真菌数量显著低于自根黄瓜.嫁接黄瓜根际土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性在铜胁迫下显著高于自根黄瓜.试验结果证明嫁接使铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物环境和酶活性得到了改善和提高,从而提高了黄瓜植株对铜胁迫的抵抗力.     

施氮水平对蚕豆枯萎病和根际微生物代谢功能多样性的影响

研究不同氮肥用量对蚕豆根际微生物功能多样性的影响及其与蚕豆枯萎病发生的关系.通过田间小区试验,采用Biolog微平板分析法研究了4个施氮水平N₀(0 kg·hm-2)、N₁(56.25 kg·hm^-2)、N₂(112.5 kg·hm^-2)和N₃(168.75 kg·hm^-2)对蚕豆枯萎病危害和根际微生物代谢功能多样性的影响.结果表明： 施氮(N₁、N₂、N₃)处理显著降低了蚕豆枯萎病的病情指数和根际镰刀菌的数量,显著增加了蚕豆根际的细菌、放线菌数量、细菌/真菌和放线菌/真菌.其中N₂处理蚕豆枯萎病病情指数和镰刀菌数量最低,而细菌、放线菌数量、细菌/真菌和放线菌/真菌最高.与N₀处理相比,N₁、N₂、N₃处理均提高了根际微生物群落碳源利用率(AWCD),但对6类碳源的利用存在一定的差异.不同施氮水平下根际微生物群落对糖类、羧酸类和氨基酸类碳源利用程度较高.主成分分析表明,施氮明显改变了蚕豆根际微生物群落结构,糖类、羧酸类和氨基酸类碳源是区分施氮导致土壤微生物群落变化的敏感碳源.施氮抑制了根际微生物对部分糖类和羧酸类碳源的利用,而提高了对氨基酸和酚酸类碳源的利用,这可能是施氮减轻蚕豆枯萎病危害的重要原因之一.适量施氮能增加根际细菌、放线菌数量,改变微生物代谢功能,降低病原菌数量,是抑制蚕豆枯萎病发生的有效措施.     

基于20 cm蒸发皿蒸发量制定的华北地区温室黄瓜滴灌灌水制度

试验分别于2013和2014年在中国农业科学院新乡综合试验基地进行,以20 cm蒸发皿蒸发量（E_p -20）为灌水依据,设置5种水面蒸发系数（K_cp1:0.25;K_cp2:0.5;K_cp3:0.75;K_cp4:1.0;K_cp5:1.25）代表5种灌水水平,分析了不同水量（I_r）对温室黄瓜滴灌耗水量（ET）、产量、品质以及水分利用效率（WUE）的影响,探讨了以E_p -20制定温室滴灌灌水计划的可行性.结果表明：温室滴灌黄瓜整个生育期内的耗水量在129~314 mm,耗水量随着灌水量的增加而增加.当灌水量超过0.75E_p 20时,各处理之间的产量无差异,平均单果质量、单株瓜条数和平均瓜长对灌水量的响应均存在一个阈值（0.75E_p 20）;品质方面,可溶性固形物、维生素C和可溶性糖含量均随着灌水量的增加而降低,而可溶性蛋白质含量为：K_cp2＞K_cp3＞K_cp4＞K_cp1＞K_cp5;采用修正后的Penman Monteith公式计算温室滴灌黄瓜参考蒸发蒸腾量所得结果与E_p -20呈极显著线性相关关系.可见,在华北地区日光温室黄瓜的滴灌灌水制度选用0.75倍的20 cm蒸发皿水面蒸发量作为灌水依据简单可行.     

三种不同土壤改良剂对黄瓜根际微生物数量和群落代谢功能多样性的影响

【背景】土壤微生物在调节植物生长、提高土壤养分利用率及维持生态系统稳定性等方面发挥着重要作用。【目的】探讨蚯蚓原位处理废弃物及脱硫石膏改良土壤后的微生物群落结构多样性特征,深入研究黄瓜根际微生物群落数量与微生物指数之间的相关性。【方法】通过平板培养法测定可培养真菌、细菌、放线菌群落数量与Biolog-ECO微平板法分析OD590值微生物碳源利用率相结合,研究蚯蚓处理废弃物原位生成蚯蚓粪替代土壤(T1)、脱硫石膏(3 t/hm2)(T2)、蚯蚓处理废弃物原位生成蚯蚓粪与脱硫石膏混施(T3)这3种土壤处理下栽培黄瓜,其根际微生物群落多样性特征。【结果】T1、T3处理的可培养放线菌数量显著高于CK、T2;细菌与真菌菌落数量无显著性差异。各处理的平均每孔颜色变化率(average well color development,AWCD)呈“厂”型趋势变化,在0-96h上升迅速,96-144h缓慢上升至最高值,T1、T3处理的AWCD值高于CK、T2。与对照相比,各处理的AWCD值、Shannon指数、Simpson指数、Pielou指数和McIntosh指数存在显著性差异。与CK相比,T1与T...     

不同施肥处理下蔬菜塑料大棚土壤微生物活性及功能多样性

利用土壤酶学方法、微生物培养方法及Biolog微生物自动分析系统,分析了不同施肥处理下塑料大棚种植黄瓜与番茄的土壤中微生物活性及功能多样性.结果表明,与传统施肥相比,配方施肥下塑料大棚黄瓜土壤脱氢酶活性提高了36.5%,番茄土壤脱氢酶活性则提高了66.5%,且达到了显著水平.配方施肥下塑料大棚黄瓜与番茄土壤可培养放线菌数量分别比传统施肥处理增加了30.0%和72.2%,且都达到了显著水平.Biolog结果显示,在土壤微生物培养过程中,配方施肥下塑料大棚番茄土壤微生物群落AWCD始终大于无肥处理及传统施肥处理.与传统施肥相比,配方施肥下塑料大棚黄瓜土壤微生物培养96 h的AWCD增加了1.9%,番茄土壤微生物培养96h的AWCD则增加了68.5%,且达到了显著水平.配方施肥下塑料大棚番茄土壤微生物Shannon指数、Simpson指数及McIntosh指数都大于传统施肥处理,并且McIntosh指数达到了显著水平.PCA分析表明,配方施肥下蔬菜塑料大棚土壤微生物群落碳源利用能力与传统施肥处理明显不同.     

施用韩国假单胞菌(Pseudomonas koreensis)CLP-7对连作烟田土壤质量及微生物群落功能多样性的影响

针对目前连作导至植烟土壤酸化和根茎病害发生重的问题,田间条件下,研究了嗜酸性韩国假单胞Pseudomonas koreensis CLP-7对酸化植烟土壤pH、养分、酶活性及微生物群落功能多样性的影响。结果表明:CLP-7可以提高酸化植烟土壤pH;同时,CLP-7显著提高根际土壤速效钾、有效磷、铵态氮、硝态氮和有机质含量,其中有机质含量增加最显著;根际土壤脲酶、蔗糖酶活性呈上升趋势且均高于未施菌土壤,过氧化氢酶活性变化不明显。CLP-7处理不同时间的土壤微生物代谢多样性指数表现出明显的差异,施菌30 d时Shannon指数、Simpson指数,Richness及McIntosh指数均达到最高;所有处理的Pielou指数变化较小。微生物碳代谢主成分分析结果显示,施菌30 d时,根际土壤微生物对碳源利用与其他处理差异显著,主要为羧酸类和糖类碳源;随着施菌时间增加,微生物对氨基酸类、羧酸类、双亲化合物类、聚合物类和糖类利用率明显提高,说明CLP-7有利于提高连作烟田根际土壤微生物对碳源的利用能力。综上所述,P.koreensis CLP-7能够明显提高土壤pH、土壤酶活性,增加土壤养分含量和土壤微生物群落功能多样性,进而改善酸化植烟土壤质量,在微生物修复酸化土壤和减轻根茎病害发生的烟草绿色防控中具有较大的应用潜力。     

不同作物轮作对连作高粱生长及其根际土壤环境的影响

以高粱连作5年为对照(CK),研究了高粱连作3年轮作苜蓿(T₁)和葱(T₂),对下茬高粱生长、根际土壤微生物及土壤酶活性的影响.结果表明:与CK相比,轮作改善了高粱地上部的生长;T₁增产16.5%,效果明显.轮作也促进了高粱根系的生长,T₁和T₂处理的高粱总根长是CK的1.3和1.4倍,根总表面积是CK的1.6和1.5倍,根体积是CK的2.2和1.6倍,根系生物量是CK的2.0和1.3倍,T₁促进了根系在10 cm以下土层中的分布.借助Biolog法对穗花期根际土壤微生物群落功能多样性分析表明,T₁和T₂处理根际土壤微生物活性显著高于CK,且Shannon多样性指数分别是CK的1.2和1.1倍;轮作提高了根际土壤蔗糖酶活性.综上,轮作苜蓿比轮作葱更能改善高粱根际土壤环境,提高土壤微生物活性和酶活性,控制高粱连作障碍,提高高粱产量.     

Na2CO3胁迫下甜菜幼苗根际土壤环境因子的变化及其相关性

以两个甜菜品种‘KWS0143’(耐盐碱性强)和‘Beta464’(耐盐碱性较弱)为对象,设置4个Na₂CO₃浓度处理[占土壤质量的0%(CK)、0.4%、0.8%和1.2%],采用盆栽方法研究甜菜幼苗时期植株干质量、根际土壤酶活性和微生物数量的变化.结果表明: 与对照相比,0.4%处理的植株干质量明显增加,而0.8%和1.2%处理显著受到抑制,且处理间差异显著. 不同处理下甜菜幼苗根际土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性表现出相似的变化规律,0.4%处理酶活性较对照有所增加但不显著;0.8%和1.2%处理则显著降低了酶活性,同时‘KWS0143’的土壤酶活性均高于‘Beta464’.与对照相比,0.4%处理土壤微生物群落没有显著变化;0.8%和1.2%处理的根际土壤细菌、真菌和放线菌数量显著减少,且‘KWS0143’的根际微生物数量高于‘Beta464’.两品种植株干质量、土壤酶和土壤微生物之间呈显著正相关;通径分析表明,‘KWS0143’植株干质量决定系数表现为:放线菌>细菌>过氧化氢酶>脲酶>真菌>碱性磷酸酶,‘Beta464’表现为:放线菌>过氧化氢酶>脲酶>真菌>碱性磷酸酶>细菌.     

Na2CO3胁迫下甜菜幼苗根际土壤环境因子的变化及其相关性

以两个甜菜品种‘KWS0143’(耐盐碱性强)和‘Beta464’(耐盐碱性较弱)为对象,设置4个Na₂CO₃浓度处理[占土壤质量的0%(CK)、0.4%、0.8%和1.2%],采用盆栽方法研究甜菜幼苗时期植株干质量、根际土壤酶活性和微生物数量的变化.结果表明: 与对照相比,0.4%处理的植株干质量明显增加,而0.8%和1.2%处理显著受到抑制,且处理间差异显著. 不同处理下甜菜幼苗根际土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性表现出相似的变化规律,0.4%处理酶活性较对照有所增加但不显著;0.8%和1.2%处理则显著降低了酶活性,同时‘KWS0143’的土壤酶活性均高于‘Beta464’.与对照相比,0.4%处理土壤微生物群落没有显著变化;0.8%和1.2%处理的根际土壤细菌、真菌和放线菌数量显著减少,且‘KWS0143’的根际微生物数量高于‘Beta464’.两品种植株干质量、土壤酶和土壤微生物之间呈显著正相关;通径分析表明,‘KWS0143’植株干质量决定系数表现为:放线菌>细菌>过氧化氢酶>脲酶>真菌>碱性磷酸酶,‘Beta464’表现为:放线菌>过氧化氢酶>脲酶>真菌>碱性磷酸酶>细菌.     

间作缓解蚕豆连作障碍的根际微生态效应

通过田间小区试验,研究了3个品种蚕豆(92-24、云豆324、凤豆6号)与小麦间作对蚕豆产量、枯萎病病情指数、根际镰刀菌数量、根际真菌代谢功能多样性和土壤酶活性的影响。结果表明:与单作蚕豆相比,云豆324与小麦间作(YD324/W)和凤豆6号与小麦间作(FD6/W)处理均显著提高了蚕豆地上部干重、籽粒产量和百粒重。YD324/W和FD6/W处理使蚕豆枯萎病发病初期病情指数分别降低57.14%和41.67%,镰刀菌数量分别降低32.06%和29.88%,而92-24与小麦间作(92-24/W)处理蚕豆产量、枯萎病病情指数和镰刀菌数量与单作蚕豆均无显著差异。YD324/W和FD6/W处理显著提高了蚕豆根际真菌的多样性指数和丰富度指数,并使蚕豆根际真菌的AWCD值分别比单作蚕豆提高了61.75%和46.49%;YD324/W和FD6/W处理明显改变了蚕豆根际真菌的群落结构。而92-24/W处理对蚕豆根际真菌的多样性指数、丰富度指数和AWCD值均无显著影响,也未明显改变真菌的群落结构。不同发病时期,YD324/W和FD6/W处理均显著提高了蚕豆根际土壤的蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性;而92-24/W处理蚕豆根际蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性与单作蚕豆均无显著差异。总之,小麦与不同品种蚕豆间作改变了蚕豆根际的真菌群落结构,提高了蚕豆根际真菌的活性、多样性和丰富度,提高土壤酶活性并改善蚕豆生长,增加了蚕豆产量。表明小麦与蚕豆间作改善了根际土壤的微生态环境,降低了镰刀菌的数量,缓解了蚕豆连作障碍,但蚕豆品种的差异影响间作控病效果。     

不同浓度石灰氮对黄瓜连作土壤微生物生物量及酶活性的影响

为分析比较不同浓度石灰氮对连作黄瓜田土壤环境的作用效果,通过2年温室定位试验,在黄瓜秸秆还田的基础上以不施石灰氮为对照(CK),研究施用\[高浓度石灰氮1350 kg·hm^-2(CaCN₂ 90)、中浓度石灰氮900 kg·hm^-2(CaCN₂ 60)、低浓度石灰氮450 kg·hm^-2(CaCN₂ 30)\]对连作黄瓜土壤微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)及酶活性的影响.结果表明：与其他处理相比,CaCN₂ 90显著降低苗期0～10 cm 土层SMBC,但增加了初瓜期后0～20 cm土层SMBC.施用石灰氮处理均显著提高了末瓜期0～20 cm土层SMBC及盛瓜期至末瓜期0～10 cm土层SMBN,但第1年（2012年）不同石灰氮用量间无明显规律,第2年(2013年)盛瓜期后SMBN随着石灰氮施用浓度的增加而升高.施用石灰氮有利于秸秆的腐熟,提高土壤有机质含量,且石灰氮浓度越高越有利于秸秆的腐熟.相比对照,施用石灰氮能有效提升土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性,其中脲酶活性随石灰氮浓度的增加升高,而多酚氧化酶活性随石灰氮浓度的增加而降低,CaCN₂ 60可有效提高过氧化氢酶活性.相关分析表明：土壤有机质、脲酶及过氧化氢酶活性与SMBC、SMBN呈极显著正相关,多酚氧化酶活性与SMBC、SMBN呈显著负相关.表明黄瓜秸秆还田后施用石灰氮900 kg·hm^-2能够改善温室黄瓜连作田土壤环境,有效减缓温室黄瓜连作障碍.     

微咸水滴灌对土壤酶活性、CO2通量及有机碳降解的影响

利用微咸水灌溉是解决干旱区水资源短缺的重要途径.通过田间小区滴灌试验,研究了不同矿化度微咸水(0.31、3.0、5.0 g·L^-1,NaCl浓度)对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶和纤维素酶活性的影响,采用土壤碳通量和物料袋法研究了土壤CO₂通量和有机碳降解对微咸水滴灌的响应.结果表明: 微咸水(3.0 g·L^-1)处理下蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶的活性分别比淡水处理降低31.7%～32.4%、29.7%～31.6%、20.8%～24.3%,而土壤多酚氧化酶活性则随灌溉水矿化度提高而显著升高,在膜下微咸水、咸水处理多酚氧化酶较淡水处理提高2.4%、20.5%.土壤微生物生物量碳和微生物熵均随灌溉水矿化度提高呈降低趋势,而代谢熵则呈升高趋势.不同处理对土壤CO₂通量影响表现为淡水＞微咸水≥咸水,且膜下CO₂通量显著高于膜间(P<0.05),棉花吐絮期(9月20日)膜下淡水处理较咸水和微咸水处理的CO₂通量分别升高29.8%、28.2%,微咸水滴灌显著降低了土壤CO₂通量.不同矿化度微咸水滴灌对有机物(棉花和苜蓿秸秆)的降解率表现为淡水＞微咸水＞咸水,膜下有机物降解显著高于膜间.在培养第125天时,咸水、微咸水、淡水处理的膜间棉花秸秆回收率分别为39.7%、36.3%、30.5%,膜间苜蓿秸秆回收率分别为46.5%、36.5%、35.4%.微咸水灌溉明显抑制了北疆滴灌棉田土壤酶活性,造成土壤微生物量和CO₂通量下降,土壤有机物降解率降低,使绿洲农田土壤生物性状变差.     

不同土层测墒补灌对冬小麦耗水特性与光合速率和产量的影响

于2012—2014年两个冬小麦生长季,在大田条件下设置：全生育期不灌水(W₀)处理,当地定量节水灌溉(拔节期和开花期均灌水60 mm,W₁)处理,依据0～20 cm (W₂)、0～40 cm (W₃)、0～60 cm (W₄)和0～140 cm (W₅)土层土壤含水量测墒补灌处理,于拔节期和开花期补灌至土壤相对含水量为田间持水量的65%和70%,研究依据不同土层土壤含水量测墒补灌对冬小麦耗水特性、光合速率和籽粒产量的影响.结果表明：各处理拔节期灌水量为W₁、W₄＞W₃＞W₂、W₅,开花期灌水量和总灌水量均为W₅＞W₁、W₄＞W₃＞W₂,W₃总耗水量显著高于W₂处理,与W₁、W₄和W₅处理无显著差异.W₃土壤贮水消耗量高于W₁、W₄和W₅处理,其中,W₃在拔节至开花阶段和开花至成熟阶段对40～140 cm和60～140 cm土层土壤贮水消耗量均显著高于其余灌水处理.灌浆中期W₃处理小麦旗叶光合速率、蒸腾速率和水分利用效率最高,W₁和W₄处理次之,W₀处理最低.W₃处理两个生长季的籽粒产量分别为9077和9260 kg·hm^-2,水分利用效率分别为20.7和20.9 kg·hm-2·mm^-1,均显著高于其余处理,灌溉水生产效率最高.综合考虑灌水量、籽粒产量和水分利用效率,小麦拔节期和开花期适宜进行测墒补灌的土层深度为0～40 cm.     

微咸水滴灌对土壤酶活性、CO2通量及有机碳降解的影响

利用微咸水灌溉是解决干旱区水资源短缺的重要途径.通过田间小区滴灌试验,研究了不同矿化度微咸水(0.31、3.0、5.0 g·L^-1,NaCl浓度)对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶和纤维素酶活性的影响,采用土壤碳通量和物料袋法研究了土壤CO₂通量和有机碳降解对微咸水滴灌的响应.结果表明: 微咸水(3.0 g·L^-1)处理下蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶的活性分别比淡水处理降低31.7%～32.4%、29.7%～31.6%、20.8%～24.3%,而土壤多酚氧化酶活性则随灌溉水矿化度提高而显著升高,在膜下微咸水、咸水处理多酚氧化酶较淡水处理提高2.4%、20.5%.土壤微生物生物量碳和微生物熵均随灌溉水矿化度提高呈降低趋势,而代谢熵则呈升高趋势.不同处理对土壤CO₂通量影响表现为淡水＞微咸水≥咸水,且膜下CO₂通量显著高于膜间(P<0.05),棉花吐絮期(9月20日)膜下淡水处理较咸水和微咸水处理的CO₂通量分别升高29.8%、28.2%,微咸水滴灌显著降低了土壤CO₂通量.不同矿化度微咸水滴灌对有机物(棉花和苜蓿秸秆)的降解率表现为淡水＞微咸水＞咸水,膜下有机物降解显著高于膜间.在培养第125天时,咸水、微咸水、淡水处理的膜间棉花秸秆回收率分别为39.7%、36.3%、30.5%,膜间苜蓿秸秆回收率分别为46.5%、36.5%、35.4%.微咸水灌溉明显抑制了北疆滴灌棉田土壤酶活性,造成土壤微生物量和CO₂通量下降,土壤有机物降解率降低,使绿洲农田土壤生物性状变差.     

不同测墒补灌水平对小麦水氮利用及土壤硝态氮淋溶的影响

于2012—2014年两个小麦生长季,以全生育期不灌水（W₀）为对照,设置3个测墒补灌处理,即拔节和开花期使0～140 cm土层土壤平均相对含水量分别为65%(W₁)、70%(W₂)和75%(W_3),研究其对土壤水利用、小麦氮素积累转运和土壤硝态氮分布及籽粒产量的影响.结果表明： W₂处理土壤贮水消耗量及占总耗水量的比例和灌溉水占总耗水量的比例较高,且吸收利用100～140 cm土层土壤贮水量较高.开花期营养器官氮素积累量及开花后氮素积累量均为W₂、W₃＞W₁＞W₀,成熟期营养器官氮素积累量为W₃＞W₂＞W₁＞W₀,营养器官氮素向籽粒中的转移量和成熟期籽粒氮素积累量均为W₂＞W₃＞W₁＞W₀.成熟期0～60 cm土层硝态氮含量表现为W₀＞W₁＞W₂＞W_3,80～140 cm土层为W₃显著高于其他处理,140～200 cm土层各处理间无显著差异.W₂处理的籽粒产量、水分利用效率、氮素吸收效率及氮肥偏生产力均最高.在本试验条件下,综合考虑籽粒产量、水分利用效率、氮素吸收效率及土壤硝态氮的淋溶,W₂处理是高产节水生态安全的最佳灌溉处理.