《生活覆盖作物对土壤微生物群落的结构和功能有直接的影响》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2017-07-31
  • 覆盖作物是一种促进农业系统中土壤生态健康的广泛推广战略。尽管大量文献证明覆盖作物和土壤生物学之间的联系,是土壤生态健康的重要组成部分,但是评估覆盖作物物种如何影响土壤微生物群落的研究仍然有限。本研究分别利用磷脂脂肪酸(PLFA)和每日呼吸速率,研究了八种秋播作物分别种植单株和多株对微生物群落结构和土壤生物活性的影响。紧接着2011年8月和2012年春季燕麦(Avena sativa L.)之后,宾夕法尼亚州中部邻近地区建立了14种覆盖作物治理和无覆盖作物防治措施。在覆盖作物种植和终止之前的大约两个月到九个月期间,土壤群落从秋季和春季的大块土壤中采集了20厘米(7.9英寸)深度的样本。在秋季和春季,覆盖作物导致总PLFA浓度相对于控制地块中存在的可耕种杂草群体增加(分别增加5.37 nmol g-1和10.20 nmol g-1)。虽然地上植物生物量(无论是从野生杂草还是覆盖作物)和总PLFA浓度之间存在正相关关系,但我们还发现,个体覆盖作物种类有利于特定的微生物功能组。在燕麦和谷类黑麦(Secale cereale L.)覆盖作物下,丛枝菌根(AM)真菌更丰富。非AM真菌与毛叶苕子(Vicia villosa L.)存在正相关。这些覆盖作物的微生物群落的协会不仅存在于单一栽培中,也存在于多物种覆盖作物混合物。野生杂草群落与更高比例的放线菌和革兰氏阳性菌有关。土壤生物活性随治理而变化,与微生物群落的大小和组成(真菌和细菌的比例)呈正相关关系。这项研究确定了覆盖作物、微生物群落和土壤生态健康之间的明确联系。我们已经证明,覆盖作物通常会促进微生物生物量及其活性,对特有物种的覆盖作物对土壤微生物群落组成的影响最终影响土壤生物活性。这一发现促进了通过覆盖作物选择来增强土壤健康的土壤微生物群体的有意管理。

相关报告
  • 《藻毒素污染对两种典型湖泊土壤的土壤酶活性和微生物群落的影响》

    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2017-08-31
    • 为期30天的室内孵化实验,是研究不同浓度的微囊藻毒素(1, 10, 100 and 1000 μg eq. MC-LR L−1)对中国两个湖泊土壤(九江鄱阳湖湖泊的土壤A,苏州太湖湖泊的土壤B)中的土壤酶活性、土壤呼吸、生理特征、潜在硝化作用的影响,以及微生物丰度(总细菌、总真菌、氨氧化细菌和古细菌)。在测试的酶中,只有酚氧化酶活性受到微囊藻毒素应用的负面影响。相比之下,以1000 μg的处理来刺激脱氢酶活性,在污染土壤中也发生了土壤呼吸的刺激作用。微生物群落的代谢特征表明,处理高微囊藻毒素浓度的土壤中,总体碳代谢活动受到抑制,高浓度的微囊藻毒素也导致了不同的潜在碳利用模式。高微囊藻毒素浓度(100, 土壤A为1000 μg eq. MC-LR L−1 ; 10, 土壤B为100 1000 μg eq. MC-LR L−1 )明显降低了土壤潜在的硝化速率。此外,土壤潜在硝化率的下降与amoA基因丰度的下降呈正相关,这也对应于氨氧化细菌群落。我们得出结论,微囊藻毒素灌溉水的应用可以对土壤微生物群落的结构和功能产生显著影响。
  • 《降水量的增加加剧了温带森林土壤中阳离子和土壤微生物群落的氮沉降的负面影响》

    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2018-01-31
    • 世界土壤受到一些人为的全球变化因素的影响。尽管以前的许多研究有助于理解单一的全球变化因素如何影响土壤性质,但是很少有研究旨在了解两种自然共存的全球变化驱动因素,比如氮沉降和降水增加如何影响关键的土壤性质。此外,大多数大气氮沉降和降水增加的研究是通过直接将N溶液或水加入森林地层来模拟的,因此在很大程度上忽略了自然条件下的一些关键的冠层过程。因此,这些以往的研究可能不能真实地模拟森林生态系统的自然大气中的氮沉降和降水增加。在田间试验中,我们利用新型冠层技术研究了温带落叶阔叶林氮沉降、增加降水及其组合对土壤化学性质和微生物群落的影响。我们发现土壤化学和微生物都对这些全球变化因素敏感,特别是同时施用的情况下。治疗开始2年内这些效果是明显的。冠层氮沉降立即加速了土壤酸化、碱性阳离子消耗和有毒金属积累。虽然增加的降水只能促进碱性阳离子淋溶,但这会加剧氮沉降的影响。增加的降水减少了土壤真菌的生物量,可能是由于湿润/再干燥的应力或Na的耗竭。当氮沉降和降水增加时,土壤革兰氏阴性菌显著降低,土壤细菌群落结构发生改变。革兰氏阴性细菌生物量的减少与有毒金属Al和Fe的积累密切相关。这些结果表明,氮沉降和降水增加后土壤阳离子的短期响应可能改变了微生物生物量和群落结构。