一、免耕与覆盖对土壤微生物数量及组成的影响(论文文献综述)
李诗豪[1](2021)在《不同耕作模式对稻田温室气体排放及水稻氮吸收的影响》文中研究表明稻田免耕因具有节本增效、培肥减排等优点,近些年来已得到大规模推广,然而,长期免耕也存在氮肥损失大、水稻氮吸收低和产量不稳定的问题。厢作免耕在免耕基础上开沟分厢,增强了稻田光温资源、改善了土壤微环境等,已在我国南方地区得到大力推广,可以作为解决免耕问题的方法之一。但目前,大多数的研究往往关注于厢作免耕技术对于土壤肥力的改变以及作物生理特性及产量的变化,对厢作免耕技术对于稻田土壤中氮素变化的影响尚不明确,忽略了耕作模式对稻田土壤硝化作用与水稻氮素吸收的内在联系。同时,虽然大多研究对于厢作免耕技术在稻田温室气体减排上有一定的关注,但却缺乏该耕作技术在水稻栽培中的生态经济综合评价。因此,研究厢作免耕技术对稻田土壤中氮素变化的影响,探寻厢作免耕技术下稻田土壤硝化作用及关键微生物与水稻氮素吸收的内在联系、通过不同评价手段对厢作免耕稻田生态经济效益进行评估,可为该技术的推广和相关研究提供理论依据。本研究与2017-2019年在湖北省武穴市大法寺镇开展大田试验,设计不同的耕作模式对稻田土壤微生物及功能微生物群落丰度、水稻氮素吸收、温室气体排放的影响,并通过碳足迹、能量收支和经济效益手段对不同耕作模式下的稻田生态经济进行评估。具体试验处理包括:常规耕作精耕细作(CT)、常规平田免耕(FNT)和厢作免耕(RNT)。本研究从土壤氮关键微生物的角度分析,讨论了土壤硝化反硝化作用变化规律和土壤氮素变化,结合根系刺激水稻对氮的吸收,探讨了水稻氮吸收与硝化及反硝化功能微生物之间的内在关系;同时本研究从温室气体排放的角度出发,通过碳足迹、能量收支和净生态经济效益对不同耕作模式进行评估,阐述了不同耕作模式的生态经济效益。具体结果如下:1)耕作方式显着影响土壤氧化还原电位(Eh)、硝酸根(NO3-)含量和铵根(NH4+)含量。与CT处理相比,RNT与FNT处理NO3-含量分别增加了3.8%-16.6%和5.8%-19.2%,RNT与FNT之间差异不显着。相比于CT与FNT处理,RNT处理的NH4+含量分别显着增加5.6%-32.6%和3.2%-19.4%。水稻生育期土壤处于还原状态,不同耕作模式下土壤Eh均呈现出了RNT>FNT>CT趋势。2)耕作模式显着影响土壤微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)和有机碳(SOC)含量。免耕显着提高了土壤DOC的含量。RNT与FNT处理土壤SOC含量相比于CT处理分别增加了7.2%-11.6%和10.3%-15.0%,但RNT与FNT处理差异不显着。RNT与FNT处理相比于CT处理MBC含量分别增加了15.5%-34.9%和4.48%-23.0%;相比于FNT处理,RNT处理MBC含量显着增加了9.8%-15.4%。3)耕作模式显着影响土壤硝化作用、土壤微生物群落与关键功能微生物丰度,但对土壤反硝化作用没有影响。与FNT与CT处理相比,RNT处理土壤平均硝化作用速率分别显着增加19.4%-39.5%和6.2%-16.3%。与CT和FNT处理相比,RNT处理显着提高了总PLFAs、细菌、真菌以及放线菌群落,提高了细菌多样性指数,提高了农田土壤营养(G+/G-)和土壤通气状况(MUFA/STFA)。RNT处理AOA基因拷贝数相比于FNT与CT处理分别增加了35.1%-71.7%和26.3%-46.7%;相比于CT处理,RNT与FNT处理AOB基因拷贝数分别增加了17.4%-60.2%和9.3%-26.3%;在反硝化基因方面,FNT处理nir S基因拷贝数分别为CT与RNT处理的1.35-1.96倍和1.28-1.50倍,nir K基因拷贝数分别是CT与RNT处理的1.46-1.91倍和1.30-1.39倍。4)与CT与FNT处理相比,RNT处理显着增加了水稻根长、根表面积和根体积,提高了根系硝酸还原酶活性。与CT处理相比,RNT与FNT处理水稻产量分别增产了15.5%-33.3%和7.0%-22.1%。与CT相比,RNT处理的水稻穗部干物质量显着增加了9.1%-16.6%;相比于CT与FNT处理,RNT处理的水稻穗部氮吸收量分别显着增加了8.8%-21.4%和8.2%-19.2%,RNT的总氮素积累量分别显着增加了10.0%-20.4%和4.0%-18.5%。5)耕作模式显着影响土壤CH4排放、温室气体总排放量与CF,但对N2O排放没有影响。与CT和FNT处理相比,RNT处理分别减少了29.5%和9.9%的土壤CH4排放。与CT处理相比,FNT和RNT处理总温室气体排放量分别降低15.8%和23.1%。与CT和FNT处理相比,RNT处理降低了CF 34.3%和15.3%。相比于CT处理,RNT处理显着提高41.2%的净能量、25.0%的能量效率和26.7%的能量生产率,降低24.7%的比能。RNT处理NEEB最高,是CT和FNT处理的1.66倍和1.20倍。综上所述,三年的大田试验结果表明,厢作免耕改善了土壤理化性质,提高土壤硝化作用速率,刺激水稻根系生长,进而提高了水稻氮吸收;厢作免耕缓解了温室气体排放,降低碳足迹,提高能量效率,增加水稻产量和经济效益,是一项低碳绿色的稻田新型耕作模式。
沈晓琳[2](2021)在《耕作方式对土壤有机碳、微生物及线虫群落的影响研究》文中研究指明土壤耕作是改善耕层土壤质量的重要途径。华北平原潮土区是我国重要的粮食主产区,但该地区长期单一的旋耕方式易加剧土壤肥力的下降,还易造成土壤板结等问题。土壤团聚体是土壤结构构成的基础,与土壤有机碳、土壤微生物和线虫群落密切相关。目前关于耕作方式对土壤有机碳、微生物和线虫群落影响的研究,大多仅关注土壤中三者的变化,而对土壤团聚体中的响应情况关注较少。为此,本研究选取山东省齐河县典型潮土,设置旋耕(RT)、深耕(DP)、深松(SS)和免耕(NT)四种耕作处理,使用干筛法将土壤筛分为>5 mm、5–2 mm、2–1 mm、1–0.25mm和<0.25 mm五个粒级土壤团聚体,探究土壤团聚体有机碳、微生物和线虫群落对不同耕作方式的响应,旨在为寻求华北平原潮土区小麦-玉米轮作体系的适宜耕作方式提供理论参考。研究主要结论如下:1.免耕和深耕处理有利于土壤团聚体结构稳定。与传统旋耕相比,免耕显着提高了土壤大团聚体质量分数,提高了团聚体稳定性指标WMD和GMD值,并降低了分形维数Dm值;深耕显着提高了>5 mm团聚体质量分数及WMD和GMD值。2.免耕和深耕处理有利于土壤肥力的提高。与传统旋耕相比,免耕显着提高了土壤,尤其是较大粒级土壤团聚体中SOC含量及活性有机碳组分DOC和POC含量;此外,免耕提高了大团聚体中有机碳的稳定性。深耕有利于秸秆腐熟的外源有机碳进入土壤大团聚体中,提高了土壤,尤其是较大粒级土壤团聚体中活性有机碳组分DOC和POXC含量。3.深耕处理一定程度上改善了土壤微生物群落结构,有利于土壤固碳能力的提高。与传统旋耕相比,深耕显着提高了土壤中及>5 mm团聚体中真菌含量及真菌/细菌比值,提高了土壤生态系统的缓冲能力。各处理中,较大粒级土壤团聚体微生物群落主要受碳氮比、含水量、p H值和团聚体质量分数的影响,较小粒级土壤团聚体微生物群落则主要受土壤有机碳和总氮影响。4.深松和免耕处理提高了较大粒级团聚体中食细菌线虫占线虫总数的百分比,降低了植物寄生线虫所占百分比,一定程度上改善了农田养分环境;提高了瓦斯乐斯卡指数(WI),有利于食细菌线虫在土壤食物网中参与有机质和养分循环;提高了线虫通路指数(NCR),增强了大团聚体中土壤有机质的细菌分解途径。各处理土壤线虫总数和各营养类群线虫数量主要与土壤有机碳含量、土壤p H值和土壤全氮含量显着负相关。5.结构方程模型表明,本研究中土壤活性有机碳影响了土壤微生物群落,进而影响土壤线虫群落,最终又影响着土壤有机碳含量。具体来说,土壤活性有机碳影响了PLFAs总量(路径系数为0.37,下同)、真菌/细菌(-0.19)和微生物Shannon指数(-0.10),而PLFAs总量影响了线虫总数(0.02),真菌/细菌和微生物Shannon指数共同影响了线虫Shannon指数(0.11和0.05);土壤线虫总数和线虫Shannon指数对土壤有机碳含量有显着负面作用(-0.46和-0.28)。综合来看,深耕和免耕均有利于土壤结构的稳定和土壤肥力的提高,此外,深耕提高了土壤真菌含量,有利于土壤有机碳的贮存;而免耕则改善了土壤养分环境,有利于土壤线虫参与土壤养分和有机质的周转。
李猛[3](2021)在《免耕对黑土农田土壤微生物群落结构的影响》文中研究指明我国东北黑土区土壤肥沃,然而由于近几十年持续性高强度利用,黑土已经出现肥力下降等相关的问题。保护性耕作是个很好的解决方案,免耕已被证明可以改善土壤微生物群落,然而由于研究技术的限制,免耕对土壤微生物群落的影响机制还不清楚。因此,本研究基于15年的长期定位试验,利用高通量测序和结构方程模型研究了免耕和传统耕作0-5 cm和5-20 cm深度的土壤微生物群落差异,探索耕作、土壤、微生物群落三者之间的互作关系,为在东北构建高效、生态、可持续的保护性耕作技术体系提供理论依据。主要结论如下:(1)免耕提高了表层土0-5 cm大多数的土壤化学指标p H、SOC、TN、DOC、DON、NO3-N、NH4-N、TP、AP、TK、AK和微生物指标MBC、MBN、BR、q MIC、q CO2以及土壤有机碳组分LF、POC、f POC、MOC的含量。另外,免耕处理土壤有机碳储量增加。综上所述,我们建议免耕农田应该每隔几年翻耕一次,使表土及底土混匀。本研究为东北冷凉地区的土壤改良提供了理论指导。(2)NT5处理显着提高了土壤细菌的丰度。传统耕作两个深度之间的共有OUT数量多于免耕处理。免耕和传统耕作中细菌的优势菌门包括变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和浮霉菌门等。NT5处理Chao 1和Shannon指数显着高于NT20处理。NMDS分析表明免耕和传统耕作两个深度的土壤细菌群落都形成各自的聚类分布,表层土壤细菌群落的多样性和组成与下层有显着的差异。NT5处理的指示物种为Lautropia。细胞外结构、转录、辅酶的运输和代谢、次生代谢产物生物合成、运输和分解代谢、细胞周期控制、细胞分裂、染色体分割、能源生产与转换、脂质转运与代谢、细胞骨架在免耕两个深度下有显着变化。与C、N有关的优势功能菌Arenimonas、Devosia、Ferruginibacter、Flavobacterium、Hyphomicrobium、Mesorhizobium、Oryzihumus、Pedomicrobium、Segetibacter和Tumebacillus的相对丰度在NT5和NT20之间有显着差异,在CT5和CT20之间没有差异。结构方程模型显示耕作和土壤深度解释了细菌群落88%的多样性和82%的组成,耕作和土壤深度通过BD、p H和SOC对物种多样性和组成有显着的间接影响。综上所述,本研究认为在免耕土壤中如果仅仅取0-20 cm一层,可能会掩盖了土壤上下层之间细菌群落多样性和组成的差异。本试验的研究结果加深了对保护性耕作在改变土壤细菌群落结构中的作用的认识和对土壤理化性质驱动细菌群落结构的理解。(3)NT20的真菌基因拷贝数显着低于其它处理。免耕和传统耕作中真菌的优势菌门包括子囊菌门、接合菌门、担子菌门和罗兹菌门等,优势属包括被孢霉菌、普兰久浩酵母和木霉镰刀菌等。Chao 1和Shannon指数在NT5处理显着高于NT20,CT5和CT20之间没有差异。免耕和传统耕作0-5 cm和5-20 cm两个深度的真菌群落组成可以很好地形成聚类分布。免耕改变了土壤真菌多样性和组成,并且真菌多样性和组成随土壤深度而变化。NT5的指示物种为Coniochaetales_sp。大部分潜在的致病菌相对丰度在NT5显着高于NT20,而CT5和CT20之间没有显着差异,但潜在的有益菌没有一致的趋势。结构方程模型表明耕作和土壤深度可以解释真菌群落的64%多样性和95%组成。耕作方式和土壤深度通过影响土壤有机碳、p H和容重间接改变了土壤真菌的多样性和组成。(4)免耕和传统耕作土壤固氮菌在门水平上变形菌门相对丰度最大。属水平上慢生根瘤菌属的相对丰度最大,其次是未分类细菌属和地杆菌属等。慢生根瘤菌属在所有处理中差异不显着。耕作、土壤深度对nif H基因拷贝数、Chao 1和Shannon指数无显着影响,PCo A分析表明免耕和传统耕作土壤固氮菌群落的组成差异显着。所有土壤理化特征与nif H基因拷贝数、Chao 1和Shannon指数都没有显着相关性,土壤容重与PC1显着相关。Mantel Test检验表明固氮菌群落与土壤容重显着相关。本研究结果突出了土壤容重对免耕土壤固氮菌群落组成的重要作用,加深了我们对耕作方式和土壤深度对土壤固氮菌群落作用的理解。
吕奕彤[4](2021)在《干旱绿洲绿肥还田利用方式对玉米田土壤碳平衡的短期效应》文中研究表明农田土壤碳库在全球生态系统碳库中占有重要地位,是人类能够直接干预短期调控的碳库。绿肥还田是增加土壤有机质提升碳储备的有效措施。西北干旱绿洲灌区绿肥还田利用对土壤碳库影响研究缺乏系统性,限制了绿肥还田生态效益的科学评价。因此,明确玉米农田土壤碳平衡对绿肥还田利用的效应及其机质具有重要意义。本研究分析了绿肥全量翻压、根茬翻压、绿肥覆盖免耕与根茬免耕四种绿肥还田方式对玉米农田土壤有机碳输入特征、土壤呼吸碳排放及土壤碳平衡的影响及其机制。主要结果如下:(1)绿肥全量翻压与绿肥覆盖免耕可提高玉米农田土壤全碳、有机碳含量,微生量碳。绿肥覆盖免耕与根茬免耕可提高0-30 cm土层土壤团聚体含量、团聚体有机碳贡献率。与无绿肥种植相比,绿肥全量翻压、绿肥覆盖免耕显着提高了土壤团聚体有机碳含量,增幅分别为13.3-44.4%、26.2-37.9%;绿肥覆盖免耕显着提高了播前收后0-20 cm土层土壤有机碳含量,增幅分别为6.3-9.2%、5.4-7.9%;绿肥覆盖免耕、根茬免耕提高了0-30 cm土层粒径≥0.5 mm各级团聚体有机碳贡献率,增幅分别为30.0-184.4%、17.9-141.0%,提升主要集中在1-2 mm粒级;绿肥覆盖免耕显着提高了0-30 cm玉米各时期土壤微生物量碳,增幅为39.5-69.0%。绿肥不同还田利用方式中,绿肥覆盖免耕是提升土壤碳储量、改善土壤团粒结构及提升团聚体有机碳贡献率的有效措施。(2)绿肥全量翻压、绿肥覆盖免耕与根茬免耕对土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分影响显着;绿肥不同还田利用方式及无绿肥种植各土层土壤温度与土壤呼吸速率显着正相关。线性回归结果表明,0-30 cm土层土壤温度解释了土壤呼吸速率变异的70.3-80.3%。土壤水热、土壤有机碳含量与土壤呼吸速率显着相关(α=0.001)。与无绿肥种植相比,玉米灌浆期前绿肥全量翻压处理显着提高了土壤呼吸速率,绿肥覆盖免耕、根茬免耕对土壤呼吸速率的降幅分别为5.1-17.1%、6.6-12.8%,同时降低了7.0%、6.8%的土壤CO2排放量,差异显着;灌浆期后土壤呼吸速率差异不显着。绿肥全量翻压、绿肥覆盖免耕分别提高0-30 cm土层4.2-15.3%、6.5-25.5%的土壤含水量。绿肥覆盖免耕、根茬免耕处理下土壤温度对土壤呼吸速率的解释程度较低,分别为70.3%、71.4%。10-30 cm土层,绿肥全量翻压Q10较低,分别为2.226、2.270;绿肥覆盖免耕和根茬翻压处理下土壤温度对土壤呼吸速率的解释程度较低,分别为72.6%、70.9%和70.6%、70.6%。0-30cm土层,仅有绿肥覆盖免耕与根茬翻压处理下土壤呼吸与土壤含水量显着正相关。绿肥覆盖免耕是增加土壤含水量、降低土壤呼吸速率、减少土壤CO2排放量的有效措施。(3)与无绿肥种植相比,绿肥全量翻压和绿肥覆盖免耕处理显着提高了玉米籽粒产量、玉米地下部固碳量、碳排放效率、净生态系统生产力、土壤碳汇强度;仅有绿肥覆盖免耕下的固碳潜力、净生态系统生产力及土壤碳平衡显着高于绿肥全量翻压、根茬翻压及根茬免耕。绿肥全量翻压和绿肥覆盖免耕处理玉米籽粒产量差异不显着,分别为15329.3 kg·hm-2和14641.1 kg·hm-2;绿肥全量翻压的碳排放效率显着低于绿肥覆盖免耕,分别为2.65 kg·kg-1和2.84 kg·kg-1,净生态系统生产力分别为11295.4 kg(C)·hm-2和11977.9 kg(C)·hm-2。绿肥覆盖免耕下农田生态系统固碳潜力和土壤碳平衡分别为12.2 kg(C)·kg-1和4966.0 kg(C)·hm-2。绿肥覆盖免耕能够在稳定增产的同时提高农田生态系统碳汇强度与土壤碳汇强度。绿肥覆盖免耕提升土壤碳储量与固碳潜力、增加土壤大团聚体含量、提高团聚体有机碳含量及贡献率、降低土壤呼吸速率及碳排放效果明显,获得了较高的碳排放效率、农田生态系统碳汇与土壤碳汇强度,是干旱灌区固碳减排的推荐生产模式。
赵若含[5](2021)在《耕作与施氮对麦玉两熟制农田土壤特性和产量的影响机制》文中研究说明小麦-玉米轮作是黄淮海地区最常见的轮作方式,耕作与施氮是对小麦和玉米产量影响的主要因素。本实验设置5个耕作处理:CT(常规耕作);NT(少免耕耕作);ST(深松耕作);D1T(深耕耕作1);D2T(深耕耕作2);每个耕作处理设置4个施氮水平:N0(不施氮);N1(120 kg·hm-2);N2(180 kg·hm-2);N3(225 kg·hm-2)。研究不同耕作方式和施氮互作对土壤理化性质和作物产量和品质的影响。研究结论以期为施肥制度优化、作物产量潜力增加和品质提高提供理论与技术依据。主要结论如下:1、在0~20 cm土层中,少免耕施氮180 kg·hm-2增加了>0.25 mm粒径团聚体总量;深松条件下不施氮20~40 cm土层大团聚体所占比例较高,且占比远低于耕层。2、0~60cm土层碱解氮含量随着深度的增加而降低,随着施氮量的增加而增加。在0~20 cm土层中,少免耕土壤全氮、碱解氮含量最高,20~40 cm土壤全氮含量在深松、深耕耕作下较高;少免耕处理下4种施氮量0~100 cm土层铵态氮与硝态氮积累量均高于其它耕作处理,并且都在施氮225 kg·hm-2达到最大值。3、深松能有效提高小麦成熟期0~20 cm土壤酶活性,在不施氮的情况下βX(β-1,4-木糖苷酶)、βG(β-1,4-葡萄糖苷酶)与CBH(纤维二糖水解酶)活性最高,在施氮180 kg·hm-2条件下NAG(β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶)和LAP(亮氨酸氨基肽酶)活性达到最大值。同时不施氮与施氮225 kg·hm-2处理下深松能够有效的增加玉米成熟期0~20 cm土壤βX、βG与CBH活性。4、深松不施氮的情况下0~20 cm小麦土壤微生物量碳氮最高,深耕1条件下施氮120 kg·hm-2能显着提高20~40 cm土壤微生物量碳氮。深松处理下施氮180 kg·hm-2能显着提高0~20 cm玉米土壤微生物量碳氮;深耕1条件下施氮180 kg·hm-2能显着提高20~40 cm土壤微生物量碳,施氮225 kg·hm-2能显着提高20~40 cm土壤微生物量氮。5、小麦季到玉米季,耕层土壤的微生物多样性指数升高,种群优势度和覆盖度表现为降低。耕作对小麦成熟期耕层土壤纲水平物种种类影响大于玉米耕层土壤,免耕处理的耕层土壤细菌丰富度相对较低,种群的优势度高于旋耕,且与深松和深耕差异不大;玉米成熟期免耕和深耕1的多样性指数较高,优势度低于旋耕和深松的处理。6、小麦籽粒产量在深松条件下,施氮180 kg·hm-2时最高。耕作与施氮互作穗数与千粒重变化差异较大,深耕30 cm施氮180 kg·hm-2穗数最多,其他耕作皆以施氮225kg·hm-2穗数最多。深松处理下,施氮量为225 kg·hm-2时玉米产量达到最大值。深耕1显着提升小麦蛋白质、脂肪、面筋和沉降值含量,且在施氮180 kg·hm-2表现最优,但是会降低淀粉含量。7、经线性多元分析,由偏相关系数可知耕作是影响小麦产量的主要因素,施氮是影响玉米产量的主要因素。土壤氮素、团聚体是影响小麦玉米产量的主要成分。综合以上各指标得出结果,深松施氮180 kg·hm-2最适宜在本地推广。
郭喜军[6](2020)在《黄土高原半干旱区土壤细菌与自养固碳微生物多样性对耕作措施的响应》文中研究表明土壤微生物在固定CO2方面扮演着重要作用,自养微生物在土壤中广泛存在,且具有极强的环境适应性和固碳潜力。本研究依托2001年在黄土高原半干旱区建立的不同耕作措施长期定位试验,于2019年研究了传统耕作(T)与三种保护性耕作,即免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)、传统耕作秸秆翻埋(TS)对豌豆农田土壤碳固存、Rubisco酶活性及其编码基因(cbbL)、土壤微生物碳源利用率及理化性质等的影响,探究了旱作农田土壤细菌与自养固碳微生物多样性对耕作措施的响应。结果表明:1.相对于传统耕作(T),保护性耕作显着增加了豌豆花期0-20 cm土层有机碳、全氮、速效磷含量,其中以免耕秸秆覆盖(NTS)最为显着。秸秆覆盖和耕作对0-20cm土层土壤有机碳影响显着,豌豆花期0-20 cm土层中土壤有机碳含量NTS>TS>NT>T。NTS处理土壤有机碳含量比T提高了26.2%,碳固存显着增加。2.秸秆覆盖显着提高了0-20cm土层土壤Rubisco酶活性,但耕作效应不显着。与传统耕作(T)相比,NTS和TS处理土壤Rubisco酶活性分别提高了63.4%、95.2%,T和NT处理间无显着差异。3.NTS提高了土壤微生物的碳源利用能力和代谢功能多样性。不同耕作措施下土壤微生物对六种碳源利用强度的顺序依次为胺类<羧酸类<多聚物类﹤糖类﹤氨基酸类﹤酚酸类。与T相比,NTS对糖类、氨基酸类、多聚物类、酚酸类、胺类、羧酸类的利用能力分别提高了69.4%、45.7%、49.8%、57.4%、9.8%、52.2%;不同耕作措施下土壤微生物群落代谢功能的多样性NTS>TS>T>NT。4.耕作措施对0-20cm土层土壤微生物群落丰度影响显着,NTS处理下微生物物种的丰富度及多样性高于NT、TS、T处理。NTS处理中细菌群落丰富度指数(Chao1)比T提高了4.7%,而NT则降低了7.5%,Chao1 NT<T<TS<NTS。在门、纲水平上OTU变化趋势相似,为NTS>TS>T>NT,而目、科、属、种水平上OTU变化趋势为TS>NTS>T>NT。含cbbL固碳基因的自养微生物共7门、5纲、12目、24科、41属、60种,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、浮霉菌门(Planctomycetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、candidate division NC等7个优势门。秸秆覆盖增加了Proteobacteria的相对丰度,但降低了Cyanobacteria相对丰度(P<0.05)。综上,在黄土高原半干旱区长期进行免耕秸秆覆盖能够增加土壤细菌群落多样性、丰富度以及自养固碳微生物碳源利用能力和代谢功能多样性,对提高土壤质量,增加土壤碳固存,促进旱农生产力水平可持续提高具有重要意义。
王浩[7](2020)在《黄土旱塬麦玉轮作田长期定位耕作的土壤改良及耕地生产力提升效应研究》文中研究说明土壤侵蚀退化加之区域降雨量低而不稳制约着黄土旱塬雨养农业生产。如何进行土壤改良进而提高耕地生产力水平是黄土旱塬区域农业生产面临的现实问题。在半干旱区域,保护性耕作被认为是抑制土壤退化,提高降雨利用的关键举措,但长期单一保护性耕作往往会引起土壤紧实,养分层化等问题,限制了耕地生产力水平。轮耕将不同的耕作方式轮换使用,能有效克服单一耕作方式的弊端。目前对轮耕技术的分析多基于短期试验结果,但土壤的改良以及耕地生产力的提升是一个长期而缓慢的过程,不同耕作方式组成的轮耕组合可能存在短期优势和逐渐积累优势,现有的研究仍然缺乏对轮耕技术长期定位效应的分析。长期定位轮耕土壤改良效应如何?其环境效应和生态效应是否具有优势?耕地生产力水平能否提升?这些不仅是基础农业生产问题,也是耕作制度的延伸与创新,更是黄土旱塬区域小农经济和农户精准脱贫战略实施的重大需求。因此本文以课题组长期秸秆还田定位耕作试验(2007-2019)为基础,以冬小麦-休耕-春玉米(轮作周期Cycle)系统为研究对象,以传统翻耕(CC)为对照,对三种施肥模式:农户常规施肥模式(CF:N=255 kg·ha-1,P=180 kg·ha-1)、区域推荐平衡施肥模式(BF:N=150 kg·ha-1,P=120 kg·ha-1,K=90 kg·ha-1)和减量施肥模式(DF:N=75kg·ha-1,P=60 kg·ha-1,K=45 kg·ha-1)下,五种耕作方式:连续免耕(NN)、连续深松(SS)、免耕和深松轮耕(NS)、深松和翻耕轮耕(SC)、翻耕和免耕轮耕(CN)措施下土壤水分、土壤结构改良、土壤主要养分积累、耕地生产力提升进行了长期定位效应分析。且于2017-2019年对麦玉轮作周期内农田温室气体排放进行了测定,于2018年6月小麦收获后农田土壤微生物特征,进行了多样性与宏基因组测序。进一步评价长期定位耕作的环境效应,与养分提升的微生物机制,为黄土旱塬耕作制度进一步发展与创新提供基础依据。本研究主要研究结果如下:1. 随着定位时间的增加,耕作对土壤水分的影响逐渐加强,周期内应用连续免耕处理有利于周期末期土壤蓄水量的提高。在Cycle 1、Cycle 2和Cycle 3,NS显着提升休闲期蓄墒率,较CC分别提高蓄墒率绝对值3.4%、7.1%、5.0%。随着定位耕作时间的增加,在Cycle 4,CN与NS蓄墒率无显着差异,并且显着高于CC,在Cycle 5与Cycle 6,CN蓄墒率显着高于NS并且较CC分别显着提升蓄墒率绝对值8.6%、7.4%。在作物关键生育时期,三种施肥下均以NN处理灌浆初期土壤蓄水量最高,其次为NS和CN。对周期内水分利用效率分析表明,在Cycle 1与Cycle 2施肥与耕作显着影响水分利用效率,并且施肥的影响大于耕作。随着定位时间的增加,施肥对水分利用效率的影响逐渐减弱,耕作对水分利用效率的影响逐渐加强,并且在Cycle 5与Cycle 6,CN表现出优势。在Cycle 6,CN与BF组合与CN与DF组合水分利用效率一致,并且较CF与CC组合显着提高水分利用效率绝对值1.2%。2. 本研究中三种施肥下六种耕作方式0-20 cm土层土壤大团聚体含量均随定位试验时间的增加呈现出逐渐增加的趋势,均表现出了土壤结构的改良效应。平衡施肥下NN处理土壤大团聚体增加速率最快,在连续定位多年后BF与NN处理土壤大团聚体含量最高,较CC与CF组合处理显着提高大团聚体含量绝对值6.17%,表明该施肥与耕作组合模式更加有利于土壤大团聚体的形成,轮耕中应用翻耕会表现出对土壤团聚体的部分破坏。对容重分析表明,翻耕处理土壤容重随种植周期呈现出波动下降的趋势,连续免耕和免耕/深松轮耕处理土壤容重均随种植周期的增加呈现出了波动上升的趋势,但增加速率在下降。CN、SC处理0-20 cm土层土壤容重均呈现出先波动上升后波动下降的趋势,多年定位耕作后土壤容重总体上排序为:NN>NS>SS>CN>SC>CC。NN、NS、SS处理较CC均显着提高了土壤容重。SC、CN处理土壤容重与CC无显着差异,这表明将保护性耕作方式与传统翻耕方式的结合使用可以有效解决由多年保护性耕作方式带来的土壤容重增加,土壤孔隙度降低的问题,并且可以在降低土壤机械扰动的同时,保持与传统翻耕基本一致的土壤容重。3. 定位时间对0-20 cm土层土壤有机质含量影响最为显着,其次为耕作。随着定位周期的增加,土壤有机质含量呈现出逐渐增加的趋势。不同耕作处理下,连续定位多年后,0-20cm土层NN土壤有机质含量最高,其次为SS。20-40 cm土层以耕作对土壤有机质含量影响最为显着,不同耕作处理下,连续定位多年后,CN有机质含量最高,在CF、BF、DF下分别较CC提高有机质含量1.21 g·kg-1、0.92 g·kg-1、0.74 g·kg-1。4. 在Cycle1-Cycle 3,土壤全氮呈现出波动下降的趋势,Cycle 3-Cycle 6土壤全氮含量呈现出波动增加的趋势。不同耕作处理下0-20 cm土层总体上以NN处理土壤全氮含量较高。20-40 cm土层不同施肥与耕作处理下土壤全氮含量呈现出小幅度增加或降低的趋势。以DF与CF处理下NN处理和SS下土壤全氮表现为波动下降的趋势,并且在连续定位多年后DF下CN处理表现出最高的土壤全氮含量,其次为BF下CN处理。5. 在麦玉轮作系统周期内,休闲期贡献了最大比例的农田土壤碳排放量,不同耕作处理下休闲期土壤碳排放速率介于5.8-6.6 kg C·ha-1·d-1之间,总二氧化碳排放量介于1680-1980 kg C·ha-1之间。其中休闲期NN、NS、CN、SS处理较CC显着降低了土壤碳排放量。不同耕作处理下,SC碳排放总量最高,较CC显着增加了84 kg C·ha-1。其中NS与SC显着增加了玉米生长季N2O排放,较CC分别提高玉米生长季总N2O排放量266 g N·ha-1和434 g N·ha-1。SS、NN、CN玉米生长季总N2O排放量与CC无显着差异。对麦玉轮作田周期内总全球增温潜势进行计算表明,在麦玉轮作周期内,应用SS、NN、NS、CN均能显着降低全球增温潜势值。其中NN处理全球增温潜势值最低,较CC显着降低2130 kg CO2·ha-1。6. 耕作显着影响了细菌群落Shannon指数,但未显着影响细菌群落ACE指数。方差分析表明,细菌TOP10群落中,耕作对Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi、Gemmatimonadetes、Planctomycetes、Tectomicrobia均产生了显着的影响。NS较CC显着提高了Acidobacteria、Chloroflexi、Gemmatimonadetes丰度,降低了Proteobacteria、物种丰度。SC较CC显着提高了Gemmatimonadetes、Planctomycetes丰度,降低了Proteobacteria、Actinobacteria物种丰度。CN较CC显着提高了Gemmatimonadetes物种丰度。NN较CC显着提高了Acidobacteria物种丰度。SS较CC显着降低了Proteobacteria物种丰度。7. NN处理下Carbon metabolism、Biosynthesis of amino acids、Carbon fixation pathways in prokaryotes基因较CC显着提高,但显着降低了Glycine,serine and threonine metabolism和Citrate cycle(TCA cycle)基因丰度。对KEGG途径原核生物固碳相关基因进行COG物种注释分析表明,与连续翻耕比较,连续免耕处理下显着增加了原核生物固碳途径相关物种Crenarchaeote_29d5和Crenarchaeote_76h13属于Crenarchaeota和Archaeon_MY3、Evergladensis、Gargensis和Viennensis属于Thaumarchaeota。说明了免耕下与原核生物固碳相关物种的增加,有利于提高免耕处理下土壤自身固碳能力。NN处理较CC处理显着降低了三羧酸循环途径相关基因丰度,对三羧酸循环途径各反应相关酶的基因丰度进行分析表明,耕作显着影响苹果酸脱氢酶(1.1.5.4),柠檬酸合酶(2.3.3.1)的基因丰度。其中NN处理相比于翻耕处理显着增加了苹果酸脱氢酶的基因丰度,这可能会利于三羧酸循环过程中苹果酸向草酰乙酸的转化。另外免耕处理相比于翻耕处理降低了柠檬酸合酶基因丰度,这可能会降低乙酰辅酶A到柠檬酸的转化,并且此酶为三羧酸循环限速酶,因此在连续免耕土壤中可能会降低三羧酸循环的反应速率。8. 在试验初始周期,各处理下产量差异并不明显,随着定位时间的增加,不同处理下产量差异变大,在Cycle 3之后,以NS和CN产量提升幅度较大。在这表明了随着定位时间的延长,翻耕与免耕轮耕处理和免耕与深松轮耕处理显着提高了耕地生产力水平。CN处理产量不稳定性指数最低,产量可持续性最高,表明翻耕与免耕轮耕处理为黄土旱塬适宜的增产稳产的耕作组合。总体来看,秸秆还田下长期定位轮耕与单一保护性耕作均表现出了土壤改良效应。不同耕作处理下连续免耕处理可以较好的提高土壤水分储量,同时周期内应用NS和CN轮耕均能有效提高休闲期土壤蓄水保墒能力。对土壤结构的恢复中,平衡施肥下NN处理土壤大团聚体增加速率最快。随着定位周期的增加,土壤有机质和全氮含量呈现出波动增加的趋势,连续定位多年后,NN 0-20 cm土层土壤有机质和全氮含量最高,但CN与CC较NN显着提高了20-40 cm土层土壤有机质和全氮含量。与连续翻耕比较,连续免耕处理下显着增加了原核生物固碳途径相关物种,并且降低了三羧酸循环相关基因,表明免耕的加入会增加土壤碳固定能力,降低碳排放速率。此外应用SS、NN、NS、CN均能显着降低全球增温潜势值。对产量分析表明,随着定位时间的延长,翻耕/免耕轮耕处理可有效提高耕地生产力水平。因此,黄土旱塬土壤改良土地生产力水平提升适宜的耕作方式应以免耕为基础,提高土壤碳固定能力,提高大团聚体含量与养分,并建议加入翻耕耕作措施,调节土壤结构与土壤养分分布,达到土壤改良与耕地生产力提升的目的。
王淑兰[8](2020)在《基于长期保护性轮耕的黄土旱塬春玉米田土壤蓄水培肥增产效应研究》文中研究说明旱作农业在中国的粮食生产、能源和经济发展中均发挥着重要作用。黄土旱塬属于典型的旱作农业区域,但由于几千年来不合理的密集农业活动,使得该地区水土流失严重、土壤水分保蓄能力下降、土壤养分损失严重。并且该区域季节性干旱频繁发生,导致区域土地生产力下降,作物产量表现出低而不稳的状态。提高土壤水分保蓄能力和土壤养分水平是该区域农业发展面临的重要问题。保护性耕作被认为是提高土壤水分保蓄能力和养分水平的有效措施。免耕具有防止水土流失以及节省人力物力的优点,但长期实施免耕容易发生土壤紧实、耕层上移和养分层化等问题。深松和翻耕能够加深耕层、降低土壤硬度、改善土壤孔隙结构和含水量,但长期使用翻耕使得土壤表面裸露,不利于土壤水分的保蓄,而且过多的扰动土壤破坏了土壤的团粒结构,降低了抗风蚀能力。连年的使用深松增加了生产成本,却没有达到增产的目标。因此,如何通建立合理的耕作措施以高效的利用有限的耕地资源,从而最大限度的提高耕地生产力是我们面临的重大考验。土壤轮耕通过将不同的耕作方式轮换使用,能扬长避短,有效克服单一耕作方式所带来的弊端,因此可设想为解决单一耕作措施弊病的有效方法。但黄土旱塬的轮耕实践是缺乏的,多年轮耕的土壤水分保蓄效应、养分提升效应和产量效应是未知的。鉴于此,为探究多年轮耕的土壤水分保蓄效应、养分提升效应和产量效应,为旱作农业生产耕作措施的选择提供科学支撑,本研究自2008年起,在合阳县甘井镇西北农林科技大学旱作试验站建立了保护系耕作长期定位试验(为期12年),以春玉米连作系统为研究对象,采用单因素随机区组设计,设置9种耕作模式,分别为:连续免耕处理(NT)、连续深松处理(ST)、连续翻耕处理(PT)、以及由免耕、深松和翻耕组合的两年轮换模式,免耕-深松轮耕(NS)、深松-翻耕轮耕(SP)、翻耕-免耕轮耕(PN),以及三年轮换模式,免耕-免耕-深松轮耕(NNS)、免耕-翻耕-深松轮耕(NPS)和翻耕-翻耕-深松轮耕模式(PPS),测定并分析土壤水分动态、土壤结构特性、养分累积、多年耕作后土壤细菌群落结构变化、产量、水肥利用及经济收益,旨在为半干旱区域旱作农田耕地生产力提升、土壤水分保蓄能力、土壤养分和作物产量的提升提供科学依据。本研究主要研究结果如下:1)各轮耕模式的实施能显着增加休闲期降雨的入渗,较PT增加休闲期土壤水分的补给,进而提高土壤墒情,缓解春旱。从2008年收获到2019年播前,共计11个休闲期中,土壤水分补给量平均值表现为:NPS>NT>SP>PN>ST>PT>NS>NNS>PPS。NS轮耕模式在干旱年休闲末期土壤含水量最高,较PT显着(P<0.05)增加9.0%;在平水年份以PPS轮耕模式最好,较PT显着(P<0.05)增加5.2%;而丰水年份则以NNS土壤墒情较好,较PT显着(P<0.05)增加5.2%。降水年型和耕作对生育期土壤蓄水量均有显着影响。在干旱年份,NNS和NS轮耕模式较PT显着(P<0.05)增加抽雄期土壤蓄水量14.5%和13.9%,NPS轮耕模式在灌浆期土壤蓄水量较PT显着(P<0.05)增加4.4%。在平水年,NNS和NPS轮耕模式较PT显着(P<0.05)增加抽雄期土壤蓄水量7.3%和4.9%,NNS、NPS、NS和ST灌浆期土壤蓄水量较PT显着(P<0.05)增加8.1~11.9%。可缓解由于降雨不足而引起的水分胁迫,保证水分的充足供应以保证产量的形成。在丰水年,NT处理抽雄和灌浆期土壤蓄水量分别较PT显着(P<0.05)增加6.5%和4.6%。从整个生育期来看,干旱年以NNS、NPS和PPS三种轮耕处理0~2m土壤蓄水量最高,平水年以NNS和NPS两种轮耕处理0~2m土壤蓄水量最高。丰水年以NNS轮耕处理0~2m土壤蓄水量最高。在经过12个生产年度后,各轮耕模式土壤水分的消耗主要发生在200~400 cm,且以ST处理土壤水分消耗最为严重,水分亏缺度最大。2)随着试验时间的延长,土壤容重、孔隙度、田间持水量和土壤水分亏缺度呈现出波动性的变化趋势。在0~60 cm土层,各轮耕模式间平均土壤容重和孔隙度差异不大。NPS、PPS、PN和ST处理田间持水量较PT增加0.8~3.5%(P>0.05);NPS、PPS、PN和NT处理土壤水分亏缺度较PT依次显着(P<0.05)增加6.6%、5.7%、7.8%和5.3%,但SP轮耕模式显着降低10.0%。在9种轮耕模式中,以NNS轮耕模式力稳性大团聚体含量和团聚体稳定性最高,较其它处理增加2.7~11.5%和3.8~21.1%;NT具有最高的水稳性大团聚体含量和最低的团聚体破坏率。3)经过多年试验之后,各轮耕模式土壤有机碳含量和储量均较试验前增加,以ST模式最为明显,较其它处理分别显着(P<0.05)增加6.2~21.7%和12.8~21.3%。但土壤全氮含量和储量以PN轮耕处理增加最明显,较其它处理显着(P<0.05)增加3.4~19.6%和2.6~14.9%。土壤全磷和速效磷含量均以NPS轮耕模式最高;全钾含量以NT处理最高;土壤速效钾含量以SP轮耕模式最高。轮耕模式显着影响了土壤细菌群落多样性,且以NPS轮耕模式细菌多样性和丰富度指数最高。NPS轮耕模式OUT数量较其它处理增加1.0~9.1%,Chao1指数增加4.9~27.8%,Shannon指数增加0.6~3.1%。本研究进一步冗余分析表明,土壤速效磷是决定土壤细菌结构组成的主要驱动因子,其次为全氮、全钾和有机碳,全磷对土壤细菌结构组成的影响程度最小。而且,寡营养型的物种,例如芽单胞菌门与土壤养分呈负相关关系。富营养型的物种,如拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门则是与土壤养分呈现正相关关系。因此,耕作通过秸秆残茬还田,使得土壤出现差异化的性质,最终驱动产生了差异的物种。4)降水年性对产量的影响显着高于耕作,在干旱年以ST处理增产效应最好,较其它处理增加1.8~13.4%;在平水年,ST、NPS和NS轮耕模产量较NNS、PPS、SP、PN、NT和PT产量依次增加3.1~18.9%、2.5~18.3%和2.5~18.3%;而在丰水年则是NPS轮耕模式产量最高,较其它处理增加2.4~15.2%。从12年平均来看,NPS轮耕模式产量、经济收益、降水利用效率,氮肥偏生产力和磷肥偏生产力最高;产量和降水利用效率较其它处理增加2.3~15.3%;经济收益较其它处理增加2.6~25.7%;氮、磷肥偏生产力依次较其它处理增加3.0~16.2%和2.4~15.4%。水分利用效率以ST处理最高,较其它处理增加0.4~11.4%。综上所述,以免耕为基础的保护性轮耕模式改善了耕层土壤结构,维持了较高的土壤养分含量,提升了土壤水分保蓄和供应能力,促进了作物对水分和养分的有效吸收,提升了产量、经济收益和水肥利用效率,降低了农业生产的碳足迹。不同降水年型下的优势轮耕处理不同,但总体上以NPS轮耕处理提升效果最好。因此,NPS轮耕模式可推荐为黄土旱塬和类似半干旱区域农田应用的轮耕模式。
张华英[9](2019)在《风沙土肥力及微生物多样性对保护性耕作的响应机制》文中提出风沙土农田土壤结构松散,有机质含量低,保水保肥能力差,微生物多样性减少,导致农田生产力下降。保护性耕作能有效改善土壤结构、提升土壤水分养分、促进作物增产,因此寻求一种适宜耕作技术是促进风沙土生产力发展的关键。本研究于2013-2017年在科尔沁风沙区比较了 4种保护性耕作措施(免耕、旋耕+秸秆覆盖、深松、高留茬旋耕)和传统耕作(CT)对土壤物理、化学、生物学性状及作物产量的影响,揭示保护性耕作对风沙土蓄水保墒保肥的调控机制,以期为该地区农业生产提供理论依据。结果表明:1.保护性耕作显着地(p<0.05)影响了土壤理化性状。4a以深松显着降低0-40 cm 土壤容重3.39%-8.78%;保护性耕作分别提高0-100 cm 土层平均含水量和贮水量7.75%-47.68%和 6.01-50.91mm;0-40 cm 土层>0.25 mm 团聚体含量提高 5.52%-20.61%;0-40cm土层有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别提高1.64%-14.51%、0.21%-23.70%、2.67%-16.85%、0.81%-25.95%和 1.55%-14.55%,保护性耕作下土壤养分含量逐年递增。试验前2a以深松对耕层土壤物理性状改善效果最佳,随耕作年限的延长,秸秆覆盖效果逐渐提升。4a均以秸秆覆盖对0-20 cm 土层土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾提升幅度最大,速效磷以深松效果最佳;20-40cm土层各化学指标均以深松改善效果最佳。2.保护性耕作显着地(p<0.05)提高了不同年份、不同生育时期、不同土层土层土壤酶活性及酶综合指数。4种酶活性年际间均表现为2014<2015<2013<2016。保护性耕作较传统耕作分别提升0-40 cm 土层蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性 0.91%-28.38%、4.00%-41.89%、0.87%-26.36%和 0.60%-33.90%。在 0-20cm 以秸秆覆处理下蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性、酶综合指数最高:在20-40cm 土层以深松表现最好。但碱性磷酸酶在0-40cm各土层均以深松处理表现最佳。3.保护性耕作提高了细菌群落a多样性,以免耕处理最高。保护性耕作通过增加全氮、含水量、大团聚体、有机质及速效养分含量提高富营养型细菌Proteobacteria(Alpha-、Beta-、Gamma-和 Delta-proteobacteria)、Bacteroidetes昶Gemmatimonadete s丰度,降低了寡营养型细菌 Chloroflexi、Acidobacteria、Firmicutes、Planctomycetes和Verrucomicrobia的丰度。与传统耕作相比,秸秆覆盖对Proteobacteria和Bacteroidetes增幅最大,分别提高29.14%和36.76%;以免耕对Gemmatimonadetes丰度提升最大,为30.52%。耕作措施对播种后及收获时土壤样品中细菌群落结构组分差异不显着。基于FAPROTAX功能预测,保护性耕作显着(p<0.05)影响反硝化细菌和硝化细菌丰度与群落组成。与传统耕作相比,保护性耕作提高了反硝化细菌Proteobacteria和Rhodoplanes的丰度,降低了起硝化作用的Crenarchaeota和氨氧化古菌Candidatus Nitrososphaera的丰度,提高了参与亚硝酸盐氧化过程的Nitrospirae和Nitrospira的丰度。4.保护性耕作显着地影响了不同时期的土壤真菌群落a多样性指数及结构(p<0.05)。风沙土农田真菌群落结构以Ascomycota和Basidiomycota为主,属水平上以 Guehomyces、Alternaria、Mortierella、Cladosporium 和 Fusarium 为主,其中秸秆覆盖通过提高土壤碳氮比提升了 Basidiomycota和Guehomyces含量43.84%。FUNGuild功能预测表明,保护性耕作较传统耕作降低了病理型真菌36.56%-61.62%。耕作措施显着地影响了植物病原真菌丰度及结构,尤以播种后土壤中病原真菌组分变化较大,保护性耕作较传统耕作主要降低了病原真菌属Alternaria、Cladosporium和Fusarium的比例。5.保护性耕作较传统耕作增加了微生物分子生态网络的节点数、连接数、平均连通度、模块数,使得网络结构复杂化。保护性耕作提高了网络中重要节点的个数,改变了其关键物种种类。门水平上,传统耕作中关键物种以Ascomycota为主,免耕中以Bacteroidetes为主,而秸秆覆盖和深松中则以Ascomycota和Proteobacteria为关键物种。6.保护性耕作显着改善了产量构成因素、提高了玉米产量及水分利用效率(p<0.05),提高经济效益。保护性耕作分别提高玉米籽粒产量、秸秆产量及水分利用效率3.25%-27.17%、3.22%-27.81%和2.77%-24.99%。灰色关联度分析表明,玉米产量与全氮、大团聚体、碱解氮关联度较高。试验前2a以深松处理玉米产量及效益较高,但随耕作年限的延长,秸秆覆盖、免耕产量及经济效益逐渐提升,但以免耕节省成本投入,其产投比最大。
邓超超[10](2019)在《耕作措施对陇中旱农区小麦豌豆轮作系统土壤微生物学特性的影响》文中研究指明土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,与土壤质量密切相关,适宜的耕作措施和秸秆管理方式能为土壤微生物创造良好的土壤环境,进而对提高土壤质量、农业可持续发展具有重要意义。本研究依托2001年在陇中旱农区建立的长期保护性耕作定位试验,于2017年研究了传统耕作(T)与三种保护性耕作,即免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)、传统耕作秸秆翻埋(TS)对春小麦和豌豆生育期土壤温度、土壤含水量、土壤有机碳、土壤全氮、土壤微生物量碳氮、土壤微生物群落(细菌、真菌)丰度和多样性的影响,探究了耕作措施对麦豆轮作系统土壤微生物学特性的影响及机制。主要研究结果如下:1.相对于传统耕作,保护性耕作显着增加了作物成熟期0-30 cm土层微生物量碳、氮含量,其中以免耕秸秆覆盖最为显着。NTS处理下春小麦成熟期0-10cm土层中土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量比T处理分别提高了40.43%、30.56%;豌豆成熟期10-30cm土层NTS处理下土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量比T处理分别提高了64.64%、41.25%。2.免耕(NTS、NT)较传统耕作有利于提高豌豆成熟期0-30cm土层细菌和0-10cm土层真菌OTU种类,且特有种类也相对较高,细菌OTU种类高于真菌。细菌以放线菌门(36.80%)、变形菌门(15.24%)、绿弯菌门(10.47%)和酸杆菌门(10.29%)为优势种群,真菌以子囊菌门(61.58%)、担子菌门(15.22%)为优势种群,且放线菌门、担子菌门为特有优势种群。3.与传统耕作相比,保护性耕作能够显着降低土壤温度,提高土壤含水量,增加土壤有机碳含量。NTS处理下春小麦和豌豆生育期0-15cm土层平均土壤温度较T处理分别降低1.43℃和2.17℃;NTS处理下春小麦生育期0-30cm土层平均含水量较T处理提高17.10%;NTS处理下豌豆成熟期0-10cm、10-30cm土层土壤有机碳含量较T处理分别提高26.02%、19.57%。土壤温度、水分、有机碳与土壤微生物特性指标(SMBC、SMBN、细菌、真菌)之间均存在显着(P<0.05)或极显着(P<0.01)相关性。综上所述,在陇中旱农区小麦豌豆轮作系统中细菌OTU种类高于真菌;细菌以放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门为优势种群,真菌以子囊菌门、担子菌门为优势种群,且放线菌门、担子菌门为特有优势种群。应用免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施改善了微生物生境,从而提高土壤微生物多样性,增加微生物量碳氮含量,增加土壤碳氮固存,有利于提高土壤质量。
二、免耕与覆盖对土壤微生物数量及组成的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、免耕与覆盖对土壤微生物数量及组成的影响(论文提纲范文)
(1)不同耕作模式对稻田温室气体排放及水稻氮吸收的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略语表 |
第一章 前言 |
1.1 研究问题的由来 |
1.2 耕作模式对作物氮吸收的影响 |
1.2.1 土壤氮素的研究 |
1.2.2 不同耕作模式对根系的影响 |
1.3 耕作模式下稻田土壤微生物群落 |
1.4 不同耕作模式下土壤硝化与反硝化作用研究 |
1.4.1 土壤硝化及反硝化作用研究意义 |
1.4.2 不同耕作模式对土壤硝化作用影响研究 |
1.4.3 不同耕作模式对土壤反硝化作用影响研究 |
1.5 耕作措施对甲烷与氧化亚氮排放的影响 |
1.5.1 CH_4排放与耕作模式的关系 |
1.5.2 N_2O排放与耕作模式的关系 |
1.6 耕作方式对水稻产量的影响 |
1.7 不同耕作模式的生态评估 |
1.7.1 生态系统净经济效益的评价 |
1.7.2 农业碳足迹的评价 |
1.7.3 农业能量足迹的评估 |
1.8 研究目的及意义 |
1.9 技术路线 |
第二章 材料与方法 |
2.1 供试材料 |
2.2 试验地基本情况 |
2.3 试验设计 |
2.4 试验指标与方法 |
2.4.1 试验前样品预处理 |
2.4.2 土壤理化性质测定 |
2.4.3 植株指标测定 |
2.4.4 CH_4与N_2O温室气体排放的测定 |
2.4.5 碳足迹(CF)及能量收支生态评估 |
2.4.6 土壤硝化作用及反硝化作用速率测定 |
2.4.7 土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFA)的测定 |
2.4.8 土壤氮循环功能微生物群落丰度测定 |
2.5 生态经济效应计算 |
2.5.1 经济效益(EB)的计算 |
2.5.2 生态经济效益(EEB)的计算 |
2.5.3 净生态经济效益(NEEB)的计算 |
2.6 数据处理与分析 |
第三章 不同耕作模式对土壤理化性质的影响 |
3.1 不同耕作模式对土壤NH_4~+和NO_3~-的影响 |
3.2 不同耕作模式对土壤DOC与 SOC含量的影响 |
3.3 不同耕作模式对土壤氧化还原电位Eh的影响 |
3.4 不同耕作模式对土壤MBC含量的影响 |
3.6 讨论 |
3.6.1 不同耕作模式对土壤NH_4~+与NO_3~-的影响 |
3.6.2 不同耕作模式对土壤Eh的影响 |
3.6.3 不同耕作模式对土壤DOC、SOC及 MBC的影响 |
3.7 小结 |
第四章 不同耕作模式对土壤微生物群落的影响 |
4.1 不同耕作模式对土壤硝化及反硝化作用的影响 |
4.2 不同耕作模式对土壤磷脂脂肪酸含量(PLFAs)的影响 |
4.2.1 土壤总微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)变化 |
4.2.2 不同耕作模式下土壤细菌的磷脂脂肪酸含量 |
4.2.3 不同耕作模式下土壤真菌的磷脂脂肪酸含量 |
4.2.4 不同耕作模式下土壤放线菌的磷脂脂肪酸含量 |
4.2.5 不同耕作模式下土壤革兰氏阴/阳性菌 |
4.2.6 不同耕作模式下磷脂脂肪酸比值 |
4.2.7 土壤细菌多样性指数的评价 |
4.3 不同耕作模式对土壤关键微生物功能基因丰度的的影响 |
4.3.1 不同耕作模式对土壤硝化作用关键功能基因丰度AOA及 AOB的影响 |
4.3.2 不同耕作模式对土壤反硝化作用关键功能基因丰度的影响 |
4.4 讨论 |
4.4.1 不同耕作模式对土壤硝化及反硝化作用的影响 |
4.4.2 不同耕作模式对土壤微生物群落的影响 |
4.4.3 不同耕作模式对土壤关键功能基因丰度与活性的影响 |
4.5 小结 |
第五章 不同耕作模式对水稻产量、氮吸收的影响 |
5.1 结果与分析 |
5.1.1 不同耕作模式对水稻根系形态的影响 |
5.1.2 不同耕作模式对水稻根系硝酸还原酶Nr和谷氨酰胺合成酶GS的影响 |
5.1.3 不同耕作模式对水稻产量的影响 |
5.1.4 不同耕作模式对水稻氮吸收的影响 |
5.1.5 土壤硝化作用与水稻氮吸收的内在关系的分析 |
5.2 讨论 |
5.2.1 不同耕作模式对根系形态的影响 |
5.2.2 不同耕作模式对根系酶活性的影响 |
5.2.3 不同耕作模式对水稻产量的影响 |
5.2.4 不同耕作模式对水稻氮吸收量的影响 |
5.3 小结 |
第六章 不同耕作模式下温室气体排放、碳足迹、能量收支与净生态经济效益的评估 |
6.1 结果与分析 |
6.1.1 CH_4 排放通量 |
6.1.2 CH_4 累积排放量 |
6.1.3 N_2O排放通量 |
6.1.4 N_2O累积排放量 |
6.1.5 GWP与 GHGI |
6.1.6 不同耕作模式对稻田碳足迹(CF)的影响 |
6.1.7 不同耕作模式对农业能量总支出的影响 |
6.1.8 碳足迹多元回归分析 |
6.1.9 不同耕作模式对EB、EEB和 NEEB的影响 |
6.2 讨论 |
6.2.1 耕作模式对CH_4排放的影响 |
6.2.2 耕作模式对N_2O排放的影响 |
6.2.3 不同耕作模式对水稻GWP与 GHGI的影响 |
6.2.4 不同耕作模式对稻田碳足迹及能量足迹农业投入的影响 |
6.2.5 不同耕作模式对稻田总碳排放、碳足迹和能量足迹的影响 |
6.2.6 不同耕作模式对水稻EB、EEB和 NEEB的影响 |
6.3 小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表论文与参加项目情况 |
致谢 |
(2)耕作方式对土壤有机碳、微生物及线虫群落的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 耕作方式对土壤团聚体的影响 |
1.2.2 耕作方式对土壤有机碳的影响 |
1.2.3 耕作方式对土壤微生物及线虫群落的影响 |
1.3 研究内容 |
1.4 技术路线 |
第二章 材料与方法 |
2.1 研究区域概况及试验设置 |
2.2 土壤样品采集 |
2.3 测定方法 |
2.3.1 土壤团聚体组成及团聚体稳定性的测定 |
2.3.2 土壤理化性质的测定 |
2.3.3 土壤活性有机碳组分的测定 |
2.3.4 土壤有机碳矿化的测定 |
2.3.5 土壤微生物群落的测定 |
2.3.6 土壤线虫的分离和鉴定 |
2.4 数据处理与统计分析 |
第三章 结果 |
3.1 耕作方式对土壤团聚体的影响 |
3.1.1 耕作方式对土壤团聚体组成的影响 |
3.1.2 耕作方式对土壤团聚体稳定性的影响 |
3.2 耕作方式对土壤理化性质的影响 |
3.2.1 土壤p H值与含水量 |
3.2.2 土壤全氮 |
3.2.3 土壤铵态氮、硝态氮 |
3.3 耕作方式对土壤团聚体有机碳的影响 |
3.3.1 耕作方式对土壤有机碳含量的影响 |
3.3.2 耕作方式对土壤团聚体有机碳含量的影响 |
3.3.3 耕作方式对土壤活性有机碳含量的影响 |
3.3.4 耕作方式对土壤团聚体活性有机碳含量的影响 |
3.3.5 土壤有机碳组分与土壤团聚体稳定性指标的相关性 |
3.3.6 耕作方式对土壤团聚体有机碳矿化速率和累积矿化量的影响 |
3.4 耕作方式对土壤团聚体微生物群落的影响 |
3.4.1 耕作方式对土壤微生物群落组成的影响 |
3.4.2 耕作方式对土壤团聚体微生物群落组成的影响 |
3.4.3 耕作方式对土壤团聚体微生物多样性的影响 |
3.4.4 土壤团聚体微生物群落与土壤环境因子的关系 |
3.5 耕作方式对土壤团聚体线虫群落的影响 |
3.5.1 耕作方式对土壤团聚体线虫总数的影响 |
3.5.2 耕作方式对土壤团聚体线虫营养类群的影响 |
3.5.3 耕作方式对土壤团聚体线虫群落生态指标的影响 |
3.5.4 土壤团聚体线虫群落与土壤环境因子的关系 |
3.6 土壤有机碳、土壤微生物及土壤线虫的相互作用 |
第四章 讨论 |
4.1 耕作方式对土壤团聚体的影响 |
4.2 耕作方式对土壤理化性质的影响 |
4.3 耕作方式对土壤团聚体有机碳的影响 |
4.3.1 耕作方式对土壤团聚体有机碳含量的影响 |
4.3.2 耕作方式对土壤团聚体活性有机碳组分的影响 |
4.3.3 耕作方式对土壤团聚体有机碳矿化的影响 |
4.4 耕作方式对土壤团聚体微生物群落的影响 |
4.5 耕作方式对土壤团聚体线虫群落的影响 |
4.6 土壤有机碳、土壤微生物及土壤线虫的相互作用 |
第五章 结论 |
5.1 主要结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
(3)免耕对黑土农田土壤微生物群落结构的影响(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 研究目的与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 土壤微生物在农田生态系统中的作用 |
1.2.2 保护性耕作研究现状 |
1.2.3 土壤微生物多样性的研究方法 |
1.3 研究内容、技术路线和创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
第2章 免耕对土壤基础物理化学和生物属性的影响 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 研究区概况 |
2.1.2 样品的采集与处理 |
2.1.3 土壤理化生性质测定 |
2.1.4 统计分析方法 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 免耕对土壤物理化学和生物属性的影响 |
2.2.2 免耕对土壤有机碳组分的影响 |
2.3 讨论 |
2.3.1 土壤理化生属性对耕作和土壤深度的响应 |
2.3.2 土壤有机碳组分和储量对耕作和土壤深度的响应 |
2.4 小结 |
第3章 免耕对土壤细菌群落结构的影响 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 研究区概况和样品的采集与处理 |
3.1.2 细菌的定量PCR测定 |
3.1.3 细菌高通量测序 |
3.1.4 统计分析方法 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 免耕对土壤细菌丰度和群落组成的影响 |
3.2.2 免耕对土壤细菌群落多样性的影响 |
3.2.3 免耕对土壤功能细菌的影响 |
3.2.4 土壤细菌群落与土壤理化性质的关系 |
3.3 讨论 |
3.3.1 免耕对土壤细菌群落多样性和组成的影响 |
3.3.2 土壤细菌多样性和组成与土壤理化性质的关系 |
3.4 小结 |
第4章 免耕对土壤真菌群落结构的影响 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 研究区概况和样品的采集与处理 |
4.1.2 真菌ITS的荧光定量PCR |
4.1.3 真菌ITS的 Illumina Miseq高通量测序 |
4.1.4 Illumina Miseq高通量测序数据的分析方法 |
4.1.5 统计分析方法 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 免耕对土壤真菌丰度和群落组成的影响 |
4.2.2 免耕对土壤真菌群落多样性的影响 |
4.2.3 免耕对土壤潜在的致病菌和有益菌的影响 |
4.2.4 土壤真菌群落与土壤理化性质的关系 |
4.3 讨论 |
4.3.1 免耕对土壤真菌群落多样性和组成的影响 |
4.3.2 土壤真菌多样性和组成与土壤理化性质的关系 |
4.4 小结 |
第5章 免耕对土壤固氮菌群落结构的影响 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 研究区概况和样品的采集与处理 |
5.1.2 固氮菌nif H基因的定量PCR分析 |
5.1.3 固氮菌nif H基因的Illumina Miseq高通量测序 |
5.1.4 Illumina Miseq高通量测序数据的分析方法 |
5.1.5 统计分析方法 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 免耕对土壤固氮菌丰度和群落组成的影响 |
5.2.2 免耕对土壤固氮菌群落多样性的影响 |
5.2.3 土壤固氮菌群落与土壤理化性质的关系 |
5.3 讨论 |
5.3.1 免耕对土壤固氮菌群落多样性和组成的影响 |
5.3.2 土壤固氮菌多样性和组成对土壤理化性质的响应 |
5.4 小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(4)干旱绿洲绿肥还田利用方式对玉米田土壤碳平衡的短期效应(论文提纲范文)
摘要 |
Summary |
前言 |
第一章 研究进展 |
1.1 农田土壤碳库概述 |
1.2 影响农田土壤碳平衡的关键因素 |
1.3 绿肥对农田土壤碳库的影响 |
1.4 小结 |
第二章 研究内容与方法 |
2.1 试验区概况 |
2.2 试验设计 |
2.3 主要研究内容 |
2.4 技术路线 |
2.5 试验材料 |
2.6 项目测定与计算方法 |
2.7 数据统计与分析 |
第三章 绿肥还田利用方式对土壤有机碳的影响 |
3.1 绿肥不同还田利用方式下玉米地下部固碳量与绿肥还田固碳量 |
3.2 绿肥不同还田利用方式下玉米全生育期平均土壤全碳含量 |
3.3 绿肥不同还田利用方式下玉米全生育期土壤有机碳含量 |
3.4 绿肥不同还田利用方式下土壤团聚体有机碳含量 |
3.5 绿肥不同还田利用方式下土壤微生物量碳 |
3.6 小结 |
第四章 绿肥不同还田利用方式对土壤呼吸碳排放的影响 |
4.1 绿肥不同还田利用方式下土壤呼吸速率动态变化 |
4.2 绿肥不同还田利用方式下土壤CO_2排放量 |
4.3 绿肥不同还田利用方式下0-30 cm土壤含水量变化 |
4.4 土壤温度动态变化及Q_(10)对绿肥不同还田利用方式的响应 |
4.5 土壤呼吸速率与土壤水热、有机碳含量的相关关系 |
4.6 小结 |
第五章 绿肥不同还田方式对土壤碳平衡的短期效应 |
5.1 玉米产量对绿肥不同还田利用方式的响应 |
5.2 碳排放效率对绿肥不同还田利用方式的响应 |
5.3 农田碳收支特征对绿肥不同还田利用方式的响应 |
5.4 土壤碳平衡对绿肥不同还田利用方式的响应 |
5.5 小结 |
第六章 讨论与结论 |
6.1 讨论 |
6.2 结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
在读期间发表论文和研究成果等 |
导师简介 |
(5)耕作与施氮对麦玉两熟制农田土壤特性和产量的影响机制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 耕作与施氮对土壤特性的影响 |
1.2.2 耕作与施氮对土壤水分和养分的影响 |
1.2.3 耕作与施氮对土壤微生物区系的影响 |
1.2.4 耕作与施氮对作物生长发育的影响 |
1.2.5 耕作与施氮对作物产量与品质的影响 |
1.3 研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 耕作方式与施氮对土壤团粒结构的影响 |
2.1 引言 |
2.2 |
2.2.1 试验地概况 |
2.2.2 试验设计 |
2.2.3 测定项目及方法 |
2.2.4 数据处理 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 耕作与施氮对土壤0~20cm团粒结构的影响 |
2.3.2 耕作与施氮对土壤20~40cm团粒结构的影响 |
2.4 结论与讨论 |
3 耕作方式与施氮对土壤耕层氮素的影响 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 测定项目及方法 |
3.2.2 数据处理 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 耕作与施氮对土壤碱解氮和全氮的影响 |
3.3.2 耕作与施氮对土壤铵态氮和硝态氮的影响 |
3.4 结论与讨论 |
3.4.1 耕作与施氮对土壤碱解氮和全氮的影响 |
3.4.2 耕作方式与施氮对土壤铵态氮和硝态氮的影响 |
4 耕作方式与施氮对耕层土壤酶活性、微生物量碳氮及微生物群落多样性的影响 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 测定项目及方法 |
4.2.2 数据处理 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 耕作与施氮对土壤酶活性的影响 |
4.3.2 耕作与施氮对土壤微生物量碳氮的影响 |
4.3.3 耕作方式对土壤微生物群落的影响 |
4.4 结论与讨论 |
4.4.1 耕作与施氮对土壤酶活性的影响 |
4.4.2 耕作与施氮对土壤微生物量碳氮的影响 |
4.4.3 耕作与施氮对土壤微生物群落多样性的影响 |
5 耕作方式与施氮对小麦和玉米籽粒产量和品质的影响 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 测定项目及方法 |
5.2.2 数据处理 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 耕作与施氮对小麦和玉米产量及构成因素的影响 |
5.3.2 耕作与施氮对小麦籽粒品质的影响 |
5.3.3 耕作与施氮对小麦和玉米产量影响的相关性分析及主成分分析 |
5.4 结论与讨论 |
5.4.1 耕作与施氮对小麦和玉米产量的影响 |
5.4.2 耕作与施氮对小麦品质的影响 |
6 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.1.1 耕作方式与施氮对土壤团粒结构的影响 |
6.1.2 耕作方式与施氮对土壤耕层氮素的影响 |
6.1.3 耕作方式与施氮对耕层土壤酶活性、微生物量碳氮及微生物群落的影响 |
6.1.4 耕作方式与施氮对小麦和玉米籽粒产量和品质的影响 |
6.2 主要创新点 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间取得的研究成果目录 |
(6)黄土高原半干旱区土壤细菌与自养固碳微生物多样性对耕作措施的响应(论文提纲范文)
摘要 |
SUMMARY |
引言 |
第一章 文献综述 |
1 土壤碳固定对碳循环的意义 |
2 土壤微生物对农田碳库碳循环的意义 |
3 土壤细菌对耕作措施的响应 |
4 耕作措施对土壤微生物碳源利用的影响 |
5 土壤微生物固碳途径 |
6 土壤微生物研究方法 |
7 小结 |
第二章 试验材料与方法 |
1 研究区域概况 |
2 研究内容 |
3 技术路线 |
4 试验设计 |
5 主要测定指标和方法 |
5.1 土样的采集与处理 |
5.2 土壤理化性质和Rubisco酶活性测定 |
5.3 土壤微生物碳代谢测定 |
5.4 固碳功能基因cbbL和细菌菌群组成测定 |
6 数据处理 |
第三章 结果与分析 |
1 耕作措施对土壤主要理化性质的影响 |
2 不同耕作措施下土壤Rubisco酶活性的变化 |
3 不同耕作措施对土壤微生物碳源代谢活性的影响 |
3.1 不同耕作措施下土壤微生物整体利用碳源变化特征 |
3.2 不同耕作措施下微生物培养96h后对六大碳源的利用强度 |
3.3 不同耕作措施下微生物整个培养过程中对六类碳源的利用强度 |
3.4 不同耕作措施下微生物群落多样性指数的计算 |
4 不同耕作措施对细菌群落结构的影响 |
4.1 .不同耕作措施下细菌群落的OTU韦恩图 |
4.2 不同耕作措施下各处理OTU划分和分类地位鉴定结果统计分析 |
4.3 不同耕作措施下细菌群落的Alpha多样性分析 |
4.4 不同耕作措施下土壤细菌门、纲分类水平结果与分析 |
5 不同耕作措施对土壤碳功能微生物的影响 |
5.1 不同耕作措施下土壤自养固碳微生物稀释性曲线 |
5.2 不同耕作措施下土壤自养固碳微生物菌群共有OTU韦恩图分布 |
5.3 不同耕作措施对自养固碳微生物菌群丰度的影响 |
5.4 不同耕作措施下自养固碳微生物菌群门、属水平结果与分析 |
6 不同耕作措施下土壤碳固存与土壤细菌及碳功能微生物的关系 |
6.1 土壤有机碳与土壤细菌的关系 |
6.2 土壤有机碳与土壤碳功能微生物的关系 |
第四章 讨论与结论 |
1 讨论 |
1.1 耕作措施对土壤碳固存的影响 |
1.2 耕作措施对土壤Rubisco酶活性的影响 |
1.3 不同耕作措施影响碳固存的微生物学机制 |
2 结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
在读期间发表论文和研究成果等 |
导师简介 |
(7)黄土旱塬麦玉轮作田长期定位耕作的土壤改良及耕地生产力提升效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 研究进展 |
1.2.1 耕作对土壤结构的影响 |
1.2.2 耕作对土壤水分的影响 |
1.2.3 耕作对土壤碳、氮的影响 |
1.2.4 耕作对土壤微生物的影响 |
1.2.5 耕作对作物产量的影响 |
1.2.6 黄土旱塬耕作现状及发展 |
第二章 研究区域与方法 |
2.1 试验区概况 |
2.2 试验设计 |
2.3 耕作处理 |
2.4 施肥和耕作处理组合 |
2.5 田间管理与试验材料 |
2.6 研究内容 |
2.7 技术路线 |
第三章 长期定位耕作对土壤水分的影响 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 样品采集与测定 |
3.1.1.1 土壤水分测定 |
3.1.1.2 生育期耗水量计算(ET) |
3.1.1.3 生育期水分利用效率(WUE)和休闲期蓄墒率 |
3.2 数据分析 |
3.3 结果分析 |
3.3.1 长期施肥与耕作下0-200cm土层土壤贮水量周期变化动态 |
3.3.2 长期施肥与耕作对小麦关键生育时期土壤水分的影响 |
3.3.3 长期施肥与耕作对玉米关键生育时期土壤水分的影响 |
3.3.4 长期施肥与耕作对周期内土壤水分变化量的影响 |
3.3.5 耕作方式对土壤水分垂直分布的影响 |
3.3.6 施肥方式对土壤水分垂直分布的影响 |
3.3.7 长期施肥与耕作对休闲期蓄墒率的影响 |
3.3.8 长期施肥与耕作对水分利用效率的影响 |
3.4 讨论 |
3.5 小结 |
第四章 长期定位耕作对土壤结构的影响 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 样品采集与测定 |
4.1.1.1 土壤团聚体样品采集与测定 |
4.1.1.2 土壤容重、孔隙度样品采集与测定 |
4.2 数据分析 |
4.3 结果分析 |
4.3.1 0-20cm土层土壤大团聚体含量(R_(0.25))周期变化动态 |
4.3.2 20-40cm土层土壤大团聚体含量(R_(0.25))周期变化动态 |
4.3.3 长期定位耕作对0-20cm土层土壤大团聚体含量的影响 |
4.3.4 长期定位耕作对20-40cm土层土壤大团聚体含量的影响 |
4.3.5 周期内土壤大团聚体变化量 |
4.3.6 不同耕作方式下土壤容重变化动态 |
4.3.7 定位多年后不同耕作方式下土壤容重 |
4.3.8 不同耕作方式下土壤孔隙度变化动态 |
4.3.9 定位多年后不同耕作方式下土壤孔隙度 |
4.4 讨论 |
4.5 小结 |
第五章 长期定位耕作对土壤碳、氮及温室气体排放的影响 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 样品采集与测定 |
5.1.1.1 土壤样品的采集 |
5.1.1.2 土壤有机碳、全氮含量测定 |
5.1.1.3 农田二氧化碳与氧化亚氮排放测定 |
5.2 数据分析 |
5.3 结果分析 |
5.3.1 长期施肥与耕作对0-20cm土层土壤有机质含量的影响 |
5.3.2 长期施肥与耕作对20-40cm土层土壤有机质含量的影响 |
5.3.3 长期施肥与耕作对0-20cm土层土壤有机质含量的影响 |
5.3.4 长期施肥与耕作对20-40cm土层土壤有机质含量的影响 |
5.3.5 长期施肥与耕作对0-20cm土层土壤全氮含量的影响 |
5.3.6 长期施肥与耕作对20-40cm土层土壤全氮含量的影响 |
5.3.7 长期施肥与耕作对0-20cm土层土壤全氮含量的影响 |
5.3.8 长期施肥与耕作对20-40cm土层土壤全氮含量的影响 |
5.3.9 耕作对土壤CO_2排放的影响 |
5.3.10 施肥对土壤CO_2排放的影响 |
5.3.11 耕作对N_2O排放的影响 |
5.3.12 施肥对N_2O排放的影响 |
5.3.13 耕作对GWP的影响 |
5.3.14 施肥对GWP的影响 |
5.4 讨论 |
5.4.1 耕作对土壤碳、氮含量的影响 |
5.4.2 耕作对农田土壤二氧化碳和氧化亚氮排放的影响 |
5.5 小结 |
第六章 长期定位耕作的土壤微生物特征 |
6.1 材料与方法 |
6.1.1 样品采集与测定 |
6.1.1.1 土壤样品采集 |
6.1.3.2 土壤细菌多样性测定 |
6.1.1.3 土壤微生物宏基因组测序 |
6.2 数据分析 |
6.3 结果分析 |
6.3.1 群落结构相似性分析 |
6.3.2 长期施肥对土壤细菌多样性的影响 |
6.3.3 长期定位耕作对土壤细菌多样性的影响 |
6.3.4 长期施肥与耕作对细菌群落组成的影响 |
6.3.5 长期定位耕作对细菌群落组成的影响 |
6.3.6 长期施肥对细菌群落组成的影响 |
6.3.7 宏基因组视角下典型处理物种与功能差异分析 |
6.3.8 功能差异总览 |
6.3.9 原核生物固碳途径 |
6.3.10 三羧酸循环途径 |
6.4 讨论 |
6.4.1 长期施肥与耕作对土壤细菌多样性的影响 |
6.4.2 长期定位耕作对土壤代谢功能的影响 |
6.5 结论 |
第七章 长期定位耕作的产量效应及产量可持续性 |
7.1 材料与方法 |
7.1.1 样品采集与测定 |
7.1.2 产量稳定性与可持续性指数计算 |
7.1.3 增产率计算 |
7.2 数据分析 |
7.3 结果分析 |
7.3.1 常规施肥下耕作对作物产量的影响 |
7.3.2 平衡施肥下耕作对作物产量的影响 |
7.3.3 减量施肥下耕作对作物产量的影响 |
7.3.4 常规施肥下不同耕作处理产量变化 |
7.3.5 平衡施肥下不同耕作处理产量变化 |
7.3.6 减量施肥下不同耕作处理产量变化 |
7.3.7 施肥与耕作对产量稳定性的影响 |
7.3.8 施肥与耕作对产量可持续性的影响 |
7.4 讨论 |
7.5 结论 |
第八章 主要结论、创新点与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 主要创新点 |
8.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)基于长期保护性轮耕的黄土旱塬春玉米田土壤蓄水培肥增产效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 保护性耕作研究进展 |
1.2.1 保护性耕作的概念与发展 |
1.2.2 保护性耕作对土壤水分的影响 |
1.2.3 保护性耕作对土壤结构的影响 |
1.2.4 保护性耕作对土壤化学性质和微生物学性质的影响 |
1.2.5 保护性耕作对作物产量的影响 |
第二章 研究区域与方法 |
2.1 试验区概况 |
2.2 试验设计 |
2.3 耕作处理及田间管理 |
2.4 研究内容 |
2.4.1 长期不同轮耕模式对旱作春玉米田土壤水分的影响 |
2.4.2 长期不同轮耕模式对旱作春玉米田土壤结构改良的影响 |
2.4.3 长期不同轮耕模式对旱作春玉米田土壤化学和生物学特性的影响 |
2.4.4 长期不同轮耕模式对旱作春玉米产量、碳足迹和经济收益的影响 |
2.5 技术路线 |
2.6 测定项目与方法 |
2.6.1 土壤物理性质的测定 |
2.6.1.1 土壤水分测定 |
2.6.1.2 生育期耗水量计算(ET) |
2.6.1.3 土壤水分补给量和补给系数 |
2.6.1.4 降水年型的划分 |
2.6.1.5 土壤团聚体样品采集与测定 |
2.6.1.6 土壤容重、孔隙度、田间持水量及土壤水分亏缺度测定 |
2.6.2 土壤化学和生物学性质的测定 |
2.6.2.1 土壤样品的采集 |
2.6.2.2 土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量测定 |
2.6.2.3 土壤细菌多样性测定 |
2.6.3 产量测定 |
2.6.3.1 产量稳定性与可持续性指数计算 |
2.6.3.2 降水年型的划分 |
2.6.3.3 水分、降水利用效率、肥料氮偏生产力和肥料磷偏生产力计算 |
2.6.4 农业碳足迹的计算 |
2.6.5 经济收益的计算 |
2.7 数据处理及分析 |
第三章 长期不同轮耕模式对旱作春玉米田土壤水分的影响 |
3.1 休闲期土壤水分特征 |
3.1.1 休闲期降雨对土壤水分补给的影响 |
3.1.2 休闲末期土壤水分恢复剖面特征 |
3.2 不同轮耕模式生育期土壤水分特征 |
3.2.1 不同轮耕模式生育期土壤蓄水量变化特征 |
3.2.1.1 三年轮耕模式生育期土壤蓄水量变化特 |
3.2.1.2 两年轮耕模式生育期土壤蓄水量变化特征 |
3.2.2 不同轮耕模式关键生育期土壤水分剖面特征 |
3.2.2.1 三年轮耕模式关键生育期土壤水分剖面特征 |
3.2.2.2 两年轮耕模式关键生育期土壤水分剖面特征 |
3.3 生育期耗水特征 |
3.4 土壤水分平衡 |
3.5 讨论 |
3.6 小结 |
第四章 长期不同轮耕模式对旱作春玉米田土壤结构改良的影响 |
4.1 不同轮耕模式对土壤容重的影响 |
4.1.1 三年轮耕模式对土壤容重的影响 |
4.1.2 两年轮耕模式对土壤容重的影响 |
4.2 不同轮耕模式对土壤孔隙度的影响 |
4.2.1 三年轮耕模式对土壤孔隙度的影响 |
4.2.2 两年轮耕模式对土壤孔隙度的影响 |
4.3 不同轮耕模式对田间持水量的影响 |
4.3.1 三年轮耕模式对田间持水量的影响 |
4.3.2 两年轮耕模式对田间持水量的影响 |
4.4 不同轮耕模式对土壤水分亏缺度的影响 |
4.4.1 三年轮耕模式对土壤水分亏缺度的影响 |
4.4.2 两年轮耕模式对土壤水分亏缺度的影响 |
4.5 不同轮耕模式对土壤团聚体的影响 |
4.5.1 不同轮耕模式对土壤团聚体分布的影响 |
4.5.2 不同轮耕模式对土壤团聚体稳定性的影响 |
4.6 讨论 |
4.6.1 长期轮耕模式对土壤容重与孔隙度的影响 |
4.6.2 长期轮耕模式对田间持水量和土壤水分亏缺度的影响 |
4.6.3 长期不同轮耕模式对土壤团聚体的影响 |
4.7 小结 |
第五章 长期轮耕模式对旱作春玉米田土壤化学和生物学特性的影响 |
5.1 不同轮耕模式下土壤有机碳含量和储量变化 |
5.2 不同轮耕模式下土壤全氮含量和储量变化 |
5.3 不同轮耕模式下土壤全磷含量的变化 |
5.4 不同轮耕模式下土壤速效磷含量的变化 |
5.5 不同轮耕模式下土壤全钾含量的变化 |
5.6 不同轮耕模式下土壤速效钾含量的变化 |
5.7 土壤微生物学性质变化 |
5.7.1 土壤细菌 α 多样性 |
5.7.2 土壤细菌群落组成 |
5.7.3 土壤化学特性和细菌群落之间的相关关系 |
5.8 讨论 |
5.8.1 长期轮耕模式对土壤有机碳的影响 |
5.8.2 耕作对土壤全氮含量的影响 |
5.8.3 耕作对土壤磷和钾含量的影响 |
5.8.4 长期轮耕模式对土壤细菌群落组成与多样性的影响 |
5.9 小结 |
第六章 不同轮耕模式对旱作春玉米产量、碳足迹和经济收益的影响 |
6.1 长期轮耕模式的产量效应 |
6.1.1 三年轮耕模式下春玉米产量效应 |
6.1.2 两年轮耕模式的产量效应 |
6.2 不同降水年型下轮耕模式的产量效应 |
6.2.1 不同降水年型下三年轮耕模式春玉米产量效应 |
6.2.2 不同降水年型下两年轮耕模式春玉米产量效应 |
6.3 不同轮耕周期下轮耕模式的产量效应 |
6.3.1 不同轮耕周期下三年轮耕模式春玉米产量效应 |
6.3.2 不同轮耕周期下两年轮耕模式春玉米产量效应 |
6.4 不同轮耕模式下春玉米产量稳定性 |
6.5 长期不同轮耕模式对春玉米田水肥利用效率的影响 |
6.6 长期轮耕模式对春玉米田土壤碳足迹的影响 |
6.7 长期轮耕模式对春玉米经济收益的影响 |
6.8 土壤特性与产量之间的相关关系分析 |
6.9 讨论 |
6.10 小结 |
第七章全文结论、创新点与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)风沙土肥力及微生物多样性对保护性耕作的响应机制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略语表 |
1 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 保护性耕作对土壤物理性状的影响 |
1.2.2 保护性耕作对土壤化学性状的影响 |
1.2.3 保护性耕作对土壤生物学特性的影响 |
1.2.4 保护性耕作对作物产量的影响 |
1.3 研究目的与意义 |
1.4 研究内容 |
1.5 技术路线 |
2 试验材料与方法 |
2.1 试验地概况 |
2.2 试验材料 |
2.3 试验设计 |
2.4 测试指标及方法 |
2.4.1 土壤物理性状指标 |
2.4.2 土壤化学性状指标 |
2.4.3 土壤生物学性状 |
2.4.4 作物产量测定 |
2.4.5 水分利用效率 |
2.5 气象资料收集 |
2.6 数据处理 |
2.6.1 测序数据处理与优化 |
2.6.2 功能预测分析 |
2.6.3 生物信息统计与分析 |
3 结果与分析 |
3.1 玉米生育期日降水量与日平均气温变化 |
3.2 不同耕作措施对土壤物理性状的影响 |
3.2.1 不同耕作措施对土壤含水量垂直变化的影响 |
3.2.2 不同耕作措施对土壤容重的影响 |
3.2.3 不同耕作措施对0-100cm土层土壤贮水量的影响 |
3.2.4 不同耕作措施对土壤团粒结构的影响 |
3.2.5 小结 |
3.3 不同耕作措施对土壤化学性状的影响 |
3.3.1 不同耕作措施对土壤化学性状指标的显着性分析 |
3.3.2 不同耕作措施对土壤有机质含量的影响 |
3.3.3 不同耕作措施对土壤全氮含量的影响 |
3.3.4 不同耕作措施对土壤碱解氮含量的影响 |
3.3.5 不同耕作措施对土壤速效磷含量的影响 |
3.3.6 不同耕作措施对土壤速效钾含量的影响 |
3.3.7 小结 |
3.4 不同耕作措施对土壤酶活性的影响 |
3.4.1 不同耕作措施对土壤蔗糖酶活性的影响 |
3.4.2 不同耕作措施对土壤脲酶活性的影响 |
3.4.3 不同耕作措施对土壤碱性磷酸酶活性的影响 |
3.4.4 不同耕作措施对土壤过氧化氢酶活性的影响 |
3.4.5 不同耕作措施对土壤酶综合指数的影响 |
3.4.6 小结 |
3.5 不同耕作措施对微生物群落结构组成及功能的影响 |
3.5.1 不同采样时期土壤理化性质变化 |
3.5.2 高通量测序序列深度分析 |
3.5.3 不同耕作措施对土壤细菌群落结构及多样性的影响 |
3.5.4 不同耕作措施对土壤真菌群落结构及多样性的影响 |
3.5.5 小结 |
3.6 不同耕作措施下微生物网络结构分析 |
3.6.1 不同耕作措施下微生物网络性质 |
3.6.2 网络拓扑结构和可视化 |
3.6.3 小结 |
3.7 不同耕作措施对玉米产量及经济效益的影响 |
3.7.1 不同耕作措施对玉米产量及产量构成因素的影响 |
3.7.2 不同耕作措施对水分产出率的影响 |
3.7.3 作物产量与土壤性质的相关性分析 |
3.7.4 作物产量与土壤理化性质及酶活性的灰色关联分析 |
3.7.5 经济效益分析 |
3.7.6 小结 |
4 讨论与结论 |
4.1 讨论 |
4.1.1 保护性耕作对土壤水分的影响 |
4.1.2 保护性耕作对土壤容重的影响 |
4.1.3 保护性耕作对土壤结构的影响 |
4.1.4 保护性耕作对土壤养分的影响 |
4.1.5 保护性耕作对土壤酶活性的影响 |
4.1.6 保护性耕作对土壤细菌群落结构及多样性的影响 |
4.1.7 保护性耕作对土壤真菌群落结构及多样性的影响 |
4.1.8 保护性耕作对微生物生态网络的影响 |
4.1.9 保护性耕作对玉米产量及经济效益的影响 |
4.1.10 综合讨论与未来研究展望 |
4.2 结论 |
4.2.1 保护性耕作改善风沙土物理性状 |
4.2.2 保护性耕作提高风沙土化学质量 |
4.2.3 保护性耕作提高土壤酶活性 |
4.2.4 土壤细菌群落结构及多样性 |
4.2.5 土壤真菌群落结构及多样性 |
4.2.6 微生物生态网络结构 |
4.2.7 保护性耕作提高作物产量与经济效益 |
5 创新点 |
6 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(10)耕作措施对陇中旱农区小麦豌豆轮作系统土壤微生物学特性的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Summary |
引言 |
第一章 文献综述 |
1.1 土壤微生物对农田土壤质量的意义 |
1.2 耕作措施对农田土壤微生物特性的影响 |
1.3 耕作措施影响土壤微生物特性的机制 |
第二章 材料与方法 |
2.1 研究内容 |
2.2 研究路线 |
2.3 试区概况 |
2.4 试验设计 |
2.5 测定项目与方法 |
2.5.1 土壤温度测定 |
2.5.2 土壤水分测定 |
2.5.3 土壤有机碳、全氮测定 |
2.5.4 土壤主要微生物学特性指标的测定 |
2.5.5 数据处理与分析 |
第三章 结果与分析 |
3.1 耕作措施对土壤主要微生物学特性相关因子的影响 |
3.1.1 耕作措施对作物生育期土壤温度的影响 |
3.1.2 耕作措施对作物生育期土壤含水量的影响 |
3.1.3 耕作措施对作物成熟期0-30cm土层土壤有机碳含量的影响 |
3.1.4 耕作措施对作物成熟期0-30cm土层土壤全氮含量的影响 |
3.1.5 耕作措施对作物成熟期0-30cm土层土壤有机碳/全氮的影响 |
3.2 耕作措施对土壤主要微生物学特性的影响 |
3.2.1 耕作措施对土壤微生物量碳氮含量的影响 |
3.2.2 耕作措施对豌豆成熟期土壤细菌群落的影响 |
3.2.3 耕作措施对豌豆成熟期土壤真菌群落的影响 |
3.3 土壤理化指标与土壤微生物学特性指标的关系 |
3.3.1 豌豆成熟期土壤理化指标与细菌特性指标的关系 |
3.3.2 土壤理化指标与豌豆成熟期细菌优势种群相关性 |
3.3.3 豌豆成熟期土壤理化指标与真菌特性指标的关系 |
3.3.4 豌豆成熟期土壤理化指标与真菌优势种群的关系 |
第四章 讨论与结论 |
4.1 讨论 |
4.1.1 耕作措施对陇中旱农区麦豆轮作体系土壤主要微生物特性的影响 |
4.1.2 不同耕作措施下土壤理化指标与土壤微生物学特性指标的关系 |
4.2 结论 |
参考文献 |
致谢 |
导师简介 |
个人简介 |
四、免耕与覆盖对土壤微生物数量及组成的影响(论文参考文献)
- [1]不同耕作模式对稻田温室气体排放及水稻氮吸收的影响[D]. 李诗豪. 华中农业大学, 2021
- [2]耕作方式对土壤有机碳、微生物及线虫群落的影响研究[D]. 沈晓琳. 中国农业科学院, 2021
- [3]免耕对黑土农田土壤微生物群落结构的影响[D]. 李猛. 中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所), 2021(02)
- [4]干旱绿洲绿肥还田利用方式对玉米田土壤碳平衡的短期效应[D]. 吕奕彤. 甘肃农业大学, 2021
- [5]耕作与施氮对麦玉两熟制农田土壤特性和产量的影响机制[D]. 赵若含. 河南科技学院, 2021(07)
- [6]黄土高原半干旱区土壤细菌与自养固碳微生物多样性对耕作措施的响应[D]. 郭喜军. 甘肃农业大学, 2020(12)
- [7]黄土旱塬麦玉轮作田长期定位耕作的土壤改良及耕地生产力提升效应研究[D]. 王浩. 西北农林科技大学, 2020
- [8]基于长期保护性轮耕的黄土旱塬春玉米田土壤蓄水培肥增产效应研究[D]. 王淑兰. 西北农林科技大学, 2020
- [9]风沙土肥力及微生物多样性对保护性耕作的响应机制[D]. 张华英. 内蒙古农业大学, 2019(08)
- [10]耕作措施对陇中旱农区小麦豌豆轮作系统土壤微生物学特性的影响[D]. 邓超超. 甘肃农业大学, 2019(02)