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有机物料投入对喀斯特地区土壤磷素赋存形态与含phoD基因细菌群落的影响

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环境科学 2022年第9期43卷 4636-4646页

作者：夏鑫乔航孙琪刘坤平陈香碧何寻阳胡亚军苏以荣中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 中国科学院大学北京100049 中国科学院环江喀斯特农业生态试验站广西547100 湖南农业大学农学院长沙410125

针对喀斯特地区有机物料盈余、土壤养分贫瘠和易流失的特点,设置长期有机物料还田小区定位试验,试验包括6个处理:不施肥对照(CK)、无机肥(NPK)、无机肥+玉米秸秆(NPKS)、无机肥+农家肥(NPKM)、无机肥+滤泥(NPKL)和无机肥+甘蔗灰(NPKA).... 详细信息

针对喀斯特地区有机物料盈余、土壤养分贫瘠和易流失的特点,设置长期有机物料还田小区定位试验,试验包括6个处理:不施肥对照(CK)、无机肥(NPK)、无机肥+玉米秸秆(NPKS)、无机肥+农家肥(NPKM)、无机肥+滤泥(NPKL)和无机肥+甘蔗灰(NPKA).研究不同有机物料投入对土壤磷赋存形态和磷活化功能微生物(含有机磷矿化基因细菌)群落结构的影响.通过3 a断续的观测,结果表明,土壤全磷(TP)、速效磷(Olsen-P)和二钙磷(Ca_②-P)含量呈逐年增加趋势,而氯化钙磷(CaCl_②-P)含量呈先降低再增加的趋势;与不施肥对照相比,有机物料投入尤其是滤泥配施能显著提高土壤全氮(TN)、TP、Olsen-P、CaCl_②-P和Ca_②-P含量,其次是甘蔗灰和农家肥配施处理;相关分析表明,CaCl_②-P、Ca_②-P和Olsen-P均与土壤交换性钙(Ca-ex)含量显著正相关;冗余分析(RDA)表明土壤TN、Ca-ex、有机碳(SOC)和土壤全钾(TK)含量是影响土壤磷组分的关键因子.高通量测序分析含有机磷矿化基因(含phoD基因)细菌群落结果表明,与不施肥对照相比,秸秆还田配施无机肥处理显著增加土壤含phoD基因细菌丰富度,但各处理间含phoD基因细菌群落结构无显著差异.RDA分析结果表明,土壤Ca-ex、TK、Olsen-P、pH和SOC是驱动含phoD基因细菌群落变化的关键因子.总体上看,无机肥配施滤泥、甘蔗灰和农家肥是广西喀斯特地区农田土壤较为合适的养分管理方式.研究可为喀斯特地区有机废弃资源利用与土壤磷素管理提供科学依据.

关键词：喀斯特地区土壤有机物料磷素有效性含phoD基因细菌群落土壤微生物

稻田与旱地土壤中真菌和细菌对秸秆碳的利用特征

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环境科学 2022年第2期43卷 1069-1076页

作者：邓少虹郑小东毛婉琼陈香碧胡亚军程爱武何寻阳苏以荣中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 中国科学院大学北京100049 广东省农业科学院农业资源与环境研究所广州510640 湖南省宁乡市农业技术推广中心宁乡410600

微生物将植物残体矿化为CO_(2)和同化为微生物细胞组成部分是新鲜有机物料转化为土壤有机质的关键环节.以亚热带两种典型农业利用(稻田和旱地)土壤为对象,采用40 d室内模拟培养试验结合磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用(^(13)C-PLFA-SIP)... 详细信息

微生物将植物残体矿化为CO_(2)和同化为微生物细胞组成部分是新鲜有机物料转化为土壤有机质的关键环节.以亚热带两种典型农业利用(稻田和旱地)土壤为对象,采用40 d室内模拟培养试验结合磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用(^(13)C-PLFA-SIP)技术,研究^(13)C标记秸秆的矿化特征以及参与秸秆降解的细菌和真菌类群变化规律.结果表明,培养前期(0.25~1 d),秸秆碳在稻田土壤中的矿化速率高于旱地土壤,中期(2~20 d)以稻田土壤低于旱地土壤(P<0.05),后期(21~40 d)两者矿化速率相当.培养结束时,秸秆碳在稻田土壤中的累积矿化率(11%)约为旱地(20%)的一半.尽管稻田土壤中总微生物量(PLFA总量)比旱地高,但两种土壤中秸秆碳被微生物同化为细胞组分的量(^(13)C-PLFA)相当,且稻田中秸秆碳的富集比例(PLFA中^(13)C占总碳量的百分比)低于旱地,说明稻田土壤中参与秸秆碳降解的活性微生物占比少.整个培养期内,稻田土壤中秸秆碳被微生物利用的优势类群为细菌(占^(13)C-PLFA总量的比例最高达86%,其中革兰氏阳性菌59%、革兰氏阴性菌27%),旱地土壤则主要为真菌(最高占比达75%).这主要是由于稻田淹水环境抑制了微生物活性,且对好氧微生物(真菌)的抑制作用强于细菌.基于细菌和真菌生存策略及其残留物周转特征,结果表明稻田和旱地环境条件下利用碳源底物的优势微生物类群差异可能是导致两种土壤中微生物源有机碳积累和稳定性差异的主因.

关键词：磷脂脂肪酸真菌细菌稻田旱地矿化

岩性对喀斯特灌丛土壤固氮菌与丛枝菌根真菌群落结构及丰度的影响

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环境科学 2017年第3期38卷 1253-1261页

作者：梁月明苏以荣何寻阳陈香碧中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室桂林541004

运用末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和荧光定量PCR(real-time PCR)法,检测喀斯特灌丛生态系统中不同岩性条件下土壤固氮菌与丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌群落结构与丰度的变化,揭示岩性对灌丛生态系统土壤中固氮菌与AM真菌群落结构与丰度的影响.结果表明不同岩性条件下,土壤固氮菌与AM真菌丰度存在显著差异,其中,固氮菌与AM真菌丰度在石灰岩土壤中最大,白云岩土壤中最小,石灰岩-白云岩夹层土壤介于两者之间;同样,不同岩性土壤中固氮菌与AM真菌群落结构存在显著性差异.土壤Olsen-P、有机碳、黏粒含量与固氮菌丰度存在显著正相关关系,而土壤全氮、黏粒含量与AM真菌丰度存在显著正相关.RDA分析表明,植物均匀度影响固氮菌群落组成结构,而植物均匀度、香农多样性指数及丰富度指数影响AM真菌群落组成结构.以上的研究结果表明:岩性主要是通过影响植物与土壤养分来影响土壤固氮菌与AM真菌群落组成结构及丰度.

关键词：喀斯特灌丛生态系统岩性固氮菌丛枝菌根真菌群落结构

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亚热带稻田土壤持续固碳机制的若干进展

华中农业大学学报 2022年

作者：李宝珍周萍李宇虹李颜魏晓梦陈香碧高威吴金水中国科学院亚热带农业生态研究所/农业生态系统过程重点实验室/长沙农业环境观测研究站

为准确评估亚热带稻田土壤的固碳特性及其有机碳的储量动态变化情况，进一步提升稻田土壤肥力，从亚热带稻田土壤碳库储量的时空分布与演变规律、稻田土壤有机碳的输入、微生物固碳的功能、有机碳矿化特性及其作用机制等方面进行了探讨...

为准确评估亚热带稻田土壤的固碳特性及其有机碳的储量动态变化情况，进一步提升稻田土壤肥力，从亚热带稻田土壤碳库储量的时空分布与演变规律、稻田土壤有机碳的输入、微生物固碳的功能、有机碳矿化特性及其作用机制等方面进行了探讨。我国亚热带区稻田土壤有机碳储量与固碳效应明显高于旱地，其突出的碳固持能力主要是由于水稻光合碳的输入、土壤自养微生物固碳及淹水限制了微生物活性、抑制植物残体微生物分解过程，促进以植物残体直接积累。稻田土壤有机碳的矿化速率受碳氮磷计量、水肥管理措施以及温度等因素调控，从而影响着稻田土壤的固碳减排效率与潜力。提出“碳中和”背景下稻田土壤固碳减排的研究展望：基于亚热带稻田土壤对我国农田土壤碳固碳减排方面的重要性，提出了系统研究稻田生态系统中土壤机碳累积和转化的作用机制，构建高精度的区域土壤有机碳库模拟模型及储量估算方法的研究展望，以助力提升农田土壤肥力，加快我国农业双碳目标和农业绿色发展。

关键词：

岩溶区典型灌丛植物根系丛枝菌根真菌群落结构解析

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环境科学 2018年第12期39卷 5657-5664页

作者：梁月明苏以荣何寻阳陈香碧中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部/广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室桂林541004 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125

运用末端限制性片段长度多态性T-RFLP法(terminal restriction fragment length polymorphism),检测岩溶区典型13种灌丛植物根系丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)群落结构变化特征,探讨岩溶区AM与宿主植物是否存在选择特性.结果表明... 详细信息

运用末端限制性片段长度多态性T-RFLP法(terminal restriction fragment length polymorphism),检测岩溶区典型13种灌丛植物根系丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)群落结构变化特征,探讨岩溶区AM与宿主植物是否存在选择特性.结果表明,不同灌丛植物根际土壤养分存在显著差异,豆科植物显著高于非豆科植物.聚类分析表明,13种灌丛植物均能被AM侵染,不同灌丛植物根系AM群落结构存在显著差异,尤其豆科与非豆科植物,但AM群落结构在9种非豆科植物间差异显著而在4种豆科植物间则差异不显著.冗余分析表明,影响豆科与非豆科植物根系AM群落结构的因子各异,土壤Olsen-P、p H和全氮是影响岩溶区灌丛植物根系AM群落组成结构的主要因子.研究还表明,岩溶区灌丛植物根系AM与宿主植物具有选择特性,这种选择特性出现在植物功能群的几率比植物种类大,将AM应用于岩溶区植物恢复时,应考虑AM与宿主植物的选择特性问题.

关键词：岩溶灌丛豆科植物丛枝菌根真菌群落结构

桂西北典型土壤有机碳矿化对碳酸钙与水分含量的响应

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生态学杂志 2013年第10期32卷 2695-2702页

作者：黄媛苏以荣梁士楚陈香碧何寻阳中国科学院亚热带生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 广西师范大学生命科学学院广西桂林541004 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站广西环江547100

为了研究碳酸钙存在条件下水分对桂西北典型土壤有机碳矿化的影响,本文以添加定量Ca^14CO_3(50 g·kg^(-1)干土)的喀斯特地区棕色石灰土和地带性红壤(对照)的表层土(0~15 cm)为研究对象,进行100 d的室内培养实验,研究了3个水分梯度(30%... 详细信息

为了研究碳酸钙存在条件下水分对桂西北典型土壤有机碳矿化的影响,本文以添加定量Ca^14CO_3(50 g·kg^(-1)干土)的喀斯特地区棕色石灰土和地带性红壤(对照)的表层土(0~15 cm)为研究对象,进行100 d的室内培养实验,研究了3个水分梯度(30%、65%、100%WHC,分别记为W1、W2、W3)、25℃条件下土壤有机碳的矿化特征。结果表明:经培养100 d后,在3个水分条件下,来源外源碳酸钙的~14C-CO_2占棕色石灰土和红壤土壤表观累积矿化量的贡献率分别为9.64%、6.01%、7.63%和34.05%、27.73%、24.18%;棕色石灰土和红壤有机碳矿化速率(累积矿化量)分别表现为W2>W1>W3(PW1(P<0.05);土壤含水量、土壤类型以及两者的交互作用均对土壤有机碳矿化速率、土壤有机碳累积矿化量有显著影响。因此,研究富含碳酸盐土壤的有机碳矿化,尤其是喀斯特地质背景发育的石灰土,应考虑水分和无机碳酸盐分解对有机碳矿化的作用,并将这种作用纳入C循环的模型中,才能准确评估土壤无机碳对有机碳碳库的影响。

关键词：喀斯特土壤水分无机碳有机碳矿化

稻田微氧层和还原层土壤有机碳矿化对氮素添加的响应

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环境科学 2023年第11期44卷 6248-6256页

作者：毛婉琼夏银行马冲朱光旭王忠诚涂强陈香碧吴金水苏以荣中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 中国科学院大学北京100049 湖南农业大学资源环境学院长沙410128 贵阳学院生物与环境工程学院贵阳550005 中南林业科技大学林学院长沙少410004 赫姆霍兹抗感染国际实验室山东大学赫姆霍兹生物技术研究所微生物技术国家重点实验室青岛266237

田间条件下,淹水稻田由于上覆水中溶解氧的扩散作用,使其表层土壤存在约1 cm厚的微氧层,这个特殊层次中碳氮转化的特征尚未明晰.以亚热带典型稻田土壤为对象,采用100 d室内模拟培养试验,结合^(13)C稳定同位素示踪和磷脂脂肪酸(PLFA)分... 详细信息

田间条件下,淹水稻田由于上覆水中溶解氧的扩散作用,使其表层土壤存在约1 cm厚的微氧层,这个特殊层次中碳氮转化的特征尚未明晰.以亚热带典型稻田土壤为对象,采用100 d室内模拟培养试验,结合^(13)C稳定同位素示踪和磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,研究稻田土壤微氧层(0~1 cm)和还原层(1~5 cm)外源新鲜有机碳(^(13)C-水稻秸秆)和原有土壤有机碳矿化对氮肥施用[(NH4)2SO_(4)]的响应规律及其微生物过程.结果表明,氮素添加使土壤总CO_(2)和^(13)C-CO_(2)累积排放量分别提高11.4%和12.3%;培养结束时,氮素添加下还原层比微氧层土壤总有机碳含量和^(13)C回收率分别降低2.4%和9.2%.培养前期(5 d),氮素添加提高还原层微生物总PLFAs,且细菌和真菌PLFAs响应一致,但对微氧层微生物丰度无显著影响;氮素添加对微氧层和还原层总^(13)C-PLFAs丰度均无显著影响,但^(13)C标记细菌和真菌丰度显著降低.培养后期(100 d),氮素添加对微生物总PLFAs的影响与前期一致;氮素添加显著增加还原层^(13)C标记总量及细菌和真菌PLFAs含量,但对微氧层总^(13)C-PLFAs丰度无显著影响.培养期间,还原层土壤铵态氮含量高于微氧层.因此,施加氮素提高了稻田还原层土壤微生物活性,可能是由于还原层土壤具有更高的铵态氮,而大部分微生物偏好利用铵态氮,使还原层微生物生长和活性强于微氧层,进而加速还原层有机碳的微生物利用和分解;与之对应,微氧层土壤由于氨氧化作用,速效氮更多以硝态氮形态存在,因偏好利用硝态氮的微生物缺乏,限制了微氧层有机碳的微生物代谢.综上,氮肥施用增强稻田土壤有机碳矿化损失,但以微氧层响应弱于还原层,提示微氧层对土壤有机碳有一定保护作用.本研究强调了稻田土体的非均一性,其微氧层碳氮转化的特殊性不可忽视,研究结果对优化稻田种植系统氮肥施用形态和方法有一定启示意义.

关键词：稻田土壤微氧层还原层土壤有机碳水稻秸秆氮素添加磷脂脂肪酸(PLFAs)

棕色石灰土和红壤碳释放对添加矿物质(Fe(OH)_3和CaCO_3)的响应

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生态学杂志 2014年第11期33卷 2936-2942页

作者：肖谋良陈香碧李杨何寻阳申燕苏以荣中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 广西师范大学生命科学学院广西桂林541004 中国科学院环江喀斯特农业生态试验站广西环江547100 贵州省烟草公司毕节市公司贵州毕节551700

为阐明喀斯特地区土壤演变过程（脱钙镁富铁铝化作用）中土壤特有矿物对碳释放的影响,本文以喀斯特区典型的高和低有机碳含量水平的棕色石灰土和红壤为研究对象,通过80 d室内培养试验,研究土壤碳释放（有机碳和无机碳）对添加土壤中特... 详细信息

为阐明喀斯特地区土壤演变过程（脱钙镁富铁铝化作用）中土壤特有矿物对碳释放的影响,本文以喀斯特区典型的高和低有机碳含量水平的棕色石灰土和红壤为研究对象,通过80 d室内培养试验,研究土壤碳释放（有机碳和无机碳）对添加土壤中特有矿物质（Ca14CO3和Fe（OH）3）的响应。结果表明：添加Ca14CO3和Fe（OH）3均对棕色石灰土和红壤中原有碳的释放有正激发效应,以前者（培养结束时土壤原有碳累积释放量为823.8～1367.2 mg·kg-1）显著大于后者（502.5～635.7 mg·kg-1）,说明喀斯特地区土壤由富钙镁的石灰土向富铁铝的红壤演变过程可能是土壤碳库逐渐稳定的过程。添加Ca14CO3和Fe（OH）3后,土壤原有碳的累积释放量的大小与土壤有机碳本身含量水平密切相关,均以高量有机碳红壤〉低量有机碳红壤和石灰土〉高量有机碳石灰土（P〈0.05）。培养过程中,无论是添加Ca14CO3还是Fe（OH）3,土壤可溶性有机碳（DOC）含量与碳释放激发效应的变化趋势一致,表明DOC可用于指示棕色石灰土和红壤激发效应强弱。土壤微生物生物量碳与碳释放激发效应的变化趋势不一致,说明添加Ca14CO3或Fe（OH）3对土壤原有碳的激发效应主要源于外源物添加后改变了土壤物理和化学环境,而土壤微生物的贡献相对较少。

关键词：红壤棕色石灰土碳释放碳酸钙氢氧化铁

喀斯特山区不同种植方式下烟田土壤微生物特征分析

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烟草科技 2015年第11期48卷 16-21页

作者：黄化刚肖谋良梁士楚张龙肖和友代园凤申燕苏以荣陈香碧贵州省烟草公司毕节市公司中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室广西师范大学生命科学学院

为明确喀斯特山区烤烟由常规种植转为有机种植方式后烟田土壤微生物特征的变化,在贵州省金沙县以常规种植方式为对照,选择连续3年进行有机种植的烟田为试验对象,研究了两种种植方式下烟田土壤基本性质、细菌和真菌群落结构特征及其关键... 详细信息

为明确喀斯特山区烤烟由常规种植转为有机种植方式后烟田土壤微生物特征的变化,在贵州省金沙县以常规种植方式为对照,选择连续3年进行有机种植的烟田为试验对象,研究了两种种植方式下烟田土壤基本性质、细菌和真菌群落结构特征及其关键影响因素。结果表明,喀斯特山区烤烟种植方式由常规种植转换为有机种植后,土壤有机质、微生物生物量碳显著增加,而全氮、全钾、速效磷、速效钾等养分含量（质量分数）显著降低（p〈0.05）;两种种植方式下,土壤微生物丰富度和多样性均以细菌高于真菌,土壤细菌和真菌多样性以及在＂门＂分类上的群落结构差异不大,细菌以变形菌门、放线菌门、酸杆菌门占优势（54.2%-62.0%）,真菌以子囊菌门占绝对优势（74.4%）;常规种植转为有机种植方式后,烟田土壤有益微生物类群数量增加。喀斯特山区烟田土壤微生物群落结构主要受土壤有机质、养分和容重的影响。

关键词：喀斯特山区烤烟有机种植常规种植土壤微生物细菌真菌