蒋瑀霁 作品数:39 被引量:306 H指数:11 供职机构: 中国科学院南京土壤研究所 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 国家重点基础研究发展计划 国家科技支撑计划 更多>> 相关领域: 农业科学 生物学 环境科学与工程 轻工技术与工程 更多>>
有机肥施用对红壤原生生物与微生物互作的影响 被引量:1 2023年 为明确不同施肥处理对土壤原生生物群落、微生物碳代谢活性的影响,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统有机培肥长期定位试验,选取不施肥(M0)、低量猪粪(M1)、高量猪粪(M2)、高量猪粪+石灰(M3)4个处理,利用高通量测序技术研究不同猪粪处理下红壤原生生物多样性、群落结构的变化,揭示原生生物与微生物互作对土壤微生物碳代谢活性和玉米产量的影响。结果表明:(1)长期施用猪粪处理下,土壤pH、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量显著提高;(2)与M0处理相比,施肥处理显著提高了原生生物生物量和多样性,并且显著改变了其群落结构,其中土壤TP、pH、AP、TN、SOM和AK是原生生物群落结构变化的重要驱动因子;(3)施肥处理显著提高了土壤细菌和真菌生物量,增加了微生物碳代谢活性(Average well color development,AWCD);(4)土壤pH和AP通过影响原生生物多样性和群落结构,间接提高了微生物碳代谢活性和玉米产量。本研究结果为提升旱地红壤的生物多样性,保障土壤健康和维持生态系统服务功能提供了科学依据。 曾昭阳 栾璐 薛敬荣 孙波 蒋瑀霁关键词:原生生物 玉米产量 田间条件下小麦和玉米秸秆腐解过程中微生物群落的变化——BIOLOG分析 被引量:36 2012年 对秸秆分解微生物演变机理的研究是调控秸秆还田、提高农田地力的理论基础。本试验基于土壤置换试验平台,利用BIOLOG方法研究在寒温带、中温带和中亚热带气候下,埋于黑土、潮土和红壤中的小麦和玉米秸秆在腐解过程中微生物对碳源利用的变化规律。试验中利用网袋法区分直接分解秸秆微生物。试验结果发现秸秆腐解微生物的碳源代谢活性(Average Well Color Development AWCD值表示)在腐解0.5 a和1 a后表现出一定的随气候变化规律,即随温度和降雨量的增加而降低。其中0.5 a为海伦(0.765±0.060)>封丘(0.737±0.165)>鹰潭(0.326±0.076),1 a为海伦(0.630±0.092)>封丘(0.319±0.096)>鹰潭(0.291±0.029),但这种趋势在腐解2 a后减弱。气候条件是影响秸秆腐解微生物碳源代谢活性的主要因素,其次是腐解时间和土壤类型。主成分分析表明在腐解0.5 a后海伦、封丘地区的微生物群落代谢特征与鹰潭差异较大,而1 a后封丘和鹰潭的微生物群落代谢特征与海伦的差异较大,腐解2 a后不同气候条件下的秸秆腐解微生物对碳源的利用趋于一致,均对含氮化合物利用较多。 王晓玥 蒋瑀霁 隋跃宇 孙波关键词:小麦秸秆 腐解 BIOLOG 土壤–根系–微生物系统中影响氮磷利用的一些关键协同机制的研究进展 被引量:57 2015年 根际是养分进入作物系统的门户,也是土壤-根系-微生物相互作用的微域。根际界面过程决定了氮磷养分的供应强度和有效性,最终影响了氮磷养分的利用效率和作物生产力。近年来,国内外在揭示农田土壤-根系-微生物系统中不同界面的养分转化、吸收和运输机制方面取得了一些新进展。在不同时空尺度上分析了影响土壤氮磷转化微生物组成的影响因子;研究了丛枝菌根系统形成的信号机制及其对氮磷吸收的基因调控机制;从信号网络、根系质子分泌和根构型的角度系统揭示了作物根系应对根际环境氮磷养分供应的形态和生理响应机制。未来针对根际氮磷高效利用问题,需要深入研究土壤-根系-微生物不同界面的协同机制和调控原理,在根际微域和土壤团聚体尺度开展微生物食物网及其关键功能微生物分布格局和演替规律的研究;揭示根构型对根系–微生物协同结构和功能的影响,研究养分缺乏条件下根内质子分泌和关键转运蛋白对根系生长和养分吸收的调控机制;针对粮食作物,研究根系-微生物对话中已知信号物质(如独脚金内酯和N-酰基高丝氨酸内酯)和新的信号物质(小RNA)的网络作用机制及其对多养分协同代谢的影响;最后,针对不同气候、土壤、作物类型区,提出提高氮磷利用效率的根际生物调控途径和措施。 孙波 廖红 苏彦华 许卫锋 蒋瑀霁关键词:氮磷养分 信号网络 松散土样和填装土柱及紧实程度对土壤有机碳矿化的影响 被引量:1 2022年 土壤有机碳(SOC)矿化一般通过培养松散土样来测定,但是松散土样与原状土的结构存在很大差异,二者之间SOC矿化的关系尚不明确;通过填装土柱可以获得接近田间状态的土壤样品,但填装的紧实程度会改变土壤孔隙结构,因此可能影响SOC矿化。本研究首先以施用不同量有机肥的红壤为研究对象,设置松散土样和填装土柱两个处理,采用室内培养法比较二者之间SOC矿化的差异;然后选择其中一种土壤填装土柱,设置BD_(1.1)、BD_(1.3)、BD_(1.5)、BD_(1.7)四个紧实程度处理,容重分别为1.1、1.3、1.5和1.7g·cm^(–3),利用X射线显微CT(Computed Tomography,CT)成像技术分析土壤孔隙结构,分析紧实程度对土壤孔隙结构及SOC矿化的影响。结果表明,松散土样与填装土柱的SOC矿化量有显著差异,培养结束时(第57天),松散土样的有机碳累积矿化量约是填装土柱的4倍。紧实程度增加较大程度地降低了土壤的总孔隙度和大孔隙度(>16μm),降低比例分别为12.9%~17.4%和18.7%~88.5%;并且使充气孔隙度从63.6%降至8.2%,而充水孔隙度从36.4%增至91.8%。填装土柱的SOC矿化量随紧实程度增加呈先增加后降低的趋势,培养结束时(第28天),BD_(1.5)的SOC矿化量最高。回归分析的结果表明,SOC矿化量与总孔隙度、大孔隙度(>16μm)、充水孔隙度(Water-filled pore space,WFPS)或充气孔隙度(Air-filled pore space,AFPS)之间存在显著的非线性关系。当总孔隙度或大孔隙度低于46%或3.7%时,SOC矿化量随孔隙度增加而增加;反之,SOC矿化量随孔隙度增加而降低。SOC矿化量与WFPS或APFS之间的关系呈现出类似的规律,当WFPS为66%或AFPS为34%时,SOC矿化量最高。以上结果说明,通过培养松散土样测定SOC矿化将会高估田间SOC的矿化潜力;紧实程度的变化会改变土壤的孔隙结构进而影响填装土柱的SOC矿化;SOC矿化量与孔隙度之间存在显著的非线性关系。 荣慧 房焕 蒋瑀霁 赵旭 彭新华 孙波 孙波关键词:土壤孔隙 土壤通气性 土壤有机碳矿化 红壤团聚体中线虫和微生物群落的协同分布及其对土壤呼吸熵的影响 土壤团聚体是土壤生物的栖息地,不同粒径的土壤团聚体结构和组成存在差异,影响了土壤生物群落的分布及其生态功能,从而影响了不同团聚体中生物物理和化学过程,这种团聚体-生物之间的相互作用影响了土壤的生物功能,最终影响了土壤肥力... 蒋瑀霁 金辰 江春 孙波关键词:线虫 土壤团聚体 微生物群落 文献传递 有机肥处理对旱地红壤细菌群落及玉米生产力的影响 2023年 为探明旱地红壤细菌群落特征及玉米生产力对不同有机肥处理的响应,基于自2002年设置在中国科学院鹰潭红壤生态实验站的有机培肥长期定位试验,采用Illumina高通量测序,研究不同有机肥(不施肥,M0;低量有机肥,M1;高量有机肥,M2;高量有机肥加石灰,M3)处理下土壤细菌群落多样性和结构以及玉米生产力的变化.结果发现,与M0相比,土壤pH、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)含量和玉米生产力在不同有机肥(M1、M2和M3)处理下均显著增加,其中M3处理的提升效果最佳.施用有机肥显著提高了土壤细菌群落的Shannon、Evenness、Chao1与ACE指数,重塑了细菌群落结构.基于随机森林模型分析,土壤性质中的pH和TP显著影响土壤细菌多样性,而pH、SOM、TP和TN对土壤细菌群落结构影响显著.相关性分析和结构方程模型分析表明,土壤TP和SOM可以通过改变土壤细菌多样性和群落组成间接影响玉米生产力.研究结果从指导我国南方红壤区农田合理施肥的角度,为农田土壤质量提高及耕地产能提升提供科学依据. 林婷婷 郑洁 朱国繁 栾璐 杨叶钰萍 刘佳 徐勤松 孙波 蒋瑀霁关键词:旱地红壤 猪粪 细菌多样性 细菌群落结构 生物质炭和秸秆长期还田对红壤团聚体和有机碳的影响 被引量:27 2018年 生物质炭和秸秆还田是提高土壤有机碳含量和改良土壤团聚体结构的有效方法,但在长期尺度上生物质炭与秸秆还田改良土壤的效率仍不清楚。本研究针对中亚热带第四纪红黏土发育的红壤,基于等碳量不同碳源投入的5 a田间定位试验,包括对照、单施化肥、秸秆还田、秸秆–猪粪配施和生物质炭还田5个处理,采用干筛和湿筛法分析了不同施肥处理对土壤团聚体组成、稳定性和有机碳分布的影响。研究表明:施用等碳量的不同有机碳源5 a后显著增加了土壤有机碳含量,其增幅顺序为:生物质炭还田>秸秆–猪粪配施>秸秆还田。干筛法分析结果表明:与单施化肥处理相比,秸秆–猪粪配施和生物质炭还田处理显著增加>0.25 mm机械稳定性团聚体含量(R0.25)和平均重量直径(mean weight diameter,MWD);秸秆还田和生物质炭还田处理显著增加了0.25~2 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率。湿筛法分析结果表明:与单施化肥处理相比,秸秆还田和秸秆–猪粪配施处理显著增加R_(0.25)和MWD,但生物质炭还田处理和单施化肥处理相比差异不显著;秸秆还田和秸秆–猪粪配施处理显著降低团聚体破坏率(PAD),生物质炭还田处理显著增加了PAD;秸秆配施猪粪处理和秸秆还田处理显著增加了>2 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率。总体上,秸秆配施猪粪协同提高团聚体有机碳含量和团聚体稳定性的作用比秸秆还田和生物质炭还田要强。 孟祥天 蒋瑀霁 王晓玥 孙波关键词:秸秆还田 生物质炭 猪粪 有机碳 团聚体大小分布对孔隙结构和土壤有机碳矿化的影响 被引量:13 2022年 土壤团聚体在外部和内部因素影响下发生团聚和破碎过程,形成不同大小分布的团聚体。团聚体大小分布的变化会改变土壤孔隙结构,影响各种土壤物理、化学和生物学过程,进而影响土壤有机碳(SOC)的周转。选择三种长期施用不同量有机肥的红壤(不施肥,CK;施低量有机肥,LM;施高量有机肥,HM),过不同大小孔径筛(5 mm,S_(5);2 mm,S_(2);0.5 mm,S_(0.5))改变团聚体的大小分布,然后填装土柱(直径2.9 cm、高度4 cm),填装容重为1.3 g·cm^(-3)。利用X射线显微CT(Computed Tomography)成像技术分析土壤的孔隙结构,采用室内培养法测定土壤有机碳矿化量。结果表明,团聚体大小对孔隙结构有极显著的影响。相较于S_(5)和S_(2)处理,S_(0.5)处理土壤的大孔隙度(>16μm)降低了83.0%~93.9%,孔隙连通性降低了95%以上。而S_(5)和S_(2)处理的大孔隙度和孔隙连通性只在HM土壤中有显著差异,在CK和LM土壤中无显著差异。团聚体大小分布对土壤有机碳矿化量有显著影响。团聚体破碎增加了土壤有机碳矿化量。在CK土壤中,S_(0.5)的有机碳累积矿化量较S_(5)和S_(2)分别高64.2%和79.1%;在HM土壤中,S_(0.5)的有机碳累积矿化量较S_(5)和S_(2)分别高19.3%和14.1%。与之不同的是,在LM土壤中,S_(0.5)的有机碳累积矿化量与S_(5)无显著差异,可能是受到孔隙结构的影响。相关分析发现,土壤有机碳累积矿化量与16~30μm孔隙的孔隙度呈显著的正相关关系。团聚体大小分布的变化改变了土壤的孔隙结构,大团聚体破碎降低了填装土柱的大孔隙度。团聚体破碎促进土壤有机碳的矿化,一部分原因是释放出了被保护的有机碳。此外,团聚体大小改变导致的孔隙结构变化可能是影响土壤有机碳矿化的另一个重要因素。 荣慧 房焕 张中彬 蒋瑀霁 赵旭 单军 彭新华 孙波 孙波关键词:红壤 土壤团聚体 孔隙结构 土壤有机碳矿化 不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌多样性及群落结构的影响 被引量:11 2021年 为明确不同秸秆还田方式下土壤细菌群落结构变化特征,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统不同秸秆还田方式的长期试验,利用高通量测序明确了不同秸秆还田方式对土壤细菌多样性及群落结构的影响。结果表明:(1)秸秆还田对土壤肥力提升显著,以秸秆猪粪配施(NPKSM)处理提升效果最佳;(2)常规化肥处理(NPK)对细菌多样性无显著影响,但秸秆还田(NPKS)、秸秆猪粪配施(NPKSM)以及生物质炭(NPKB)处理均显著提升土壤细菌多样性;(3)土壤有效磷和有机碳变化是影响细菌多样性指数的主要因素,而速效钾、pH、全磷以及全氮均显著驱动细菌群落结构变异。研究结果从培育红壤肥力和增加微生物多样性的角度,为农业生态系统生物功能和土壤健康的协同提升提供了科学依据。 栾璐 郑洁 程梦华 胡凯婕 孔培君 蒋瑀霁 孙波关键词:旱地红壤 秸秆还田 细菌多样性 细菌群落结构 不同气候条件下潮土微生物群落的变化 被引量:16 2014年 针对气候变化的背景研究农田土壤微生物对气候变化的响应机制是调控农田土壤养分循环的理论基础。本研究基于设置在3个气候带(冷温带海伦、暖温带封丘和中亚热带鹰潭)的潮土移置试验,利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法研究了移置第6年土壤微生物群落的变化特征。结果表明,在3种气候条件下潮土移置6年后土壤部分理化性质显著变化,土壤有机质含量表现为冷温带最高而中亚热带最低;在种植玉米的不同施肥处理中,土壤中微生物总PLFAs、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G-)、细菌和放线菌PLFAs含量均表现为海伦>封丘>鹰潭,真菌/细菌比值在冷温带最低;PLFA图谱的主成分分析显示气候条件显著影响了土壤微生物的群落结构,海伦和封丘位于PC1正轴,而鹰潭位于负轴,受气候影响较大的特征PLFA包括18:1ω7c、16:1ω5c、16:0、18:0和18:2ω6,9c;逐步回归分析显示温度、降雨和土壤有机质是影响微生物群落的主要因子。总体上,气候条件的变化在短期内(6年)改变了土壤微生物的群落结构,可以影响农田生态系统的生物地球化学循环。 汪峰 蒋瑀霁 李昌明 孙波关键词:微生物生物量 PLFA 潮土 土壤有机质 气候条件