





中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (16): 3207-3219.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.009
栗海鹏1(
), 杜武焰1, 吴涵茜1, 张杰1, 孟会生1, 洪坚平1, 徐明岗1, 郝鲜俊1(
), 高文俊2(
)
收稿日期:2023-10-02
接受日期:2023-12-03
出版日期:2024-08-16
发布日期:2024-08-27
通信作者:
联系方式:
栗海鹏,E-mail:2200629100@qq.com。
基金资助:
LI HaiPeng1(
), DU WuYan1, WU HanQian1, ZHANG Jie1, MENG HuiSheng1, HONG JianPing1, XU MingGang1, HAO XianJun1(
), GAO WenJun2(
)
Received:2023-10-02
Accepted:2023-12-03
Published:2024-08-16
Online:2024-08-27
摘要:
【目的】探明在煤矿复垦区施用不同有机肥下土壤养分及细菌群落与功能的变化特征,为复垦区土壤的培肥改良和健康管理提供理论依据。【方法】依托定位培肥试验基地(山西省孝义市偏城村采煤塌陷区),分析连续3年施用不同有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)和化肥处理对煤矿复垦区土壤养分、细菌群落结构与功能以及玉米产量的影响。【结果】(1)连续3年定位培肥后,施用有机肥较化肥显著降低土壤pH(降低0.03—0.08单位),而显著增加了土壤有机碳(11.0%—15.5%)、全氮(14.9%—19.1%)、碱解氮(20.3%—43.4%)和速效钾(12.3%—13.6%)含量,其中鸡粪处理对土壤有机碳和碱解氮含量提升最大;施用化肥和有机肥均显著增加作物产量(16.7%—21.1%),其中猪粪对作物产量的提升最大。(2)施用有机肥显著提高复垦区土壤细菌丰富度,并影响细菌群落结构组成。在门水平上,施用有机肥显著增加变形菌门和厚壁菌门的相对丰度,其中猪粪和鸡粪处理下厚壁菌门的相对丰度显著高于牛粪处理。在属水平上,不同有机肥处理均显著增加了列契瓦尼尔氏菌属、鞘氨醇单胞菌属和芽孢杆菌属等有益菌属相对丰度。(3)复垦区土壤细菌生态功能以化能异养、好氧化能异养为主。施用有机肥显著提高化能异养和发酵作用种群的相对丰度,其中猪粪处理下发酵作用种群丰度显著高于鸡粪和牛粪处理。(4)Mantel检验分析结果表明,土壤细菌多样性和功能均与土壤有机碳、全氮、全磷含量呈显著正相关。【结论】施用不同有机肥均可以提高复垦区土壤养分含量,改善土壤细菌群落结构与功能,进而增加玉米产量。但不同有机肥对土壤养分、细菌功能菌群及玉米产量的影响存在差异,其中鸡粪对土壤养分的提升幅度最大,猪粪对有关碳素功能菌群和玉米产量提升幅度最大,而牛粪对土壤养分和产量的提升幅度较低。
栗海鹏, 杜武焰, 吴涵茜, 张杰, 孟会生, 洪坚平, 徐明岗, 郝鲜俊, 高文俊. 不同有机肥对煤矿复垦区土壤养分及细菌群落结构的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(16): 3207-3219.
LI HaiPeng, DU WuYan, WU HanQian, ZHANG Jie, MENG HuiSheng, HONG JianPing, XU MingGang, HAO XianJun, GAO WenJun. Different Manures Affect Soil Nutrients and Bacterial Community Structure in Mining Reclamation Area[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(16): 3207-3219.
表2
连续3年施肥处理下复垦区土壤理化性质和玉米产量"
| 处理 Treatment | pH | 有机碳 Organic carbon, SOC (g·kg-1) | 全氮 Total N, TN (g·kg-1) | 全磷 Total P, TP (g·kg-1) | 碱解氮 Available N, AN (mg·kg-1) | 速效磷 Available P, AP (mg·kg-1) | 速效钾 Available K, AK (mg·kg-1) | 产量 Yield (t·hm-2) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CK | 8.26±0.02a | 3.60±0.04d | 0.45±0.14d | 0.27±0.02d | 29.88±0.35d | 2.99±0.33c | 104.72±2.12c | 7.90±0.11b |
| CF | 8.24±0.01a | 3.62±0.03d | 0.47±0.01c | 0.33±0.01bc | 32.22±0.63d | 13.96±2.84a | 110.74±1.99b | 9.22±0.72a |
| CHM | 8.17±0.02bc | 4.18±0.04a | 0.54±0.04b | 0.36±0.01a | 46.20±1.44a | 13.96±0.58a | 124.90±1.68a | 9.32±0.14a |
| PM | 8.16±0.02c | 4.08±0.04b | 0.56±0.11a | 0.34±0.01ab | 43.11±1.13b | 14.62±1.66a | 124.36±2.87a | 9.57±0.16a |
| CM | 8.21±0.03b | 4.02±0.02c | 0.55±0.04ab | 0.32±0.01c | 38.76±2.19c | 9.42±0.38b | 125.76±1.46a | 9.27±0.34a |
| [1] |
|
| [2] |
|
| [3] |
|
| [4] |
|
| [5] |
南锋, 朱洪芬, 毕如田. 黄土高原煤矿区复垦农田土壤有机质含量的高光谱预测. 中国农业科学, 2016, 49(11): 2126-2135. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.11.009.
|
|
|
|
| [6] |
|
| [7] |
|
| [8] |
曹寒冰, 谢钧宇, 强久次仁, 郭璐, 洪坚平, 荆耀栋, 孟会生. 施肥措施对复垦土壤团聚体碳氮含量和作物产量的影响. 农业工程学报, 2020, 36(18): 135-143.
|
|
|
|
| [9] |
刘俊, 张世文, 宋桂芳, 王阳, 祝亚飞, 鲁胜军, 兰淼, 夏沙沙. 复垦土壤细菌群落结构及其与土壤肥力的关系. 农业工程学报, 2021, 37(21): 124-133.
|
|
|
|
| [10] |
杨叶华, 黄兴成, 朱华清, 李渝, 张松, 张雅蓉, 刘彦伶, 蒋太明. 长期有机与无机肥配施的黄壤稻田土壤细菌群落结构特征. 植物营养与肥料学报, 2022, 28(6): 984-992.
|
|
|
|
| [11] |
丁嘉宁, 梁利宝, 冯鹏艳, 许剑敏. 施肥对采煤塌陷复垦土壤理化性状和细菌群落结构影响的研究. 灌溉排水学报, 2020, 39(12): 64-70.
|
|
|
|
| [12] |
|
| [13] |
练金山, 王慧颖, 徐明岗, 魏文良, 段英华, 刘树堂. 长期施用有机肥潮土细菌的多样性及功能预测. 植物营养与肥料学报, 2021, 27(12): 2073-2082.
|
|
|
|
| [14] |
|
| [15] |
巨晓棠, 谷保静. 我国农田氮肥施用现状、问题及趋势. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(4): 783-795.
|
|
|
|
| [16] |
徐久凯, 袁亮, 温延臣, 张水勤, 林治安, 李燕婷, 李海燕, 赵秉强. 畜禽有机肥磷素在冬小麦上替代化肥磷当量研究. 中国农业科学, 2021, 54(22): 4826-4839. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.22.010.
|
|
|
|
| [17] |
|
| [18] |
|
| [19] |
|
| [20] |
doi: 10.1016/j.biortech.2014.03.129 pmid: 24813566 |
| [21] |
高伟. 我国北方不同地区玉米(Zea mays L.)养分吸收与利用研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2008.
|
|
|
|
| [22] |
鲁如坤. 土壤农业化学分析方法. 北京: 中国农业科学出版社, 1999: 296-338.
|
|
|
|
| [23] |
唐继伟, 徐久凯, 温延臣, 田昌玉, 林治安, 赵秉强. 长期单施有机肥和化肥对土壤养分和小麦产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(11): 1827-1834.
|
|
|
|
| [24] |
|
| [25] |
严正娟, 陈硕, 王敏锋, 宋梓玮, 贾伟, 陈清. 不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析. 农业资源与环境学报, 2015, 32(1): 31-39.
|
|
|
|
| [26] |
|
| [27] |
|
| [28] |
贾中涛, 王文亮, 汤建华, 刘芳, 刘红恩, 刘世亮, 韩燕来, 郑军. 畜禽粪便有机肥与氮肥配施对玉米土壤性状的影响. 环境科学与技术, 2015, 38(S1): 34-39.
|
|
|
|
| [29] |
|
| [30] |
|
| [31] |
|
| [32] |
|
| [33] |
|
| [34] |
|
| [35] |
|
| [36] |
商丽荣, 万里强, 李向林. 有机肥对羊草草原土壤细菌群落多样性的影响. 中国农业科学, 2020, 53(13): 2614-2624. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.010.
|
|
|
|
| [37] |
|
| [38] |
|
| [39] |
|
| [40] |
|
| [41] |
|
| [42] |
邬奇峰, 陆扣萍, 毛霞丽, 秦华, 王海龙. 长期不同施肥对农田土壤养分与微生物群落结构的影响. 中国农学通报, 2015, 31(5): 150-156.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb14100042 |
|
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb14100042 |
|
| [43] |
|
| [44] |
|
| [45] |
doi: S0960-8524(19)30207-X pmid: 30759405 |
| [46] |
|
| [47] |
doi: 10.1038/s41564-018-0180-0 pmid: 29915204 |
| [48] |
doi: 10.1007/s11356-022-21627-7 pmid: 35778666 |
| [49] |
|
| [50] |
吕真真, 刘秀梅, 仲金凤, 蓝贤瑾, 侯红乾, 冀建华, 冯兆滨, 刘益仁. 长期施肥对红壤性水稻土有机碳矿化的影响. 中国农业科学, 2019, 52(15): 2636-2645. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.15.008.
|
|
|
|
| [51] |
|
| [52] |
|
| [53] |
|
| [54] |
李春越, 薛英龙, 王益, 党廷辉, 宋怡. 长期施肥对黄土旱塬农田土壤氮素生理菌群和解磷菌的影响. 生态学杂志, 2020, 39(11): 3658-3667.
|
|
|
|
| [55] |
|
| [56] |
|
| [1] | 李永娟, 张悦彤, 王艺博, 赵长江, 宋洁, 陈雪丽, 姚钦. 生物炭施用对大豆轮连作系统土壤固氮微生物nifH基因丰度及群落组成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1272-1285. |
| [2] | 王仁卓, 李玥颖, 黄绍敏, 姜桂英, 张琦, 刘超麟, 杨锦, 王梦茹, 王贝贝, 刘芳, 郭斗斗, 介晓磊, 宋练, 刘世亮. 长期有机无机肥配施对潮土细菌群落结构、生态网络及关键物种的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 354-367. |
| [3] | 王峰, 常云妮, 吴志丹, 孙君, 江福英, 陈玉真, 余文权. 长期施氮对茶园土壤真菌多样性、功能类群及群落构建的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 368-385. |
| [4] | 罗一诺, 李艳霏, 李文虎, 张思琦, 牟文燕, 黄宁, 孙蕊卿, 丁玉兰, 佘文婷, 宋文斌, 李小涵, 石美, 王朝辉. 我国新育成小麦品种(系)籽粒不同部位铁含量及影响因素[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 416-430. |
| [5] | 张方方, 宋启龙, 高娜, 白炬, 李阳, 岳善超, 李世清. 长期覆盖对黄土高原春玉米产量、土壤碳氮组分和碳氮库相关指数的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 507-519. |
| [6] | 陈均权, 马驰远, 胡鑫, 李朵, 郭艳琦, 刘灿, 周凯, 郑太辉. 有机无机肥配施调控红壤稻田土壤肥力、生态化学计量特征及产量[J]. 中国农业科学, 2025, 58(23): 4952-4966. |
| [7] | 吴文琪, 焦阳, 惠家祯, 王绪锋, 郭博森, 沈玉芳. 不同有机物料配施化肥对土壤肥力和玉米产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(23): 4966-4978. |
| [8] | 张丰, 徐隽峰, 高志源, 党海燕, 郭戎博, 佘文婷, 李文虎, 刘金山, 王朝辉. 基于长期定位试验的氮磷表观平衡优化小麦氮磷肥用量[J]. 中国农业科学, 2025, 58(22): 4688-4702. |
| [9] | 谢海鹏, 林俊旭, 刘勇, 麦贤俊, 罗丰, 王学武, 谢文, 李少卡, 孔祥义, 吴小燕. 施用不同有机肥对贝莱斯芽孢杆菌SD13防控豇豆枯萎病的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(21): 4405-4420. |
| [10] | 张斯佳, 杨杰, 赵帅, 李莉威, 王贵彦. 华北平原多样化作物与小麦-玉米轮作对土壤质量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(2): 238-251. |
| [11] | 李月琪, 麻仲花, 苏明, 刘昊, 马风兰, 马小英, 李涛, 李清云, 张丹, 刘吉利, 吴娜. 不同耕作方式下盐碱地玉米光合物质生产能力对有机肥用量的响应[J]. 中国农业科学, 2025, 58(19): 3872-3889. |
| [12] | 吴勇, 文雪, 王天舒, 黄炎炎, 孟熠黎, 姜红宇, 毕利东, 吴会军, 尧水红. 黑土区坡耕地地形因子和垄作方式对土壤养分和肥力指数的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(18): 3676-3689. |
| [13] | 方娅婷, 赵剑, 盛倩男, 李凯旭, 王祥华, 张洋洋, 朱俊, 丛日环, 陆志峰, 李小坤, 任涛, 鲁剑巍. 长期化肥和有机物料投入对稻油轮作作物产量和养分利用的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(16): 3164-3177. |
| [14] | 卜容燕, 程文龙, 武际, 唐杉, 李敏, 鲁剑巍, 纪根学, 王慧, 朱睿, 蒋发辉, 汤萌萌, 韩上. 有机肥无机肥配施结合深耕提升稻油轮作系统生产力和养分利用效率[J]. 中国农业科学, 2025, 58(16): 3178-3189. |
| [15] | 宣泽鹏, 冯慧瑶, 陈美淇, 徐基胜, 刘梦璇, 赵炳梓, 张佳宝. 秸秆还田配施化肥对土壤生态系统多功能性的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(14): 2821-2837. |
|
||