1。介绍
保护管理实践可以提高作物产量和土壤质量(
1 ,
2 ]。来自使用覆盖作物有许多好处,包括保护土壤免受侵蚀(
3 ,
4 ),增强土壤矿化(
2 ,
5 ),抑制杂草和土著疾病(
6 ),更有效的养分循环(
7 ),和提高土壤质量和产量
8 ,
9 ]。从微生物的角度来看,覆盖作物改良土壤通气、持水量增加,提供可用的碳(C),增强土壤微生物的生长和活动(
10 ]。然而,土壤可以传输粪便病原体的水库如果使用肥料是一种保护实践(
11 ],土传病菌会污染农产品,尤其是蔬菜,在作物生产水平。
高效集成和应用程序进程以及覆盖种植的长期和可持续利用动物粪便可以控制病原体(
12 ),但很少有研究调查如何覆盖作物影响粪便细菌在土壤的持久性。舒特et al。
13 )观察到季节微生物群落结构的关键因素,而不是冬天或夏天覆盖作物使用;
大肠杆菌 数字下降随着气温下降了。江et al。
14 ]还发现快速下降
大肠杆菌 在施肥土壤在较低的温度。其他影响因素的存在和生存粪便细菌包括土壤类型、pH值、肥料应用速度、营养可用性和竞争(
15 ]。Reed-Jones et al。
11 )表明,细菌种类、温度、降水、和耕作影响覆盖作物和土壤中细菌数量之间的关系。覆盖作物的一个因素
大肠杆菌 坚持一年,但人口并没有同比持续升高。
未经处理的粪便可以携带有害细菌(如病原体)土壤,可存活数周和转移到可食用作物的部分时间
16 ]。动物粪便还使细菌病原体的土地及地下水和对生态系统和人类健康产生负面影响
17 - - - - - -
20. ]。虽然它通常是良性的共生生物作为肠道病原体的一个代理,几个
大肠杆菌 菌株致病性,能引起人类严重的出血性结肠炎和溶血性尿毒症(
15 ,
21 - - - - - -
23 ]。
我们之前的研究表明,结合作物肥田和家禽垃圾有添加剂的影响对土壤氮(N)矿化(
2 )和作物生物量(
24 ]。本研究的目的是量化大量的粪便细菌指标(
大肠杆菌 ——代表在不同的家禽粪便大肠菌和更严重的病原体)垃圾compost-amended和化学肥料治疗,有或没有覆盖作物。这项研究是在两年的时间里进行的。基于之前的研究,我们的假设是,覆盖作物将没有影响粪便指标细菌的丰度和生存。
2。材料和方法
2.1。研究现场和实验设计
从2015年秋天开始,0.32公顷的研究站点建立在洛根县的一个农场,肯塔基州(36.88°N;86.60°W,海拔183米)。这个网站有温带湿润大陆性气候,年平均气温和降水量7和21°C和991 - 1524毫米,分别(图
1 )。面积无霜的一年(154 - 219年无天)平均生长季节从5月到9月,平均温度22°C在作物生长季节(图
1 )。据美国农业部土壤分类,土壤被列为Crider粉砂壤土(fine-silty、混合、活跃,介子的象征性的Paleudalfs)、排水性良好的2 - 6%的斜坡。在研究期间,玉米(
玉蜀黍属玉米 l .)和大豆(
大豆 l .)是生长在一个旋转的覆盖作物混合谷物黑麦(
Secale cereale ),奥地利冬季豌豆(
Pisum漂白亚麻纤维卷 )和深红色的三叶草(
三叶草incarnatum )。
图1
月平均气温(每年平均插图)和降水(每年平均插图)洛根农场的2015年,2016年和2017年。从洛根县降水记录Mesonet天气数据(38.12°N;84.88°W) (
25 ]。
(一)
(b)
现场试验是随机完全区组设计有四个复制(块)。六个街区内治疗随机应用于情节:(1)一个也许控制;(2)覆盖作物(CC);(3)家禽垃圾堆肥(PL);(4)家禽垃圾堆肥和覆盖作物(PL + CC);(5)合成肥料(氮磷钾);(6)肥料和覆盖作物(氮磷钾+ CC)。家禽垃圾堆肥应用氮肥基础上,和化肥组成的合成化合物应用于建立利率推荐的肯塔基大学的合作推广服务(
2 ,
26 ]。家禽垃圾堆肥应用的速度1.78 Mg·哈−1 2016年春季夏季作物大豆和26.3 Mg·哈−1 2017年春季夏季作物玉米。
2.2。土壤采集和实验室方法
24土壤核心样本(包括四个复合土芯)收集从土壤表面(0-15厘米深度)前处理应用程序在每年春天和秋天在收获(表
1 )。土壤核心得到使用土壤岩心取样器(内部直径= 7厘米),和采集标本行之间在每个治疗情节。植物残体和nonsoil材料被移除和大型土壤土块被手断了。
表1
土壤采样和覆盖作物种植和终止日期。
一年
季节
覆盖作物/主要作物
种植日期
收获/终止日期
2015 - 2016
秋天
的混合麦片黑麦、奥地利冬季豌豆和深红色的三叶草
2015年10月15日
2016年5月5日
2016 - 2017
夏天
大豆
2016年5月25日
2016年10月26日
秋天
的混合麦片黑麦、奥地利冬季豌豆和深红色的三叶草
2016年10月27日
2017年5月5日
2017 - 2018
夏天
场玉米
2017年6月7日
2017年10月25日
秋天
的混合麦片黑麦、奥地利冬季豌豆和深红色的三叶草
2017年10月26日
2018年5月30日
土壤样品,放在冰,被运送到了肯塔基州立大学进行进一步分析。微生物分析现场数据收集后24小时内开始。土壤样品分析检测和列举
大肠杆菌 。大约5 g的土壤是称重和添加到10毫升无菌生理盐水。一毫升的混合物被用来执行连续稀释1000倍。一毫升1000倍稀释的混合物被用来接种一式三份的3 M™Petrifilms测试的存在
大肠杆菌 。Petrifilms孵化在37°C 48小时,之后积极的殖民地在每个Petrifilm枚举。
大肠杆菌 在家禽垃圾堆肥也测试了一个类似的过程之前,应用程序。所有结果表示为集落形成单位每克土壤或家禽垃圾堆肥在干重的基础上。粪便细菌(的值
大肠杆菌 )计算对数转换用于统计目的。供参考的目的,基线采集标本2015年秋季开始之前的研究。
2.3。统计方法
治疗对粪便细菌的影响(
大肠杆菌 )数字随着时间的评估是通过比较治疗,包括覆盖作物对情节和noncover作物情节对待。我们也比较治疗意味着采样周期在某一年之间。单向方差分析(方差分析)比较意味着使用基于图基的测试(单步,多重比较统计测试用于查找意味着明显不同)。一个重要的
F - 测试被宣布
p
<
0.05
。分析使用SPSS (IBM SPSS统计版本22)。
3所示。结果与讨论
该网站有一个基线的意思
大肠杆菌 数为6.3×104 CFU·g−1 土壤之前2015年秋季种植覆盖作物。这是由于网站受精有家禽垃圾在过去的五年中(个人与业主沟通)。在肯塔基州新家禽litter-amended粉砂壤土土研究Cooprider和科因
27 )土壤粪大肠菌数量2×10之间3 和6.4×104 CFU·g−1 ,类似的土壤也许粪大肠菌数量的1 - 2×102 CFU·g−1 (
28 ]。家禽的垃圾源在整个研究合成而不是新鲜的。因此,
大肠杆菌 数在家禽垃圾堆肥本身之前,应用程序只有66 CFU·g−1 在2016年和6.3×103 CFU·g−1 在2017年。这些数字是相对于的报道值很低
大肠杆菌 新鲜家禽垃圾(ca。107 ·g−1 )[
29日 ]。这是合理的期望很低
大肠杆菌 数在堆肥和干物质。从土地的角度应用的下降
大肠杆菌 预计数,从而使它更安全的选择新鲜的垃圾。考虑治疗没有家禽垃圾堆肥修正案每年统计的都是一样的
大肠杆菌 是家禽垃圾compost-treated土壤,我们可以得出结论,家禽垃圾堆肥修正案本身并没有改变
大肠杆菌 要么浓度。2016年,垃圾堆肥应用利率会改变土壤
大肠杆菌 含量< 0.01%,在2017年< 0.5%。因此,我们的研究主要是评估如何添加家禽垃圾堆肥土壤本身和覆盖作物影响居民
大肠杆菌 浓度。
在2016年的春天,家禽垃圾堆肥和覆盖作物治疗重要的因素(
p
>
0.05
;图
1 )
大肠杆菌 浓度。
大肠杆菌 数量在所有治疗从2015年秋季评估大幅减少。相比之下,
大肠杆菌 数量显著增加,从2016年春季(家禽垃圾堆肥应用程序之前)2016年秋季(
p
<
0.05
;图
1 )。最大的提高
大肠杆菌 日志CFU计数(+ 3.1·g−1 土壤)发生与氮磷钾+ CC治疗,并至少增加(+ 2.2日志CFU·g−1 土壤)发生与PL + CC治疗。覆盖作物和家禽垃圾堆肥处理是重要的。其他的研究(
11 ,
18 ,
28 )发现了一个强烈的相关性
大肠杆菌 坚持在春天和秋天采样时期,与温度、降水等天气因素导致显著下降。所以,2015年秋季至2016年春季下降是可以预见的。的增加
大肠杆菌 数量在本赛季没有预测。在免耕实践,覆盖作物可以保持土壤水分和土壤作为绝缘体,缓冲温度波动(
30. ,
31日 ]。2016年春季比2017年更冷,在2个月至8月潮湿(图
1 ),这可能占居民土的弹性
大肠杆菌 年(图之前的礼物
2 )。
图2
治疗家禽垃圾堆肥的影响(PL)和化肥(氮磷钾)有或没有覆盖作物(CC)和一个也许控制的数字
大肠杆菌 (日志CFU·g−1 土壤)在2016年的春天和秋天。不同字母上面每一栏显示在样本内治疗之间的显著差异
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<
0.05
。在一个治疗,星号表示采样周期之间的显著差异(一年春季和秋季)(
p
<
0.05
)。只有样品赛季是一个显著的影响。
在2017年,
大肠杆菌 计数通常拒绝在所有治疗从2017年春到2017年秋季(图
3 )。最大的下降
大肠杆菌 (−1.3日志CFU·g−1 土壤)计数与PL发生+ CC治疗,但是治疗方法之间差异没有统计学意义(
p
>
0.05
)。下降并不是那么可观的人会期望从新鲜粪便细菌作为证明了Reed-Jones et al。
11 和斯托达德等。
18 )无法探测的基线
大肠杆菌 值达到了几个月后的应用程序。
图3
治疗家禽垃圾堆肥的影响(PL)和化肥(氮磷钾)有或没有覆盖作物(CC)和也许控制的数字
大肠杆菌 (日志CFU·g−1 土壤)在2017年的春天和秋天。不同字母上面每一栏显示在样本内治疗之间的显著差异
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0.05
。没有明显的时间和治疗效果。
的
大肠杆菌 数在2017年春天,远高于2016年春天无论治疗。2016年1月和2月比相应的冷很多个月2017年,占持久性的差异。尽管高速率和垃圾堆肥应用程序
大肠杆菌 ,这一趋势
大肠杆菌 数略有下降随着时间在2017年与2016年数量增加;2016年降水略高于2017年,更多的在7月和8月的关键夏季,这也许可以解释不同的趋势。
没有治疗效果的相似性
大肠杆菌 土壤中数量没有任何添加家禽垃圾堆肥强烈建议在土著的土壤季节性变化
大肠杆菌 而不是一个的影响
大肠杆菌 在家禽中垃圾堆肥。覆盖作物存在没有影响。减少土壤
大肠杆菌 从2015年到2017年可能会建议一个趋势降低背景
大肠杆菌 从一季到下一季的家禽垃圾堆肥添加性状相关的利率而不是新鲜的垃圾。凋落物对土壤微生物群落的影响持续了长达4年的研究家禽垃圾修改棉花在亚利桑那州(
32 ),总体来说,增加居民人口的多样性即使可耕种的土壤中粪大肠杆菌群成为察觉。家禽的好处垃圾堆肥对土壤微生物种群,因此,似乎大于增加粪便生物的潜在损害。