不同施肥處理對土壤生物活性和微生物多樣性的影響.pdf

1、在自然土壤中生存著大量的微生物群，它們能較敏感地預(yù)測土壤環(huán)境的變化，因此，土壤生物活性常被用作衡量土壤質(zhì)量的靈敏指標(biāo).對土壤微生物及其生物活性進(jìn)行研究，不但能揭示土壤中物質(zhì)代謝和肥力發(fā)展的規(guī)律，而且對土壤生態(tài)環(huán)境的建設(shè)也有重要的理論參考價值.長期定位試驗具有短期試驗不具備的解釋與解答的潛力，能克服因氣候、年變化對肥效的影響，系統(tǒng)地研究各種肥料對作物產(chǎn)量、品質(zhì)的作用和培肥差異，同時也為研究不同培肥措施對土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響提供了場所.長期

2、不同施肥土壤的性質(zhì)、物質(zhì)組成等均發(fā)生了明顯的變化，對土壤生物活性也勢必造成不同的影響. 本文以長期不同施肥土壤為材料，從土壤酶活性、土壤微生物生物量、土壤呼吸、土壤微生物群落多樣性等幾個方面，系統(tǒng)地研究了連續(xù)不同施肥對土壤生物活性和微生物多樣性的影響，并探討其與土壤肥力的關(guān)系，從而為深入了解微生物在土壤肥力調(diào)節(jié)中的作用，制定合理的土壤培肥制度，促進(jìn)土壤良性生態(tài)循環(huán)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù).本文的主要結(jié)果如下： 1.不

3、同水熱梯度下長期施肥對土壤酶活性的影響 采取沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤肥力長期定位試驗站、封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)國家實驗站、桃源農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站和衡陽紅壤實驗站四個站點的土壤樣品，研究不同水熱梯度下長期定位施肥對土壤酶活性的影響.結(jié)果表明，長期施肥增加了土壤酶的活性，而有機肥的施用與無機肥相比更為明顯地增加了土壤的酶活性.此外，土壤酶活性還表現(xiàn)出明顯的地域性差異.統(tǒng)計分析表明，纖維素分解酶和脲酶活性可以作為四個站點土壤肥力的潛在指標(biāo)，主成分分析能夠客

4、觀地評價土壤的肥力水平.逐步回歸分析表明，土壤酶活性的影響因素也表現(xiàn)出明顯的地域性差異，我國中部和北部土壤酶的主要影響因子是土壤有效磷的含量，而南部土壤酶的主要影響因子是土壤全氮和有效氮的含量。 2.不同水熱梯度下長期施肥對土壤呼吸強度和微生物生物量的影響 不同水熱梯度下，施肥對土壤呼吸和微生物生物量的影響因土壤類型不同和施肥處理不同而有所差異.有機肥較為顯著地增加了四個站點土壤的呼吸強度和微生物生物量，而無機肥對各站點

5、土壤的呼吸強度和微生物量含量沒有顯著影響.各站點的土壤呼吸強度沒有明顯差異，而桃源水稻土具有較高的土壤微生物生物量. 3.長期施肥條件下土壤生物活性的季節(jié)動態(tài)變化 長期施用有機肥和無機肥對春季，夏季和秋季沈陽棕壤表土層和亞表層的酶活性、土壤呼吸、微生物生物量和呼吸熵的影響的研究結(jié)果表明，長期施用有機肥(NP+C，C)增加了棕壤的全氮、有機碳和微生物生物量，增強了土壤呼吸強度和土壤的各種酶活性：長期施用無機肥(N，NP)顯

6、著地降低了土壤的pH值、蔗糖酶活性和微生物生物量碳，卻增加了土壤呼吸熵；而對土壤全氮含量、脲酶活性和微生物生物量氮沒有顯著影響.而且，不耕作不施肥處理(CKO)的養(yǎng)分含量和微生物活性與不施肥處理(CK)相比沒有顯著差異.與亞表層(20-40 cm)相比，各處理的表土層(0-20 cm)具有較高的養(yǎng)分含量和微生物活性.此外，土壤酶活性和微生物生物量在春季和秋季較高，而呼吸強度和呼吸熵則在夏季較高. 4.不同水熱梯度下長期施肥對土壤

7、微生物種群結(jié)構(gòu)多樣性的影響 應(yīng)用變性梯度凝膠電泳(DGGE)和聚類分析(UPGMC)研究了不同水熱梯度下施肥對土壤細(xì)菌微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)多樣性的影響，結(jié)果表明，不同土壤類型和不同施肥處理條件下土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性差異很大.與對照相比，施肥增加了細(xì)菌的結(jié)構(gòu)多樣性，并且有機肥處理的土壤細(xì)菌結(jié)構(gòu)較無機肥處理復(fù)雜.聚類分析表明，NPK+C和C處理的細(xì)菌區(qū)系歸為一群族，CK，N和NPK處理的歸為另一群族，NPK+C和C處理的細(xì)菌結(jié)構(gòu)與CK處

8、理的相似性較低，N和NPK處理的細(xì)菌結(jié)構(gòu)與CK處理的相似性較高，說明有機肥的施入增加了土壤微生物的結(jié)構(gòu)多樣性. 5.玉米生長過程中不同施肥處理對土壤呼吸和微生物生物量碳的影響 施肥條件下，黑土的土壤有機質(zhì)含量和呼吸強度在玉米的各生長期都沒有明顯變化，微生物生物量碳含量則隨著玉米的生長呈增長趨勢，且大喇叭口期達(dá)到最大，隨著玉米的衰老而降低，灌漿成熟期達(dá)到最小值.紅壤的土壤有機質(zhì)含量、呼吸強度和微生物生物量碳含量都隨著玉米的

9、生長呈增長趨勢，且大喇叭口期達(dá)到最大，隨著玉米的衰老而降低，灌漿成熟期達(dá)到最小值.在玉米的不同生長期，有機肥處理(NPK+C和C)增加了黑土和紅壤的土壤呼吸和微生物生物量碳，而無機肥處理(N和NPK)則沒有顯著影響.另外，不論是在黑土還是在紅壤上施用有機肥(NPK+C和C處理)在玉米生長的過程中都降低了土壤微生物的呼吸熵(qCO2)，而施用無機肥(N和NPK處理)提高了微生物的呼吸熵. 6.玉米生長過程中不同施肥處理對土壤微生物

10、功能多樣性的影響 采用Biolog方法在盆栽試驗條件下研究了不同施肥處理下玉米不同生育期黑土和紅壤微生物群落功能多樣性的變化。結(jié)果表明，在玉米不同生育期不同施肥處理對黑土和紅壤微生物群落的影響存在明顯差異.有機肥處理的土壤微生物功能多樣性、均勻度指數(shù)和AWCD(平均每孔顏色變化率)均顯著高于無機肥處理.無機肥對黑土微生物群落沒有明顯影響，卻顯著地降低了紅壤微生物群落的功能多樣性.在玉米的大喇叭口期黑土的微生物多樣性和AWCD均高