長期施肥對黑土肥力及細菌和古菌群落的影響.pdf

1、東北黑土帶是世界著名的三大塊黑土帶之一，土壤有機質含量高、養(yǎng)分含量豐富、自然肥力高，是我國重要的商品糧基地，對我國的糧食供應和安全起著舉足輕重的作用。在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施肥是提高農(nóng)田生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量的一項重要生產(chǎn)方式，長期施肥導致土壤侵蝕嚴重、黑土層變薄、有機質含量下降，黑土質量日益退化。目前關于長期施肥對黑土質量的影響已有較多的研究，但采用技術手段相對落后，且往往忽略了土壤微生物區(qū)系與土壤理化性質的耦合關系。
　　本研究依托黑龍

2、江已達34年的長期定位試驗，通過研究東北黑土長期不同施肥條件下土壤微生物群落結構特征和組成差異，并與土壤化學性質進行關聯(lián)分析，探討引起影響土壤微生物區(qū)系變化的主效環(huán)境因子。試驗選取不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、施氮鉀肥(NK)、施磷鉀肥(PK)、施氮磷鉀肥(NPK)共5個施肥模式的耕層土樣為研究對象，借助傳統(tǒng)化學分析方法和Illumina Miseq高通量測序技術，解析土壤理化性狀和細菌與古菌群落結構特征，對微生物群落結構與環(huán)境因子

3、進行相關性分析。結果表明:
　　(1)在土壤理化性質方面，與不施肥處理相比，長期施氮肥，土壤全氮、硝態(tài)氮、堿解氮、有機質含量顯著升高，而pH顯著降低;長期施磷肥的NP、PK、NPK處理土壤有效磷含量與不施肥處理相比分別提高了6.6、6.6、8.5倍;長期施鉀肥的NK、PK、NPK處理土壤速效鉀含量與不施肥處理相比分別提高了30.9％、29.8％、50.6％，表明長期施肥能顯著提高相應元素的速效養(yǎng)分含量。
　　(2)在土壤酶活

4、性方面，與不施肥處理相比，土壤過氧化氫酶活性均顯著降低;NK處理土壤脲酶和蔗糖酶活性分別提高了30.5％和27.4％，而NP、PK、NPK處理土壤脲酶和蔗糖酶活性無明顯變化，表明長期施肥降低了土壤抵御過氧化氫毒害的能力，而不同施肥方式對土壤脲酶和蔗糖酶活性的影響不同。
　　(3)在作物產(chǎn)量方面，NP、NK、PK、NPK四個施肥處理作物產(chǎn)量與不施肥處理相比均顯著提高，分別提高了116.5％、59.3％、48.7％、154.1％，并且

5、相互之間存在顯著性差異，其中NPK處理作物產(chǎn)量最高，并顯著高于其他四個處理。表明施肥提高了土壤提供植物養(yǎng)料和生產(chǎn)生物物質的能力。
　　(4)在土壤微生物數(shù)量方面，NP、NK、PK、NPK四個施肥處理土壤細菌和古菌數(shù)量與不施肥處理相比均顯著提高，分別提高了32.2％、64.5％、165.2％、88.3％，并且相互之間存在顯著性差異，其中，PK處理微生物數(shù)量最高，并顯著高于其他施肥處理。表明施肥提高了土壤細菌和古菌數(shù)量，豐富了微生物區(qū)

6、系。
　　(5)在微生物群落結構方面，變形菌門是5個不同施肥處理土壤中的優(yōu)勢細菌，而泉古菌門為優(yōu)勢古菌。α多樣性分析表明，氦磷鉀均衡施肥的NPK處理，土壤細菌的豐富度、多樣性及古菌的多樣性最高。RDA分析和Pearson相關性分析表明，土壤理化性質和土壤細菌和古菌群落之間存在密切的相關關系，所有的環(huán)境因子解釋了土壤微生物100％的變化，而土壤pH是影響土壤細菌和古菌群落結構的主效環(huán)境因子，貢獻了土壤細菌和古菌66.5％(P=0.0