配施菌肥对不同复垦年限土壤微生物多样性及磷有效性的影响

发布时间：2018-12-26 07:10

【摘要】：本试验以长治市襄垣县王桥镇洛江沟村选取的采煤塌陷复垦土壤为研究对象,以玉米为供试作物,通过大田试验,研究了化肥、有机月巴与磷细菌肥配施对采煤塌陷区复垦la、2a、5a、6a土壤微生物多样性及磷有效性的影响,结果表明：(1)施肥能够显著增加不同复垦年限土壤微生物碳氮含量,复垦la和复垦2a土壤有机肥+磷细菌肥处理的微生物碳氮含量最高,复垦5a和复垦6a土壤有机肥+化肥+菌肥处理的微生物碳氮含量最高。有机肥+磷细菌肥可以提高土壤微生物商,加快土壤熟化。(2)土壤碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性均随着土壤复垦年限的增加而增加。土壤碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性在复垦la和2a土壤中有机肥+磷细菌肥处理最高,在复垦5a和6a土壤中有机肥+化肥+磷细菌肥处理最高,土壤过氧化氢酶活性随着土壤复垦年限的增加而降低,其中有机肥+磷细菌肥处理与有机肥+化肥+磷细菌肥处理降低幅度较大。复垦土壤微生物碳氮、微生物商与土壤碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性呈显著正相关关系,与过氧化氢酶活性呈显著负相关关系。(3)运用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究了不同复垦年限土壤种群结构多样性,结果表明土壤PLFA总量、细菌PLFA、真菌PLFA、革兰氏阳性细菌(口)、革兰氏阴性细菌(G-)、G+/G-在复垦1a和2a土壤中均以有机肥+磷细菌肥处理最高,在复垦5a和6a土壤中均以有机肥+化肥+磷细菌肥处理最高。有机肥+化肥+磷细菌肥、有机肥+磷细菌肥处理的细菌/真菌差异不显著,但与单施化肥、CK之间差异显著,施用有机肥与磷细菌肥可以显著提高细菌/真菌比值。从PCA分析结果,复垦1a土壤施用磷细菌肥与不施磷细菌肥处理的PLFA的组成与结构差别较小；复垦2a土壤有机肥+磷细菌肥处理与单施有机肥处理之间差别较大；复垦5a和复垦6a土壤有机肥+化肥+磷细菌肥、化肥+磷细菌肥与不施磷细菌肥处理之间的差异变大。(4)利用Iliumina Miseq高通量测序技术,读取生土和复垦5a土壤样品中微生物基因序列,结果发现复垦5a土壤有机肥+化肥+磷细菌肥处理的细菌群落多样性最丰富,细菌群落中Actinobacteria和Proteobacteria所占比重最大。与生土对照相比,复垦5a土壤的Chaol指数和Shannon-Wiener指数表现为有机肥+化肥+磷细菌肥最高,施用磷细菌肥处理比不施磷细菌肥处理的多样性指数均有所增大。PCA分析结果发现,有机肥+化肥+磷细菌肥明显区别于生土对照和其他处理,化肥、有机肥+化肥、有机肥+磷细菌肥、化肥+磷细菌肥之间的细菌群落没有明显差异。(5)运用Biolog微平板技术,分析了复垦1a、5a土壤微生物功能多样性,发现复垦1a和复垦5a的土壤微生物群落AWCD值随着培养时间的变化顺序为有机肥+化肥+磷细菌肥有机肥+化肥有机肥+磷细菌肥有机肥化肥+磷细菌肥化肥CK。有机肥+化肥+磷细菌肥处理的土壤Shannon指数、Shannon均匀度指数、McIntosh指数和McIntosh均匀度指数均属最高。从土壤微生物对不同碳源利用程度可以看出,施用磷细菌肥处理不施磷细菌肥处理,有机肥+化肥+磷细菌肥处理对碳源利用能力最强。复垦1a土壤微生物利用的主要碳源是氧基酸、羧酸类碳源；连续复垦5a后主要是糖类、氨基酸类碳源。(6)不同复垦年限土壤全磷含量的影响顺序为：化肥处理有机肥有机肥+化肥,施用磷细菌肥处理与不施磷细菌肥处理相比,差异不显著。复垦2a、复垦5a土壤有效磷含量均为有机肥+磷细菌肥处理最高,分别比单施有机肥处理分别提高了7.97%～14.56%、7.97%。Hedley分级结果可以看出,与单施化肥处理相比,有机肥+磷细菌肥、有机肥+化肥+磷细菌肥可以显著增加土壤H2O-P、NaHCO3-P、NaOH-P、HCl-Po含量,降低HCl-Pi、残渣态-P含量,各有机肥处理之间差异不显著。有机肥+磷细菌肥处理的HCl-Pi、残渣态-P比施用有机肥分别降低了1.35%～3.88%、2.63%-9.93%；有机肥+化肥+菌肥比有机肥+化肥降低了2.77%～2.89%、2.18%～8.19%。复垦土壤Olsen-P与Hedley各形态磷的通径分析可知,土壤NaHCO3-Pi通过直接作用与NaOH-Pi、H2O-Pi、 NaHCO3-Po间的间接作用决定Olsen-P的变化。NaHCO3-Pi可以作为判断复垦土壤磷素营养丰缺状况的主要指标。(7)复垦土壤磷Langmuir等温吸附方程的相关系数r在0.9331～0.9950之间,相关性极显著,可以用该方程来拟合复垦土壤磷的吸附特性。施用磷细菌肥处理在复垦2a土壤中的吸附常数K、土壤最大吸磷量(Xm)、土壤最大缓冲容量(MBC)顺序大致为有机肥+磷细菌肥有机肥+化肥+磷细菌肥化肥+磷细菌肥；复垦5a土壤中顺序大致为有机肥+化肥+磷细菌肥有机肥+磷细菌肥化肥+磷细菌肥；磷细菌肥处理不施磷细菌肥处理。在复垦2a土壤中有机肥+磷细菌肥处理的磷解吸量最高,平均解吸率最大,在复垦5a土壤中有机肥+化肥+磷细菌肥处理的土壤磷解吸量最高,平均解吸率最大。有机肥+化肥+菌肥、有机肥+菌肥处理可以提高复垦土壤最大解吸量与最大吸附量的比值。(8)复垦土壤微生物多样性与磷有效性的相关性分析可知,复垦土壤微生物碳(MBC)、微生物氮(MBN)、微生物商(MBC/MBN)、碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性与有效磷呈显著正相关；复垦土壤微生物PLFA、细菌群落多样性指标、功能多样性指标均与有效磷呈极显著正相关关系。
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【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S154.3

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