稻草覆盖和香根草篱对红壤坡耕地土壤酶活性和微生物群落结构的影响
发布时间：2019-08-17 12:04
【摘要】：【目的】明确不同生物水土保护措施下土壤有机碳与土壤微生物种类及功能间的关系。【方法】依托始于2009水土保护年的红壤坡地不同生物水土保护措施的水土保护效果野外试验,利用磷脂脂肪酸方法(PLFA),研究花生等高种植(CK)、香根草篱+花生(H)、稻草覆盖+花生(M)和稻草覆盖+香根草篱+花生(HM)对土壤微生物量和组成以及参与碳循环土壤酶活性、土壤有机碳、活性有机碳的影响。【结果】与CK相比,H、M和HM 3种水土保护措施土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、土壤微生物量碳(MBC)和微生物熵含量均有增加,香根草篱是增加土壤MBC和微生物熵的主要影响因素。参与碳循环的蔗糖酶(INV)、纤维素酶(CEL)、β-葡糖苷酶(β-Glu)以及微生物量碳酶强度均受到香根草篱的显著影响。PLFA分析表明,与CK相比,H、M和HM显著增加了土壤PLFAs总量(TB)、细菌(B)和放线菌(ACT)的数量,降低了革兰氏阴性菌(GN)/革兰氏阳性菌(GP)比例,尤以HM处理减少幅度最大。主成分分析表明,H和M处理土壤微生物群落结构相近,与CK差别较大。冗余分析(RDA)表明,土壤TOC、MBC与参与碳循环CEL、INV、β-Glu酶的活性均是影响土壤微生物数量和结构的主要因子。【结论】稻草覆盖和香根草篱对红壤坡耕地土壤参与碳循环的酶活性、微生物数量和群落结构有不同影响。
【图文】：
植。2.2土壤酶活性变化由表2可知，除了多酚氧化酶（PPO）外，参与碳循环的蔗糖酶（INV）、纤维素酶（CEL）、β-葡糖苷酶（β-Glu）以及微生物生物量碳酶强度均受到香根草篱（H）的显著影响。INV和CEL的趋势一致，H和HM处理均能促进酶活性，，分别是CK处理INV活性的1.51倍和1.53倍，CEL活性的1.61倍和1.44倍。与CK相比，H和HM处理均降低了土壤β-Glu活性和微生物生物量碳酶（MBCE）强度，单独香根草篱处理H对β-Glu的降低程度显著高于单独覆盖（M）处理。与CK相比，H和HM处理土壤β-Glu活性分别降低41.9%和73.1%。图2香根草篱和稻草覆盖下的土壤可溶性有机碳（A）、微生物生物量碳（B）含量和微生物熵（C）Fig.2Effectsofvetivergrasshedgerowandmulchingonsoildissolvedorganiccarbon(A),microbialbiomasscarbon(B）andmicrobialquotient(C)表1香根草篱和稻草覆盖对土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳和微生物熵影响的方差分析Table1ANOVAsresults(FvaluesandProbabilitylevel)ontheeffectsofvetivergrasshedgerow(H)andmulching(M)onsoilorganiccarbon,dissolvedorganiccarbon,microbialbiomasscarbonandmicrobialquotient变异来源Sourcesofvariation自由度df有机碳Organiccarbon可溶性有机碳Dissolvedorganiccarbon微生物生物量碳Microbialbiomasscarbon微生物熵Microbialquotient香根草篱H116.58**0.92111.50**126.14**稻草覆盖M112.97**3.5513.51**12.10**交互H×M12.014.872.573.21表中数据和星号为F值和显著水平，*P＜0.05，**P＜0.01。下同DataandasteriskintablerepresentFvaluesandprobabilitylevel,*P＜0.05,**P＜0.01.Thesameasbelow
23期成艳红等：稻草覆盖和香根草篱对红壤坡耕地土壤酶活性和微生物群落结构的影响4607四象限，H和HM处理投射点分布在第二象限，M处理投射点分布在第三象限，说明红壤坡耕地在稻草覆盖、香根草篱等水土保护措施下土壤磷脂脂肪酸组成结构与CK处理间产生较大的差异。不同水土保持措施处理中，H和M处理土壤微生物群落结构相近，与HM处理的磷脂脂肪酸的结构差别较大。由土壤PLFAs在主成分上的因子载荷分析表明（图3），对PC1贡献较大的为土壤总PLFAs生物量（TB）、B、AMF、ACT、GP和GN；对PC2贡献较大的为GN/GP和F/B。图3不同水土保护措施下土壤PLFA主成分分析Fig.3PrincipalcomponentanalysisofPLFAsinsoilsunderdifferentsoilandwaterconservationmeasures2.4各菌群PLFAs与土壤碳及参与碳循环的土壤酶活性的关系冗余分析（RDA）表明，轴1和轴2解释了土壤菌落变异程度的95.37%。除了GN/GP和F/B外，土壤磷脂脂肪酸组成各指标之间及其和土壤MBC、TOC和DOC均呈正相关。在土壤酶活性指标中，土壤磷脂脂肪酸组成各指标与CEL和INV活性呈正相关，而与β-Glu活性及和碳循环酶有关的比例指标OCE和MBCE呈负相关。不同水土保护措施的影响差异明显，4个处理分别各占据1个象限，且H处理与除了β-Glu、OCE、MBCE、F/B和GN/GP外的所有指标呈正相关性（图4）。3讨论3.1稻草覆盖和香根草篱对土壤碳及参与碳循环酶活性的影响土壤有机碳组分及其含量是衡量土壤肥力的重要指标[26]，农田系统中作物根系及其分泌物、根系残茬、有机肥投入和秸秆还田等均是增加土壤有机碳输入量的直接因素[12,27-28]。本研究中，与CK相比，H、M和HM外源碳投入均分别显著增加土壤总有机碳1.09、1.00和1.52g·kg-1，另一方面，新鲜有机物的输入增加了土?
【作者单位】： 江西省红壤研究所/江西省红壤耕地保育重点实验室/国家红壤改良工程研究中心/农业部江西耕地保育科学观测试验站;
【基金】：国家自然科学基金(41301235) 江西省科技支撑项目(20151BBF60060)
【分类号】：S154
本文编号：2527776
【图文】：
植。2.2土壤酶活性变化由表2可知，除了多酚氧化酶（PPO）外，参与碳循环的蔗糖酶（INV）、纤维素酶（CEL）、β-葡糖苷酶（β-Glu）以及微生物生物量碳酶强度均受到香根草篱（H）的显著影响。INV和CEL的趋势一致，H和HM处理均能促进酶活性，，分别是CK处理INV活性的1.51倍和1.53倍，CEL活性的1.61倍和1.44倍。与CK相比，H和HM处理均降低了土壤β-Glu活性和微生物生物量碳酶（MBCE）强度，单独香根草篱处理H对β-Glu的降低程度显著高于单独覆盖（M）处理。与CK相比，H和HM处理土壤β-Glu活性分别降低41.9%和73.1%。图2香根草篱和稻草覆盖下的土壤可溶性有机碳（A）、微生物生物量碳（B）含量和微生物熵（C）Fig.2Effectsofvetivergrasshedgerowandmulchingonsoildissolvedorganiccarbon(A),microbialbiomasscarbon(B）andmicrobialquotient(C)表1香根草篱和稻草覆盖对土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳和微生物熵影响的方差分析Table1ANOVAsresults(FvaluesandProbabilitylevel)ontheeffectsofvetivergrasshedgerow(H)andmulching(M)onsoilorganiccarbon,dissolvedorganiccarbon,microbialbiomasscarbonandmicrobialquotient变异来源Sourcesofvariation自由度df有机碳Organiccarbon可溶性有机碳Dissolvedorganiccarbon微生物生物量碳Microbialbiomasscarbon微生物熵Microbialquotient香根草篱H116.58**0.92111.50**126.14**稻草覆盖M112.97**3.5513.51**12.10**交互H×M12.014.872.573.21表中数据和星号为F值和显著水平，*P＜0.05，**P＜0.01。下同DataandasteriskintablerepresentFvaluesandprobabilitylevel,*P＜0.05,**P＜0.01.Thesameasbelow
23期成艳红等：稻草覆盖和香根草篱对红壤坡耕地土壤酶活性和微生物群落结构的影响4607四象限，H和HM处理投射点分布在第二象限，M处理投射点分布在第三象限，说明红壤坡耕地在稻草覆盖、香根草篱等水土保护措施下土壤磷脂脂肪酸组成结构与CK处理间产生较大的差异。不同水土保持措施处理中，H和M处理土壤微生物群落结构相近，与HM处理的磷脂脂肪酸的结构差别较大。由土壤PLFAs在主成分上的因子载荷分析表明（图3），对PC1贡献较大的为土壤总PLFAs生物量（TB）、B、AMF、ACT、GP和GN；对PC2贡献较大的为GN/GP和F/B。图3不同水土保护措施下土壤PLFA主成分分析Fig.3PrincipalcomponentanalysisofPLFAsinsoilsunderdifferentsoilandwaterconservationmeasures2.4各菌群PLFAs与土壤碳及参与碳循环的土壤酶活性的关系冗余分析（RDA）表明，轴1和轴2解释了土壤菌落变异程度的95.37%。除了GN/GP和F/B外，土壤磷脂脂肪酸组成各指标之间及其和土壤MBC、TOC和DOC均呈正相关。在土壤酶活性指标中，土壤磷脂脂肪酸组成各指标与CEL和INV活性呈正相关，而与β-Glu活性及和碳循环酶有关的比例指标OCE和MBCE呈负相关。不同水土保护措施的影响差异明显，4个处理分别各占据1个象限，且H处理与除了β-Glu、OCE、MBCE、F/B和GN/GP外的所有指标呈正相关性（图4）。3讨论3.1稻草覆盖和香根草篱对土壤碳及参与碳循环酶活性的影响土壤有机碳组分及其含量是衡量土壤肥力的重要指标[26]，农田系统中作物根系及其分泌物、根系残茬、有机肥投入和秸秆还田等均是增加土壤有机碳输入量的直接因素[12,27-28]。本研究中，与CK相比，H、M和HM外源碳投入均分别显著增加土壤总有机碳1.09、1.00和1.52g·kg-1，另一方面，新鲜有机物的输入增加了土?
【作者单位】： 江西省红壤研究所/江西省红壤耕地保育重点实验室/国家红壤改良工程研究中心/农业部江西耕地保育科学观测试验站;
【基金】：国家自然科学基金(41301235) 江西省科技支撑项目(20151BBF60060)
【分类号】：S154
本文编号：2527776
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