不同施肥处理调控农田土壤微生物区系研究

发布时间：2020-09-15 09:53

　　 本研究以山东省德州哨马营村农田土壤为研究对象,研究在小麦-玉米轮作条件下,不同施肥对土壤微生物区系的调控作用。本研究设置了6种不同施肥处理,主要采用了平板稀释梯度培养法、Biolog微平板法、高通量测序法来研究施肥后土壤微生物区系的变化。结合土壤基本化学指标、土壤酶活性和小麦产量,分析施肥与土壤微生物、土壤酶活、土壤养分、作物产量之间的相互关系。旨在为农业实际生产提供保护土壤、合理施肥的理论依据。经过实验研究,本文得到了以下几个结论：(1)通过研究不同施肥对土壤理化性质的影响,发现：连续两年施肥土壤理化性质发生了显著的变化,其中全氮(TN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)含量0.5M处理和NPKJ处理最高,其次0.3M和NPKI处理较高,NPK和CK最低；土壤有机质(SOM)含量CKNPK0.3M0.5MNPKINPKJ;土壤中pH变化为,NPKNPKJNOKI 0.3M0.5MCK。结果说明,有机肥替代一部分无机肥后,土壤养分含量反而大大提高,同时维持土壤pH在较高的水平；秸秆还田后,土壤养分也得到较大提高,尤其在土壤有机质含量方面表现最佳,但对于缓解土壤酸化方面略显不足。(2)不同施肥对作物产量的影响：有机肥部分替代无机肥的施肥方式,降低了无机肥使用量,但小麦产量却没有大幅度降低。有机肥替代30%无机肥时,0.3M小麦四年总产量比全量无机肥处理高5.95%；有机肥替代50%无机肥时,0.5M小麦四年总产量仅比全量无机肥处理低0.94%。秸秆还田时,NPKJ处理四年总产量比NPK处理高0.56%。NPKI四年总产量也比NPK处理低2.60%。而玉米季时,连续四年玉米总产量0.3M处理产量较NPK处理降低1.27%,0.5M处理比NPK降低2.00%,NPKJ和NPKI都比NPK产量略高。因此,经过对比,有机肥替代30%无机肥的施肥方式更适于目前的农业生产。(3)通过对小麦生育期酶活性的研究表明,土壤中NPK处理脲酶活性最高,0.3M、NPKJ、NPKI处理较高,0.3M和CK处理最低；土壤蔗糖酶活性NPKJNPKI0.5M 0.3MNPKCK;土壤中过氧化氢酶活性则是CK处理最高,0.5M处理较高,NPK、 NPKJ、NPKI基本处于同一水平。结果说明,脲酶活性无机肥施用量成正比,蔗糖酶则与秸秆还田关系密切,过氧化氢酶与无机肥使用量成反比。因此,有机肥替代部分无机肥能够有效地提高土壤过氧化氢酶活性,且有限度的提高土壤脲酶和蔗糖酶活性,秸秆还田只能显著的提高蔗糖酶活性,局限性较大。(4)通过研究可培养微生物的数量发现,CK处理土壤微生物数量最低,NPK处理高于CK, NPKJ、NPKI处理较高,0.3M、0.5M处理最高,其中0.5M处理土壤微生物数量显著高于0.3M处理。这表明本试验所施肥料都能提高土壤微生物数量,但有机肥最能提高土壤可培养微生物数量,其次是秸秆还田。(5) Biolog试验结果表明,无机肥对土壤微生物代谢活性具有极高的促进作用,有机替代无机肥处理虽然有机肥中含有的微生物量较高,但是随着时间的增长,其微生物代谢活性逐渐减弱。主成分分析结果显示,不同施肥对土壤微生物功能多样性产生了显著的影响。与CK相比,0.3M和0.5M二者微生物代谢功能较为相似,而NPK、NPKJ和NPKI三者施用全量无机肥的处理,其微生物功能相似性程度较近。RDA分析结果表明,施肥可显著影响土壤微生物功能多样性,但其影响程度可能与施肥种类、施肥方式、土壤性质等因素密切相关。有机肥替代部分无机肥有利于维持土壤微生物代谢功能的多样性,而全量无机肥则会降低土壤微生物功能多样性,秸秆还田+全量无机肥或秸秆还田+腐熟剂+全量无机肥的土壤微生物功能多样性程度较低。(6)高通量测序结果表明,有机肥的施用和秸秆还田+腐熟剂最能提高土壤细菌多样性,无机肥对细菌丰富度指数影响较大,但会降低细菌种群多样性。高量有机肥替代部分化肥和全量无机肥+秸秆还田+腐熟剂最能提高土壤真菌多样性,无机肥对细菌丰富度指数影响较大,但对真菌种群多样性影响不大。有机肥替代部分无机肥处理的土壤微生物群落结构与自然状态下群落结构(即CK)最为接近,并且其土壤中营养成分含量最高：而全量无机肥的土壤微生物群落结构与CK差异最大,在单施无机肥条件下,土壤中营养成分含量最低(除CK外)；全量无机肥+秸秆还田和全量无机肥+秸秆还田+秸秆腐熟剂处理的土壤中微生物群落多样性要优于全量无机肥处理,但秸秆还田和秸秆腐熟剂对土壤中细菌的种类影响较小,因此,二者的细菌种群结构和多样性要低于有机肥部分替代无机肥处理。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S154.37

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