有机物料和氮肥对宁夏沙地枸杞根际土壤碳氮及微生物群落的影响

发布时间：2020-04-29 21:36

【摘要】：沙化土壤是退化土壤的主要类型之一。研究这些沙化土地的改良对宁夏农林业发展具有重要意义。以往的研究者通过添加有机物料研究沙化土壤改良情况,并通过植物生长作为重要指标,也有研究者认为植物根际土壤的碳氮含量变化及微生物群落变化是土壤改良的重要参考指标。本试验以当地易得的杨树枝条、玉米秸秆以及氮肥(尿素)作为材料,通过模拟试验结合大田试验研究了有机物料配施不同水平氮肥下沙化土壤本身矿化响应情况并再次基础上进一步研究了沙地枸杞根际土壤碳、氮及其组分含量、土壤酶、微生物群落功能多样性、遗传多样性的影响。本试验为二因素拉丁方试验设计,主区为有机物料添加包括:不添加(N)、添加枝条(B,7500kg/hm2)、添加秸秆(S,7500kg/hm2),副区为添加不同水平的氮肥:N1:166.5kg/hm2(为当地农林业植物生长正常施用量)、N2:199.8kg/hm2、N3:233.1kg/hm2,共计9个处理。每个处理设置3个重复,试验周期为2年。主要研究结果如下:(1)沙地土壤矿化模拟试验结果表明:各类处理有机碳累积矿化量为0.65-0.88gkg-1(N)、0.58-0.9g·kg-1(B)、0.63-1.44 g·kg-1(S),矿质氮累积矿化量为 6.18-18.46mg·kg-1(N)、7.97-12.5mg·kg-1(B)、14.75-20.19mg—kg-1(S)。同一氮水平下各处理碳、氮矿化量呈SBN。同一种有机物料添加处理下,各处理碳、氮矿化量随施氮水平提高呈先增加后降低或提高的趋势。有机物料添加和氮肥添加以及他们互作总体上对有机碳、氮矿化量有极显著影响(FF0.01)。总体来看添加有机物料以及氮肥对沙化土壤碳、氮矿化有促进作用。(2)沙地枸杞根际土壤碳氮试验结果表明:2016年8、10月份、2017年6月各处理枸杞根系土壤碳、氮及其组分以及酶活性变化规律从总体来看基本一致。同一施氮水平下,各类处理碳、氮及其组分的含量、酶活性呈SBN。同一种有机物料处理下,各类处理的碳、氮及其组分含量、酶活性随施氮量提高而提高(除N类处理的有机碳下降,B类处理的先升高后降低以及各处理纤维素酶活变化外)。(3)沙地枸杞根际土壤微生物群落功能多样性的结果表明:有机物料配施氮肥使得微生物利用碳源总量增加,微生物代谢活性增强。利用比例较高的碳源类型为氨基酸类、多聚类和羧酸类化合物。添加秸秆配施氮肥处理较其他处理更能促进微生物代谢碳源的能力。在168h,SN3处理的AWCD在所有处理中最大,而且微生物各种多样性指数也有明显提高。各类碳源的利用强度与土壤有机碳以及碳组分之间关系密切,微生物多样性指数则与土壤易氧化有机碳和无机氮存在紧密联系。对枸杞根际土壤细菌群落结构的研究表明:研究区沙化土壤中变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门、厚壁菌门是细菌中六个含量最多的门。子囊菌门是真菌中含量最多的门。综上所述,添加有机物料和氮肥会提高沙化土壤碳氮矿化量,提高沙地枸杞根际土壤中碳、氮及其组分含量以及酶活性,并且能够改变枸杞根际土壤中微生物群落结构。
【图文】：

矿化速率,有机物料,土壤有机碳,释放速率

—Ｎ１邋—＊－Ｎ２—Ｋ—Ｎ３逡逑图２－１有机物料和氮肥添加下土壤有机碳矿化速率逡逑各处理Ｃ０２释放速率随时间的动态变化如图２－１所示。Ｎ、Ｂ、Ｓ处理土壤矿化速率都在逡逑第１天达到最大值。在同一氮水平下，各类处理矿化速率呈现Ｓ＞Ｂ＞Ｎ趋势。在同一种有机物逡逑料添加处理下，Ｎ、Ｂ处理的矿化速率均呈现Ｎ３＞Ｎ２＞Ｎ１趋势，Ｓ处理出现Ｎ３＞Ｎ２＞Ｎ１趋势，逡逑且Ｎ２、Ｎ３水平矿化速率显著高于Ｎ１的矿化速率（Ｐ＜０．０５）。各处理土壤Ｃ０２释放速率均随培逡逑养时间的延长呈快速下降趋势，至第３天时下降了邋７２．４７％￣９６．５４％（Ｎ）、５５．５８％？６３．４３％邋（Ｂ）、逡逑６５．９２％￣７５．３８％（Ｓ）。后略有上升（除Ｎ），邋Ｎ处理在１４－３０ｄ、ＳＮ３在３０－４０ｄ出现第二个小高峰，，逡逑之后各处理总体上逐渐降低至一个稳定水平。从１０５ｄ平均矿化速率看（图２－３）氮素添加对土逡逑壤有机碳矿化动态的影响较大（Ｐ＜０．０５），当施氮量从Ｎ１升高至Ｎ３时，土壤有机碳矿化速率逡逑由ＯＸ＾＾Ｏ．ｔ＾ｇｋｇ－Ｍ－１增加到０．０３－０．０４邋ｇ＋ｋｇ－Ｍ－１邋（Ｐ＜０．０５）。Ｂ、Ｓ处理与Ｎ之间相比差异不显著，逡逑并且Ｂ、Ｓ处理间差异同样不显著。逡逑２逦ｌ，ｒ逦Ｂ逡逑ｕ逦１逦？邋邋Ｉ．邋§：逡逑！逡逑每

有机物料,土壤有机碳,矿化速率,氮肥

培养天数／ｄ逡逑？邋Ｎ１邋—Ａ—Ｎ２邋—Ｘ—Ｎ３逡逑图２－２有机物料和氮肥添加下土壤有机碳矿化累积量逡逑图２－２所示１０５ｄ培养时间段内各处理的土壤有机碳累积矿化量为０．６５－０．８８§女＃（＾）、逡逑ＯＪＳ－Ｏ＾ｇｋｇ＇Ｂ）、０．６３－１．４４邋ｇ＋ｋｇ＇Ｓ）。同一氮水平下，Ｎｌ、Ｎ２、Ｎ３邋水平则呈现邋Ｓ＞Ｂ＞Ｎ，并且逡逑在Ｎ３水平Ｂ、Ｓ处理碳矿化量显著高于Ｎ处理碳矿化量（尸＜０．０５）。同一种有机物料添加处理逡逑下，Ｎ处理有机碳矿化累积量呈现Ｎ２＞Ｎ１＞Ｎ３，邋Ｂ、Ｓ处理则出现Ｎ３＞Ｎ２＞Ｎ１趋势。前３０ｄ逡逑的累积矿化量占整个培养时期的邋５７．９７％－６９．０９％邋（Ｎ）、６２．２２％－７１．０４％（Ｂ）、５８．２８％－７２．３０％⑶，逡逑由图２－３可知添加氮素后有机碳矿化量明显增加，而添加有机物料的处理在Ｎ２、Ｎ３水平的氮逡逑添加下有机碳矿化量有显著变化。逡逑０．０５「逦ｄ逡逑产逦０．０４５逦－逦ｄｅ逦ａｂ逦ｒ逡逑ｔ逦０．０４逦－逦ｉ逦ｄ逦＿逦N逡逑｜逦°邋0３５逦－逦ｃｄ逦Ｃｆ逦Ｉ逦Ａ逦ｂｅ逦■逦■逡逑ｉｉｉｉｌｉｉｉ！逡逑ＮＮｌ逦ＮＮ２邋ＮＮ３邋ＢＮ１逦ＢＮ２逦ＢＮ３逦ＳＮ１逦ＳＮ２逦ＳＮ３逡逑处理逡逑图２－３有机物料和氮肥添加下土壤有机碳的平均矿化速率逡逑２．２．２添加不同有机物料配施氮肥下土壤氮的矿化特征逡逑如图２－４所示，１０５ｄ培养周期内各处理土壤矿质氮累积矿化量为ｅ．ｌＳ－ｌＳ＾ｍｇ．ｋｇｄＣＮ）、逡逑ＴＭ－Ｕ．Ｓｍｇ．ｋｇ－ＫＢ）、ＭＷＪＯ．ｌＱｍｇ．ｋｇ－ＫＳ）。同一氮水平下
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S567.19

【参考文献】