长期不同轮作施肥土壤微生物学特性研究及生物肥力评价

发布时间：2018-01-08 15:35

  本文关键词：长期不同轮作施肥土壤微生物学特性研究及生物肥力评价　出处：《西北农林科技大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：施肥是农业生产的重要措施,轮作是传统农业的精华,长期轮作施肥对于培肥土壤、提高土壤质量具有重要意义。本论文以中国科学院黄土高原旱地长期轮作施肥定位试验为基础,研究长期轮作与施肥对土壤微生物学特性的影响,并进行生物肥力评价。试验选用不同轮作方式和不同施肥的29个处理,于2011年测定土壤理化性质、可培养微生物数量、微生物量和土壤酶活性,2012年测定土壤理化性质、微生物量和土壤呼吸,通过研究轮作方式、施肥方式、茬口以及轮作年限对土壤理化性质、微生物学特性的影响,并进行生物肥力评价,得到以下研究结果和结论:(1)苜蓿连作较其他轮作方式显著提高了土壤有机质、全氮和碱解氮含量,明显降低了土壤pH值。玉米连作与其他轮作方式相比对全量养分消耗最大,速效养分消耗也大于粮豆轮作和粮饲轮作。不同轮作方式下单施磷肥土壤全磷含量较不施肥显著增加10.95%—61.76%、速效磷含量显著增加3.42—12.65倍,其中粮豆轮作增长率最大。与不施肥相比,单施氮肥仅对氮素产生显著影响,有机肥施用可以提高土壤养分含量,其中氮磷有机肥配施对土壤养分的改善效果最佳。粮草长周期轮作和短周期轮作均较休闲地和小麦连作增加了土壤有机质、全氮和碱解氮含量,降低了土壤pH值;其中苜蓿茬和红豆草茬土壤有机质、全氮、碱解氮含量高于同一系统其他茬口。与粮草长周期轮作相比,短周期轮作更有利于改善土壤养分状况,降低pH值。苜蓿连作28年不施肥土壤全氮含量随轮作年限延长呈增加趋势,小麦连作和粮豆轮作呈下降趋势。氮磷有机肥配施条件下,苜蓿连作、小麦连作、粮豆轮作和粮饲轮作有机质、全氮和速效磷呈增加趋势,而玉米连作速效磷呈降低趋势。(2)与休闲地相比,作物种植对土壤细菌、真菌和放线菌数量增长均有促进作用。苜蓿连作刺激了真菌繁殖,真菌数量和比例均高于粮豆轮作和粮饲轮作;轮作较连作更有利于细菌生长,促进微生物的繁殖,粮饲轮作细菌数量和微生物总数达到34.03×106cfu/g和42.58×106 cfu/g。有机肥施用较不施肥对细菌、真菌、放线菌数量的增长均有积极作用。与不施肥相比,单施氮、磷肥不利于细菌数量和比例的增长,但刺激粮豆轮作真菌数量增加1.55×103 cfu/g,真菌比例增加0.03%,因此单施氮、磷肥不利于微生物健康群落结构的构建。粮草长周期轮作和短周期轮作较小麦连作增加了细菌比例;与长周期轮作相比,短周期轮作更有利于增加土壤微生物数量。长周期轮作的马铃薯茬刺激了真菌的大量繁殖,真菌数量和比例最高增加2.12倍和6.00倍。不同轮作方式下长期氮磷有机肥配施均促进了细菌的生长繁殖,轮作27年后细菌数量较轮作15年时增加53.73—176.80×106cfu/g。而氮磷有机肥配施条件下长期苜蓿连作真菌数量增加19.02×103cfu/g,反映了苜蓿长期连作施肥使土壤向不健康的方向发展。(3)作物种植较休闲地提高了土壤微生物量碳、氮含量和微生物商。与其他轮作方式相比,苜蓿连作有利于土壤微生物量碳、氮含量增长,而玉米连作由于高消耗显著降低微生物量碳、氮含量。不同轮作方式下单施磷肥均较不施肥增加了微生物量氮含量,微生物量碳含量则因系统不同而各有增减。与不施肥相比,有机肥的施用增加了微生物的投入,同时刺激了微生物的繁殖,从而提高了土壤微生物量碳、氮含量。粮草长周期轮作和粮草短周期轮作较休闲地和小麦连作促进了土壤微生物量碳、氮含量增长,粮草短周期轮作土壤微生物量碳含量、微生物商和cmic/nmic均较长周期轮作增加。不同轮作方式下施肥处理的土壤微生物量碳、氮随轮作年限延长呈增加趋势,微生物量碳的年均增长量为1.85—69.08mg/kg,微生物量氮的年均增长量为1.45—10.15mg/kg。(4)与其他轮作方式相比,苜蓿连作刺激了土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性增加;玉米连作降低了蔗糖酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶,其中碱性磷酸酶达到显著水平,降低32.87%—51.78%。与不施肥相比,不同轮作方式下单施磷肥可以增强蔗糖酶活性;单施氮肥却抑制了土壤酶活性,其中蔗糖酶降低7.92%;氮磷有机肥配施较不施肥促进了脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性的增强。粮草长周期、短周期轮作均较休闲地和小麦连作提高了土壤脲酶、碱性磷酸酶活性。长周期轮作中马铃薯作为苜蓿的后茬作物,脲酶活性增加4.36%;小麦茬则较苜蓿茬蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性增强。与粮草短周期轮作相比,长周期轮作更有利于土壤酶活性的增强。轮作27年不同施肥土壤过氧化氢酶活性均较轮作15年时增强,蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性则在不同系统中存在差异。(5)休闲地基础呼吸强度高于各耕作系统,小麦连作和苜蓿连作诱导呼吸明显增加22.52%—87.23%。苜蓿连作、粮豆轮作和粮饲轮作微生物呼吸商均低于小麦连作和玉米连作,更有利于提高微生物的碳源利用率,增强微生物活性。与不施肥相比,施用有机肥激发了土壤基础呼吸和诱导呼吸,单施氮、磷肥对土壤呼吸无促进作用,单施氮肥甚至对土壤呼吸有抑制作用;但不同施肥均降低了微生物基础呼吸商。粮草长周期轮作和短周期轮作刺激了土壤诱导呼吸,较休闲地分别提高29.66%和11.33%,基础呼吸商和潜在呼吸商则较休闲地降低45.78%—73.68%。粮草长周期轮作中苜蓿茬较其他茬口降低了土壤呼吸强度和呼吸商,粮草短周期轮作中红豆草茬较小麦茬有较高的呼吸强度。粮草短周期轮作较长周期轮作土壤基础呼吸增加2.67mgco2/(kg·h),微生物呼吸商降低0.01—0.46d-1。粮草轮作有较大的矿化潜力和较高的碳源利用效率,且粮草短周期轮作微生物活性更强。相关关系表明,呼吸商比土壤呼吸与微生物量碳氮、土壤碳氮关系更密切,更适合作为评价土壤肥力的生物学指标。(6)由于不同生物肥力因子对长期轮作施肥的响应不同,单一指标难以评价土壤生物肥力状况。为了更好的分析长期轮作施肥对黄土高原旱地黑垆土土壤生物肥力的影响,本文应用10个生物肥力因子作为评价指标,采用累积频率法确定隶属度函数阈值,利用加权和法对土壤生物肥力进行评价。苜蓿连作在不同施肥条件下土壤生物肥力水平均为最高,玉米连作生物肥力水平最低。不同轮作方式氮磷有机肥配施较不施肥和单施磷肥均提高了土壤生物肥力指数,其中粮豆轮作较不施肥增加最高,反映了氮磷有机肥对于粮豆轮作土壤微生物活性的刺激作用更强。茬口对土壤生物肥力的影响相对较小,长周期轮作各茬口生物肥力水平相当,而粮草短周期轮作红豆草茬的土壤生物肥力低于小麦茬和小麦+红豆草茬。长期轮作施肥可以保持或提高土壤生物肥力水平,其中玉米连作、粮豆轮作和粮饲轮作长期配施氮磷有机肥增加作用最为显著。综上所述,氮磷有机肥配施条件下苜蓿连作、粮豆轮作和粮饲轮作对于培肥土壤生物肥力具有显著效果,玉米连作、粮豆轮作和粮饲轮作对于提高土壤生物肥力潜力巨大。
[Abstract]:The results and conclusions are as follows : ( 1 ) The content of soil organic matter , total nitrogen and nitrogen in soil is increased by 10.95 % 鈥，

本文编号：1397715