秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤碳氮及微生物群落的影响
发布时间：2021-05-25 12:12
秸秆还田和优化施肥措施是减少化肥施用、提升土壤质量、增强土壤碳汇功能的有效途径,对于提高土壤氮素高效利用和保持农业绿色循环高质量发展具有重要意义。秸秆还田和施肥对长期麦豆轮作土壤中碳氮元素组分变化规律以及对土壤细菌、真菌微生物群落多样性季节性变化的影响,目前已成为亟待解决的科学问题。本研究以西北农林科技大学北校区科研试验基地农作制度长期定位试验为依托,试验处理设置为:秸秆还田（NS:秸秆不还田、HS:秸秆半量还田、TS:秸秆全还田处理）和施肥处理（NF:不施肥、0.8TF:优化施肥、TF:传统施肥）的两因素三水平随机区组试验。采用高通量测序和冗余分析（RDA）等技术方法,研究了秸秆还田和施肥对小麦、大豆不同生育时期的麦豆轮作系统土壤中氮素、碳素不同组分和土壤细菌、真菌群落结构多样性等指标的季节性动态变化规律的影响。为筛选节本高效、地力提升的秸秆还田模式提供理论依据和技术支撑。取得了如下结论:1、秸秆还田和施肥促进了长期麦豆轮作种植模式下土壤氮素含量的增加秸秆还田和施肥促进了麦豆轮作种植模式下土壤中的全氮、铵态氮、硝态氮含量提升,土壤硝态氮含量在秋季、冬季含量较高,而春季3～5月份小麦生...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：218 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 研究目的意义
1.3 国内外研究进展
1.3.1 麦豆轮作种植模式下的秸秆还田和施肥研究
1.3.2 土壤氮组分含量及影响因素研究
1.3.3 土壤碳组分含量及影响因素研究
1.3.4 土壤微生物群落多样性及影响因素研究
1.3.5 土壤微生物群落多样性与碳氮组分的相互影响关系
1.3.6 本研究的主要科学问题和研究目标
1.4 研究内容
1.4.1 秸秆还田和施肥对土壤氮组分的影响
1.4.2 秸秆还田和施肥对土壤碳组分的影响
1.4.3 秸秆还田和施肥对土壤pH值、水分及作物产量的影响
1.4.4 秸秆还田和施肥对土壤微生物多样性的影响
1.4.5 土壤碳氮形态及变化对土壤微生物多样性的影响
1.5 技术路线
第二章 研究方法及试验设计
2.1 试验地概况
2.2 试验设计
2.3 试验材料
2.4 测试方法
2.4.1 土壤全氮的测定
2.4.2 土壤硝态氮、铵态氮的测定
2.4.3 土壤有机碳、溶解性总碳、溶解性有机碳、无机碳的测定
2.4.4 土壤微生物生物量碳、氮,可溶性氮的测定
2.4.5 麦豆小区产量及氮肥利用效率的测定
2.4.6 土壤总DNA提取及高通量测序
2.4.7 土壤水分的测定
2.5 数据统计及分析方法
第三章 秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤氮素动态影响
3.1 麦豆轮作种植模式下的土壤全氮含量动态变化
3.1.1 土壤全氮含量
3.1.2 土壤无机氮含量
3.1.3 土壤有机氮占比
3.2 麦豆轮作轮作模式下的土壤铵态氮含量动态变化
3.2.1 土壤铵态氮含量
3.2.2 土壤中铵态氮的层化比
3.2.3 土壤中铵态氮所占全氮比例
3.3 麦豆轮作种植模式下的土壤硝态氮含量动态变化
3.3.1 土壤中硝态氮含量
3.3.2 土壤中硝态氮层化比
3.3.3 硝态氮所占全氮比例
3.4 麦豆轮作种植模式下的土壤微生物氮含量动态变化
3.4.1 土壤中微生物氮含量动态变化
3.4.2 土壤微生物量氮层化比
3.4.3 微生物氮占全氮含量比例
3.5 小结
第四章 秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤碳素动态变化的影响
4.1 麦豆轮作种植模式下的土壤有机碳含量动态变化
4.2 麦豆轮作种植模式下的土壤溶解性总碳动态变化
4.2.1 土壤溶解性总碳含量动态变化
4.2.2 溶解性总碳占土壤有机碳比例
4.3 麦豆轮作种植模式下的土壤溶解性有机碳含量动态变化
4.3.1 溶解性有机碳含量动态变化
4.3.2 溶解性有机碳占溶解性总碳的比例
4.3.3 溶解性有机碳占土壤有机碳比例
4.4 麦豆轮作种植模式下的土壤溶解性无机碳含量动态变化
4.4.1 土壤无机碳动态变化
4.4.2 土壤无机碳占溶解性总碳比例
4.4.3 土壤无机碳占土壤有机碳的比例
4.4.4 土壤无机碳与溶解性有机碳的比例
4.5 麦豆轮作种植模式下的土壤微生物量碳含量动态变化
4.5.1 土壤微生物量碳含量动态变化
4.5.2 土壤微生物量碳占土壤有机碳的比例
4.6 不同处理下土壤和微生物碳氮化学计量比
4.6.1 土壤碳氮比
4.6.2 土壤微生物碳氮比
4.7 小结
第五章 秸秆还田和施肥对长期麦豆轮作土壤水分、pH值及产量的影响
5.1 麦豆轮作模式下的土壤水分动态变化
5.2 麦豆轮作模式下的土壤pH值动态变化
5.3 秸秆还田和施肥对作物产量的影响
5.4 作物产量与土壤碳氮元素的相关性分析
5.5 小结
第六章 秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤微生物群落结构的影响
6.1 麦豆轮作种植模式下的土壤细菌群落结构特征
6.1.1 各处理对土壤细菌群落多样性指数的影响
6.1.2 对各分类水平上细菌菌群数的影响
6.1.3 对细菌群落门水平上多样性的影响
6.2 麦豆轮作种植模式下的土壤真菌群落结构特征
6.2.1 各处理对土壤真菌群落多样性指数的影响
6.2.2 对各分类水平上真菌菌群数的影响
6.2.3 对土壤真菌群落门水平上多样性的影响
6.3 土壤细菌、真菌多样性与门水平菌群结构相关性分析
6.3.1 土壤细菌多样性与门水平菌群群落的相关性
6.3.2 土壤真菌多样性与门水平菌群群落的相关性
6.3.3 土壤细菌、真菌门水平菌上群群落的相关性
6.4 小结
第七章 土壤微生物与土壤碳氮组分关系
7.1 土壤氮素形态及含量对麦豆轮作土壤微生物多样性的影响
7.2 土壤碳素形态及含量对麦豆轮作土壤微生物多样性的影响
7.3 土壤碳氮元素化学计量比对麦豆轮作土壤微生物多样性的影响
7.4 麦豆轮作土壤微生物多样性与土壤碳氮养分环境的关系
7.5 土壤细菌、真菌与土壤碳氮养分的相关性分析
7.5.1 土壤细菌菌群结构与土壤碳氮养分的相关性分析
7.5.2 土壤真菌菌群结构与土壤碳氮养分的相关性分析
7.6 小结
第八章 讨论、结论与创新点
8.1 讨论
8.1.1 秸秆还田和施肥措施对土壤各形态氮含量及影响因素分析
8.1.2 秸秆还田和施肥措施对土壤各形态碳素含量及影响因素分析
8.1.3 秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤微生物群落多样性的影响
8.1.4 土壤碳氮组分对细菌、真菌门分类水平菌群结构的影响
8.2 结论
8.2.1 秸秆还田和施肥措施提升了麦豆轮作下土壤氮素含量
8.2.2 秸秆还田和施肥措施提升了麦豆轮作下土壤碳素含量
8.2.3 秸秆还田和施肥措施影响了土壤微生物菌群结构
8.2.4 土壤微生物多样性对土壤氮素、碳素变化趋势的响应
8.3 创新性
8.4 本研究不足及下一步展望
8.4.1 研究不足
8.4.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆垫料的猪粪异位发酵床微生物群落分析[J]. 叶世豪,沈琦,李园成,孙宏,姚晓红,吴逸飞,王新,李维琳,汤江武. 农业环境科学学报. 2020(03)
[2]长期施肥对中国农田土壤溶解性有机碳氮含量影响的整合分析[J]. 李亚林,张旭博,任凤玲,孙楠,徐梦,徐明岗. 中国农业科学. 2020(06)
[3]软腐猕猴桃果实真菌类病原菌的生物多样性分析[J]. 石浩,王仁才,王芳芳,庞立,王琰,卜范文,周倩. 现代食品科技. 2020(04)
[4]小麦根系分泌物对西瓜连作土壤真菌群落结构的影响[J]. 田晴,高丹美,李慧,刘守伟,周新刚,吴凤芝. 中国农业科学. 2020(05)
[5]践行“两山”理论 促进农业农村绿色发展[J]. 李宝东. 再生资源与循环经济. 2020(02)
[6]耕作措施对陇中麦豆轮作系统土壤真菌群落的影响[J]. 沈吉成,李玲玲,谢军红,彭正凯,Eunice Essel,邓超超,王进斌,颉健辉. 中国土壤与肥料. 2019(06)
[7]秸秆还田量对土壤团聚体有机碳和玉米产量的影响[J]. 孟庆英,邹洪涛,韩艳玉,张春峰. 农业工程学报. 2019(23)
[8]内陆河流域土地利用对土壤无机碳的影响[J]. 陈园园,冯文婷,孔璐,王玉刚. 生态学杂志. 2019(10)
[9]尿素硝铵溶液对冬小麦产量及土壤无机氮含量的影响[J]. 刘学彤,杨军芳,黄少辉,贾良良,邢素丽,杨云马,王欣雅,刘子轩. 中国土壤与肥料. 2019(04)
[10]黔中地区马尾松-杜鹃群落杜鹃根围真菌多样性[J]. 熊丹,欧静,李林盼,杨舒婷,何跃军,李朝婵. 西南大学学报(自然科学版). 2019(07)
博士论文
[1]谷田土壤微生物多样性及对谷子生理生化和产量的影响[D]. 徐丽霞.山西大学 2019
[2]稻田秸秆分解的碳氮互作机理[D]. 郭腾飞.中国农业科学院 2019
[3]土壤微生物群落分布和多样性对保护性耕作的响应及其机制[D]. 王梓廷.西北农林科技大学 2018
[4]黄土高原植被—土壤协同恢复效应及微生物响应机理[D]. 任成杰.西北农林科技大学 2018
[5]枯草芽孢杆菌对雪山鸡生产性能、肠道健康和免疫机能的影响及机制[D]. 朱沛霁.扬州大学 2017
[6]长期施肥下根际碳氮转化与微生物多样性研究[D]. 艾超.中国农业科学院 2015
硕士论文
[1]免耕覆盖有机肥施用对作物产量及土壤微生物群落组成的影响[D]. 王小玲.宁夏大学 2019
[2]介体强化污泥原位发酵与脱氮耦合工艺及控制[D]. 李家浩.杭州电子科技大学 2019
[3]菜地N2O排放途径及其功能微生物群落组成的关系[D]. 刁田田.中国农业科学院 2015
本文编号：3205322
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：218 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 研究目的意义
1.3 国内外研究进展
1.3.1 麦豆轮作种植模式下的秸秆还田和施肥研究
1.3.2 土壤氮组分含量及影响因素研究
1.3.3 土壤碳组分含量及影响因素研究
1.3.4 土壤微生物群落多样性及影响因素研究
1.3.5 土壤微生物群落多样性与碳氮组分的相互影响关系
1.3.6 本研究的主要科学问题和研究目标
1.4 研究内容
1.4.1 秸秆还田和施肥对土壤氮组分的影响
1.4.2 秸秆还田和施肥对土壤碳组分的影响
1.4.3 秸秆还田和施肥对土壤pH值、水分及作物产量的影响
1.4.4 秸秆还田和施肥对土壤微生物多样性的影响
1.4.5 土壤碳氮形态及变化对土壤微生物多样性的影响
1.5 技术路线
第二章 研究方法及试验设计
2.1 试验地概况
2.2 试验设计
2.3 试验材料
2.4 测试方法
2.4.1 土壤全氮的测定
2.4.2 土壤硝态氮、铵态氮的测定
2.4.3 土壤有机碳、溶解性总碳、溶解性有机碳、无机碳的测定
2.4.4 土壤微生物生物量碳、氮,可溶性氮的测定
2.4.5 麦豆小区产量及氮肥利用效率的测定
2.4.6 土壤总DNA提取及高通量测序
2.4.7 土壤水分的测定
2.5 数据统计及分析方法
第三章 秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤氮素动态影响
3.1 麦豆轮作种植模式下的土壤全氮含量动态变化
3.1.1 土壤全氮含量
3.1.2 土壤无机氮含量
3.1.3 土壤有机氮占比
3.2 麦豆轮作轮作模式下的土壤铵态氮含量动态变化
3.2.1 土壤铵态氮含量
3.2.2 土壤中铵态氮的层化比
3.2.3 土壤中铵态氮所占全氮比例
3.3 麦豆轮作种植模式下的土壤硝态氮含量动态变化
3.3.1 土壤中硝态氮含量
3.3.2 土壤中硝态氮层化比
3.3.3 硝态氮所占全氮比例
3.4 麦豆轮作种植模式下的土壤微生物氮含量动态变化
3.4.1 土壤中微生物氮含量动态变化
3.4.2 土壤微生物量氮层化比
3.4.3 微生物氮占全氮含量比例
3.5 小结
第四章 秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤碳素动态变化的影响
4.1 麦豆轮作种植模式下的土壤有机碳含量动态变化
4.2 麦豆轮作种植模式下的土壤溶解性总碳动态变化
4.2.1 土壤溶解性总碳含量动态变化
4.2.2 溶解性总碳占土壤有机碳比例
4.3 麦豆轮作种植模式下的土壤溶解性有机碳含量动态变化
4.3.1 溶解性有机碳含量动态变化
4.3.2 溶解性有机碳占溶解性总碳的比例
4.3.3 溶解性有机碳占土壤有机碳比例
4.4 麦豆轮作种植模式下的土壤溶解性无机碳含量动态变化
4.4.1 土壤无机碳动态变化
4.4.2 土壤无机碳占溶解性总碳比例
4.4.3 土壤无机碳占土壤有机碳的比例
4.4.4 土壤无机碳与溶解性有机碳的比例
4.5 麦豆轮作种植模式下的土壤微生物量碳含量动态变化
4.5.1 土壤微生物量碳含量动态变化
4.5.2 土壤微生物量碳占土壤有机碳的比例
4.6 不同处理下土壤和微生物碳氮化学计量比
4.6.1 土壤碳氮比
4.6.2 土壤微生物碳氮比
4.7 小结
第五章 秸秆还田和施肥对长期麦豆轮作土壤水分、pH值及产量的影响
5.1 麦豆轮作模式下的土壤水分动态变化
5.2 麦豆轮作模式下的土壤pH值动态变化
5.3 秸秆还田和施肥对作物产量的影响
5.4 作物产量与土壤碳氮元素的相关性分析
5.5 小结
第六章 秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤微生物群落结构的影响
6.1 麦豆轮作种植模式下的土壤细菌群落结构特征
6.1.1 各处理对土壤细菌群落多样性指数的影响
6.1.2 对各分类水平上细菌菌群数的影响
6.1.3 对细菌群落门水平上多样性的影响
6.2 麦豆轮作种植模式下的土壤真菌群落结构特征
6.2.1 各处理对土壤真菌群落多样性指数的影响
6.2.2 对各分类水平上真菌菌群数的影响
6.2.3 对土壤真菌群落门水平上多样性的影响
6.3 土壤细菌、真菌多样性与门水平菌群结构相关性分析
6.3.1 土壤细菌多样性与门水平菌群群落的相关性
6.3.2 土壤真菌多样性与门水平菌群群落的相关性
6.3.3 土壤细菌、真菌门水平菌上群群落的相关性
6.4 小结
第七章 土壤微生物与土壤碳氮组分关系
7.1 土壤氮素形态及含量对麦豆轮作土壤微生物多样性的影响
7.2 土壤碳素形态及含量对麦豆轮作土壤微生物多样性的影响
7.3 土壤碳氮元素化学计量比对麦豆轮作土壤微生物多样性的影响
7.4 麦豆轮作土壤微生物多样性与土壤碳氮养分环境的关系
7.5 土壤细菌、真菌与土壤碳氮养分的相关性分析
7.5.1 土壤细菌菌群结构与土壤碳氮养分的相关性分析
7.5.2 土壤真菌菌群结构与土壤碳氮养分的相关性分析
7.6 小结
第八章 讨论、结论与创新点
8.1 讨论
8.1.1 秸秆还田和施肥措施对土壤各形态氮含量及影响因素分析
8.1.2 秸秆还田和施肥措施对土壤各形态碳素含量及影响因素分析
8.1.3 秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤微生物群落多样性的影响
8.1.4 土壤碳氮组分对细菌、真菌门分类水平菌群结构的影响
8.2 结论
8.2.1 秸秆还田和施肥措施提升了麦豆轮作下土壤氮素含量
8.2.2 秸秆还田和施肥措施提升了麦豆轮作下土壤碳素含量
8.2.3 秸秆还田和施肥措施影响了土壤微生物菌群结构
8.2.4 土壤微生物多样性对土壤氮素、碳素变化趋势的响应
8.3 创新性
8.4 本研究不足及下一步展望
8.4.1 研究不足
8.4.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆垫料的猪粪异位发酵床微生物群落分析[J]. 叶世豪,沈琦,李园成,孙宏,姚晓红,吴逸飞,王新,李维琳,汤江武. 农业环境科学学报. 2020(03)
[2]长期施肥对中国农田土壤溶解性有机碳氮含量影响的整合分析[J]. 李亚林,张旭博,任凤玲,孙楠,徐梦,徐明岗. 中国农业科学. 2020(06)
[3]软腐猕猴桃果实真菌类病原菌的生物多样性分析[J]. 石浩,王仁才,王芳芳,庞立,王琰,卜范文,周倩. 现代食品科技. 2020(04)
[4]小麦根系分泌物对西瓜连作土壤真菌群落结构的影响[J]. 田晴,高丹美,李慧,刘守伟,周新刚,吴凤芝. 中国农业科学. 2020(05)
[5]践行“两山”理论 促进农业农村绿色发展[J]. 李宝东. 再生资源与循环经济. 2020(02)
[6]耕作措施对陇中麦豆轮作系统土壤真菌群落的影响[J]. 沈吉成,李玲玲,谢军红,彭正凯,Eunice Essel,邓超超,王进斌,颉健辉. 中国土壤与肥料. 2019(06)
[7]秸秆还田量对土壤团聚体有机碳和玉米产量的影响[J]. 孟庆英,邹洪涛,韩艳玉,张春峰. 农业工程学报. 2019(23)
[8]内陆河流域土地利用对土壤无机碳的影响[J]. 陈园园,冯文婷,孔璐,王玉刚. 生态学杂志. 2019(10)
[9]尿素硝铵溶液对冬小麦产量及土壤无机氮含量的影响[J]. 刘学彤,杨军芳,黄少辉,贾良良,邢素丽,杨云马,王欣雅,刘子轩. 中国土壤与肥料. 2019(04)
[10]黔中地区马尾松-杜鹃群落杜鹃根围真菌多样性[J]. 熊丹,欧静,李林盼,杨舒婷,何跃军,李朝婵. 西南大学学报(自然科学版). 2019(07)
博士论文
[1]谷田土壤微生物多样性及对谷子生理生化和产量的影响[D]. 徐丽霞.山西大学 2019
[2]稻田秸秆分解的碳氮互作机理[D]. 郭腾飞.中国农业科学院 2019
[3]土壤微生物群落分布和多样性对保护性耕作的响应及其机制[D]. 王梓廷.西北农林科技大学 2018
[4]黄土高原植被—土壤协同恢复效应及微生物响应机理[D]. 任成杰.西北农林科技大学 2018
[5]枯草芽孢杆菌对雪山鸡生产性能、肠道健康和免疫机能的影响及机制[D]. 朱沛霁.扬州大学 2017
[6]长期施肥下根际碳氮转化与微生物多样性研究[D]. 艾超.中国农业科学院 2015
硕士论文
[1]免耕覆盖有机肥施用对作物产量及土壤微生物群落组成的影响[D]. 王小玲.宁夏大学 2019
[2]介体强化污泥原位发酵与脱氮耦合工艺及控制[D]. 李家浩.杭州电子科技大学 2019
[3]菜地N2O排放途径及其功能微生物群落组成的关系[D]. 刁田田.中国农业科学院 2015
本文编号：3205322
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