长期施肥对江西稻田土壤有机质与土壤微生物功能多样性的影响
本文选题：长期肥效试验 切入点：土壤微生物 出处：《西北大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：土壤有机质(SOM)库对于维持农业生产力、提高土壤质量和增加土壤固碳水平都具有非常重要的意义。稻作农业有机质库变化研究不仅关系到我国粮食安全保障和农业体系发展的可持续性,而且对我国农业应对气候变化的政策和措施的制定与实施具有科学的指导意义。在土壤生态系统中,土壤微生物是土壤环境中非常关键的生命有机体,参与了包括土壤碳、氮转化和循环在内的多个重要的生态系统功能过程。研究长期施肥对微生物功能多样性变化等微生物指标,对土壤肥力的改善和生态系统的调控有着重要意义。本文以红壤水稻土 35年的长期定位试验为依托,对土壤不同功能有机质组分的研究采用物理联合分组方法,分出游离未保护有机质库、纯物理保护有机质库、物理-化学保护有机质库、物理-生物化学有机质库、化学保护有机质库和生物化学保护有机质库6类,分析探讨了长期施肥对水稻土不同功能土壤SOM库含量、SOM库碳氮含量变化和分配比例的影响,探索不同功能有机质库对长期施肥的响应;结合BIOLOG微孔板法来分析土壤微生物群落功能多样性特征;运用多元统计分析,通过研究长期不同施肥土壤有机质-土壤微生物的功能多样性特征来探索微生物群落功能多样性对不同功能土壤有机质库的响应机制。研究结果表明:(1)长期施肥尤其是有机无机配施(NPKM)处理显著增加了游离未保护SOM库(cPOM和fPOM)和纯物理保护SOM库(iPOM)在土壤中含量以及它们的SOC和TN含量。游离未保护SOM库SOC和TN含量占土壤总SOC和TN比例在有机无机配施处理下最高,达35.9%和33%。这说明该库是土壤SOC和TN主要储存库,并且有机无机配施能显著提高该库在土壤SOM中的分配比例。与CK相比,长期施肥尤其是有机无机配施使生物化学保护库NH-dSlit和NH-dClay含量分别显著降低了 15%和9.5%。本研究中物理-化学保护SOM库、物理-生物化学保护SOM库以及化学保护SOM库含量受长期施肥影响不显著,表明目前三类功能SOM库比较稳定,并且对SOC和TN的容量可能已接近饱和。(2)长期施肥影响了土壤微生物代谢功能活性,不同施肥处理土壤微生物AWCD值均呈现增长的趋势,说明土壤微生物利用碳源的能力随时间的延长而增强,但在不同时间段内其增长的速度不同。与其他处理相比,在培养过程中的快速利用段(12-60 H),有机无机肥配施(NPKM)处理的AWCD显著高于其他处理。对BIOLOG ECO微平板上60H试验用数据进行分析:不同处理的土壤微生物都对糖类碳源的代谢活性最高,其次是对氨基酸类和羧酸类碳源利用,对胺类、聚合物类和其他混合物的代谢活性较低。有机无机配施处理的土壤微生物群落丰富度高于其他处理,依次是单施氮肥、氮磷钾配施,不施肥处理的丰富度最低;均匀度指数的结果同样的表明有机无机配施处理的物种均匀度最高,其次为单施氮肥,但两种处理差异并不显著,与氮磷钾配施和不施肥处理差异显著,氮磷钾配施和不施肥处理均匀度没有显著差异;有机无机配施处理碳源利用丰富度指数显著高于单施氮肥,而且稍高于其他处理但差异并不显著。不同处理土壤微生物碳源利用主成分分析显示,第1主成分(PC1)可以解释所有变量方差的36.6%,第2主成分(PC2)可以解释所有变量方差的21.9%。不同处理分区明显,说明不同施肥处理对微生物对碳源的利用模式产生了显著影响。主成分载荷因子显示糖类、羧酸类、氨基酸、和聚合物是微生物利用的主要碳源。(3)土壤中的微生物代谢变化受不同功能有机质库含量及其SOC含量和TN含量的影响:不同功能土壤有机质库组分含量及其SOC含量和TN含量分别解释了微生物代谢61.8%、73.4%、67.0%的变异。其中未保护游离态粗颗粒有机质库组分含量解释了 25.7%,物理保护有机质库组分含量解释了 21.3%;未保护游离态颗粒有机质库SOC含量解释了 29.1%的微生物代谢变异,物理保护有机质库SOC含量解释了 15.7%的变异;未保护游离态颗粒有机质库的TN含量解释了 28.6%,物理保护有机质库的TN含量解释了 27.9%的变异。NPKM处理微生物代谢功能与未保护游离态粗颗粒有机质库和物理保护有机质库组分含量及其SOC含量和TN含量相关性最大。土壤大团聚体和微团聚体有机质组分可能会对土壤微生物的代谢功能多样性产生很大的影响。综合以上,有机无机配施是提升红壤水稻土 SOM数量和质量的最佳培肥措施,并以游离未保护和纯物理保护SOM库提升幅度最大。同时,有机无机肥料配施措施维持土壤微生物群落功能多样性有着促进作用。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S153.621;S154.3
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