有机物料部分替代化肥对设施菜田土壤微生物特性的影响

发布时间：2017-07-20 06:18

  本文关键词：有机物料部分替代化肥对设施菜田土壤微生物特性的影响

  更多相关文章： 设施菜田 有机物料部分替代化肥 土壤微生物量碳氮 土壤酶活性 土壤微生物群落结构

【摘要】：目前设施菜田过量施肥现象非常普遍,导致土壤次生盐渍化、养分比例失调、重金属污染等问题日益突出,已对蔬菜高效安全生产构成威胁。土壤微生物在碳、氮等养分的循环中发挥着关键作用,土壤微生物学特性是土壤质量的重要指标,通过土壤微生物学特性来评价不同农艺措施对粮田土壤肥力和健康的影响已成为近些年研究的热点。但是关于不同有机物料(猪粪、秸秆)与化肥配施对设施菜田土壤微生物学特性影响方面的研究鲜见报道。为此,从2009年起,在天津市西青区基地日光温室开展了蔬菜不同施肥模式定位试验。试验设8个处理:(1)不施氮、(2)全部施用化肥氮(4/4CN)、(3)3/4化肥氮+1/4猪粪氮(3/4CN+1/4PN)、(4)2/4化肥氮+2/4猪粪氮(2/4CN+2/4PN)、(5)1/4化肥氮+3/4猪粪氮(1/4CN+3/4PN)、(6)2/4化肥氮+1/4猪粪氮+1/4秸秆氮(2/4CN+1/4PN+1/4SN)、(7)2/4化肥氮+2/4秸秆氮(2/4CN+2/4SN)和(8)农民习惯施肥(CF)。除不施氮和农民习惯施肥处理外,其余处理等氮等磷等钾。本研究调查了第9茬蔬菜(设施秋冬茬芹菜)和第10茬蔬菜(设施春茬番茄)生育期间不同施肥模式土壤微生物量碳氮和酶活性的动态变化特征,探讨了不同施肥模式对设施菜田土壤微生物群落结构的影响,为设施蔬菜高效施肥和菜田土壤可持续利用提供依据。研究取得的主要进展如下:1.有机物料与化肥配合施用,特别是配施秸秆模式,可以显著提高设施菜田土壤微生物量碳、氮含量两茬蔬菜生育期间不同施肥模式土壤微生物量碳、氮含量总体上均呈先增后降的趋势,芹菜季不同施肥模式较高土壤微生物量碳含量出现在定植后90 d,土壤微生物量氮含量出现在定植后60 d;番茄季不同施肥模式较高土壤微生物量碳含量出现在定植后20-80 d,土壤微生物量氮含量出现在定植后60 d。芹菜季有机无机肥料配施模式(5个处理)土壤微生物量碳、氮含量分别在185.0~514.6和34.3~79.1 mg/kg之间,较全部施用化肥模式(4/4CN)平均分别增加15.1%~81.7%和24.5%~100.0%,其中以配施秸秆模式(2/4CN+1/4PN+1/4SN、2/2CN+2/4SN)土壤微生物量碳、氮含量相对较高,平均分别增加62.0%~81.7%和81.1%~100.0%;番茄季有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在120.7~338.0和25.5~68.8 mg/kg之间,较4/4CN模式分别平均增加16.9%~86.9%和12.2%~109.3%,其中以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量最高,平均分别增加61.4%~86.9%和78.2%~109.3%。2.有机物料与化肥配合施用,特别是配施秸秆模式,可以显著增加设施菜田土壤酶的活性两茬蔬菜生育期间不同施肥模式土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶和几丁质酶的活性总体上均呈先增后降的趋势,芹菜季较高土壤酶活性出现在定植后60~90 d,番茄季较高土壤酶活性出现在定植后60 d;芹菜季和番茄季土壤磷酸酶活性总体上也呈先增后降的趋势,较高土壤酶活性分别出现在芹菜定植后60 d和番茄定植后100 d;芹菜季土壤脲酶活性总体上呈逐渐升高的趋势,而番茄季土壤脲酶活性呈先增高后趋于平缓的趋势,较高土壤酶活性出现在番茄定植后60~120 d。芹菜季有机无机肥料配施模式土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶、几丁质酶、磷酸酶和脲酶的活性较4/4CN模式平均分别增加22.9%~92.0%、20.1%~152.4%、23.1%~145.1%、28.7%~273.8%、9.2%~207.8%、13.7%~86.8%和6.5%~56.5%,其中以配施秸秆模式土壤酶活性相对较高,较4/4CN模式平均分别增加59.9%~92.0%、98.9%~152.4%、90.3%~145.1%、171.6%~273.8%、106.4%~207.8%、68.8%~86.8%和30.7%~56.5%;番茄季有机无机肥料配施模式土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶、几丁质酶、磷酸酶和脲酶的活性较4/4CN模式平均分别增加4.1%~83.4%、7.3%~155.7%、20.0%~128.3%、23.5%~242.6%、22.4%~248.9%、16.2%~78.9%和7.4%~58.0%,其中配施秸秆模式这几种土壤酶的活性增加值分别高达51.1%~83.4%、106.5%~155.7%、98.8%~128.3%、186.9%~242.6%、178.3%~248.9%、60.5%~78.9%和41.8%~58.0%。3.有机物料与化肥配合施用,特别是配施秸秆模式,可有效增加设施菜田土壤微生物PLFA总量,以及细菌、真菌和放线菌PLFA含量第9茬蔬菜(设施秋冬茬芹菜)收获期和第10茬蔬菜(设施春茬番茄)拉秧期有机无机肥料配施模式土壤PLFA总量分别在20.5~31.2和14.9~26.3 nmol/g之间,较4/4CN模式分别增加34.7%~105.5%和15.9%~103.9%,其中以配施秸秆模式土壤PLFA总量相对较高,较4/4CN模式分别增加100.9%~105.5%和44.0%~103.9%。芹菜季有机无机肥料配施模式土壤细菌、真菌和放线菌PLFA摩尔百分比含量分别在26.2~35.5、2.60~4.09和9.35~13.43之间,较4/4CN模式分别增加8.8%~47.4%、20.5%~85.5%和19.1%~77.1%,其中以配施秸秆模式土壤细菌、真菌和放线菌PLFA摩尔百分比含量总体上相对较高,较4/4CN模式分别增加32.9%~47.4%、71.1%~85.5%和44.1%~71.1%。番茄季有机无机肥料配施模式土壤细菌、真菌和放线菌PLFA摩尔百分比含量分别在24.4~30.1、1.36~2.33和7.36~10.29之间,较4/4CN模式分别增加23.5%~52.1%、5.4%~80.5%和27.8%~78.6%之间,其中以配施秸秆模式土壤细菌、真菌和放线菌PLFA摩尔百分比含量总体上相对较高,较4/4CN模式分别增加45.5%~52.1%、62.3%~80.5%和64.1%~78.6%。4.设施菜田土壤微生物量碳氮、酶活性和各菌群PLFA含量三者之间密切相关,秸秆、猪粪与化肥三者配施模式(2/4CN+1/4PN+1/4SN)对培肥土壤、增加产量的综合效应最佳两茬蔬菜不同生育期土壤微生物量碳、氮含量与土壤可溶性有机碳、氮含量及当季蔬菜产量和定位试验开始以来蔬菜总产量之间均呈显著或极显著正相关关系。两季蔬菜不同生育期测定的7种土壤酶活性与土壤微生物量碳氮及可溶性有机碳氮含量之间均呈显著或极显著正相关关系。设施秋冬茬芹菜收获期和设施春茬番茄拉秧期土壤各菌群PLFA(PLFA总量,细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌PLFA含量)与土壤有机质、可溶性有机碳氮和微生物量碳氮含量及7种土壤酶活性之间总体上均呈显著或极显著正相关关系。综合考虑不同有机物料与化肥对提高土壤微生物量特性和蔬菜产量的作用和实际可行性,秸秆、猪粪与化肥三者配施(2/4CN+1/4PN+1/4SN)是设施蔬菜生产可持续的高产施肥模式。
【关键词】：设施菜田 有机物料部分替代化肥 土壤微生物量碳氮 土壤酶活性 土壤微生物群落结构
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S626;S154.3
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 第一章 绪论15-28
• 1.1 研究背景15
• 1.2 国内外研究进展15-26
• 1.2.1 土壤微生物量碳、氮含量概况15-17
• 1.2.2 土壤微生物量碳、氮在土壤碳、氮转化中的作用17-18
• 1.2.3 土壤微生物量碳、氮与土壤肥力之间的关系18-19
• 1.2.4 施肥对土壤微生物量碳、氮的影响19-21
• 1.2.5 土壤酶活性与土壤微生物量碳、氮的关系21-23
• 1.2.6 土壤微生物群落结构研究23-26
• 1.3 研究内容与总体思路26-28
• 1.3.1 研究契机26
• 1.3.2 研究内容26-27
• 1.3.3 技术路线27-28
• 第二章 材料与方法28-32
• 2.1 试验材料与试验设计28-30
• 2.1.1 试验地概况28
• 2.1.2 试验设计28-30
• 2.2 土壤样品采集30
• 2.3 测定项目与方法30-31
• 2.3.1 土壤微生物量碳氮测定30
• 2.3.2 土壤酶活性测定30
• 2.3.3 土壤磷脂脂肪酸（PLFA）含量测定30
• 2.3.4 土壤常规养分指标测定30-31
• 2.4 数据处理31-32
• 第三章 不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳氮的影响32-43
• 3.1 不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳动态变化的影响32-35
• 3.1.1 设施芹菜生育期间不同施肥模式土壤微生物量碳动态变化特征32-33
• 3.1.2 设施番茄生育期间不同施肥模式土壤微生物量碳动态变化特征33-35
• 3.2 不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量氮动态变化的影响35-37
• 3.2.1 设施芹菜生育期间不同施肥模式土壤微生物量氮动态变化特征35-36
• 3.2.2 设施番茄生育期间不同施肥模式土壤微生物量氮动态变化特征36-37
• 3.3 设施菜田土壤微生物量碳氮含量与蔬菜产量之间的关系37-38
• 3.3.1 设施秋冬茬芹菜生育期间不同取样时间土壤微生物量碳氮含量与蔬菜产量之间的相关性37-38
• 3.3.2 设施春茬番茄生育期间不同取样时间土壤微生物量碳氮含量与蔬菜产量之间相关性38
• 3.4 设施菜田土壤微生物量碳氮含量与土壤可溶性有机碳氮含量之间的关系38-40
• 3.4.1 设施秋冬茬芹菜生育期间不同取样时间土壤微生物量碳氮含量与土壤可溶性有机碳氮含量之间的相关性38-39
• 3.4.2 设施春茬番茄生育期间不同取样时间土壤微生物量碳氮含量与土壤可溶性有机碳氮含量之间的相关性39-40
• 3.5 讨论40-42
• 3.5.1 不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳氮含量的影响40
• 3.5.2 设施蔬菜不同生育期土壤微生物量碳氮含量的差异40-41
• 3.5.3 设施菜田土壤微生物量碳氮与蔬菜产量的关系41
• 3.5.4 设施菜田土壤微生物量碳氮与土壤可溶性有机碳氮的关系41-42
• 3.6 小结42-43
• 第四章 不同施肥模式对设施菜田土壤酶活性的影响43-65
• 4.1 不同施肥模式对设施秋冬茬芹菜生育期间土壤酶活性动态变化的影响43-51
• 4.1.1 土壤 α-葡萄苷酶活性动态变化特征43-44
• 4.1.2 土壤 β-木糖苷酶活性动态变化特征44-45
• 4.1.3 土壤 β-葡萄苷酶活性动态变化特征45-46
• 4.1.4 土壤 β-纤维二糖苷酶活性动态变化特征46-48
• 4.1.5 土壤几丁质酶活性动态变化特征48-49
• 4.1.6 土壤脲酶活性动态变化特征49-50
• 4.1.7 土壤磷酸酶活性动态变化特征50-51
• 4.2 不同施肥模式对设施春茬番茄生育期间土壤酶活性动态变化的影响51-60
• 4.2.1 土壤 α-葡萄苷酶活性动态变化特征51-52
• 4.2.2 土壤 β-木糖苷酶活性动态变化特征52-53
• 4.2.3 土壤 β-葡萄苷酶活性活性动态变化特征53-55
• 4.2.4 土壤 β-纤维二糖苷酶活性动态变化特征55-56
• 4.2.5 土壤几丁质酶活性动态变化特征56-57
• 4.2.6 土壤脲酶活性动态变化特征57-58
• 4.2.7 土壤磷酸酶活性动态变化特征58-60
• 4.3 设施菜田土壤酶活性与土壤微生物量碳氮及可溶性有机碳氮含量之间的关系60-62
• 4.3.1 设施秋冬茬芹菜生育期间不同取样时间土壤酶活性与土壤微生物量碳氮及可溶性有机碳氮含量之间的相关性60-61
• 4.3.2 设施春茬番茄生育期间不同取样时间土壤酶活性与土壤微生物量碳氮及可溶性有机碳氮含量之间的相关性61-62
• 4.4 讨论62-64
• 4.4.1 不同施肥模式对设施菜田土壤酶活性的影响62
• 4.4.2 设施蔬菜不同生育期土壤酶活性的差异62-63
• 4.4.3 设施菜田土壤酶活性与土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量之间的关系63-64
• 4.5 小结64-65
• 第五章 不同施肥模式对设施菜田土壤微生物群落结构的影响65-76
• 5.1 不同施肥模式对设施秋冬茬芹菜收获期土壤微生物群落结构的影响65-68
• 5.1.1 设施秋冬茬芹菜收获期不同施肥模式土壤PLFA总量65-66
• 5.1.2 设施秋冬茬芹菜收获期不同施肥模式土壤不同菌群PLFA相对含量66-67
• 5.1.3 设施秋冬茬芹菜收获期不同施肥模式土壤PLFA主成分分析67-68
• 5.2 不同施肥模式对设施春茬番茄拉秧期土壤微生物群落结构的影响68-72
• 5.2.1 设施春茬番茄拉秧期不同施肥模式土壤PLFA总量68-69
• 5.2.2 设施春茬番茄拉秧期不同施肥模式土壤不同菌群PLFA相对含量69-70
• 5.2.3 设施春茬番茄拉秧期不同施肥模式土壤PLFA主成分分析70-72
• 5.3 设施菜田土壤各菌群PLFA与土壤碳氮组分、微生物量碳氮及酶活性之间的关系72-73
• 5.3.1 设施秋冬茬芹菜收获期土壤各菌群PLFA与土壤碳氮组分、微生物量碳氮及酶活性之间的相关性72
• 5.3.2 设施春茬番茄拉秧期土壤各菌群PLFA与土壤碳氮组分、微生物量碳氮及酶活性之间的相关性72-73
• 5.4 讨论73-74
• 5.4.1 不同施肥模式对设施菜田土壤微生物群落结构的影响73-74
• 5.4.2 设施菜田土壤各菌群PLFA与土壤碳氮组分、微生物量碳氮及酶活性之间的关系74
• 5.5 小结74-76
• 第六章 全文结论76-78
• 6.1 全文主要结论76-77
• 6.2 创新点77
• 6.3 展望77-78
• 参考文献78-92
• 致谢92-93
• 作者简历93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：566596