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长期秸秆与化肥配施条件下土壤微生物群落多样性研究

单鹤翔  
【摘要】:近年来,秸秆还田在农业生产实践上越来越受到重视,长期秸秆还田对土壤肥力和作物产量产生深远的影响。土壤微生物,尤其是细菌和真菌,在土壤养分循环中起着重要作用,土壤微生物群落多样性的变化可用来作为指示土壤质量。目前,土壤微生物群落多样性对长期秸秆还田的响应机制还不明确。 本研究以华北潮土区典型玉米-小麦轮作体系衡水长期秸秆配施化肥试验为研究对象,试验处理采用双因素试验设计,主处理为化肥用量,用“A”表示,氮为每亩纯氮量,磷为每亩五氧化二磷施入量:A1—氮0磷0(CK)不施化肥,A2—氮6kg磷4kg,A3—氮12kg磷8kg,A4—氮24kg磷16kg;副处理为玉米秸秆亩用量,用“B”表示: B1—0kg(CK),B2—150kg,B3—300kg,B4—600kg。采用Biolog-Eco、PCR-DGGE等方法研究不同秸秆与化肥用量配比下长期土壤微生物群落多样性的演变规律,结论如下: 1.长期秸秆与化肥配施条件下土壤微生物群落的功能多样性发生了改变:(1)所有处理均在24h-120h之间土壤微生物的总体碳代谢活性最高,生长最为快速,之后则生长变缓;(2)长期秸秆配施化肥对土壤微生物功能多样性产生影响,但不同施肥配比量差异不一定显著,单施化肥的量达到一定程度后才会使土壤微生物的平均碳源利用率显著降低。其中单独大量施用化肥的处理A4B1对总体碳源平均利用率最低,而其他处理对总碳源利用率差别则不明显;(3)本试验各处理的对双亲化合物类碳源利用的土壤微生物类群处于相对弱势地位,双亲化合物类的碳源平均利用率在72h甚至48h增速放缓;与总体碳源利用率规律相一致,单施大量化肥处理(A4B1)对胺氨类、氨基酸类、糖类、聚合物类碳源的平均利用率均比其他各处理低,其中糖类、聚合物类尤为明显,而对另外两类碳源利用与其他处理的碳源利用并无显著差异;大量秸秆配施大量化肥处理(A4B4)对羧酸类和双亲化合物类的平均利用率明显低与其他处理。 2.长期秸秆与化肥配施条件下土壤微生物群落的遗传多样性发生了改变:(1)施肥对土壤细菌群落多样性的作用与其施用量和土壤自身有机质含量有关,本试验中长期秸秆还田配施化肥并未影响土壤细菌的种类,而是影响了其丰度。其中,大量施用化肥处理(A4B1)的细菌群落多样性最低,最接近于对照A1B1,适宜的施用秸秆和秸秆配施化肥处理都会提高细菌群落多样性,其中处理A2B3、 A2B4、 A3B2多样性较高,且A1B4A1B3A1B2A1B1,A4B4A4B3A4B2A4B1;(2)本试验中施用化肥会使土壤真菌群落的多样性提高,施用秸秆影响并不明显。其中如施用少量秸秆条件下处理的真菌群落多样性A4B2A3B2A2B2A1B2,大量施用化肥(A4)四个处理的真菌群落多样性比其他处理都要高;(3)与土壤细菌群落多样性相关的环境因子为:全钾有机质碳氮比速氮速磷全磷全氮;与土壤真菌多样性相关的环境因子为:速钾速磷全磷速氮全氮;(4)本试验中施肥对真菌的影响大于细菌。真菌的DGGE指纹图谱中处理A2B3和A3B4等出现了特异条带,而细菌的DGGE指纹图谱中并未有处理出现特异条带。


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