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不同培肥方式对黑土区土壤生态系统氮素转化的影响

刘书宇  
【摘要】:本课题研究松嫩平原黑土区农田土壤生态系统中不同培肥物质处理下,与氮素转化(氨化作用、硝化作用和反硝化作用)有关的土壤微生物(氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌)和土壤酶(脲酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)的变化规律,及对土壤中氨化作用强度、硝化作用强度和反硝化作用强度的影响;以及土壤温度、湿度、pH值对土壤微生物、生化作用强度和速效氮的影响,从而对土壤中氮素的循环机理转化进行深入的理论研究,为生产实践中科学合理的利用土壤氮素和指导氮素肥料的施用提供科学依据,为当前的绿色食品生产和有机食品生产提供科学参考。 本试验得出的主要结论有: 在整个小麦生长发育过程中,农肥处理土壤氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌数量 最高,其土壤中氨化细菌数量平均为6.19×107个/克干土,硝化细菌数为13.59×102个/克干土,反硝化细菌数为4.03×104个/克干土,其次为化肥处理,各细菌数分别为6.17×107个/克干土,5.42×102个/克干土,1.35×104个/克干土。这说明化肥和农肥的施用促进了土壤中细菌的发育,也促进了土壤中有机态氮向铵态氮的转化。 2 农肥处理与化肥处理土壤氨化作用强度高于秸秆培肥和对照,农肥与化肥中有机态氮含量较高,可供转化的氮素较多,农肥处理的硝化作用强度在整个作物生长期保持最大,NO2-N消失率平均为43.42%,化肥处理为34.54%,秸秆平均为24.12%,对照土壤的硝化作用强度呈直线下降趋势,平均为18.86%。反硝化作用强度比较:化肥处理农肥处理秸秆培肥对照,说明化肥使用后有相当比例的硝态氮损失掉了。 3 土壤中速效N含量在整个小麦生长发育阶段成下降趋势。施用农肥的土壤速效N含量在整个小麦生育期变化幅度不大,施用农肥可以稳定地供应给土壤N素,而施用化肥使作物各生育时期的速效N含量不稳定,易造成土壤N的淋溶。 4 土壤温湿度与土壤氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌的数量及生化强度之间均呈正相关,但不显著,化肥处理与农肥处理中二者相关性较大。土壤pH对土壤生化作用强度有较大影响。有机质含量与硝化作用强度之间有很好的相关性(萌芽期r=0.3545、三叶期r=0.4004、拔节期r=0.9828**、抽穗期 r=0.9981 **、成熟期r =0.9927**)。说明施用农肥有利于土壤氮素转化,而施用化肥在促进土壤氮素转化的同时,也加大了反硝化作用造成的氮素损失。施用秸秆和农肥的土壤有较高的C/N比,有利于土壤氨化作用和硝化作用,并抑制反硝化作用的进行,这两种形式肥料N的输入在某种程度上有利于土壤氮素的转化和利用,减少氮素的反硝化损失。 5秸秆还田的培肥模式可以改良土壤,修复土壤微生态系统。其次是农肥处理,对土壤微生态系统健康的修复好于化肥。化肥处理虽然促进小麦地上部的发育,但与农肥处理比较,地下与总生物量之比较小,所以在施用化肥过多使作物在存在环境胁迫条件下,抗逆性差。施用农肥的小麦产量高于化肥处理28.4%,说明农肥代替化肥并不会降低小麦产量,反而可以一定程度地提高作物产量。


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