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不同有机肥管理下水稻土生物学性质和有机碳物理保护机制研究

刘满强  
【摘要】:土壤有机质、土壤生物活性和多样性的维持和发展是可持续农业的重要标志;合理的有机肥管理措施成为可持续农业的核心。本论文选择不同有机肥管理措施下水稻土长期定位试验地作为研究对象,包括施入有机肥数量、种类和施用时间共7个有机肥处理,分别是单施绿肥紫云英1500kg(T1),加倍施紫云英3000kg(T2),在T1基础上早稻施厩肥1500kg(T3),在T1基础上晚稻施厩肥1500kg(T4),在T3基础上冬盖稻草300kg(T5),在T1基础上冬盖稻草300kg(T6),在T1基础上晚稻施稻草300kg(T7),另外包括仅施化肥(T8)和未施任何肥料(T9)的2个对照。本论文的主要研究目标是:1)不同有机肥管理措施下土壤微生物及生物化学性质的变化;2)不同有机肥管理措施对土壤微生物群落的组成、功能多样性及养分生理特征的影响;3)土壤的黏土矿物特征、铁铝氧化物含量的变化及与土壤团聚体和有机碳之间的关系;4)不同团聚结构保护下的有机碳组分(水溶性碳、颗粒有机物和矿物结合有机物)的变化及稳定机制。旨在探讨不同有机肥管理措施下土壤生物学性质及有机碳稳定的物理保护机制。 研究结果表明: 与未施肥和仅施化肥处理相比,不同有机肥管理措施下土壤微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷、土壤基础呼吸,可矿化碳氮、速效养分等都显著增加(P≤0.05,下同);有机肥的种类和数量也有显著的影响。微生物和养分指标都表现出强烈的季节动态,一般在土壤湿度最低的七月份含量最高;但总体上季节动态并未掩盖长期不同有机肥管理措施的主导影响。 在不同有机肥管理措施下,综合酶活性(FDA水解酶)、与碳循环有关的酶活性(β-葡糖苷酶,蔗糖酶,木聚糖酶,纤维素酶,酚氧化酶和过氧化物酶)、与氮循环有关的酶活性(蛋白酶,脲酶,天冬酰胺酶、精氨酸脱氨酶、谷氨酰胺酶和组氨酸脱氨酶)以及参与磷循环的酶活性(酸性磷酸酶和中性磷酸酶)几乎都有显著的提高,并且有机肥种类也表现出较强的影响,其中猪粪的促进作用最大,而单施紫云英对酚氧化酶有抑制作用。 通过酶活性得到的微生物群落功能多样性(均匀度)表明有机肥明显的促进作用,猪粪的作用最大。主成分分析(PCA)的结果表明,木聚糖酶活性指标能够最有效的表征不同有机肥管理措施对土壤酶活性的总体影响。微生物群落酶的产率和分配方式也受到有机肥的强烈影响。单位微生物量的酶活性(Ea/Mb)作为土壤胁迫指标比代谢商(qCO_2)更有效,未施有机肥处理单位微生物消耗更多的能量用于酶的生产,不利于微生物群落


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