不同施肥制度土壤團(tuán)聚體微生物學(xué)特性及其與土壤肥力的關(guān)系.pdf

1、土壤生物是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力,生物肥力是土壤肥力的核心.團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單位,是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化循環(huán)的重要場(chǎng)所,與土壤肥力密切相關(guān).本論文以"北京昌平國(guó)家褐潮土土壤肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)基地"的長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)為平臺(tái),選擇以下六個(gè)長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)處理: 1)對(duì)照(CK,不施肥種植作物); 2)氮磷鉀(NPK); 3)氮磷鉀+有機(jī)肥(NPKM);4)氮磷鉀+秸稈(NPKS); 5)氮磷鉀肥+種植方式Ⅱ(NPKF); 6)撂荒(CK0).采

2、用干篩法獲得: >5mm、2-5mm、1-2mm、0.5-1mm、0.25-0.5mm、<0.25mm六種不同級(jí)別的團(tuán)聚體;采用濕篩法獲得: >2mm、0.25-2mm、0.053-0.25mm、<0.053mm四個(gè)不同級(jí)別的水穩(wěn)性團(tuán)聚體,研究長(zhǎng)期定位不同施肥制度土壤團(tuán)聚體微生物學(xué)特性及其與土壤肥力的關(guān)系,為土壤生物肥力的培育與建設(shè)提供理論依據(jù).研究取得的主要結(jié)果: (1)長(zhǎng)期(16年)不施肥(CK)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量和作物產(chǎn)量水

3、平低;長(zhǎng)期施肥(NPK、NPKM、NPKS和NPKF)比不施肥(CK)土壤的理化性質(zhì)改善,作物增產(chǎn).在不同施肥制度中,長(zhǎng)期NPK化肥配施有機(jī)肥處理(NPKM)處理,有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和速效磷含量最高,在pH為8左右的北京褐潮土條件下長(zhǎng)期配施有機(jī)肥料有使土壤pH值稍有下降的趨勢(shì),容重稍也有降低.復(fù)種輪作(NPKF)和秸稈還田處理(NPKS)處理與NPK處理相比,可明顯提高養(yǎng)分含量,pH值和容重也稍有降低.在褐潮土上增施磷肥和有機(jī)肥對(duì)提高玉

4、米產(chǎn)量具有重要的作用. (2)長(zhǎng)期撂荒(16年),土壤微生物量碳和氮,土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性都高于種植作物的農(nóng)田土壤,而其代謝商、pH和容重值低于農(nóng)田土壤.長(zhǎng)期施肥的農(nóng)田(NPK、NPKM、NPKS和NPKF),其土壤微生物量碳和氮以及土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性均高于不施肥的農(nóng)田(CK);小麥-玉米/小麥.大豆復(fù)種輪作(NPKF)的農(nóng)田上述土壤微生物量和酶活性又高于長(zhǎng)期復(fù)種連作(NPK)的農(nóng)田.在施肥處理中,長(zhǎng)期氮磷鉀化

5、肥與有機(jī)肥配合施用的處理(NPKM)的土壤的微生物量碳和氮以及土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性高于其它施肥處理(NPK、NPKS和NPKF),但其土壤的代謝商低、土壤pn和容重值稍有降低. (3)PCR-DGGE方法分析結(jié)果表明,長(zhǎng)期氮磷鉀化肥配施有機(jī)肥(NPKM)處理土壤微生物豐度最高,細(xì)菌物種最多,其次為長(zhǎng)期撂荒(CKO)土壤,CK處理細(xì)菌物種最少.UPGMC聚類(lèi)分析表明NPK和NPKF處理細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)相似,CK和CKO處理細(xì)

6、菌的群落結(jié)構(gòu)相似,而NPKM和NPKS處理細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)相似. (4)干篩法取得土壤團(tuán)聚體試驗(yàn)表明:長(zhǎng)期施肥對(duì)增加耕層土壤粒徑2-5mm、1-2mm、0.5-1mm、0.25-0.5mm團(tuán)聚體含量具有重要作用,特別是在化肥配施有機(jī)肥的條件下,這四個(gè)級(jí)別團(tuán)聚體含量增加較大,說(shuō)明化肥與有機(jī)肥長(zhǎng)期配施有利于土壤較大粒徑團(tuán)聚體的形成.在不同水平的土壤團(tuán)聚體中,0.25-0.5mm團(tuán)聚體的微生物量碳、氮,土壤有機(jī)碳、全氮和全磷含量最高,而

7、<0.25mm團(tuán)聚體各種養(yǎng)分含量最低.長(zhǎng)期施肥可以提高各級(jí)團(tuán)聚體的養(yǎng)分含量、微生物量碳、氮以及酶活性,并且可顯著提高土壤2.5m、1-2mm、0.5-1mm、0.25-0.5mm團(tuán)聚體的養(yǎng)分儲(chǔ)量和貢獻(xiàn)率.長(zhǎng)期施用化肥(NPK)比長(zhǎng)期不施肥(CK)能提高團(tuán)聚體養(yǎng)分含量和儲(chǔ)量,長(zhǎng)期NPK與有機(jī)肥配施(NPKM)處理各級(jí)團(tuán)聚體養(yǎng)分含量和儲(chǔ)量顯著高于長(zhǎng)期施化肥(NPK)處理,在相同的施肥條件下,長(zhǎng)期復(fù)種輪作(NPKF)比復(fù)種連作(NPK)能更有

8、效地提高各級(jí)團(tuán)聚體養(yǎng)分含量和儲(chǔ)量.土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤脲酶和土壤蔗糖酶的活性與土壤基本肥力因子之間關(guān)系密切,因此土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤脲酶和土壤蔗糖酶的活性也可表征土壤肥力水平. (5)濕篩法取得土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體試驗(yàn)結(jié)果表明:長(zhǎng)期施肥對(duì)濕篩分組方法獲得的水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量分布和穩(wěn)定性指數(shù)MWD等有顯著影響,其中對(duì)>2mm和0.25-2mm水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的促進(jìn)作用最明顯;與CK相比,施肥特別是NPK化肥與有機(jī)肥

9、配施(NPKM)提高了團(tuán)聚體的穩(wěn)定性和土壤有機(jī)碳水平,并且改變了土壤養(yǎng)分在不同團(tuán)聚體上的分布.在不同水平水穩(wěn)性團(tuán)聚體中,>2mm和0.25-2mm兩個(gè)級(jí)別的水穩(wěn)性大團(tuán)聚體微生物量碳、氮的含量顯著高于0.053-0.25mm和<0.053mm水穩(wěn)性小團(tuán)聚體.長(zhǎng)期施化肥(NPK)與長(zhǎng)期不施肥(CK)相比,長(zhǎng)期NPK配施有機(jī)肥(NPKM)與長(zhǎng)期施化肥(NPK)相比,長(zhǎng)期復(fù)種輪作(NPKF)與長(zhǎng)期復(fù)種連作(NPK)相比,各處理耕層土壤養(yǎng)分儲(chǔ)量的

10、增加主要是因?yàn)槭┓驶蜉喿骱筇岣吡?2mm和0.25-2mm兩個(gè)級(jí)別的水穩(wěn)性大團(tuán)聚體養(yǎng)分儲(chǔ)量,從而說(shuō)明,施肥增加的養(yǎng)分主要向>2mm和0.25-2mm兩個(gè)級(jí)別的團(tuán)聚體富集.土壤有機(jī)碳、微生物量碳與水穩(wěn)性大團(tuán)聚體呈顯著的正相關(guān)關(guān)系,而與水穩(wěn)性小團(tuán)聚體呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系.土壤全氮、微生物量氮與水穩(wěn)性小團(tuán)聚體呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系. (6)在長(zhǎng)期定位肥料試驗(yàn)平臺(tái)上,用干篩法和濕篩法分組所獲得的團(tuán)聚體,其各級(jí)團(tuán)聚體含量、養(yǎng)分含量,微生物量碳、