磷是植物中含量?jī)H次于氮和鉀的大量必需營(yíng)養(yǎng)元素。據(jù)報(bào)道,全球約有40%的耕地土壤因缺磷而限制作物增產(chǎn),施用磷肥已成為提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要農(nóng)藝措施之一。但是,磷肥施入土壤后易被吸附固定,其當(dāng)季利用率只有10%～25%,以無(wú)效態(tài)累積磷在土壤中高達(dá)85%,這不僅降低磷肥的施用效益,加快不可再生的磷礦資源耗竭,而且增加水體環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。微生物是肥料養(yǎng)分進(jìn)入土壤后循環(huán)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)者,直接關(guān)系養(yǎng)分利用效率及其農(nóng)學(xué)和環(huán)境效應(yīng)。雖然關(guān)于不同農(nóng)業(yè)措施對(duì)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化及其微生物群落結(jié)構(gòu)變化的影響已有不少研究報(bào)道,但是關(guān)于長(zhǎng)期不同施肥模式和耕作方式及其年限對(duì)土壤磷有效性和碳氮磷耦合轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)機(jī)制及其調(diào)控原理尚不完全清楚。為此,本論文以長(zhǎng)期肥料定位試驗(yàn)和時(shí)間序列土壤為研究對(duì)象,采用土壤化學(xué)測(cè)試、酶學(xué)、穩(wěn)定性同位素和微生物生態(tài)學(xué)等技術(shù)相結(jié)合的方法,研究了長(zhǎng)期施用化肥、有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施以及不同耕作方式和年限對(duì)土壤磷有效性和碳氮磷轉(zhuǎn)化相關(guān)的土壤微生物群落組成和多樣性的影響及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。取得以下主要結(jié)果:1. 以連續(xù)27年施用不同化肥的田間定位試驗(yàn)為研究對(duì)象,采用基于Hedley無(wú)機(jī)磷庫(kù)的磷酸鹽氧同位素(... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

環(huán)境因素和氮有效性驅(qū)動(dòng)下微生物碳利用效率的變化及其對(duì)土壤碳固存的影響(Manzoni et al.,2012)。藍(lán)色箭頭表示正效應(yīng),紅色虛線表示負(fù)效應(yīng)

長(zhǎng)期施用磷肥特別是平衡施肥通過(guò)提高土壤磷酸酶活性和磷循環(huán)相關(guān)功能基因豐度,促進(jìn)土壤不同形態(tài)磷的轉(zhuǎn)化并提高土壤磷素有效性,其主要機(jī)制包括以下三個(gè)方面(圖2-8):(1)促進(jìn)生物可利用磷庫(kù)(H2O-Pi,Na HCO3-Pi和Na OH-Pi)的周轉(zhuǎn),達(dá)到由胞內(nèi)焦磷酸酶水解引起的同位素平衡;(2)促進(jìn)有機(jī)磷化合物的胞外水解,導(dǎo)致分餾產(chǎn)生輕于平衡值的同位素特征值;(3)大部分肥料磷在供試的堿性潮土中經(jīng)過(guò)多級(jí)轉(zhuǎn)化最后沉淀為Ca-P。因此,土壤不同形態(tài)磷間的磷酸鹽氧同位素比值的變化可在一定程度上反映微生物在土壤磷素循環(huán)轉(zhuǎn)化的作用,并追蹤肥料磷施入后的固定及其在不同磷庫(kù)間的轉(zhuǎn)化過(guò)程。這為進(jìn)一步揭示長(zhǎng)期施用化學(xué)磷肥后土壤磷素轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)機(jī)制和提高磷肥利用效率提供理論依據(jù)。3.1 引言

有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理尤其減磷條件下可維持與常規(guī)施肥處理相當(dāng)?shù)乃井a(chǎn)量并顯著提高土壤有效磷含量(圖3-9),并顯著提高phoD基因的絕對(duì)豐度及其相關(guān)細(xì)菌群落中Bradyrhizobium和Methylobacterium的相對(duì)豐度。有機(jī)無(wú)機(jī)配施主要通過(guò)增加碳源供應(yīng)、提高養(yǎng)分有效性以及調(diào)節(jié)pH來(lái)改善土壤微生物棲息環(huán)境,進(jìn)而在優(yōu)勢(shì)微生物主導(dǎo)下形成穩(wěn)定復(fù)雜的解磷菌群落網(wǎng)絡(luò),從而增強(qiáng)有機(jī)磷礦化和無(wú)機(jī)磷溶解的微生物潛力并促進(jìn)土壤難溶性無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷的活化�？梢�,有機(jī)肥部分替代化肥可以通過(guò)重塑phoD和pqqC基因細(xì)菌群落,促進(jìn)土壤難溶性磷的活化,從而提高磷肥的利用效率和施用效果,可為水稻生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)磷肥減施增效目標(biāo)提供理論依據(jù)。4.1 引言


本文編號(hào)：3611653