【摘要】：成都平原是我國重要糧食生產(chǎn)基地,稻麥輪作是成都平原重要種植模式。長期施用化肥導(dǎo)致土壤酸化、肥力降低,合理施用有機(jī)肥或有機(jī)無機(jī)肥配施是化肥減施的重要措施。本研究通過設(shè)置6種不同施肥處理:沼肥低量(BL)、沼肥中量(BM)、沼肥高量(BH)、沼氮混施(BN)、氮磷鉀肥(NPK)及不施肥(CK)處理,研究了2014-2016年間成都平原稻麥輪作制不同施肥處理對(duì)小麥和水稻產(chǎn)量、土壤及作物養(yǎng)分和重金屬含量、土壤微生物量和酶活性的影響,應(yīng)用PCR-DGGE技術(shù)分析了小麥分蘗期氨氧化微生物多樣性,運(yùn)用IilluminaMiseq測(cè)序技術(shù)探究了沼肥施用對(duì)小麥和水稻收獲期土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響,以期為成都平原合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:沼肥施用顯著增加了小麥和水稻產(chǎn)量。除2014年以NPK處理小麥和水稻產(chǎn)量最高外,2015與2016年,BN處理產(chǎn)量最高,水稻產(chǎn)量分別為7554.52 kg·hm-2和7985.85 kg·hm-2,較CK分別增加了 73.05%和49.64%;小麥產(chǎn)量分別為4176.80 kg·hm-2和4708.65 kg.hm-2,較CK增加了 73.05%和49.64%,而NPK處理在同等施氮量條件下產(chǎn)量呈降低趨勢(shì)。施用沼肥改善了稻麥產(chǎn)量構(gòu)成因素,與產(chǎn)量具有較好的一致性。施沼肥可提高作物養(yǎng)分含量,水稻籽粒粗蛋白含量在2014年以NPK處理最高,其次為BH處理,但差異不顯著;2015、2016年均以BH處理最高,分別為7.71%和7.07%,較CK提高26.88%和36.49%,其次為BN處理。面粉粗蛋白含量在2014年NPK處理最高,但與BH處理差異不顯著,2015、2016年分別以BH與BN處理最高,分別為 11.36%和 11.20%,較 CK 增加了 31.46%和 24.22%。在水稻籽粒中未檢出重金屬鎘,重金屬鉻、銅、鉛、鋅含量分別為0.14-0.26 mg·kg-1、2.88-4.08 mg·kg-1、0.078-0.14 mg·kg-1、17.81-41.83 mg~kg-1。小麥籽粒(面粉)中同樣未檢測(cè)出鎘含量;面粉中鉻、銅、鉛、鋅含量分別為0.21-0.39 mg·kg-1、3.54-5.18 mg·kg-1、0.064-0.17 mg·kg-1、17.06-38.58 mg·kg-1 均符合《國家食品重金屬含量》(NY861-2004)限制標(biāo)準(zhǔn)值的要求。沼肥處理較CK處理顯著增加了土壤養(yǎng)分含量,以BH和BN處理效果較好。BN處理水稻季土壤有機(jī)質(zhì)增加30.02%-76.87%、全氮含量增加1.65%-78.38%、硝態(tài)氮增加 10.38%-28.03%、銨態(tài)氮增加 19.16%-21.94%、速效磷增加 19.53%-295.74%、速效鉀增加19.16%-31.92%;小麥季BN處理土壤有機(jī)質(zhì)增加13.44%-79.03%、全氮含量增加7.52%-41.33%、硝態(tài)氮增加20.49%-36.02%、銨態(tài)氮增加6.13%-31.52%、速效磷增加 6.13%-78.58%、速效鉀增加 20.99%-34.38%。連續(xù)3年結(jié)果表明,各施肥處理土壤除鋅含量略有增加外,鎘、鉻、銅、鉛含量呈降低趨勢(shì)。2014-2016年水稻季土壤鎘、鉻、銅、鉛和鋅含量分別為0.14-0.34 mg·kg-1、50.48-142.55 mg kg-1、9.76-18.04 mg kg-1、19.45-43.86 mg kg-1、83.79-171.93 mg kg-1;小麥季土壤鎘、鉻、銅、鉛和鋅含量分別為0.15-0.23 mg·kg-1、34.13-139.38 mg·kg-1、9.73-17.03 mg·kg-1、19.56-52.71 mg·kg-1 90.05-158.57 mg·kg-1,均低于國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值。施肥顯著提高了小麥分蘗期土壤硝化作用強(qiáng)度,以BH處理最高(54.83%),NPK次之(52.12%),BM(48.56%)BN(47.78%)BL(44.75%)。PCR-DGGE 分析表明,分蘗期各施肥處理土壤氨氧化細(xì)菌(AOB)多樣性指數(shù)變化明顯,BH與NPK處理顯著高于其他處理(P0.05);而氨氧化古菌(AOA)多樣性指數(shù)變化幅度小。對(duì)代表性DGGE條帶克隆測(cè)序,構(gòu)建了 AOB和AOA群落系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,結(jié)果表明,分蘗期土壤AOB群落分類變化明顯,出現(xiàn)了兩個(gè)新類群;各處理土壤AOA群落屬于未培養(yǎng)奇古菌(uncultured Thaumarhaeote)中的 ClusterS。施沼肥顯著提升了收獲期土壤微生物量碳(SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)和土壤微生物量(SMBP)。2014-2016年水稻季SMBC、SMBN含量均以BH處理最高,分別提高了 54.88%-108.38%;92.03%-230.56%;水稻季 SMBP 在 2014 年以NPK處理最高,2015與2016年以BH處理最高,分別較CK提高109.10%、67.90%和144.15%。2014-2016年小麥季SMBC、SMBN、SMBP含量均以BH處理最高,分別提高了 54.88%-136.40%;30.58%-161.05%、56.26%-133.00%。對(duì)不同施肥處理收獲期土壤酶活性測(cè)定結(jié)果表明,施沼肥顯著增加了土壤水解酶與過氧化氫酶活性,BH與BN處理的土壤蔗糖酶、淀粉酶、乳糖酶、纖維素酶、過氧化氫酶、中性磷酸酶、蛋白酶和過氧化氫酶活性最高,NPK處理在2014年顯著提升了土壤脲酶活性,但連續(xù)施用降低土壤了土壤蔗糖酶與蛋白酶活性。Miseq測(cè)序結(jié)果表明,在97%水平上,收獲期土壤細(xì)菌共得到7114個(gè)OTUs,劃分成43個(gè)門,包含101個(gè)綱,229個(gè)目,434個(gè)科,734個(gè)屬,1576個(gè)種;真菌共得到3727個(gè)OTUs,劃分成8個(gè)門,包含32個(gè)綱,105個(gè)目,249個(gè)科,522個(gè)屬,835個(gè)種。在門水平,變形菌門(Proteobacteria)為土壤細(xì)菌第一大優(yōu)勢(shì)類群,其他優(yōu)勢(shì)類群包括酸桿菌門(Acidobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)和擬桿菌門(Bacteroidetes)。子囊菌門(Ascomycota)為土壤真菌第一優(yōu)勢(shì)類群,其他優(yōu)勢(shì)真菌類群包括接合菌門(Zygomycota)和擔(dān)子菌門(Basidiomycota)。在屬水平,Subgroup-6是細(xì)菌優(yōu)勢(shì)類群,被孢霉屬(Mortierella)是真菌優(yōu)勢(shì)類群。PCA及Heatmap分析結(jié)果表明,收獲期土壤細(xì)菌以單施沼肥處理間的相似度更高,沼氮混施與單施化肥更加接近;單施沼肥處理間土壤真菌相似度較高,與沼氮混施或單施化肥處理的差異大。RDA結(jié)果表明,土壤有機(jī)質(zhì)和速效磷是影響水稻季土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主效環(huán)境因子,全氮是影響小麥季土壤細(xì)菌群落的主效環(huán)境因子。沼氮混施(BN)處理是較好的施肥方案,水稻季可替代氮肥(尿素)施用178 kg·hm·2·a-1,小麥季可替代氮肥(尿素)施用180kg·hm-2·a-1,在一定時(shí)間內(nèi)可免施磷肥和鉀肥。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S141
【圖文】：

４．３．２不同施肥處理土壤硝化作用強(qiáng)度逡逑硝化作用是氮素轉(zhuǎn)化中心環(huán)節(jié)，反映了土壤有效態(tài)氮供應(yīng)能力。對(duì)各處現(xiàn)土壤硝逡逑化作用強(qiáng)度（圖４－１）的分析結(jié)果表明，小麥分蘗期不同施肥處理土壤的硝化作用強(qiáng)逡逑度表現(xiàn)為冊(cè)＞訓(xùn)１０邋８？＾＞８＼１＞８［＞（：反。施肥顯著提高了土壤硝化作用強(qiáng)度，以逡逑ＢＨ處現(xiàn)最高，為５４．８３％。不同處理間，ＢＨ和ＮＰＫ與ＢＬ和ＢＮ差異顯著，ＢＨ和逡逑ＮＰＫ處理、ＢＭ和ＢＮ間差異不顯著。盡管ＢＬ處理土壤硝化作用強(qiáng)度在所有施肥處逡逑理中最低

４．３．３．２氨氧化古菌群落特征分析逡逑１）邋ａｍｏＡ基因ＰＣＲ－ＤＧＧＥ圖譜分析逡逑對(duì)不同施肥處現(xiàn)ＡＯＡ的ａｍｏＡ基因進(jìn)行ＤＧＧＥ分析（圖４－４），結(jié)果顯示，不同逡逑處理間ＤＧＧＥ帶譜比較相似，說明，供試土壤ＡＯＡ種群變化不大。｛Ｒ沼肥與ＮＰＫ逡逑ＢＬ邐ＢＭ邐ＢＨ邐ＢＮ邋ＮＰＫ邋ＣＫ逡逑sEｒ＿逡逑ｌｉ邐？．．邋．邋．邐Ｉ邋ｔ邐ｔ邐ｈ邋￣邐Ｈ邐——邐Ｂ１２逡逑Ｉ邋Ｉ邋＼、邐，邐——邐Ｂ｜１逡逑Ｉ邐ｉ－ｋ邐－邐－４Ｂ１４邐１１邐３ｉ￥邐ｉ邋ｉ邐漏逡逑ｆ邐ｈ邐ｆｆ邐１－邐ｉｆ邐＾邐ｌｉ邐ｌｉ逡逑圖４－４不同施肥十壤氨氧化古菌ＤＧＧＥ指紋圖譜逡逑Ｆｉｇ．４－４邋ＤＧＧＥ邋ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｎｇ邋ｏｆ邋ＡＯＡ邋ｉｎ邋ｓｏｉｌ邋ｂｙ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ逡逑處理間存在差異

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本文編號(hào)：2725663