本研究以山東省德州哨馬營村農(nóng)田土壤為研究對象,研究在小麥-玉米輪作條件下,不同施肥對土壤微生物區(qū)系的調(diào)控作用。本研究設置了6種不同施肥處理,主要采用了平板稀釋梯度培養(yǎng)法、Biolog微平板法、高通量測序法來研究施肥后土壤微生物區(qū)系的變化。結(jié)合土壤基本化學指標、土壤酶活性和小麥產(chǎn)量,分析施肥與土壤微生物、土壤酶活、土壤養(yǎng)分、作物產(chǎn)量之間的相互關系。旨在為農(nóng)業(yè)實際生產(chǎn)提供保護土壤、合理施肥的理論依據(jù)。經(jīng)過實驗研究,本文得到了以下幾個結(jié)論：(1)通過研究不同施肥對土壤理化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)：連續(xù)兩年施肥土壤理化性質(zhì)發(fā)生了顯著的變化,其中全氮(TN)、有效磷(AP)、速效鉀(AK)含量0.5M處理和NPKJ處理最高,其次0.3M和NPKI處理較高,NPK和CK最低；土壤有機質(zhì)(SOM)含量CKNPK0.3M0.5MNPKINPKJ;土壤中pH變化為,NPKNPKJNOKI 0.3M0.5MCK。結(jié)果說明,有機肥替代一部分無機肥后,土壤養(yǎng)分含量反而大大提高,同時維持土壤pH在較高的水平；秸稈還田后,土壤養(yǎng)分也得到較大提高,尤其在土壤有機質(zhì)含量方面表現(xiàn)最佳,但對于緩解土壤酸化方面略顯不足。(2)不同施肥對作物產(chǎn)量的影響：有機肥部分替代無機肥的施肥方式,降低了無機肥使用量,但小麥產(chǎn)量卻沒有大幅度降低。有機肥替代30%無機肥時,0.3M小麥四年總產(chǎn)量比全量無機肥處理高5.95%；有機肥替代50%無機肥時,0.5M小麥四年總產(chǎn)量僅比全量無機肥處理低0.94%。秸稈還田時,NPKJ處理四年總產(chǎn)量比NPK處理高0.56%。NPKI四年總產(chǎn)量也比NPK處理低2.60%。而玉米季時,連續(xù)四年玉米總產(chǎn)量0.3M處理產(chǎn)量較NPK處理降低1.27%,0.5M處理比NPK降低2.00%,NPKJ和NPKI都比NPK產(chǎn)量略高。因此,經(jīng)過對比,有機肥替代30%無機肥的施肥方式更適于目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。(3)通過對小麥生育期酶活性的研究表明,土壤中NPK處理脲酶活性最高,0.3M、NPKJ、NPKI處理較高,0.3M和CK處理最低；土壤蔗糖酶活性NPKJNPKI0.5M 0.3MNPKCK;土壤中過氧化氫酶活性則是CK處理最高,0.5M處理較高,NPK、 NPKJ、NPKI基本處于同一水平。結(jié)果說明,脲酶活性無機肥施用量成正比,蔗糖酶則與秸稈還田關系密切,過氧化氫酶與無機肥使用量成反比。因此,有機肥替代部分無機肥能夠有效地提高土壤過氧化氫酶活性,且有限度的提高土壤脲酶和蔗糖酶活性,秸稈還田只能顯著的提高蔗糖酶活性,局限性較大。(4)通過研究可培養(yǎng)微生物的數(shù)量發(fā)現(xiàn),CK處理土壤微生物數(shù)量最低,NPK處理高于CK, NPKJ、NPKI處理較高,0.3M、0.5M處理最高,其中0.5M處理土壤微生物數(shù)量顯著高于0.3M處理。這表明本試驗所施肥料都能提高土壤微生物數(shù)量,但有機肥最能提高土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量,其次是秸稈還田。(5) Biolog試驗結(jié)果表明,無機肥對土壤微生物代謝活性具有極高的促進作用,有機替代無機肥處理雖然有機肥中含有的微生物量較高,但是隨著時間的增長,其微生物代謝活性逐漸減弱。主成分分析結(jié)果顯示,不同施肥對土壤微生物功能多樣性產(chǎn)生了顯著的影響。與CK相比,0.3M和0.5M二者微生物代謝功能較為相似,而NPK、NPKJ和NPKI三者施用全量無機肥的處理,其微生物功能相似性程度較近。RDA分析結(jié)果表明,施肥可顯著影響土壤微生物功能多樣性,但其影響程度可能與施肥種類、施肥方式、土壤性質(zhì)等因素密切相關。有機肥替代部分無機肥有利于維持土壤微生物代謝功能的多樣性,而全量無機肥則會降低土壤微生物功能多樣性,秸稈還田+全量無機肥或秸稈還田+腐熟劑+全量無機肥的土壤微生物功能多樣性程度較低。(6)高通量測序結(jié)果表明,有機肥的施用和秸稈還田+腐熟劑最能提高土壤細菌多樣性,無機肥對細菌豐富度指數(shù)影響較大,但會降低細菌種群多樣性。高量有機肥替代部分化肥和全量無機肥+秸稈還田+腐熟劑最能提高土壤真菌多樣性,無機肥對細菌豐富度指數(shù)影響較大,但對真菌種群多樣性影響不大。有機肥替代部分無機肥處理的土壤微生物群落結(jié)構與自然狀態(tài)下群落結(jié)構(即CK)最為接近,并且其土壤中營養(yǎng)成分含量最高：而全量無機肥的土壤微生物群落結(jié)構與CK差異最大,在單施無機肥條件下,土壤中營養(yǎng)成分含量最低(除CK外)；全量無機肥+秸稈還田和全量無機肥+秸稈還田+秸稈腐熟劑處理的土壤中微生物群落多樣性要優(yōu)于全量無機肥處理,但秸稈還田和秸稈腐熟劑對土壤中細菌的種類影響較小,因此,二者的細菌種群結(jié)構和多樣性要低于有機肥部分替代無機肥處理。
【學位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：S154.37

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本文編號：2818812