本文關(guān)鍵詞：長期不同輪作施肥土壤微生物學(xué)特性研究及生物肥力評價(jià)　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要措施,輪作是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華,長期輪作施肥對于培肥土壤、提高土壤質(zhì)量具有重要意義。本論文以中國科學(xué)院黃土高原旱地長期輪作施肥定位試驗(yàn)為基礎(chǔ),研究長期輪作與施肥對土壤微生物學(xué)特性的影響,并進(jìn)行生物肥力評價(jià)。試驗(yàn)選用不同輪作方式和不同施肥的29個(gè)處理,于2011年測定土壤理化性質(zhì)、可培養(yǎng)微生物數(shù)量、微生物量和土壤酶活性,2012年測定土壤理化性質(zhì)、微生物量和土壤呼吸,通過研究輪作方式、施肥方式、茬口以及輪作年限對土壤理化性質(zhì)、微生物學(xué)特性的影響,并進(jìn)行生物肥力評價(jià),得到以下研究結(jié)果和結(jié)論:(1)苜蓿連作較其他輪作方式顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮含量,明顯降低了土壤pH值。玉米連作與其他輪作方式相比對全量養(yǎng)分消耗最大,速效養(yǎng)分消耗也大于糧豆輪作和糧飼輪作。不同輪作方式下單施磷肥土壤全磷含量較不施肥顯著增加10.95%—61.76%、速效磷含量顯著增加3.42—12.65倍,其中糧豆輪作增長率最大。與不施肥相比,單施氮肥僅對氮素產(chǎn)生顯著影響,有機(jī)肥施用可以提高土壤養(yǎng)分含量,其中氮磷有機(jī)肥配施對土壤養(yǎng)分的改善效果最佳。糧草長周期輪作和短周期輪作均較休閑地和小麥連作增加了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮含量,降低了土壤pH值;其中苜蓿茬和紅豆草茬土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量高于同一系統(tǒng)其他茬口。與糧草長周期輪作相比,短周期輪作更有利于改善土壤養(yǎng)分狀況,降低pH值。苜蓿連作28年不施肥土壤全氮含量隨輪作年限延長呈增加趨勢,小麥連作和糧豆輪作呈下降趨勢。氮磷有機(jī)肥配施條件下,苜蓿連作、小麥連作、糧豆輪作和糧飼輪作有機(jī)質(zhì)、全氮和速效磷呈增加趨勢,而玉米連作速效磷呈降低趨勢。(2)與休閑地相比,作物種植對土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量增長均有促進(jìn)作用。苜蓿連作刺激了真菌繁殖,真菌數(shù)量和比例均高于糧豆輪作和糧飼輪作;輪作較連作更有利于細(xì)菌生長,促進(jìn)微生物的繁殖,糧飼輪作細(xì)菌數(shù)量和微生物總數(shù)達(dá)到34.03×106cfu/g和42.58×106 cfu/g。有機(jī)肥施用較不施肥對細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量的增長均有積極作用。與不施肥相比,單施氮、磷肥不利于細(xì)菌數(shù)量和比例的增長,但刺激糧豆輪作真菌數(shù)量增加1.55×103 cfu/g,真菌比例增加0.03%,因此單施氮、磷肥不利于微生物健康群落結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。糧草長周期輪作和短周期輪作較小麥連作增加了細(xì)菌比例;與長周期輪作相比,短周期輪作更有利于增加土壤微生物數(shù)量。長周期輪作的馬鈴薯茬刺激了真菌的大量繁殖,真菌數(shù)量和比例最高增加2.12倍和6.00倍。不同輪作方式下長期氮磷有機(jī)肥配施均促進(jìn)了細(xì)菌的生長繁殖,輪作27年后細(xì)菌數(shù)量較輪作15年時(shí)增加53.73—176.80×106cfu/g。而氮磷有機(jī)肥配施條件下長期苜蓿連作真菌數(shù)量增加19.02×103cfu/g,反映了苜蓿長期連作施肥使土壤向不健康的方向發(fā)展。(3)作物種植較休閑地提高了土壤微生物量碳、氮含量和微生物商。與其他輪作方式相比,苜蓿連作有利于土壤微生物量碳、氮含量增長,而玉米連作由于高消耗顯著降低微生物量碳、氮含量。不同輪作方式下單施磷肥均較不施肥增加了微生物量氮含量,微生物量碳含量則因系統(tǒng)不同而各有增減。與不施肥相比,有機(jī)肥的施用增加了微生物的投入,同時(shí)刺激了微生物的繁殖,從而提高了土壤微生物量碳、氮含量。糧草長周期輪作和糧草短周期輪作較休閑地和小麥連作促進(jìn)了土壤微生物量碳、氮含量增長,糧草短周期輪作土壤微生物量碳含量、微生物商和cmic/nmic均較長周期輪作增加。不同輪作方式下施肥處理的土壤微生物量碳、氮隨輪作年限延長呈增加趨勢,微生物量碳的年均增長量為1.85—69.08mg/kg,微生物量氮的年均增長量為1.45—10.15mg/kg。(4)與其他輪作方式相比,苜蓿連作刺激了土壤蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性增加;玉米連作降低了蔗糖酶、堿性磷酸酶及過氧化氫酶,其中堿性磷酸酶達(dá)到顯著水平,降低32.87%—51.78%。與不施肥相比,不同輪作方式下單施磷肥可以增強(qiáng)蔗糖酶活性;單施氮肥卻抑制了土壤酶活性,其中蔗糖酶降低7.92%;氮磷有機(jī)肥配施較不施肥促進(jìn)了脲酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶活性的增強(qiáng)。糧草長周期、短周期輪作均較休閑地和小麥連作提高了土壤脲酶、堿性磷酸酶活性。長周期輪作中馬鈴薯作為苜蓿的后茬作物,脲酶活性增加4.36%;小麥茬則較苜蓿茬蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性增強(qiáng)。與糧草短周期輪作相比,長周期輪作更有利于土壤酶活性的增強(qiáng)。輪作27年不同施肥土壤過氧化氫酶活性均較輪作15年時(shí)增強(qiáng),蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性則在不同系統(tǒng)中存在差異。(5)休閑地基礎(chǔ)呼吸強(qiáng)度高于各耕作系統(tǒng),小麥連作和苜蓿連作誘導(dǎo)呼吸明顯增加22.52%—87.23%。苜蓿連作、糧豆輪作和糧飼輪作微生物呼吸商均低于小麥連作和玉米連作,更有利于提高微生物的碳源利用率,增強(qiáng)微生物活性。與不施肥相比,施用有機(jī)肥激發(fā)了土壤基礎(chǔ)呼吸和誘導(dǎo)呼吸,單施氮、磷肥對土壤呼吸無促進(jìn)作用,單施氮肥甚至對土壤呼吸有抑制作用;但不同施肥均降低了微生物基礎(chǔ)呼吸商。糧草長周期輪作和短周期輪作刺激了土壤誘導(dǎo)呼吸,較休閑地分別提高29.66%和11.33%,基礎(chǔ)呼吸商和潛在呼吸商則較休閑地降低45.78%—73.68%。糧草長周期輪作中苜蓿茬較其他茬口降低了土壤呼吸強(qiáng)度和呼吸商,糧草短周期輪作中紅豆草茬較小麥茬有較高的呼吸強(qiáng)度。糧草短周期輪作較長周期輪作土壤基礎(chǔ)呼吸增加2.67mgco2/(kg·h),微生物呼吸商降低0.01—0.46d-1。糧草輪作有較大的礦化潛力和較高的碳源利用效率,且糧草短周期輪作微生物活性更強(qiáng)。相關(guān)關(guān)系表明,呼吸商比土壤呼吸與微生物量碳氮、土壤碳氮關(guān)系更密切,更適合作為評價(jià)土壤肥力的生物學(xué)指標(biāo)。(6)由于不同生物肥力因子對長期輪作施肥的響應(yīng)不同,單一指標(biāo)難以評價(jià)土壤生物肥力狀況。為了更好的分析長期輪作施肥對黃土高原旱地黑壚土土壤生物肥力的影響,本文應(yīng)用10個(gè)生物肥力因子作為評價(jià)指標(biāo),采用累積頻率法確定隸屬度函數(shù)閾值,利用加權(quán)和法對土壤生物肥力進(jìn)行評價(jià)。苜蓿連作在不同施肥條件下土壤生物肥力水平均為最高,玉米連作生物肥力水平最低。不同輪作方式氮磷有機(jī)肥配施較不施肥和單施磷肥均提高了土壤生物肥力指數(shù),其中糧豆輪作較不施肥增加最高,反映了氮磷有機(jī)肥對于糧豆輪作土壤微生物活性的刺激作用更強(qiáng)。茬口對土壤生物肥力的影響相對較小,長周期輪作各茬口生物肥力水平相當(dāng),而糧草短周期輪作紅豆草茬的土壤生物肥力低于小麥茬和小麥+紅豆草茬。長期輪作施肥可以保持或提高土壤生物肥力水平,其中玉米連作、糧豆輪作和糧飼輪作長期配施氮磷有機(jī)肥增加作用最為顯著。綜上所述,氮磷有機(jī)肥配施條件下苜蓿連作、糧豆輪作和糧飼輪作對于培肥土壤生物肥力具有顯著效果,玉米連作、糧豆輪作和糧飼輪作對于提高土壤生物肥力潛力巨大。
[Abstract]:The results and conclusions are as follows : ( 1 ) The content of soil organic matter , total nitrogen and nitrogen in soil is increased by 10.95 % 鈥，

本文編號：1397715