發(fā)布時間：2017-12-18 04:33

  本文關(guān)鍵詞：不同耕作方式下土壤微生物在黑土有機碳固定中的作用研究

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【摘要】：土壤微生物參與很多重要的生態(tài)過程,如支配著有機物質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)等,對維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性有重要意義。同時土壤微生物極易受到外界環(huán)境的影響,土壤物理化學(xué)性質(zhì)的變化將引起土壤微生物生物量、群落結(jié)構(gòu)及活性等的快速響應(yīng),因此可以作為衡量土壤質(zhì)量變化的重要指標(biāo)。本研究以吉林省德惠市長期保護性耕作試驗田黑土為研究對象,采用田間野外觀測、室內(nèi)分析以及同位素示蹤等方法,研究了耕作方式、輪作方式和時間對耕層土壤有機碳組分、土壤物理性質(zhì)和微生物性質(zhì)的影響及土壤理化性質(zhì)與微生物群落之間的關(guān)系。通過將13C標(biāo)記的秸稈野外定點還田,分析不同秸稈還田方式(免耕和秋翻)對土壤微生物種群的影響以及新碳在微生物種群中的比例,以期揭示不同耕作方式下,微生物對黑土有機碳周轉(zhuǎn)的影響機制。研究結(jié)果表明:(1)保護性耕作可顯著改善表層(0-5 cm)土壤有機碳含量。長期免耕表層(0-5 cm)土壤有機碳的含量分別比壟作和秋翻高8.3%和28.2%,而5-10 cm處則表現(xiàn)為秋翻和壟作顯著大于免耕,表明免耕可促進表層土壤碳源積累但可能造成亞表層(5-10 cm)虧損。(2)長期保護性耕作可顯著提高表層(0-5 cm)土壤微生物量碳含量。(3)保護性耕作與常規(guī)性耕作下土壤MBC含量的季節(jié)變化規(guī)律不一致,免耕和壟作整體表現(xiàn)為8月土壤微生物生物量碳較高,而秋翻則表現(xiàn)為6月較高。(4)主響應(yīng)曲線分析表明,采樣時間對微生物磷脂脂肪酸的影響隨土層深度增加而逐漸降低,耕作方式隨土層深度增加而逐漸增高。免耕和壟作能夠改善表層(0-5 cm)土壤微生物量(總量、真菌和細(xì)菌生物量),但是并沒有形成較高的真菌與細(xì)菌比,并在5 cm以下土層中比值低于秋翻。這些結(jié)果說明長期保護性耕作有利于改善東北黑土表層微生物性質(zhì),但是并不一定促成真菌為優(yōu)勢種群的群落結(jié)構(gòu)。(5)耕作和輪作方式均顯著影響土壤微生物代謝功能,其中輪作方式起主導(dǎo)作用,胺和氨基酸類含氮性碳源是輪作下的敏感碳源,而糖類是連作下敏感碳源。免耕和玉米大豆輪作提高了表層(0-5 cm)土壤微生物代謝活性、基質(zhì)豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù),表明免耕和輪作有利于提高土壤生態(tài)能力以及農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。(6)本研究中土壤水分和溫度與微生物群落結(jié)構(gòu)沒有顯著影響,但是土壤孔隙分布的變化可能是微生物群落組成變化的驅(qū)動因素之一。免耕有利于促使表層(0-5 cm)土壤大孔隙的形成,而土壤大孔隙的數(shù)量與腐生真菌的相對豐富度極顯著正相關(guān),細(xì)菌主要出現(xiàn)在大孔隙和小孔隙中。(7)田間玉米秸稈還田實驗表明,隨培養(yǎng)時間延長,免耕下土壤微生物總豐富度逐漸增加,而秋翻最高值出現(xiàn)在培養(yǎng)的第二階段;免耕下秸稈置于地表改善了表層土壤微生物量,促進土壤微生物群落向著以真菌為優(yōu)勢種群的方向發(fā)展。(8)免耕下新碳在真菌中的積累時間大于在細(xì)菌中的積累時間;真菌、放線菌和革蘭氏陰性細(xì)菌中的新碳量為免耕顯著大于秋翻,細(xì)菌和革蘭氏陽性細(xì)菌為秋翻顯著大于免耕。綜上,保護性耕作有利于提高表層土壤有機碳含量,促進土壤微生物代謝活性的增強,使土壤微生物群落結(jié)構(gòu)向著有利于有機碳積累的方向發(fā)展,有利農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S154.3

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本文編號：1302859