長期施肥對紅壤旱地和水田有機碳形態(tài)結(jié)構(gòu)及微生物群落的影響.pdf

1、隨著人口數(shù)量的持續(xù)增長，耕地面積在不斷銳減，特別是我國中亞熱帶濕潤地區(qū)的紅壤土，擁有的耕地面積占全國耕地面積的30％。但由于長期不合理的土地利用和施肥方式，使土壤退化極為嚴(yán)重，耕地的生產(chǎn)力極為低下。
　　土壤有機碳雖然僅占了土壤總量的很小一部分，但其能為植物生長提供充足的養(yǎng)分，也是土壤生物的重要能量和物質(zhì)來源，對于維持生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性等眾多生態(tài)功能都至關(guān)重要。因此如何能夠高質(zhì)量的保持土壤的肥力就關(guān)系到土壤有機碳的保護和穩(wěn)定

2、性。本文基于長達30年的紅壤長期定位肥料試驗，通過分析不同施肥，如不施肥CK、施化肥NPK、有機肥化肥混施NPKM，土壤理化性質(zhì)、微生物活性及其群落結(jié)構(gòu)和多樣性，系統(tǒng)評價不同碳水平土壤有機碳特征和微生物群落變化，本研究的主要結(jié)論如下:
　　1)土壤團聚體測定結(jié)果表明，稻田土壤中，CK、NPK、NPKM處理＞0.25mm的水穩(wěn)定性團聚體的含量分別為42.40％、45.70％、59.95％;旱地土壤中的分別為34.98％、45.80％

3、、58.27％。經(jīng)過30年施肥管理后，稻田和旱地中，NPK處理的pH值均降幅最大，NPKM處理的pH值在各處理中最高。NPK和NPKM處理均顯著促進了稻田土壤有機質(zhì)的和全氮含量的增加，其有機質(zhì)含量NPK、NPKM處理較CK處理分別增加了40.2％、47.8％;旱地中，施肥同樣增加了土壤有機質(zhì)含量和全氮水平，其中僅NPKM處理較CK處理顯著提高了土壤全氮含量。同時，施肥還能夠顯著增加紅壤中速效磷和速效鉀的含量，且NPKM處理效果最明顯。<

4、br>　　2)鐵、鋁氧化物含量測定表明，施肥對稻田和旱地土壤游離態(tài)鐵氧化物(Fed)和游離態(tài)鋁氧化物(Ald)的含量無顯著影響，僅在旱地土壤中，NPKM處理較CK處理降低了Fed、Ald的含量。土壤中的絡(luò)合態(tài)鐵、鋁氧化物(Fep、Alp)和無定型態(tài)鐵、鋁氧化物(Feo、Alo)對長期不同施肥的響應(yīng)趨勢基本一致，稻田土壤中，與CK處理相比，NPKM處理均顯著增加了土壤中Fep、Alp、 Feo和Alo的含量;旱地土壤中，NPK和NPKM處

5、理均顯著增加Fep、Alp、Feo和Alo的含量，其中NPKM處理較CK處理達顯著差異。
　　3)酶活性的分析結(jié)果表明，在稻田土壤中，NPKM處理較CK處理顯著促進了土壤中參與碳循環(huán)的蔗糖酶(INV)、木聚糖酶(XYL)、β-葡糖苷酶(BGL)、和纖維素酶(CEL)4種酶活性增加，NPK處理顯著促進了INV、XYL和CEL酶活性的增加，但對BGL活性無顯著影響;旱地土壤中，與CK處理相比，NPKM處理均顯著促進了上述4種酶的酶活性

6、的增加，且NPKM處理與NPK處理相比，INV和BGL活性也顯著增加。在稻田和旱地土壤中，施肥均能夠不同程度的增加土壤中微生物量生物量碳(SMBC)和微生物量生物量氮(SMBN)的含量。其中稻田和旱地NPKM處理增長均達到顯著水平，而只有稻田中NPK處理增長達顯著水平。
　　4)對稻田和旱地土壤微生物及其群落結(jié)構(gòu)研究表明，在稻田土壤中，施肥可以使微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，降低真菌/細菌比例，增加土壤微生物生物量，其中NPKM處理

7、有利于G-細菌、真菌、放線菌及原生動物的增長，NPK處理有利于G+細菌的增長;在旱地土壤中，土壤中各項指標(biāo)均與NPKM處理接近，而NPK處理與土壤中的真菌/細菌比例相關(guān)性較強。對稻田和旱地土壤微生物群落功能多樣性研究表明，與CK處理相比，NPK處理易造成土壤微生物活性的降低，而NPKM處理能夠提高微生物對碳源利用的能力以及其群落功能多樣性。
　　5)土壤DOC三維熒光光譜圖譜顯示，稻田和旱地土壤中，CK和NPK處理主要的DOC熒光

8、峰均出現(xiàn)在Ex/Em=240/340nm處，顯示該峰值在色氨酸區(qū)，而NPKM處理的DOC熒光光譜在色氨酸區(qū)，類富里酸區(qū)和類胡敏酸區(qū)均有峰值，且類胡敏酸區(qū)與色氨酸區(qū)和類富里酸區(qū)相比熒光強度較弱。
　　6)各菌群PLFA與土壤養(yǎng)分及土壤鐵鋁氧化物與不同土壤有機碳之間的相關(guān)性分析結(jié)果表明，稻田土壤中，幾乎所有的菌群PLFA與土壤有機質(zhì)和全氮呈極顯著正相關(guān)，而與速效養(yǎng)分相關(guān)性不高;旱地土壤中，真菌和細胞壁較厚革蘭氏陽性細菌與土壤有機質(zhì)和全

9、氮相關(guān)性強。在稻田和旱地土壤中，無定型和絡(luò)合態(tài)的鐵、鋁氧化物與StOC和SOC有很好的相關(guān)性。而土壤中游離態(tài)鐵、鋁氧化物在旱地中與StOC呈極顯著負相關(guān)，在水田中與TOC、StOC、DOC均無相關(guān)性。
　　總之，本研究顯示，NPK處理雖然會增加土壤中有機碳和全氮含量，能夠提高土壤肥力，但容易造成土壤微生物活性的降低。而NPKM處理能顯著增加土壤中理化及微生物各項指標(biāo)，因此其應(yīng)作為江西紅壤地區(qū)保持和提高土壤質(zhì)量并獲得高產(chǎn)的一種可持續(xù)