施肥措施對紅壤性水稻土可溶性有機碳組成及生物有效性的影響.pdf

1、可溶性有機碳被認為是陸地生態(tài)系統(tǒng)中重要的有機物組分，不僅驅(qū)動土壤生物群落和功能，更在全球碳循環(huán)中起著重要的作用。本論文以不同施肥措施下水稻土長期定位試驗地作為研究對象，共包含4個有機肥處理，分別是單施綠肥紫云英22500kg·hm-2(G)，在G基礎上施用豬糞堆肥22500 kg·hm-2(GC)，在GC基礎上冬蓋稻草(GCS)，在G基礎上冬蓋稻草4500 kg·hm-2(GS)，并包含僅施化肥(IF)處理和未施任何肥料的對照處理(CK

2、)。本研究主要探討:(1)施肥措施對紅壤性水稻土不同團聚結(jié)構(gòu)位置上可溶性有機碳(DOC)的影響;(2)施肥措施對不同團聚結(jié)構(gòu)位置上DOC生物可降解性的影響;(3)施肥措施對土壤微生物群落利用碳源能力的影響;(4)不同施肥措施下細菌和真菌對底物的選擇差異性的影響。以期了解不同施肥措施對紅壤性水稻土可溶性有機碳組成及生物有效性的影響，為今后采取合適施肥措施提高土壤有機碳的“固持”提供指導。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)施肥措施

3、對紅壤性水稻土DOC濃度有顯著影響，有機肥的施用顯著促進了DOC濃度的增加，其中，紫云英+豬糞+冬蓋稻草處理(GCS)的DOC濃度最高，顯著高于其它有機肥處理。紫云英+冬蓋稻草處理(GS)的DOC濃度高于紫云英+豬糞處理(GC)，說明了冬蓋稻草對DOC的貢獻大于豬糞。施肥措施對紅壤性水稻土不同團聚結(jié)構(gòu)位置上DOC濃度有顯著影響。與施用化肥相比，施用有機肥的DOC濃度顯著增加。其中，大團聚體內(nèi)微團聚體間的DOC濃度最高。有機肥處理與團聚結(jié)

4、構(gòu)有很明顯的交互性，不同有機肥處理對DOC濃度的影響因團聚結(jié)構(gòu)位置不同而變化。除了疏水中性(HON)組分外，不同施肥措施下DOC其余組分的變化與總DOC的變化趨勢相似;DOC的相對組成因有機肥施用措施不同而有不同。不同團聚結(jié)構(gòu)位置上，各DOC組分的含量也呈現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)變，但疏水酸性(HOA)和親水酸性(HIA) DOC是主要組分。
　　(2)施肥措施對DOC的生物降解性有顯著影響，化肥處理的DOC的生物降解性較強，不施肥處理和冬蓋稻

5、草處理的DOC的生物降解性較弱。不同種類的有機肥對DOC生物降解性的影響也不同，冬蓋稻草降低了DOC的生物降解性，而豬糞的施用提高了DOC的生物降解性。不同團聚體結(jié)構(gòu)位置上DOC的生物降解性不同，微團聚體DOC的生物降解性弱于大團聚體內(nèi)微團聚體間的DOC，暗示微團聚體保護的DOC具有更強的生物穩(wěn)定性。微團聚體內(nèi)DOC的生物降解性與羧酸類化合物相近，大團聚體內(nèi)微團聚體間DOC的生物降解性與對碳水化合物相近。上述結(jié)果表明，長期不同施肥措施下

6、，土壤有機碳的性質(zhì)不僅發(fā)生了變化，而且在不同物理結(jié)構(gòu)位置上也發(fā)生分異，反映出土壤有機碳生物穩(wěn)定性的差異。
　　(3)基于微生物對有機碳源的利用能力可以在一定程度上反映有機碳的穩(wěn)定性，本研究以此作為切入點，試圖探討有機碳的生物穩(wěn)定性的影響因素和機制。采用MicroRespTM、Biolog方法及改進的微平板法3種方法對不同施肥措施下土壤微生物群落對碳源的利用能力進行研究，以期全面了解施肥措施對微生物群落，特別細菌群落和真菌群落利用碳

7、源能力的分異。結(jié)果表明，不同施肥措施下土壤微生物群落對碳源的利用能力產(chǎn)生了明顯分異。其中，施用紫云英+豬糞+稻草處理(GCS)措施下的土壤微生物群落對碳源的利用能力最強，且有機肥的種類影響著土壤微生物群落對碳源的利用能力。例如，冬蓋稻草的土壤微生物群落對碳源的利用能力優(yōu)于豬糞處理，不施肥處理(CK)的微生物群落對碳源的利用能力最弱。不同有機肥措施下微生物群落在碳源利用方面發(fā)生明顯分化，碳水化合物仍是細菌利用的主要底物，但有機肥的施用增加

8、了細菌群落對氨基酸的需求。真菌對各種碳源利用能力總體比細菌強，并且不同有機肥措施下對各碳源利用的差異一般也比細菌明顯。施用有機肥處理下的土壤真菌群落對碳源的利用能力高于施用化肥和不施肥處理，表明有機肥的施用加強了土壤真菌群落轉(zhuǎn)化有機碳的能力。
　　(4)有機肥的施用促進了微生物對葡萄糖、纖維素、木質(zhì)素的利用能力。不同種類有機肥下微生物對碳源的利用能力不同，單施紫云英（處理G）的細菌群落明顯提高了對葡萄糖-纖維素的利用能力，而豬糞的

9、施用（處理GC、GCS）增加了細菌群落利用木質(zhì)素的能力。與細菌群落不同，對葡萄糖-纖維素的利用能力最強的真菌群落是冬蓋稻草的處理（處理GCS、GS）。而不施肥處理和單施紫云英處理的真菌群落則對葡萄糖-木質(zhì)素的利用能力最強。微生物具有選擇利用底物的機制，優(yōu)先選擇易降解的碳源。在纖維素中添加葡萄糖沒有產(chǎn)生明顯的應激效應，但在木質(zhì)素中添加葡萄糖則表現(xiàn)出相互作用的激發(fā)效應。
　　總之，不同施肥措施對紅壤性水稻土DOC的濃度、組分及在不同團

10、聚結(jié)構(gòu)位置上的分布和生物穩(wěn)定性有顯著的影響。有機肥施用顯著增加了DOC的濃度，并與土壤團聚體結(jié)構(gòu)存在顯著的交互影響。有機肥的施用增加了大團聚體保護下的DOC濃度，減少了原土微團聚體結(jié)構(gòu)保護下的DOC濃度。不同施肥措施對不同團聚結(jié)構(gòu)位置上DOC的組分有不同影響。長期不同施肥措施下，土壤有機碳的可降解性不僅發(fā)生了變化，而且在不同物理結(jié)構(gòu)位置上也發(fā)生分異，反映出土壤有機碳生物穩(wěn)定性的差異。DOC的生物穩(wěn)定性不僅受到其化學性質(zhì)的影響，而且受到微