小麥-玉米輪作體系中不同施肥制度對土壤微生物特性的影響.pdf

1、本研究針對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的不合理施肥造成環(huán)境污染、肥料利用率偏低、土壤的生物活性降低、微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)變化等問題，利用有機無機復合肥、豬糞堆肥和秸稈還田配施來改善土壤肥力及土壤微生物區(qū)系。本研究以山東德州哨馬營村（田間試驗始于2010年冬小麥季）農(nóng)田為研究對象，設(shè)計6種不同施肥處理試驗，即CK（不施肥對照），CF(常規(guī)氮磷鉀肥)，OF(70％常規(guī)氮磷鉀肥+豬糞堆肥3000kg/hm2)，F(xiàn)S（秸稈全量還田+100％NPK+秸稈伴侶15

2、0kg/hm2），OI1（豬糞堆肥有機無機復合肥1800kg/hm2），OI2（豬糞堆肥有機無機復合肥3600kg/hm2），分別于2012年、2013年小麥季和玉米季收獲時采集耕層土壤樣本，系統(tǒng)研究了土壤理化性質(zhì)、作物產(chǎn)量及微生物特性對于不同施肥的響應(yīng)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.不同的施肥處理結(jié)果表明，土壤有機質(zhì)、全氮、速效鉀、有效磷都高于不施肥處理，并且FS和OF處理要明顯高于CF處理，有機無機復合肥的兩個處理與CF差異性較

3、小。其中FS、OF和OI2處理對速效鉀和有效磷的提升最為明顯。各個施肥處理的pH值都略有下降，CF的pH值要低于CK，并且FS和OF處理的土壤pH較CF低。各處理總養(yǎng)分含量高低次序為FS＞OF＞OI2＞OI1＞CF＞CK處理。小麥和玉米的產(chǎn)量變化可以看出，2012年和2013年產(chǎn)量CF較CK分別提高49.04％、37.92％、23.12％和30.96％。FS和OF處理要顯著高于CF處理，在各季中產(chǎn)量比常規(guī)施肥處理高出2％-9％，有機無機

4、肥處理（OI1和OI2）產(chǎn)量與常規(guī)施肥處理沒有顯著性差異。在各施肥處理中FS處理的產(chǎn)量在小麥季和玉米季產(chǎn)量都較高。
　　2.2013年玉米生育期酶活動態(tài)變化表明，施肥均能提高三種酶的活性，并且表現(xiàn)出較強規(guī)律性:土壤過氧化氫酶在玉米拔節(jié)期出現(xiàn)活性高峰，土壤纖維素酶和土壤脲酶在玉米大喇叭口期出現(xiàn)活性高峰，F(xiàn)S處理在各個時期酶活較高。土壤養(yǎng)分和產(chǎn)量分析表明，F(xiàn)S處理和OF處理效果最佳，OI2、OI1和CF次之，CK最低。產(chǎn)量與土壤速效養(yǎng)

5、分之間呈顯著正相關(guān)，與拔節(jié)期和大喇叭口期各酶活呈極顯著正相關(guān)。
　　3.從土壤微生物數(shù)量上來看，無論是小麥季，還是玉米季各施肥處理的微生物數(shù)量均要高于CK，而且FS和OF處理的微生物數(shù)量要優(yōu)于其它處理。
　　PCR-DGGE結(jié)果表明，2012年和2013年農(nóng)田土壤中的細菌變化較小，各處理間相似性較高，細菌中并未出現(xiàn)特異性條帶;土壤真菌的變化較為明顯，CK中含有的真菌條帶最多，常規(guī)施肥次之，而其它施肥處理條帶都有所減少。真菌中

6、出現(xiàn)特異條帶，如假裸囊菌，是一株產(chǎn)纖維素酶的耐冷菌。糞生真菌，以動物（尤其是食草動物）糞便為生長基質(zhì)并具有分解糞素能力的。
　　4.Biolog-Eco板結(jié)果表明，不同施肥制度之間的土壤微生物活性(AWCD)、土壤微生物物種豐富度指數(shù)(H)、均勻度指數(shù)(E)均存在差異，各施肥處理均顯著高于對照，其中FS和OF處理最高，小麥季和玉米季中FS和OF處理的綜合主成分值為正值，而其他處理為負值。主成分分析表明，CK和CF，OF和FS，OI

7、1和OI2利用碳源方式分別相似。主成分分析結(jié)果顯示，四個主成分圖上，F(xiàn)S和OF處理位于PC1軸和PC2軸正端，而CK和CF軸位于PC1軸和PC2軸負端，OI1和OI2則位于PC1軸負端和PC2正端，不同施肥處理存在相似性。說明2年四季作物的土壤微生物功能變化趨勢相似。
　　5.454高通量測序表明:土壤OTUs涵蓋了土壤中97.71％-99.34％的真菌，土壤真菌包含子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomyc

8、ota)、壺菌門(Chytridiomy cota)、接合菌門(Zygomycota)、球囊菌門(Glomeromycota)等菌群，子囊菌門在土壤真菌中的豐度較高。CK處理的真菌豐富度指數(shù)(Chao1)和均勻度指數(shù)(ACE)最高，而OI2的最低，F(xiàn)S、OF和OI1處理的Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)都較低，CF與CK指數(shù)都較接近，利用分層聚類對各土壤真菌進行親緣關(guān)系分析:OI1和OI2親緣關(guān)系較近，F(xiàn)S、OF和CF親緣關(guān)系較近，而CK則親

9、緣關(guān)系較遠。
　　6.Illumina高通量測序表明，土壤OTUs覆蓋了土壤中68.4％-72.1％的細菌和古菌，變形菌門是細菌門里最大的門，在各個施肥處理的土壤樣品中比例為28.4％-30.80％，各施肥處理個別類群差異顯著。CK處理在泉古菌門、放線菌門、厚壁菌門、變形菌門中細菌豐度明顯低于施肥處理，但是在疣微菌門、酸桿菌門、芽單胞菌門、擬桿菌和浮霉菌門中比例較高。CK和FS處理中不存在OP11門，OI1處理不存在OD1門，它們