秸秆还田不同耕作方式对水稻土微生物特性的影响

论文摘要

本实验以四川盆地连续4年秸秆还田定位试验点稻-麦/油轮作两熟制稻田土壤为研究对象,对不同时期土壤微生物类群、微生物量碳、氮和脲酶活性及其与土壤肥力的关系进行了研究。以期揭示秸秆还田耕作方式、两种母质发育的水稻土的土壤微生物学及肥力特征变化,与常规翻耕模式（对照）相比,试验结果如下:秸秆还田后土壤微生物三大类群数量变化表现为:小麦播种前,平原区翻耕和免耕处理细菌分别增加75.6%、46.9%,放线菌分别增加26.1%、23.8%:丘陵区细菌分别增加350%、56.3%,放线菌分别增加14.3%、13.9%。小麦苗期,两个试验区细菌、放线菌的数量虽然减少,但比对照的增加幅度更大。小麦收后,平原区翻耕和免耕处理细菌分别增加63.4%和23.9%,放线菌分别增加202.2%和117.9%;丘陵区细菌分别增加34.3%和17.0%,翻耕处理的放线菌略比对照少,免耕处理比对照提高了49.1%。两种水稻土的真菌数量变化在小麦播种前均表现为翻耕＞免耕＞对照;而在小麦苗期,CK略高于翻耕和免耕;小麦收后,各处理真菌数量总体下降,且数量最少。秸秆还田对土壤氮素转化微生物生理类群数量影响较大。两个试验区秸秆还田翻耕和免耕能提高土壤氨化细菌、硝化细菌和自生固氮菌的数量,仅以小麦播种前为例:平原区秸秆还田翻耕处理土壤氨化细菌、硝化细菌和固氮菌分别增加了1.9倍、1.8倍和22.7倍,免耕处理土壤固氮菌数量增加了25倍,氨化细菌和硝化细菌数量略有降低;丘陵区秸秆还田翻耕处理土壤氨化细菌、硝化细菌和固氮菌分别增加了25.0倍、2.6倍和7.5倍,免耕处理土壤氨化细菌、硝化细菌和固氮菌分别增加了10.4倍、1.7倍和1.5倍。而反硝化细菌数量变化受环境和耕作措施的影响很大,丘陵区秸秆还田翻耕与免耕均能大幅度降低反硝化细菌数量。秸秆还田翻耕与免耕明显增加了土壤微生物生物C、N含量,增强了土壤脲酶活性,翻耕和免耕的生物C、N和脲酶分别比对照增加了37%～79%、51%～289%,16%～72%、17%～63%和18%～34%、2.7%～116%。同时,不同采样时间的土壤微生物生物量和脲酶差异较大,平原区和丘陵区均表现为小麦播种前＞小麦收割后＞小麦苗期,而脲酶活性变化趋势表现为小麦播种前＞小麦苗期＞小麦收割后。例如,与小麦苗期相比,平原区小麦播种前秸秆还田翻耕与免耕处理微生物C分别增加了139.1%、153.6%,微生物N分别增加了107.7%、140.6%,土壤脲酶分别增加了18.3%、9.7%:丘陵区小麦播种前秸秆还田翻耕与免耕处理微生物C分别增加了337.1%、212.2%,微生物N分别增加了170.7%、834.4%,土壤脲酶分别增加了8.5%、12.0%,且丘陵区处理间生物量的增加幅度高于平原区。连续4年秸秆还田后,土壤微生物总数量,生物量C、N和脲酶含量与土壤有机质含量呈显著正相关;土壤微生物特性各指标之间也呈显著正相关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 秸秆还田研究现状
• 1.1.1 秸秆还田的农田生态效益
• 1.1.1.1 对土壤物理性状的影响
• 1.1.1.2 对土壤腐殖质组成及特征的影响
• 1.1.1.3 对土壤养分含量的影响
• 1.1.1.4 对土壤温度效应的影响
• 1.1.1.5 对作物的影响
• 1.1.2 秸秆还田对土壤微生物特性的影响
• 1.1.2.1 对土壤微生物类群和数量的影响
• 1.1.2.2 对土壤酶活的影响
• 1.1.2.3 对微生物生物量的影响
• 1.2 土壤在微生物农业生态系统中的主要作用
• 1.2.1 土壤微生物与植物根系间的密切联系
• 1.2.2 土壤微生物对作物生长的作用
• 1.2.3 土壤微生物对土壤肥力的作用
• 1.3 土壤微生物对氮素转化及其生态效应的影响
• 1.3.1 氮素循环
• 1.3.2 氮素转化的环境生态效应
• 1.3.3 稻田生态系统生物硝化作用
• 1.3.3.1 硝化作用途径
• 1.3.3.2 影响因素
• 1.3.4 稻田生态系统生物反硝化作用
• 1.3.4.1 反硝化作用途径
• 1.3.4.2 影响因素
• 1.3.5 硝化—反硝化作用在稻田生态系统氮素气态损失中的地位
• 1.4 农田土壤微生物多样性的影响因素及效应
• 1.4.1 农田土壤类型与土壤有机质含量
• 1.4.2 农业耕作方式
• 1.4.3 种植制度
• 1.4.4 农业植被类型
• 1.5 研究目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验区概况
• 2.2 试验设计
• 2.3 试验材料
• 2.3.1 土壤样品
• 2.3.2 微生物培养基
• 2.4 方法
• 2.4.1 土壤理化性质
• 2.4.2 土壤微生物分离与计数
• 2.4.2.1 细菌、放线菌、真菌
• 2.4.2.2 细菌生理类群
• 2.4.3 土壤微生物生物量
• 2.4.3.1 土壤微生物量碳的测定
• 2.4.3.2 土壤微生物量氮的测定
• 2.4.4 土壤脲酶活性的测定
• 3 结果与分析
• 3.1 秸秆还田对土壤基本理化性质的影响
• 3.1.1 秸秆还田对土壤主要养分的影响
• 3.1.2 秸秆还田对土壤主要微量元素的影响
• 3.2 秸秆还田对土壤微生物的影响
• 3.2.1 不同处理对土壤微生物区系的影响
• 3.2.1.1 土壤细菌数量的变化
• 3.2.1.2 土壤真菌数量的变化
• 3.2.1.3 土壤放线菌数量的变化
• 3.2.2 不同处理对土壤氮素转化生理类群数量的影响
• 3.2.2.1 土壤氨化细菌数量的变化
• 3.2.2.2 土壤硝化细菌数量的变化
• 3.2.2.3 土壤反硝化细菌数量的变化
• 3.2.2.4 土壤自生固氮菌数量的变化
• 3.2.3 秸秆还田土壤微生物类群与土壤其他因素的相关性分析
• 3.3 秸秆还田对土壤微生物生物量及脲酶的影响
• 3.3.1 秸秆还田对土壤微生物量碳的影响
• 3.3.2 土壤微生物量碳占土壤有机碳比率
• 3.3.3 秸秆还田对土壤微生物量氮的影响
• 3.3.4 秸秆还田对土壤脲酶活性的影响
• 3.3.5 秸秆还田土壤微生物生物量、脲酶与主要养分相互间的关系
• 4 结论
• 5 讨论
• 6 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢