不同改良剂对土壤微生物生态的影响

论文摘要

土壤改良剂常被用于改良土壤理化性质、调节养分平衡、提高作物产量；但很少有人关注其对地下微生态系统的影响效应。本试验通过添加蘑菇废料、氰氨化钙、活性炭、石灰、黑炭和尿素等,研究了不同改良剂对土壤根际微生物生态及硝化作用的影响,其主要结果如下：（1）采用盆栽实验研究了两种改良剂对黑麦草土壤根际微生物群落的影响。微生物生物量和总磷脂脂肪酸（T-PLFA）的测定结果表明：与对照土样相比,添加蘑菇废料和活性炭均使根际土壤微生物生物量增多。添加5%蘑菇废料的处理土样其微生物生物量增多的程度明显高于添加1%蘑菇废料的处理；而添加1%活性炭和5%活性炭的处理土样其微生物生物量并无明显差异。磷脂脂肪酸分析（PLFA）结果表明：添加1%及5%的蘑菇废料对土壤微生物群落结构的影响并无明显效果；而添加活性炭的处理均能较明显的改变微生物群落结构,并且其影响效应随添加量的增加而增大。同时,两种改良剂都使作物产量和含氮量有不同程度的增加。本实验结果表明：活性炭对于改变微生物群落结构有明显效应,而蘑菇废料仅能增加微生物的生物量,并不能改变其群落结构。（2）微生物群落结构的改变被认为是导致连作障碍的主要原因。本实验在一年生地黄土壤中分别添加蘑菇废料（1%）,氰胺化钙（0.05%）和活性炭（1%）等土壤改良剂,进行盆栽实验,然后研究不同改良剂对地黄连作土壤根际微生物生态的影响。通过对不同处理土样进行微生物生物量和总磷脂脂肪酸测定以及PLFA分析,结果表明：与未作处理的连作土壤相比,三种土壤改良剂均使地黄产量有不同程度的增加。可见,这几种改良剂对提高作物产量产生积极作用。然而,对于添加蘑菇废料的处理,根际微生物生物量有一定程度的增加,但其微生物群落结构并无明显改变；添加氰化钙的处理也只在初期使微生物生物量和微生物群落结构有较明显的改变,但很快群落结构又恢复到与连作土壤微生物群落结构类似的状态；而添加活性炭的处理不仅增加了微生物生物量,而且使土壤微生物群落结构在整个种植过程中均明显改变。因此,我们认为,与其它土壤改良剂相比,活性炭对于改变微生物群落结构和减缓地黄连作障碍产生积极效应。（3）土壤硝化作用对生态和环境具有非常重要的影响。酸性土壤中的许多植被能分泌酚类和萜烯类化合物,进而影响土壤生化过程并降低微生物活性。本文采用MicroResp方法研究了石灰、尿素和黑炭三种改良剂对酸性土壤硝化作用和碳素底物利用的影响。采集的土壤来自不同植被类型,但具有相近的pH值和化感物质。对于两种苏格兰土壤（松树林和杜鹃土）,添加黑炭对于净硝化作用无明显影响,但可显著增强土壤基础呼吸和改变碳素底物利用剖面。尿素能明显增强中国两种土壤（针阔混交林和茶园土）的硝化作用,但其对苏格兰土样的硝化作用无明显效果。石灰添加剂能增强除混交林外的其它所有土壤的硝化作用。碳源利用剖面的统计分析表明,在酸性土壤中,石灰添加剂对于改变碳素底物利用的作用明显强于尿素和黑炭。在强酸性土壤中存在大量耐酸硝化菌,提高pH及添加底物均能明显增强硝化作用速率,但是硝化作用并非由单一关键因素决定,而是由多种非生物因素（包括土地利用和类型）和生物因素（硝化菌）综合作用的结果。

论文目录

• 致谢
• 目次
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 土壤改良剂的研究现状
• 1.1.1 土壤改良剂的发展概况
• 1.1.2 土壤改良剂的作用机制及效果
• 1.2 土壤改良剂在缓解连作障碍方面的应用
• 1.3 地黄连作障碍及其防治措施的研究进展
• 1.4 土壤微生物群落结构和多样性的研究方法
• 1.4.1 基于群落水平的生理学谱图分析（CLPP）
• 1.4.2 磷脂脂肪酸分析技术（PLFA）
• 1.4.3 基于PCR的核酸技术
• 第二章 两种改良剂对黑麦草根际土壤微生物群落的影响
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 土壤样品的采集
• 2.2.2 土壤样品的处理
• 2.2.3 测定方法
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 土壤基本理化性质
• 2.3.2 两种改良剂对黑麦草根际微生物生物量的影响
• 2.3.3 两种改良剂对作物产量的影响
• 2.3.4 磷脂脂肪酸分析及微生物群落结构多样性
• 2.4 讨论与小结
• 小结
• 第三章 不同改良剂对地黄连作土壤微生物群落的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 土壤样品采集
• 3.2.2 土壤样品处理
• 3.2.3 土壤样品基本理化性质的测定
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 土壤基本理化性质
• 3.3.2 微生物生物量碳和总磷脂脂肪酸
• 3.3.3 磷脂脂肪酸分析及微生物种类的多样性
• 3.4 讨论与小结
• 小结
• 第四章 强酸性土壤中硝化作用和碳素底物利用调控因素的研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 土壤样品采集
• 4.2.2 土壤理化性质的测定
• 4.2.3 氮的净矿化作用和净硝化作用测定
• 4.2.4 土壤碳素利用剖面
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 不同改良剂对供试土壤PH的影响
• 4.3.2 不同改良剂对供试土壤硝化作用的影响
• 4.3.3 不同添加剂对供试土壤基础呼吸作用和底物碳源利用剖面的影响
• 4.4 讨论与小结
• 小结
• 第五章 结论
• 参考文献