有机、常规种植方式下土壤有机碳和微生物特性研究

论文摘要

目前,全球气候变化的大背景以及我国现阶段的国情,迫切需要发展兼顾经济效益与生态环境和谐发展的可持续农业的模式。与常规农业相比,有机农业在固碳减排的具有较大的优势和潜力。本文在有机农场定位研究的基础上结合实验室模拟培养试验,对比有机、常规不同种植方式下土壤有机碳和微生物特性动态变化的差异及两者之间的相关性,并着重分析了有机种植过程中不同施肥条件下土壤有机碳积累与微生物动态变化的关系。有机农场定位研究表明,与研究初期相比,多年的有机种植可以显著地降低土壤容重,增加土壤有机碳含量,并且提高了土壤微生物活性；常规种植系统中的土壤特性均呈现出下降的趋势。2011年,常规种植方式下的耕层土壤有机碳密度为31.87t·hm-2,两种不同有机种植系统中耕层土壤有机碳密度分别达到了41.92t·hm-2和49.46t·hm-2,并且有机与常规系统之间的差异显著（p<0.05）。经过多年有机种植的系统中土壤微生物量碳、脲酶、酸性磷酸酶及过氧化氢酶活性也显著高于常规系统。与常规相比,有机种植方式下土壤有机碳积累和生物学特性之间呈现出了更显著的正相关,相关系数的显著性达到了0.05的水平。不同种植方式对于微生物群落结构的影响也不同,有机种植方式下可培养真菌、放线菌菌落数显著高于常规种植方式；采用土壤磷脂脂肪酸（PLFA）分析法得到的有机、常规种植方式下土壤细菌生物量分别为12.64nmol·g-1、7.29nmol·g-1,并且差异显著（p<0.05）。同时,本研究采用主成分分析法（PCA）对于不同种植系统中的多个土壤生物学特性指标进行综合分析,结果表明显示细菌生物量和土壤酶活性对于特征值的提取贡献最大；有机种植系统中土壤微生物特性的PCA综合评分高于常规。通过实验室培养实验,本文重点分析了有机种植方式下不同的肥料处理对与土壤有机碳积累与微生物特性变化的影响。培养试验结合有机农场施肥管理的实际情况,设置了低、中、高三种用量不同的有机肥处理组,以及有机肥配施光合细菌菌液以及有机肥配施生物肥的处理组,并且根据需要设置了对照组。结果表明,低、中用量的有机肥有利于提高土壤有机碳含量,减少土壤碳的矿化,促进土壤碳固定,而高用量的有机肥对其影响并不显著。有机肥的添加可提高土壤微生物生物量碳、氮含量,且随着有机肥投入量的加大,这种效果越显著。有机肥能够显著提高土壤中分离出的细菌的菌落数；有机肥处理同时提高了放线菌的菌落数并对真菌的生长有抑制作用,但并不显著。土壤中分离出的三类微生物的菌落数均随着有机肥添加量的增加而提高。不同类型肥料中有机肥配施光合细菌菌液、有机肥配施生物肥均能显著提高土壤微生物量碳的含量,同时也增加了土壤有机碳的消耗量；这两种肥料处理都能提高土壤中细菌和放线菌的数量,生物肥能够促进真菌的生长,而光合细菌起抑制作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第二章 文献综述
• 2.1 有机农业概述
• 2.2 发展有机农业的低碳潜力分析
• 2.3 土壤有机碳
• 2.4 土壤微生物与土壤有机碳
• 2.5 本研究的主要内容与技术路线
• 2.5.1 研究内容
• 2.5.2 技术路线
• 第三章 有机农场土壤有机碳与生物学特性的定位研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 研究基地简介
• 3.1.2 样品的采集和处理
• 3.1.3 数据处理
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 有机、常规种植方式对土壤有机碳密度的影响
• 3.2.2 有机、常规种植方式对土壤生物学特性的影响
• 3.2.3 有机、常规种植方式下土壤生物活性与土壤有机碳积累的相关性比较
• 3.3 本章小结
• 第四章 有机与常规种植方式下土壤微生物群落特征的比较研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试土壤基本性质
• 4.1.2 土壤特性的测定方法
• 4.1.3 数据处理
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 有机、常规种植方式对土壤微生物量及土壤酶活性的影响
• 4.2.2 有机、常规种植方式下土壤微生物群落结构的特点
• 4.2.3 土壤微生物特性的主成分分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 有机种植方式下土壤有机碳与微生物特性变化（培养试验）
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 供试土壤状况
• 5.1.2 供试肥料
• 5.1.3 试验设计
• 5.1.4 试验方法
• 5.1.5 数据处理
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 不同肥料处理对培养土壤有机碳含量的影响
• 5.2.2 不同肥料处理对培养土壤矿化碳含量的影响
• 5.2.3 不同肥料处理对培养土壤微生物量碳、氮（MBC、MBN）的影响
• 5.2.4 不同施肥处理对培养土壤中微生物数量的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文结论与展望
• 6.1 全文结论
• 6.2 本研究的创新与不足之处
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介