长期施肥和管理对塿土微生物量碳氮和酶活性动态变化的影响

论文摘要

在集约化农业生产条件下,施肥对土壤生物肥力的影响一直是人们关心的问题。土壤微生物和土壤酶活性作为重要的土壤生物肥力指标,不仅与土壤类型有关,而且受土地利用、耕作制度以及施肥措施等因素的影响。因此,研究长期不同施肥、土壤管理方式对土壤微生物和酶活性的影响,对保持土壤生物健康,维持土壤可持续的生产力具有重要意义。本文以关中灌区小麦-玉米轮作体系下塿土长期肥料定位试验为基础,探讨了小麦生育期根际与非根际土微生物量碳氮和酶活性的动态变化。长期定位施肥模式包括8个处理,分别为不施肥（CK）、单施氮肥（N）、氮磷配合（NP）、磷钾配合（PK）、氮磷钾配合（NPK）、NPK+秸秆（SNPK）以及不同量有机肥+NPK（M1NPK、M2NPK）。此外还包括休闲和撂荒2种土壤管理模式。取得的主要研究结果如下:1、长期施肥各施肥处理土壤pH值较不施肥处理显著下降,以高量有机肥与氮磷钾配合施用处理的土壤pH值最低。长期施肥根际有机碳、全氮、全磷和有效磷含量均高于非根际,增加幅度分别为1%52.5%、2.6%26.9%、1.49%24.35%和25.8%57.0%。根际与非根际相比对不同施肥管理措施在土壤生物化学性质的响应更灵敏。长期施用氮磷或氮磷钾化肥较不施肥能够提高塿土有机碳、氮和磷水平。作物秸秆还田配合氮磷钾化肥与氮磷钾相比对此无显著影响。有机肥配合氮磷钾与其他施肥模式相比,能显著提升土壤化学肥力要素。长期氮磷配施或有机无机配施均显著提高了作物产量。2、长期施肥小麦各生育期根际蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性均高于非根际。非根际蔗糖酶酶活性在返青期和开花期较高,脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性在小麦开花期最高,而根际蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性在小麦拔节期最高,脱氢酶的活性高峰则出现在小麦开花期。不同施肥处理土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性各异。长期单施氮肥或缺施氮肥处理低于长期氮磷配施和有机物配施氮磷钾处理,后者能显著提高土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶的活性,尤以有机肥配施氮磷钾处理对土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性的最为显著。3、长期休闲模式下土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性基本上都低于种植作物不施肥处理（CK）,且从2009年10月—2010年5月,酶活性基本无大的波动。长期撂荒模式下,蔗糖酶活性呈降低的趋势,且蔗糖酶活性低于CK处理;土壤脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性在5月初最高,且在整个阶段三种酶活性都高于不施肥处理。4、长期不同施肥小麦开花期和成熟期根际微生物量碳氮含量均高于非根际,增加幅度分别为开花期微生物量碳（MBC）42.2%154.6%、微生物量氮（MBN）10.5%176.1%;成熟期微生物量碳48.2%187.9%、微生物量氮25.8%221.8%。根际与非根际微生物量碳氮含量均在开花期高于成熟期。长期施用氮磷或氮磷钾化肥较不施肥可以增加微生物量碳氮含量。作物秸秆还田配合氮磷钾化肥能显著提高微生物量碳的含量。有机肥配合氮磷钾与其他施肥模式相比,均显著提升微生物量碳氮。综上所述:根际与非根际相比能够更灵敏地反映不同施肥管理影响塿土化学和生物化学性质的影响。塿土不施有机物情况下,氮磷配合可以提高土壤化学、生物化学肥力和作物产量,作物秸秆还田配合氮磷钾化肥的培肥效果优于氮磷钾化肥配合,而有机无机肥配合是塿土提升化学肥力和保证生物健康的最佳施肥模式。长期休闲导致土壤肥力退化,而撂荒20年后土壤生物肥力明显好于作物体系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 选题依据
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 土壤酶的研究进展
• 1.3.1 土壤酶的来源
• 1.3.2 长期施肥对非根际土壤酶活性的研究
• 1.3.3 施肥对根际土壤酶活性的研究
• 1.4 施肥对土壤微生物量碳氮的影响
• 1.4.1 长期施肥对非根际土壤微生物量碳氮的研究
• 1.4.2 施肥对根际土壤微生物量碳氮的研究
• 1.4.3 长期施肥对土壤微生物熵的研究
• 第二章 长期施肥对土壤理化性质和作物产量的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验区概括
• 2.1.2 试验设计
• 2.1.3 样品采集与分析
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 长期施肥对pH 的影响
• 2.2.2 长期施肥对土壤有机碳、全氮、全磷和速效磷的影响
• 2.2.3 长期施肥对作物产量的影响
• 2.3 讨论
• 第三章 长期不同管理对非根际土壤酶活性动态变化的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验区概况
• 3.1.2 试验设计
• 3.1.3 样品采集与分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 小麦玉米轮作长期无机肥施用对土壤酶活性动态变化的影响
• 3.2.2 小麦玉米轮作长期有机肥施用对土壤酶活性动态变化的影响
• 3.2.3 长期休闲、撂荒对土壤酶活性动态变化的影响
• 3.3 讨论
• 3.3.1 长期施肥小麦生育期酶活性的响应
• 3.3.2 长期土壤管理酶活性的动态响应
• 第四章 长期施肥对小麦根际土壤酶活性动态变化的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验区概况
• 4.1.2 试验设计
• 4.1.3 样品采集与分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 长期无机肥施用对根际土壤酶活性动态变化的影响
• 4.2.2 长期有机肥施用对根际土壤酶活性动态变化的影响
• 4.3 讨论
• 第五章 长期施肥对小麦根际和非根际土壤微生物量碳氮的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验区概况
• 5.1.2 试验设计
• 5.1.3 样品采集与分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 长期无机肥施用对非根际土壤微生物量碳的影响
• 5.2.2 长期有机肥施用对非根际土壤微生物量碳氮的影响
• 5.2.3 长期无机肥施用对根际土壤微生物量碳氮的影响
• 5.2.4 长期有机肥施用对根际土壤微生物量碳氮的影响
• 5.2.5 土壤微生物碳氮与土壤化学性质及酶活性的相关性
• 5.3 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介