長期施肥對黑土肥力及細(xì)菌和古菌群落的影響.pdf

1、東北黑土帶是世界著名的三大塊黑土帶之一，土壤有機質(zhì)含量高、養(yǎng)分含量豐富、自然肥力高，是我國重要的商品糧基地，對我國的糧食供應(yīng)和安全起著舉足輕重的作用。在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施肥是提高農(nóng)田生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量的一項重要生產(chǎn)方式，長期施肥導(dǎo)致土壤侵蝕嚴(yán)重、黑土層變薄、有機質(zhì)含量下降，黑土質(zhì)量日益退化。目前關(guān)于長期施肥對黑土質(zhì)量的影響已有較多的研究，但采用技術(shù)手段相對落后，且往往忽略了土壤微生物區(qū)系與土壤理化性質(zhì)的耦合關(guān)系。
　　本研究依托黑龍

2、江已達(dá)34年的長期定位試驗，通過研究東北黑土長期不同施肥條件下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征和組成差異，并與土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，探討引起影響土壤微生物區(qū)系變化的主效環(huán)境因子。試驗選取不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、施氮鉀肥(NK)、施磷鉀肥(PK)、施氮磷鉀肥(NPK)共5個施肥模式的耕層土樣為研究對象，借助傳統(tǒng)化學(xué)分析方法和Illumina Miseq高通量測序技術(shù)，解析土壤理化性狀和細(xì)菌與古菌群落結(jié)構(gòu)特征，對微生物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子

3、進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明:
　　(1)在土壤理化性質(zhì)方面，與不施肥處理相比，長期施氮肥，土壤全氮、硝態(tài)氮、堿解氮、有機質(zhì)含量顯著升高，而pH顯著降低;長期施磷肥的NP、PK、NPK處理土壤有效磷含量與不施肥處理相比分別提高了6.6、6.6、8.5倍;長期施鉀肥的NK、PK、NPK處理土壤速效鉀含量與不施肥處理相比分別提高了30.9％、29.8％、50.6％，表明長期施肥能顯著提高相應(yīng)元素的速效養(yǎng)分含量。
　　(2)在土壤酶活

4、性方面，與不施肥處理相比，土壤過氧化氫酶活性均顯著降低;NK處理土壤脲酶和蔗糖酶活性分別提高了30.5％和27.4％，而NP、PK、NPK處理土壤脲酶和蔗糖酶活性無明顯變化，表明長期施肥降低了土壤抵御過氧化氫毒害的能力，而不同施肥方式對土壤脲酶和蔗糖酶活性的影響不同。
　　(3)在作物產(chǎn)量方面，NP、NK、PK、NPK四個施肥處理作物產(chǎn)量與不施肥處理相比均顯著提高，分別提高了116.5％、59.3％、48.7％、154.1％，并且

5、相互之間存在顯著性差異，其中NPK處理作物產(chǎn)量最高，并顯著高于其他四個處理。表明施肥提高了土壤提供植物養(yǎng)料和生產(chǎn)生物物質(zhì)的能力。
　　(4)在土壤微生物數(shù)量方面，NP、NK、PK、NPK四個施肥處理土壤細(xì)菌和古菌數(shù)量與不施肥處理相比均顯著提高，分別提高了32.2％、64.5％、165.2％、88.3％，并且相互之間存在顯著性差異，其中，PK處理微生物數(shù)量最高，并顯著高于其他施肥處理。表明施肥提高了土壤細(xì)菌和古菌數(shù)量，豐富了微生物區(qū)

6、系。
　　(5)在微生物群落結(jié)構(gòu)方面，變形菌門是5個不同施肥處理土壤中的優(yōu)勢細(xì)菌，而泉古菌門為優(yōu)勢古菌。α多樣性分析表明，氦磷鉀均衡施肥的NPK處理，土壤細(xì)菌的豐富度、多樣性及古菌的多樣性最高。RDA分析和Pearson相關(guān)性分析表明，土壤理化性質(zhì)和土壤細(xì)菌和古菌群落之間存在密切的相關(guān)關(guān)系，所有的環(huán)境因子解釋了土壤微生物100％的變化，而土壤pH是影響土壤細(xì)菌和古菌群落結(jié)構(gòu)的主效環(huán)境因子，貢獻(xiàn)了土壤細(xì)菌和古菌66.5％(P=0.0