秸秆还田对土壤养分及其生物学特性影响的研究

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1、摘要本文通过长期秸秆还田田间定位试验，研究了秸秆还田对小麦、玉米一年两熟制条件下土壤养分、土壤酶活、土壤微生物量以及土壤真菌群落结构多样性，为探索发展低碳、资源节约型和环境友好型农业，实现粮食生产的可持续发展提供理论依据。主要研究结果如下：秸秆还田可以提高土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量，但仅依靠秸秆还田措施易出现土壤养分供应的后劲不足。秸秆还田配合施用氮磷钾肥具有协同作用，相比其他处理可以更好地减缓土壤养分降低，满足作物对养分的需求。土壤脲酶、土壤蔗糖酶以及土壤酸性磷酸酶活性随着作物生长期的变化而呈现阶段性变化，土壤酶活性主要受温度和

2、降水的影响。与对照相比，秸秆还田不施肥处理在2010年小麦播种期、拔节期、开花期、灌浆期、成熟期和2011年玉米播种期、拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆期、收获期土壤脲酶的活性增幅分别为21.93%、4.92%、35.88%、4.71%、21.79%、0.99%、31.52%、21.77%、8.52%、3.74%、12.89%。秸秆还田不施肥的情况下，土壤蔗糖酶的活性较对照处理平均提高52.7%。土壤酸性磷酸酶活性在小麦-玉米生长期内呈现波浪形的变化趋势，先升高再降低，然后又升高；双季作物秸秆还田并施肥处理的土壤酸性磷酸酶活性要显著高于其他处理。土

3、壤纤维素酶在玉米生长期内较稳定，各处理间差异显著；双季作物秸秆还田与对照相比，土壤纤维素酶在玉米各生长期内增幅分别为113.1%、24.2%、63.3%、128.2%、99.3%，差异显著。秸秆还田配施化肥处理提升土壤微生物量碳、氮和磷的效果显著，平均比对照组提高164.6%，19.3%，609.1%。通过提取六种不同处理秸秆还田土壤真菌的基因组DNA，对真菌5.8SrDNA与18SrDNA之间的ITS1区进行PCR扩增，对扩增产物进行变性凝胶梯度电泳（DGGE），6种处理表现出不同的DGGE指纹图谱特征。对DGGE的17条特异性条带进行胶回收，克

4、隆，纯化，测序，比对，结果表明，秸秆还田后土壤真菌主要类群包括子囊菌门（Ascomycota），球囊菌门（Glomeromycota）和不可培养的真菌。其中，毛壳菌属（Globes）、拟青霉属（Paecilomyces）、球囊菌纲（Paraglomerales）分别占总条带数的23.5%，11.7%和5.8%；多样性指数H′的变化范围是1.540－2.547；聚类分析和主成份分析结果显示，玉米秸秆还田对于土壤真菌的多样性影响较大。本文认为，利用巢式PCR和DGGE相结合的技术，可以很好地揭示土壤真菌的多样性。关键词：秸秆还田，土壤养分，土壤酶活，土

5、壤微生物量，变性梯度凝胶电泳IAbstractInthispaper,theeffectsofstrawreturningonsoilnutrients,soilenzymeactivities,soilmicrobialbiomassesandthesoilfungaldiversitywerestudiedbylongtermexperimentinwheat-corndoublecroppingsystems.Theaimwastoprovideabasisforexploringthedevelopmentoflowcarbonagricu

6、lture,buildingaresource-conservingandenvironmentfriendlyagriculture,andrealizingthesustainabledevelopmentofgrainproduction.Themainresultsshowedasbellow:Strawreturningincreasedthecontentofsoilorganicmatter,totalnitrogen,availablenitrogen,availablephosphorus,andavailablepotassiu

7、m.Strawreturningcooperatedwithfertilizationcouldslowdownthedecreaseratesofsoilnutrientandmaintainthedemandofthecrop’sgrowth.Soilenzymeactivitieswereaffectedbytemperatureandrainfall.SoilUrease,invertase,andacidphosphataseactivitychangedwiththecropgrowth.Fromthewheatseedingtomai

8、zeharveststage,thesoilureaseactivitiesofthetreatment(wheatand