长期施肥下太湖地区水稻土不同团聚体颗粒组的酶活性及微生物生物量研究

论文摘要

微生物通过参与土壤物质的生物化学循环在土壤生态系统中起着重要作用,土壤的环境条件及农业生产管理都会引起农业土壤微生物群落结构及功能活性的变化,从而影响土壤养分循环及整体土壤质量。土壤是由许多大小不一的团聚体和原生土壤颗粒组成,土壤团聚体是矿物质、有机质、生物质相互作用在特定条件下的组合,是行使土壤功能的基本结构。由于不同团聚体中养分、通气和水分状况存在很大差异,从而造成这些微域生境中由微生物和酶参与的养分转化的差异,因而从土壤微域环境角度研究酶活性及微生物生物量可以更加客观的反映田间土壤的生物过程。本文以太湖地区长期肥料试验田为研究对象,采用低能量超声波物理分散法分离土壤团聚体,研究长期不同施肥处理下（化肥与秸秆配施、化肥与猪粪配施、单施化肥和不施肥）耕层土壤不同团聚体中酶活性及微生物生物量氮分布特征及对农田施肥措施的响应,探讨农田管理措施对土壤微域环境生物学特性的影响,为保持和提高土壤生物功能提供理论依据。主要研究结果如下：1、供试土壤（水稻土）中不同团聚体粒组以2000-200μm和20-2μm粒组所占比例较高。化肥配施猪粪显著提高2000-200μm组所占比例,同时20-2μm粒组比例显著减少。由此可见,有机肥的施用有利于土壤小颗粒进一步团聚形成较大团聚体；2、各种酶活性在不同团聚体中活性变化存在差异。脲酶和蔗糖酶主要在<2μm的粘粒粒组中活性最高,纤维素酶、多酚氧化酶和荧光素二乙酸酯（FDA）水解酶活性则以2000-200μm粗砂粒中最高。肥料的施用特别是化肥与有机肥的配合施用显著提高2000-200μm粒组中蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和FDA水解酶的活性,而且由于粒径的不同造成的酶活性的变化大于施肥处理所引起的变化。总体比较,2000-200μm的粗团聚体酶活性对土壤总酶活性的贡献率较高,该粒组在土壤养分循环及环境过程中起着至关重要的作用。3、微生物生物量氮在不同团聚体中含量变化存在差异.<2μm的粘粒组中微生物生物量氮含量最高,而200-20μm的细砂粒组中微生物生物量氮含量最低。化肥与有机肥配施特别是化肥与猪粪配施显著提高了团聚体颗粒组中的微生物生物量氮含量。但微生物量生物量氮在微域环境中的分布受颗粒组成的影响较大；4、计算五种酶活性的几何平均数（GMea）作为酶活性综合指标,发现施肥显著提高了2000-200μm大团聚体的酶综合活性。由此可见大团聚体中土壤的酶活性对施肥措施具有敏感响应,施肥尤其是有机和无机肥配合施用可以通过促进大团聚体的形成和提高大团聚体中酶活性来提高整体土壤的生物功能；5、将GMea／MBN作为微生物对土壤酶活性功能影响的指标。不同施肥处理下微生物量氮对酶活性的贡献均在大团聚体中较大。与单施化肥和不施肥处理下不同,化肥与有机肥配施处理下GMea／MBN变化趋势与GMea不同,表现为2000-200μm和<2μm两粒组酶综合活性均较高,但微生物量氮对酶活性的贡献却在大颗粒粒组中较大。这可能说明两粒组维持酶活性的机理不同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 土壤团聚体颗粒组的形成机制
• 1.1 有机质的影响
• 1.2 成土母质的影响
• 1.3 土壤微生物的影响
• 1.4 施肥措施的影响
• 2 土壤团聚体颗粒组的分离方法
• 3 土壤团聚体颗粒组的物质分异
• 3.1 土壤团聚体颗粒组中有机碳分异
• 3.2 土壤团聚体颗粒组的微生物酶活性
• 3.3 土壤团聚体颗粒组的微生物生物量
• 4 土壤质量指标
• 4.1 土壤质量的物理化学指标
• 4.2 土壤质量的微生物学指标
• 5 本研究目的及意义
• 6 研究内容
• 第二章 土壤不同团聚体颗粒组酶活性对长期施肥的响应
• 1 材料与方法
• 1.1 供试土壤
• 1.2 土壤团聚体颗粒组分离
• 1.3 土壤酶活性测定方法
• 1.3.1 蔗糖酶活性的测定
• 1.3.2 脲酶活性的测定
• 1.3.3 纤维素酶活性的测定
• 1.3.4 多酚氧化酶活性的测定
• 1.3.5 FDA水解酶活性的测定
• 1.4 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 土壤原土酶活性
• 2.2 土壤团聚体的颗粒组成
• 2.3 不同团聚体颗粒组的酶活性
• 3 小结
• 第三章 土壤不同团聚体颗粒组微生物生物量氮与综合酶活性的关系
• 1 材料与方法
• 1.1 供试土壤
• 1.2 土壤团聚体颗粒组分离
• 1.3 土壤微生物生物量氮测定方法
• 1.4 综合酶活性计算方法
• 1.5 数据分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 不同团聚体颗粒组的微生物生物量氮
• 2.2 不同团聚体颗粒组的酶活性综合指数
• 3 小结
• 第四章 不同团聚体颗粒组酶活性对土壤酶活性的贡献
• 1 材料与方法
• 1.1 供试土壤
• 1.2 土壤团聚体颗粒组分离
• 1.3 土壤酶活性测定方法
• 1.4 数据分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 不同团聚体颗粒组酶活性对土壤酶活性的贡献率
• 3 小结
• 第五章 全文结论、创新点与研究展望
• 1 全文结论
• 2 创新点
• 3 研究展望
• 全文参考文献
• 缩略语一览表
• 文中所使用的试剂配方
• 致谢