施肥措施對(duì)紅壤性水稻土可溶性有機(jī)碳組成及生物有效性的影響.pdf

1、可溶性有機(jī)碳被認(rèn)為是陸地生態(tài)系統(tǒng)中重要的有機(jī)物組分，不僅驅(qū)動(dòng)土壤生物群落和功能，更在全球碳循環(huán)中起著重要的作用。本論文以不同施肥措施下水稻土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)地作為研究對(duì)象，共包含4個(gè)有機(jī)肥處理，分別是單施綠肥紫云英22500kg·hm-2(G)，在G基礎(chǔ)上施用豬糞堆肥22500 kg·hm-2(GC)，在GC基礎(chǔ)上冬蓋稻草(GCS)，在G基礎(chǔ)上冬蓋稻草4500 kg·hm-2(GS)，并包含僅施化肥(IF)處理和未施任何肥料的對(duì)照處理(CK

2、)。本研究主要探討:(1)施肥措施對(duì)紅壤性水稻土不同團(tuán)聚結(jié)構(gòu)位置上可溶性有機(jī)碳(DOC)的影響;(2)施肥措施對(duì)不同團(tuán)聚結(jié)構(gòu)位置上DOC生物可降解性的影響;(3)施肥措施對(duì)土壤微生物群落利用碳源能力的影響;(4)不同施肥措施下細(xì)菌和真菌對(duì)底物的選擇差異性的影響。以期了解不同施肥措施對(duì)紅壤性水稻土可溶性有機(jī)碳組成及生物有效性的影響，為今后采取合適施肥措施提高土壤有機(jī)碳的“固持”提供指導(dǎo)。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)施肥措施

3、對(duì)紅壤性水稻土DOC濃度有顯著影響，有機(jī)肥的施用顯著促進(jìn)了DOC濃度的增加，其中，紫云英+豬糞+冬蓋稻草處理(GCS)的DOC濃度最高，顯著高于其它有機(jī)肥處理。紫云英+冬蓋稻草處理(GS)的DOC濃度高于紫云英+豬糞處理(GC)，說(shuō)明了冬蓋稻草對(duì)DOC的貢獻(xiàn)大于豬糞。施肥措施對(duì)紅壤性水稻土不同團(tuán)聚結(jié)構(gòu)位置上DOC濃度有顯著影響。與施用化肥相比，施用有機(jī)肥的DOC濃度顯著增加。其中，大團(tuán)聚體內(nèi)微團(tuán)聚體間的DOC濃度最高。有機(jī)肥處理與團(tuán)聚結(jié)

4、構(gòu)有很明顯的交互性，不同有機(jī)肥處理對(duì)DOC濃度的影響因團(tuán)聚結(jié)構(gòu)位置不同而變化。除了疏水中性(HON)組分外，不同施肥措施下DOC其余組分的變化與總DOC的變化趨勢(shì)相似;DOC的相對(duì)組成因有機(jī)肥施用措施不同而有不同。不同團(tuán)聚結(jié)構(gòu)位置上，各DOC組分的含量也呈現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)變，但疏水酸性(HOA)和親水酸性(HIA) DOC是主要組分。
　　(2)施肥措施對(duì)DOC的生物降解性有顯著影響，化肥處理的DOC的生物降解性較強(qiáng)，不施肥處理和冬蓋稻

5、草處理的DOC的生物降解性較弱。不同種類的有機(jī)肥對(duì)DOC生物降解性的影響也不同，冬蓋稻草降低了DOC的生物降解性，而豬糞的施用提高了DOC的生物降解性。不同團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)位置上DOC的生物降解性不同，微團(tuán)聚體DOC的生物降解性弱于大團(tuán)聚體內(nèi)微團(tuán)聚體間的DOC，暗示微團(tuán)聚體保護(hù)的DOC具有更強(qiáng)的生物穩(wěn)定性。微團(tuán)聚體內(nèi)DOC的生物降解性與羧酸類化合物相近，大團(tuán)聚體內(nèi)微團(tuán)聚體間DOC的生物降解性與對(duì)碳水化合物相近。上述結(jié)果表明，長(zhǎng)期不同施肥措施下

6、，土壤有機(jī)碳的性質(zhì)不僅發(fā)生了變化，而且在不同物理結(jié)構(gòu)位置上也發(fā)生分異，反映出土壤有機(jī)碳生物穩(wěn)定性的差異。
　　(3)基于微生物對(duì)有機(jī)碳源的利用能力可以在一定程度上反映有機(jī)碳的穩(wěn)定性，本研究以此作為切入點(diǎn)，試圖探討有機(jī)碳的生物穩(wěn)定性的影響因素和機(jī)制。采用MicroRespTM、Biolog方法及改進(jìn)的微平板法3種方法對(duì)不同施肥措施下土壤微生物群落對(duì)碳源的利用能力進(jìn)行研究，以期全面了解施肥措施對(duì)微生物群落，特別細(xì)菌群落和真菌群落利用碳

7、源能力的分異。結(jié)果表明，不同施肥措施下土壤微生物群落對(duì)碳源的利用能力產(chǎn)生了明顯分異。其中，施用紫云英+豬糞+稻草處理(GCS)措施下的土壤微生物群落對(duì)碳源的利用能力最強(qiáng)，且有機(jī)肥的種類影響著土壤微生物群落對(duì)碳源的利用能力。例如，冬蓋稻草的土壤微生物群落對(duì)碳源的利用能力優(yōu)于豬糞處理，不施肥處理(CK)的微生物群落對(duì)碳源的利用能力最弱。不同有機(jī)肥措施下微生物群落在碳源利用方面發(fā)生明顯分化，碳水化合物仍是細(xì)菌利用的主要底物，但有機(jī)肥的施用增加

8、了細(xì)菌群落對(duì)氨基酸的需求。真菌對(duì)各種碳源利用能力總體比細(xì)菌強(qiáng)，并且不同有機(jī)肥措施下對(duì)各碳源利用的差異一般也比細(xì)菌明顯。施用有機(jī)肥處理下的土壤真菌群落對(duì)碳源的利用能力高于施用化肥和不施肥處理，表明有機(jī)肥的施用加強(qiáng)了土壤真菌群落轉(zhuǎn)化有機(jī)碳的能力。
　　(4)有機(jī)肥的施用促進(jìn)了微生物對(duì)葡萄糖、纖維素、木質(zhì)素的利用能力。不同種類有機(jī)肥下微生物對(duì)碳源的利用能力不同，單施紫云英（處理G）的細(xì)菌群落明顯提高了對(duì)葡萄糖-纖維素的利用能力，而豬糞的

9、施用（處理GC、GCS）增加了細(xì)菌群落利用木質(zhì)素的能力。與細(xì)菌群落不同，對(duì)葡萄糖-纖維素的利用能力最強(qiáng)的真菌群落是冬蓋稻草的處理（處理GCS、GS）。而不施肥處理和單施紫云英處理的真菌群落則對(duì)葡萄糖-木質(zhì)素的利用能力最強(qiáng)。微生物具有選擇利用底物的機(jī)制，優(yōu)先選擇易降解的碳源。在纖維素中添加葡萄糖沒(méi)有產(chǎn)生明顯的應(yīng)激效應(yīng)，但在木質(zhì)素中添加葡萄糖則表現(xiàn)出相互作用的激發(fā)效應(yīng)。
　　總之，不同施肥措施對(duì)紅壤性水稻土DOC的濃度、組分及在不同團(tuán)

10、聚結(jié)構(gòu)位置上的分布和生物穩(wěn)定性有顯著的影響。有機(jī)肥施用顯著增加了DOC的濃度，并與土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)存在顯著的交互影響。有機(jī)肥的施用增加了大團(tuán)聚體保護(hù)下的DOC濃度，減少了原土微團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)保護(hù)下的DOC濃度。不同施肥措施對(duì)不同團(tuán)聚結(jié)構(gòu)位置上DOC的組分有不同影響。長(zhǎng)期不同施肥措施下，土壤有機(jī)碳的可降解性不僅發(fā)生了變化，而且在不同物理結(jié)構(gòu)位置上也發(fā)生分異，反映出土壤有機(jī)碳生物穩(wěn)定性的差異。DOC的生物穩(wěn)定性不僅受到其化學(xué)性質(zhì)的影響，而且受到微