秸秆还田对土壤酶活性、微生物量及群落功能多样性的影响

摘要

秸秆作为重要的生物资源，含有丰富的氮磷钾和微量元素。合理的秸秆还田能够为土壤微生物提供丰富的碳源，激发土壤微生物活性及各种酶活，有利于土壤肥力的提升。众多学者就不同秸秆还田方式对土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响做了大量工作并取得相应的研究成果。目前，较系统地从秸秆还田量、秸秆埋深和长度因素以及其相互作用进行的综合研究尚未报道过。本文在前人研究基础上，进行了两年的秸秆还田试验，设置秸秆还田量、长度和埋深三个还田因素，探讨不同还田方式对土壤酶活和微生物指标的变化情况，进而在秸秆还田末期构建土壤微生物学综合指标值与三因素之间的回归模型，分析单因素、双因素交互作用对土壤微生物学综合指标值的影响，以期为合理利用秸秆资源和提升土壤肥力等方面提供科学依据。本研究主要结论如下:
　　(1)两年试验结果表明，土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和土壤微生物量碳、氮均在还田第一年表现为先逐渐升高随后降低，土壤FDA水解酶、脱氢酶分别在两年中均呈现出先增高后降低的趋势。当秸秆长度为5～10cm、秸秆量为4800～6800kg/hm2、秸秆埋深为10～25cm时，土壤酶活性和土壤微生物量碳、氮较高。
　　(2)秸秆长度、还田量和埋深对微生物功能多样性指数、均匀度指数和McIntosh指数的影响显著，但对于优势度指数影响较小。总体来看，秸秆还田量为6800～8000kg/hm2、埋深为10～20cm、秸秆长度为5～10cm时，有利于土壤微生物功能群落指数的提升。秸秆还田后提高了土壤微生物对各种碳源的利用率，主要以碳水类碳、氨基酸类和多聚物三大类为主，随着还田时间的延长，土壤微生物对各类碳源利用更加均衡。
　　(3)采用博弈论组合赋权法将主观层次分析法和客观熵权法的权重进行综合，确定了影响土壤酶活性和微生物的单一指标权重值，结果表明土壤微生物的权重大于土壤酶活性。通过TOPSIS法构建的综合指标值与单一指标实测值的相关性较高，能够较好地评价土壤微生物性状。建立秸秆长度、秸秆量和埋深三因素与综合指标值的回归模型，结果表明，两两因素交互效应表现一定的交互作用，秸秆长度、秸秆量和秸秆埋深超过一定量均不利于土壤微生物和酶活性的增加。综合考虑三因素交互作用，能有效提高土壤酶活性和微生物群落功能多样性的最适宜的秸秆还田范围为:秸秆长度5～10cm，秸秆埋深10～20cm，秸秆还田量4400～6500kg/hm2。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 秸秆还田对土壤酶活性的影响

1．2．2 秸秆还田对土壤微生物的影响

1．2．3 多属性决策方法的应用

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 课题来源

2 材料与方法

2．1 试验地概况

2．2 试验设计

2．3 主要测定项目

2．3．1 样品采集

2．3．2 测定指标及方法

2．4 研究方法与数据处理

3 结果与分析

3．1 秸秆还田对土壤酶活性的影响

3．1．1 秸秆还田对土壤FDA水解酶的影响

3．1．2 秸秆还田对土壤脱氢酶的影响

3．1．3 秸秆还田对土壤脲酶的影响

3．1．4 秸秆还田对土壤蔗糖酶的影响

3．1．5 秸秆还田对土壤酸性磷酸酶的影响

3．1．6 秸秆还田对土壤过氧化氢酶的影响

3．2 秸秆还田对土壤微生物量的影响

3．2．1 秸秆还田对土壤微生物量碳的影响

3．2．2 秸秆还田对土壤微生物量氮的影响

3．3 秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响

3．3．1 土壤微生物平均吸光值(AWCD)的变化特性

3．3．2 土壤微生物群落对各类碳源利用情况

3．3．3 基于主成分的土壤微生物群落功能多样性分析

3．3．4 土壤微生物群落功能多样性分析

3．4 秸秆还田对土壤微生物学综合指标的影响及其回归模型分析

3．4．1 土壤微生物学综合指标的构建

3．4．2 土壤微生物综合指标值的单因子效应分析

3．4．3 土壤微生物综合指标值的双因素交互效应分析

4 讨论

4．1 秸秆还田对土壤酶活性的影响

4．2 秸秆还田对土壤微生物量的影响

4．3 秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响

4．3．1 秸秆还田下土壤微生物群落功能多样性指数的变化

4．3．2 秸秆还田下土壤微生物群落碳源利用类型分析

4．4 秸秆还田对土壤微生物学综合指标的影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文