银川平原盐碱地土壤微生物特征及其对土壤改良的响应

摘要

土壤微生物与土壤肥力有极为密切的关系，较高的微生物活性通常是土壤肥沃的标志，因此，土壤微生物在土壤及土壤肥力形成和发展的许多方面起着极其重要的作用。宁夏银川平原引黄灌区有得天独厚的灌溉条件，但伴生着严重的盐碱化问题，严重影响和抑制着宁夏农业和粮食生产。改造盐碱地是一项重大的、长远的、紧迫的战略性任务。近年来，学者们在脱硫废弃物改良盐碱地土壤方面作了大量的研究工作，但在研究中注重地上植物的生长和生物量、生理指标等指标的测定，忽而略了土壤微生物这一个重要的土壤生物指标。
　　 因此，为了探讨宁夏盐碱地土壤微生物特征等及其对脱硫废弃物改良效果的响应，本文研究了宁夏不同类型及盐渍化不同程度土壤微生物特征；研究了脱硫废弃物施用对碱化、盐化土壤土的改良效果，探讨了脱硫废弃物改良盐碱地的最佳施用量；比较研究了脱硫废弃物对宁夏惠农盐化土壤、西大滩碱化土壤和红寺堡次生盐渍化土壤三个不同类型盐碱地土壤微生物的影响；研究了脱硫废弃物改良碱化土壤不同年限土壤微生物数量、微生物多样性的特征及对盆栽苜蓿生长和营养成分含量的影响，旨在阐明土壤微生物对盐碱地改良效果的响应和土壤质量恢复的生物指示作用，可为阐明土壤质量与土壤微生物的相关性关系、对于有效促进盐碱地土壤改良效果和土壤质量演变规律提供理论依据。
　　 研究表明：
　　 （1）不同类型及盐渍化不同程度土壤微生物研究表明，盐化、碱化土壤细菌、真菌、放线菌数量以及土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性都随着盐渍化程度的加剧呈现显著降低的趋势。不同程度盐化、碱化土壤微生物数量季节变化表现为6月>8月>9月，碱化土壤脲酶活性表现出明显的季节规律，即9月>8月>6月，而盐化土壤与之正好相反。土壤微生物数量在不同类群上表现为细菌>放线菌>真菌。相同程度碱化土壤细菌、真菌和放线菌数量显著高于盐化土壤。盐化、碱化不同程度土壤微生物群落对羧酸类、碳水化合物类、氨基酸类的碳源利用能力比较强，而对胺类、酚类和聚合物类碳源的利用能力较弱。盐化、碱化土壤0-20cm土壤微生物多样性指数和均匀度指数表现为盐化土壤高于碱化土壤，而20-40cm则以碱化土壤高于盐化土壤。
　　 （2）相关分析表明细菌数量与全氮、全磷含量成显著正相关性关系（P<0.05）；放线菌数量与有机质含量、全氮、全磷含量、碱解氮成显著正相关关系（P<0.05）；不同程度碱化和盐化土壤脲酶与转化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性之间都有显著正相关关系（P<0.05）；盐化土壤转化酶与过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性之间成显著正相关关系（P<0.05）；碱化和盐化土壤过氧化氢酶与碱性磷酸酶活性之间成显著正相关关系（P<0.05）；过氧化氢酶与放线菌、微生物总数、微生物多样性之间成显著或极显著正相关关系（P<0.05）；碱性磷酸酶活性与放线菌成极显著正相关关系（P<0.01）。
　　 （3）试验研究表明，脱硫废弃物施用降低了碱化土壤真菌数量；适宜的用量增加了碱化土壤细菌和放线菌数量；适宜的用量能够增加碱化土壤油葵和苜蓿根际土壤碱性磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶活性，提高碱化土壤微生物群落对聚合物类、氨基酸类、羧酸类、碳水化合物类、胺类和酚类碳源底物的利用能力能力。
　　 （4）脱硫废弃物不同施用量对盐化土壤苜蓿根际土壤细菌、放线菌数量、微生物总数均有一定的增加作用，而对土壤真菌数量有一定的抑制作用。季节变化表明，细菌和微生物总数都随着苜蓿生育时期的推进而逐渐增加。盐化土壤各处理微生物三个类群所占比例细菌>放线菌>真菌，这与碱化土壤和多数研究结论一致。另外，随着脱硫废弃物施用量的增加，细菌所占比例逐渐增加，而真菌和放线菌所占比例相对减少。与对照相比，脱硫废弃物施用后提高了土壤微生物对碳源底物的代谢功能，微生物赖以生存的能量来源增加，利于其生长繁殖，故微生物数量、功能多样性、丰富度指数、均匀度指数以及土壤碱性磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶活性也相应增加。相关性分析表明，盐化土壤微生物数量之间、微生物数量与碱性磷酸酶活性及其与微生物多样性之间有很好的相关性，可以作为不同程度盐化土壤改良以及地力恢复评价的质量指标。
　　 （5）碱化土壤脱硫废弃物的适宜用量控制在15 t·ha-1以内为宜，高于15t·ha-1的脱硫废弃物用量反而抑制土壤微生物活性和多样性。7.5t·ha-1脱硫废弃物结合7.5t·ha-1盐碱地改良剂对盐化土壤改良效果最好。且脱硫废弃物改良碱化土壤后种植苜蓿的对微生物的效应大于种植油葵的效应。
　　 （6）三个类型盐碱地土壤微生物比较研究表明，脱硫废弃物改良宁夏XDT碱化土壤、HN盐化土壤、HSB次生盐渍化土壤三个类型盐碱地能够显著增加细菌和放线菌数量，降低土壤真菌数量。同时，0-20cm土壤微生物群落对碳源的利用能力、微生物群落多样性、均匀度指数都显著增加（p<0.01）。土壤细菌和真菌数量在不同类型盐碱地上表现为HSB>XDT>HN，放线菌数量表现出XDT>HSB>HN。脱硫废弃物施用后三个类型盐碱地对总碳源利用能力都增强，其从大到小依次表现为 HN＞HSB＞XDT。另外，脱硫废弃物施用对三个类型盐碱地0-20cm土壤碱性磷酸酶、脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性都有不同程度的促进作用。土壤碱性磷酸酶活性在不同类型盐碱地间表现为XDT>HN>HSB，转化酶活性则表现为HSB>XDT>HN。脱硫废弃物施用后土壤微生物数量、微生物活性与土壤理化性质有很好的相关性。
　　 （7）微生物年际变化结果显示脱硫废弃物施用第二年与第一年相比土壤细菌和放线菌数量明显增加，而真菌数量相应减少；从微生物类群结构看，细菌的比例在脱硫废弃物施用第二年比第一年有所增加，而真菌和放线菌的比例减少。另外，硫废弃物施用两年后能够显著提高土壤微生物对聚合物类、氨基酸类和胺类碳源及总碳源的利用能力，并促进土壤微生物活性。说明脱硫废弃物改良后，改良效果在第二年远远大于当年的效果，即其随着年限的推移，土壤微生物群落结构更多的向有益微生物类型方向发展。
　　 （8）脱硫废弃物施用能够促进苜蓿地上和根系生长、提高苜蓿产量。脱硫废弃物结合改良剂施用能够显著提高苜蓿粗蛋白和粗脂肪含量，降低粗纤维含量，对苜蓿品质有很大的改善作用。这与脱硫废弃物含有大量苜蓿生长和固氮需要的钙、硫元素有关，这也是脱硫废弃物改良盐碱地种植紫花苜蓿的效果比种植油葵效果好的原因。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

第二章 宁夏不同类型盐碱地土壤微生物生态特征研究

第三章 脱硫废弃物施用对碱化土壤微生物生态特征的影响

第四章 脱硫废弃物施用对盐化土壤微生物生态特征的影响

第五章 脱硫废弃物改良宁夏不同类型盐碱地田间土壤微生物特征比较研究

第六章 脱硫废弃物改良碱化土壤微生物年际变化及对盆栽苜蓿生长的影响

第七章 主要结论

参考文献：

致 谢

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