长期定位施肥对设施番茄耕层土壤微生物特性的影响研究

摘要

山东省寿光市是我国主要蔬菜生产基地，设施生产在蔬菜供应方面起到至关重要的作用，但设施菜地往往存在化肥施用量大、连作严重等问题，致使蔬菜产量及质量受到影响。土壤微生物特性常用来表征土壤质量，在一定程度上能用来衡量土壤肥力状况。为探究长期定位施肥对设施大棚土壤微环境的影响，以寿光市长期定位设施番茄试验大棚土壤为研究对象，设置4种施肥处理，不施肥（CK）、鸡粪+秸秆施肥（MNS）、鸡粪+尿素施肥（CN）及鸡粪+尿素+秸秆施肥（CNS），通过物理的、化学的及生物学性质的测定，研究了设施番茄不同处理土壤及不同生长期内土壤理化性质及生物学性质的动态变化。
　　本研究主要内容包括：⑴长期不同施肥对土壤理化性质及土壤酶活性影响显著。长期氮肥的过量投入，显著加剧了土壤次生盐渍化水平，明显降低了土壤酸碱度和土壤脲酶活性；施用有机肥显著提高了土壤全氮、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量，明显增强了土壤蔗糖酶、纤维素酶和酸性磷酸酶活性；增施高碳氮比作物秸秆显著降低了土壤盐分水平，能显著缓解土壤pH值的下降，番茄生长各时期内土壤全氮、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量显著提高，增幅分别为8.92%-40.71%、9.54%-18.52%、23.65%-27.87%、13.53%-58.81%和13.20%-18.25%，各时期土壤蔗糖酶、纤维素酶、脲酶和酸性磷酸酶活性分别显著提高了13.95-17.93、79.35-103.56、11.50-15.73和4.30-8.00个酶活力单位。不同生长期土壤酶活性呈动态变化，蔗糖酶、纤维素酶活性高峰出现在初果期；脲酶、酸性磷酸酶在盛果期活性最高；过氧化氢酶随生长期呈逐渐递减的趋势。此外，土壤有机质及微生物量碳、氮含量在拉秧期达到最高。⑵长期不同施肥显著影响土壤微生物量、微生物的丰度及其群落结构组成。长期定位施肥土壤中细菌、放线菌、真菌及纤维素降解菌的数量大小顺序为CNS>MNS>CN>CK。施用秸秆（CNS和MNS）处理相较于不施秸秆（CN和CK）处理土壤中可培养微生物的数量分别增加了53.18%-89.55%和15.91%-58.91%。主坐标分析（Principal coordination analysis, PCoA）结果表明,施肥（PCoA1）及尿素的施入（PCoA2）对土壤细菌的群落结构组成贡献率分别为24.1%和17.6%。化肥的过量施入（CN处理）显著降低了细菌群落的丰度和分布。结果表明，投入肥料的碳氮比（C/N）在土壤肥力改善中起关键作用。与“单施氮肥”和“单施有机肥”处理相比，C/N比为33:1的“氮肥+有机肥+秸秆”处理对土壤养分和微生物活动的增加最高，表明该处理土壤微生物群落结构更为合理。过高或过低C/N物料的长期大量施入易引入Luteimonas的土传病原体，并抑制有益微生物，如Roseiflexus的丰度。⑶对不同施肥处理（CK和CN）设施番茄不同生长期土壤细菌群落的动态变化进行研究。结果表明，番茄生长前期（初果期）与生长中后期（盛果-拉秧期）土壤细菌群落组成差异显著。生长前期主要细菌群落为Proteobacteria（包括Arenimonas、Luteimonas、Lysobacter、Dyella）、Bacteroidetes（Flavobacteriaceae、Sphingobacteriaceae）、Firmicutes（Bacillaceae、Paenibacillaceae、Streptococcaceae），中后期主要为Gemmatimonadetes（Gemmatimonadaceae科、Gemmatimonas属）、Actinobacteria（Subgroup_6_norank）、Chloroflexi（Anaerolineaceae）。OTU水平上，前期主要为OTU2108（Sphingomonas）、OTU3136（Sphingomonas）、OTU3557（Arenimonas）、OTU1248（Luteimonas）、OTU907（Luteimonas），后期主要为OTU1939（Gemmatimonas）、OTU3284（Taibaiella）、OTU477（Bacillus）优势细菌的演替与土壤酶活性在不同生长期的动态变化基本一致，其代谢活动为植物生长提供所需营养来源。

目录

声明

第一章 前 言

1.1土壤肥力和土壤微环境的关系

1.2设施蔬菜长期定位施肥对土壤微环境的影响

1.3土壤微生物研究方法

1.4研究目的、意义及内容

第二章 长期定位施肥对设施番茄土壤理化性质及酶活性动态变化的影响

2.1材料与方法

2.2结果与分析

2.3小结

第三章 长期定位施肥对设施番茄拉秧期土壤微生物的影响

3.1材料与方法

3.2结果与分析

3.3小结

第四章 长期定位施肥对设施番茄不同生育期土壤微生物区系动态变化的影响

4.1材料与方法

4.2结果与分析

4.3小结

第五章 讨论与结论

5.1讨论

5.2结论

参考文献

致谢

教育背景

附录