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本文通过常规方法测定土壤物理化学性质、平板记数法分析土壤微生物种类和数量、氯仿熏蒸提取法(FE)分析土壤微生物碳和微生物氮、碱解吸收-隔离罐法测定土壤基础呼吸和诱导呼吸、BIOLOGECO微平板分析土壤微生物功能和多样性,并计算呼吸商、微生物商、微生物碳氮比、细菌/真菌、可提取态碳和可提取态氮。研究采自广州白云区的64个菜园土样的微生物生态特征和土壤物理化学性质,并通过盆栽试验研究多种肥料及施肥技术对菜园土壤微生物生态的影响,提出了保护土壤微生物生态的有效措施。本研究的主要结果如下:
1.对广州白云区菜园土壤的研究表明:土壤物理化学性质对土壤的微生物生态有显著的影响,土壤的有机质最有利于土壤微生物的生长繁殖;土壤微生物生态特征可以反映土壤物理化学性质,微生物碳、微生物氮和土壤基础呼吸可以考虑作为反映土壤肥力的微生物学指标。土壤碱解氮含量较低时(N<120mg·kg-1),土壤微生物碳、土壤基础呼吸和呼吸商的值随土壤碱解氮含量的提高而提高,但过高的碱解氮(N>120mg·kg-1)使呼吸商下降;过高的土壤有效磷(P>190mg·kg-1)降低了微生物碳、微生物氮和微生物商;有效磷/碱解氮比值过高(比值>2.5)降低土壤微生物碳和微生物氮、微生物碳氮比及土壤基础呼吸,说明过高的有效养分及不适当的养分比例对土壤微生物有不利影响。微生物商和微生物氮/全氮随种植年限增加而下降,土壤呼吸商随种植年限增加而升高,细菌/真菌比值在前40年随年限增长而提高。
2.氮、磷、钾肥对土壤微生物生态影响的研究表明:适量的氮肥(N=0.05g·kg-1)有利于土壤细菌和真菌的生长繁殖,过量的氮肥(N(≥)0.1g·kg-1)则降低土壤细菌和放线菌数量、微生物碳、微生物氮和土壤诱导呼吸;磷肥有助于真菌生长,适量磷肥(P2O5(≤)0.4g·kg-1)可以提高土壤细菌数量、微生物氮及土壤诱导呼吸,过量磷肥(P2O5(≥)0.8g·kg-1)则降低土壤微生物碳、土壤基础呼吸和土壤诱导呼吸;适量钾肥可提高土壤细菌和真菌数量及微生物碳,过量钾肥(K2O(≥)0.32g·kg-1)以则降低土壤细菌和放线菌数量、微生物碳、微生物氮、土壤基础呼吸、诱导呼吸;石灰的施用显著提高了土壤细菌数量、放线菌数量和呼吸商,适量石灰(Ca(OH)2=0.5g·kg-1)可以提高微生物碳和土壤基础呼吸,过量石灰(Ca(OH)2=2g·kg-1)则降低土壤真菌数量、微生物碳、微生物氮和诱导呼吸。可见适量的无机肥均有利于土壤微生物的生长繁殖,过量无机肥对微生物造成损害。
3.有机肥、无机肥、生物有机肥、生物复混肥、石灰和生物有机肥配施、石灰和生物复混肥配施对土壤微生物生态影响的研究表明:与有机肥相比,生物有机肥更有利于土壤中微生物的生长繁殖,其施用提高了土壤的微生物数量,微生物碳、微生物氮和可提取态碳的含量,促进了土壤基础呼吸作用,提高了Biolog板反应的平均每孔颜色变化率(AWCD值);无机肥的有效养分最多,蔬菜产量最高,但对土壤中微生物生态的损害最大;生物复混肥则兼有生物有机肥与无机肥两者的优点,既可满足作物生长的需要,又可以保证微生物有一个良好的生存环境;石灰与生物有机肥和生物复混肥配合施用均比单独施用生物有机肥和生物复混肥更有助于提高土壤细菌数量、促进土壤呼吸、提高AWCD值、可提取态碳和可提取态氮含量,但降低了土壤的微生物碳和微生物氮的含量。
4.控释肥和核心肥对土壤微生物生态影响研究表明:无包膜的核心肥处理在蔬菜生长前期显著降低了土壤的细菌和放线菌数量、微生物碳、微生物氮、微生物商、诱导呼吸作用及AWCD值。在同等养分施用量的条件下,施用控释肥后,土壤的微生物氮、诱导呼吸作用和AWCD值的下降幅度仅为核心肥的50%左右。说明控释肥通过缓慢释放养分,可以减轻化肥对土壤微生物生态的不利影响,有利于保护土壤的微生物生态。
5.生物有机肥对受氮损害土壤的微生物生态修复的研究表明:受氮损害的土壤施用生物有机肥后,土壤细菌和放线菌数量、微生物碳、微生物氮和土壤呼吸商显著提高,土壤基础呼吸作用显著加强,表明生物有机肥加快了受氮损害的土壤微生物群落的修复进程。
6.为揭示土壤微生物生态特征随土壤种植年限变化的原因,研究了接种不同种类细菌或真菌后的土壤微生物生态特征的差异,结果表明:接种细菌处理的土壤基础呼吸、呼吸商均高于真菌处理,而微生物商则低于真菌处理,经不同种类细菌或真菌处理过的土壤,其土壤微生物生态特征也有显著差异。表明土壤中细菌/真菌比值以及土壤微生物优势种若有改变,会引起土壤微生物生态特征值的相应改变,说明土壤微生物生态特征随土壤种植年限变化的趋势可能是由于土壤微生物群落结构和组成改变所造成。
7.田间采样研究表明,土壤微生物多样性与土壤质地、全氮、有机质、阳离子交换量、细菌/真菌、放线菌/真菌、微生物氮和诱导呼吸等呈显著正相关,但过多的可提取态氮对土壤微生物多样性有负面影响。盆栽试验则表明,可提取态碳、可提取态碳/微生物碳、基础呼吸、呼吸商、细菌/真菌和微生物总数与土壤微生物多样性关系最密切。施用有机肥、生物有机肥或石灰以增加微生物数量与活性,适当控制氮肥施用量,有助于保护和提高土壤微生物多样性,有利于土壤微生物生态的稳定。