稻麦轮作下有机无机肥料配施对作物生长及土壤微生物特性的影响研究

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本文通过大田试验,研究了稻麦轮作下以CK(不施肥)为对照,比较不同施肥处理,即NPK(单施化肥,当地常规施用量);PMCF1(70%NPK+3000 kg/hm2猪粪堆肥);PMCF2(50%NPK+6000 kg/hm2 猪粪堆肥);PMC1(1800 kg/hm2 猪粪有机无机复混肥);PMC2(3600kg/hm2猪粪有机无机复混肥)对水稻小麦产量、产量构成、养分利用效率、土壤肥力及土壤微生物特性的影响。旨在探究太湖地区稻麦轮作区无机肥和猪粪有机堆肥配合施用下稻麦产量、耕层土壤肥力质量及土壤微生物特性的变化,为当地合理施肥、可持续发展提供理论依据。主要研究结果分述如下:1.施肥能够大幅提高水稻小麦籽粒产量,猪粪堆肥与无机肥配施(PMCF1和PMCF2)以及猪粪有机无机复混肥(PMC2)能够获得与纯化肥(NPK)处理相当甚至更高的籽粒产量。水稻季:当化肥施用量减少为纯化肥处理施用量的70%和50%时,配合猪粪堆肥(PMCF1,PMCF2)时,籽粒产量较NPK分别提高了 4.8%和3.7%;小麦季:PMCF1和PMCF2处理籽粒产量则分别提高了 1.5%和0.3%。对于猪粪有机无机复混肥处理来说,PMC2处理增加水稻小麦籽粒产量的幅度最大,分别为7.9%和11.1%。2.与单施化肥处理比较,猪粪堆肥与无机肥配施以及猪粪有机无机复混肥处理能获得更高的地上部氮素积累。水稻季:PMCF1、PMCF2、PMC1、PMC2处理的氮素收获指数均显著高于单施化肥处理;就氮肥表观利用利率而言,PMCF1、PMCF2均显著高于NPK,PMC1、PMC2与NPK差异不大。小麦季:PMCF1、PMCF2氮素收获指数与NPK相较并无差异;在氮肥生理利用率方面,PMCF1、PMCF2显著高于NPK。3.猪粪堆肥与无机肥配施明显提高了 土壤耕层中氮、磷、钾养分含量、有机质含量、微生物量碳氮以及土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性。PMCF1和PMCF2处理提升效果尤其显著。土壤耕层中氮、磷、钾养分含量、有机质含量、微生物量碳氮以及土壤主要的酶活性与地上部作物产量均存在明显的正相关。即猪粪堆肥与无机肥配施有利于提高土壤肥力质量,从而获得更高的产量。4.施肥能够显著提高土壤耕层中微生物含量。水稻季和小麦季处理间差异规律不完全相似。水稻季:真菌丰度以PMC2处理最高,PMCF1、PMCF2处理次之;固氮菌丰度以PMC1、PMC2处理最高,PMCF1、PMCF2处理次之,但是均与NPK、CK处理有着较显著的差异;氨氧化古菌(AOA)对施肥处理的响应以PMC1最高,PMC2次之,PMCF1和PMCF2处理再次之;PMCF2处理下反硝化细菌丰度(nirK)最高,其他处理之间差异虽不显著,但都高于CK处理。小麦季:除了 CK外,PMC1真菌丰度最高,NPK次之;固氮菌丰度对不同施肥处理响应程度没有明显的差异;NPK处理下的氨氧化古菌(AOA)和反硝化细菌丰度(nirK)最高,PMC1次之,其他施肥处理之间没有明显的差异;施肥能够显著提高氨氧化细菌(AOB)丰度,小麦季高于水稻季,处理间差异显著;另一种反硝化基因nosZ呈现与nirK相似的趋势。5.猪粪堆肥与无机肥料配施能够显著影响土壤中门水平下的菌群数量,包括变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门等。猪粪堆肥与无机肥料配施下的微生物群落结构更加丰富,水稻季和小麦季不同土壤环境下的微生物群落存在较显著的差异。综上所述,与NPK比较,PMCF1或PMCF2处理不仅促进了作物体内氮素养分的积累和转运,提高了肥料利用率,更好地调控了作物不同生育期的养分吸收,从而实现了产量构成因素的协调统一;提升了土壤肥力水平和质量水平;改变了耕层土壤微生物区系特征。
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