论文部分内容阅读
目前设施菜田过量施肥现象非常普遍,导致土壤次生盐渍化、养分比例失调、重金属污染等问题日益突出,已对蔬菜高效安全生产构成威胁。土壤微生物在碳、氮等养分的循环中发挥着关键作用,土壤微生物学特性是土壤质量的重要指标,通过土壤微生物学特性来评价不同农艺措施对粮田土壤肥力和健康的影响已成为近些年研究的热点。但是关于不同有机物料(猪粪、秸秆)与化肥配施对设施菜田土壤微生物学特性影响方面的研究鲜见报道。为此,从2009年起,在天津市西青区基地日光温室开展了蔬菜不同施肥模式定位试验。试验设8个处理:(1)不施氮、(2)全部施用化肥氮(4/4CN)、(3)3/4化肥氮+1/4猪粪氮(3/4CN+1/4PN)、(4)2/4化肥氮+2/4猪粪氮(2/4CN+2/4PN)、(5)1/4化肥氮+3/4猪粪氮(1/4CN+3/4PN)、(6)2/4化肥氮+1/4猪粪氮+1/4秸秆氮(2/4CN+1/4PN+1/4SN)、(7)2/4化肥氮+2/4秸秆氮(2/4CN+2/4SN)和(8)农民习惯施肥(CF)。除不施氮和农民习惯施肥处理外,其余处理等氮等磷等钾。本研究调查了第9茬蔬菜(设施秋冬茬芹菜)和第10茬蔬菜(设施春茬番茄)生育期间不同施肥模式土壤微生物量碳氮和酶活性的动态变化特征,探讨了不同施肥模式对设施菜田土壤微生物群落结构的影响,为设施蔬菜高效施肥和菜田土壤可持续利用提供依据。研究取得的主要进展如下:1.有机物料与化肥配合施用,特别是配施秸秆模式,可以显著提高设施菜田土壤微生物量碳、氮含量两茬蔬菜生育期间不同施肥模式土壤微生物量碳、氮含量总体上均呈先增后降的趋势,芹菜季不同施肥模式较高土壤微生物量碳含量出现在定植后90 d,土壤微生物量氮含量出现在定植后60 d;番茄季不同施肥模式较高土壤微生物量碳含量出现在定植后20-80 d,土壤微生物量氮含量出现在定植后60 d。芹菜季有机无机肥料配施模式(5个处理)土壤微生物量碳、氮含量分别在185.0~514.6和34.3~79.1 mg/kg之间,较全部施用化肥模式(4/4CN)平均分别增加15.1%~81.7%和24.5%~100.0%,其中以配施秸秆模式(2/4CN+1/4PN+1/4SN、2/2CN+2/4SN)土壤微生物量碳、氮含量相对较高,平均分别增加62.0%~81.7%和81.1%~100.0%;番茄季有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在120.7~338.0和25.5~68.8 mg/kg之间,较4/4CN模式分别平均增加16.9%~86.9%和12.2%~109.3%,其中以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量最高,平均分别增加61.4%~86.9%和78.2%~109.3%。2.有机物料与化肥配合施用,特别是配施秸秆模式,可以显著增加设施菜田土壤酶的活性两茬蔬菜生育期间不同施肥模式土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶和几丁质酶的活性总体上均呈先增后降的趋势,芹菜季较高土壤酶活性出现在定植后60~90 d,番茄季较高土壤酶活性出现在定植后60 d;芹菜季和番茄季土壤磷酸酶活性总体上也呈先增后降的趋势,较高土壤酶活性分别出现在芹菜定植后60 d和番茄定植后100 d;芹菜季土壤脲酶活性总体上呈逐渐升高的趋势,而番茄季土壤脲酶活性呈先增高后趋于平缓的趋势,较高土壤酶活性出现在番茄定植后60~120 d。芹菜季有机无机肥料配施模式土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶、几丁质酶、磷酸酶和脲酶的活性较4/4CN模式平均分别增加22.9%~92.0%、20.1%~152.4%、23.1%~145.1%、28.7%~273.8%、9.2%~207.8%、13.7%~86.8%和6.5%~56.5%,其中以配施秸秆模式土壤酶活性相对较高,较4/4CN模式平均分别增加59.9%~92.0%、98.9%~152.4%、90.3%~145.1%、171.6%~273.8%、106.4%~207.8%、68.8%~86.8%和30.7%~56.5%;番茄季有机无机肥料配施模式土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶、几丁质酶、磷酸酶和脲酶的活性较4/4CN模式平均分别增加4.1%~83.4%、7.3%~155.7%、20.0%~128.3%、23.5%~242.6%、22.4%~248.9%、16.2%~78.9%和7.4%~58.0%,其中配施秸秆模式这几种土壤酶的活性增加值分别高达51.1%~83.4%、106.5%~155.7%、98.8%~128.3%、186.9%~242.6%、178.3%~248.9%、60.5%~78.9%和41.8%~58.0%。3.有机物料与化肥配合施用,特别是配施秸秆模式,可有效增加设施菜田土壤微生物PLFA总量,以及细菌、真菌和放线菌PLFA含量第9茬蔬菜(设施秋冬茬芹菜)收获期和第10茬蔬菜(设施春茬番茄)拉秧期有机无机肥料配施模式土壤PLFA总量分别在20.5~31.2和14.9~26.3 nmol/g之间,较4/4CN模式分别增加34.7%~105.5%和15.9%~103.9%,其中以配施秸秆模式土壤PLFA总量相对较高,较4/4CN模式分别增加100.9%~105.5%和44.0%~103.9%。芹菜季有机无机肥料配施模式土壤细菌、真菌和放线菌PLFA摩尔百分比含量分别在26.2~35.5、2.60~4.09和9.35~13.43之间,较4/4CN模式分别增加8.8%~47.4%、20.5%~85.5%和19.1%~77.1%,其中以配施秸秆模式土壤细菌、真菌和放线菌PLFA摩尔百分比含量总体上相对较高,较4/4CN模式分别增加32.9%~47.4%、71.1%~85.5%和44.1%~71.1%。番茄季有机无机肥料配施模式土壤细菌、真菌和放线菌PLFA摩尔百分比含量分别在24.4~30.1、1.36~2.33和7.36~10.29之间,较4/4CN模式分别增加23.5%~52.1%、5.4%~80.5%和27.8%~78.6%之间,其中以配施秸秆模式土壤细菌、真菌和放线菌PLFA摩尔百分比含量总体上相对较高,较4/4CN模式分别增加45.5%~52.1%、62.3%~80.5%和64.1%~78.6%。4.设施菜田土壤微生物量碳氮、酶活性和各菌群PLFA含量三者之间密切相关,秸秆、猪粪与化肥三者配施模式(2/4CN+1/4PN+1/4SN)对培肥土壤、增加产量的综合效应最佳两茬蔬菜不同生育期土壤微生物量碳、氮含量与土壤可溶性有机碳、氮含量及当季蔬菜产量和定位试验开始以来蔬菜总产量之间均呈显著或极显著正相关关系。两季蔬菜不同生育期测定的7种土壤酶活性与土壤微生物量碳氮及可溶性有机碳氮含量之间均呈显著或极显著正相关关系。设施秋冬茬芹菜收获期和设施春茬番茄拉秧期土壤各菌群PLFA(PLFA总量,细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌PLFA含量)与土壤有机质、可溶性有机碳氮和微生物量碳氮含量及7种土壤酶活性之间总体上均呈显著或极显著正相关关系。综合考虑不同有机物料与化肥对提高土壤微生物量特性和蔬菜产量的作用和实际可行性,秸秆、猪粪与化肥三者配施(2/4CN+1/4PN+1/4SN)是设施蔬菜生产可持续的高产施肥模式。