不同施肥处理对水稻土微生物生态特性的影响

本文以浙江省金华市石门农场3种不同氮素水平的稻田土壤为研究对象，通过室内恒温培养，在不施肥（CK），施化肥（CF），秸秆和无机肥配施（RS），厩肥和无机肥配施（PM）4种施肥条件下，研究了土壤微生物生物量C、微生物数量、土壤酶活性以及土壤微生物群落结构的变化特征。旨在从微生物生态学角度揭示土壤肥力的本质，为科学施肥提供参考依据。主要研究成果如下： 1、在为期9周的试验中，3种土壤微生物生物量C均呈现出RS＞PM＞CF＞CK的规律（P＜0.05），合理施肥可以在一定程度上提高土壤微生物生物量C。不同施肥处理的土壤微生物量C表现出先升高后降低的趋势，但各个处理达到峰值的时间不一致，不施肥处理CK微生物量C在第2周达到最大值，化肥处理CF峰值在第4周出现，而PM与RS处理的峰值在第6周才出现，与无机肥相比有机肥的肥效更持久，能够在较长时间内保持土壤微生物的活性。纵向比较3种氮素水平的土壤微生物生物量C的变化特征，发现微生物生物量C和土壤总氮之间成正相关，氮肥是影响微生物生物量C的主导因素。平板计数结果表明，微生物数量也表现出先升高后降低的趋势，这与微生物生物量C变化规律相同，在RS和PM处理中细菌、真菌数量和种类要明显高于CK和CF处理，而放线菌数量却要略低于CK和CF处理。 2、通过研究不同施肥处理土壤中脲酶和酸性磷酸酶的活性动态变化，发现施肥对这两种酶的活性有很大的影响。PM、RS、CF处理的土壤脲酶活性要显著高于不施肥对照CK （P＜0.05），这与土壤微生物生物量C变化规律相似。3种土壤各个处理脲酶活性从第2周到第9周均表现出先升高后降低的趋势，并在第5周达到峰值。脲酶活性和土壤总氮含量成正相关。土壤酸性磷酸酶活性与脲酶活性变化规律基本相似，但各个施肥处理的变化幅度比较小，说明酸性磷酸酶的稳定性比较强，施肥对其活性影响较小。新鲜土样的酶活性不仅高于风干土样中的酶活性，而且可以更好的反映田间实际情况。 3、采用BIOLOG微平板和磷酸脂肪酸（PLFA）测试方法，研究了不同施肥处理对土壤微生物群落结构的影响。发现不同施肥处理使土壤微生物群落功能多样性发生明显改变，施用有机肥的土壤微生物活性强、代谢快，对各类碳源的利用能力相对较高，PM和RS处理的AWCD值要高于CF和CK，但AWCD值与土壤微生物生物量C之间没有明显的相关性。与不施肥对照相比，施肥可以显著提高Shannon指数（H）、McIntonch指数（U），但在一定程度上减少了微生物群落功能多样性的丰富度。对96h的AWCD值进行主成分分析，发现不同施肥处理土壤微生物对碳源的利用选择性发生了明显变化。各个单体磷脂脂肪酸的相对含量在不同的施肥处理中差别很大，具有多样性，土壤微生物群落结构发生了改变。进一步分析发现15：1ω6c、17：03OH这两种脂肪酸仅出现在施有机肥的处理中，表征细菌、真菌、放线菌的磷脂脂肪酸其相对含量在各个施肥处理中也明显不同。CK和CF处理的G+／G-值显著高于PM和RS处理（P＜0.05）。可见，革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌的比值可能是反映土壤肥力的指标之一。经过主成分分析，发现不饱和、环状等脂肪酸在RS和PM处理土壤中含量丰富，而在CK和CF处理土壤中构成微生物细胞膜的磷脂大多数是饱和直链脂肪酸。放线菌特征脂肪酸都出现在主成分载荷图的右侧，表明放线菌数量在不施肥对照（CK）和施无机肥（CF）的处理中相对较高，这与微生物平板计数得到的数据相一致。