【摘 要】
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为探究追施氮肥对作物生产力、土壤性质和土壤微生物生物量及AM真菌群落的影响,本研究以宁夏南部山区冬小麦农田为试验对象,采用单因素随机区组设计,以冬小麦返青期不追施氮肥为对照(T0),设84 kg/hm2(T1)、108 kg/hm2(T2)和132 kg/hm2(T3)3个追氮梯度。探究了试验期间土壤有效氮、土壤酶活性、植株干物质积累和植株氮的变化情况及冬小麦收获期的土壤理化性质,并借助PLFAs
【基金项目】
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国家自然科学基金“马铃薯间作体系下作物种间互作效应及丛枝菌根真菌的作用”(31660132);
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为探究追施氮肥对作物生产力、土壤性质和土壤微生物生物量及AM真菌群落的影响,本研究以宁夏南部山区冬小麦农田为试验对象,采用单因素随机区组设计,以冬小麦返青期不追施氮肥为对照(T0),设84 kg/hm2(T1)、108 kg/hm2(T2)和132 kg/hm2(T3)3个追氮梯度。探究了试验期间土壤有效氮、土壤酶活性、植株干物质积累和植株氮的变化情况及冬小麦收获期的土壤理化性质,并借助PLFAs和高通量测序技术对冬小麦收获期的土壤微生物生物量和AM真菌群落结构进行研究,并分析了土壤性质与土壤微生物生物量、AM真菌群落组成及Alpha多样性间的相互关系。主要结果如下:(1)试验期间土壤硝态氮和铵态氮的变化趋势存在差异,其中硝态氮含量呈先降后平稳再升的变化趋势,冬小麦抽穗(5月10日)后土壤硝态氮含量随追氮量的增加而显著升高(P<0.05)。试验初期(4月10日~4月25日)各处理中的土壤铵态氮含量基本稳定,从拔节期(4月25日)到收获期其呈先升高后降低的变化趋势。(2)追氮量决定了土壤碱性磷酸酶活性的月变化趋势,且过量追氮对其活性有抑制作用;土壤脲酶活性总体上呈先降低后平稳的变化趋势,与不追肥相比,追施氮肥具有提高脲酶活性的作用。土壤理化性质、生物学特性间存在明显的相关性,其中土壤pH、速效磷、全磷及硝态氮是引起土壤酶活性的主要土壤因子。(3)试验期间冬小麦地上干物质积累量呈先增加后降低的变化规律;植株氮含量呈先降低再趋于稳定的变化趋势,且追施氮肥提高了冬小麦生育后期的植株氮含量。追施氮肥使得冬小麦经济产量提高了 18.62%~22.52%(P<0.05),此外,也发现T1、T2和T3处理下的冬小麦经济产量、穗粒数、千粒重及植株氮含量等均无显著差异。(4)冬小麦收获期土壤硝态氮的残留量随追氮量的增加而显著升高(P<0.05),T3处理下硝态氮和有效氮的残留量是T0的倍1.96倍和1.90倍;与T0相比,追氮显著改变了土壤酶活(P<0.05),但也使得 pH 下降了 1.95%~3.77%(P<0.05)。(5)追施氮肥使得AM真菌磷脂和中性脂分别降低了 17.89%~40.65%和48.03~58.77%,同时,NLFA/PLFA 比值也下降了 46.70%~51.39%。试验发现富氮环境利于细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及AM真菌菌丝体的生长,并发现不同处理间的细菌与真菌、革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的菌群结构无显著差异。(6)高通量测序结果表明,16份土壤样品中的OTUs序列可聚类为1门、4纲、6目、10科、10属及34种。球囊霉属(Glomus)物种丰富度最高、近球囊霉属(Claroideoglomus)次之,未知属-球囊霉目(U-Glomerales)为各处理中的优势属。此外,不同处理间的土壤AM真菌群落组成、均匀度、多样性指数(Simpson index和Shannon index)及Beta多样性均无显著性差异。(7)RDA分析表明,AK、pH是影响土壤微生物主要类群和AM真菌生物量的主要土壤理化因子。Pearson分析表明,土壤理化性质、酶活性是引起土壤AM真菌群落组成及其Alpha多样性指数变化的主要土壤因子。
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