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土壤微生物群落能灵敏地反映土壤生境变化,土壤微生物特性也常用来表征土壤质量。对微生物群落进行研究,能揭示土壤质量演变过程中土壤物质代谢与土壤肥力发展规律,能预测土壤质量的未来。本论文依托中国农业科学院衡阳红壤实验站1982年布置的红壤双季稻区“长期不同施肥定位试验”和“长期不同轮作定位试验”为平台,应用BIOLOG和高通量测序等方法,研究了长期不同施肥与不同轮作制对土壤微生物生物量、土壤酶活性及可培养微生物数量的影响,并重点探讨了长期不同轮作下土壤微生物群落多样性的变化。长期不同施肥定位试验处理设置为：①不施肥(CK)；②单施有机肥(M)；③化肥氮磷钾配施(NPK)；④有机肥与化肥磷钾配施(PKM)；⑤有机肥与化肥氮钾配施(NKM)；⑥有机肥与化肥氮磷配施(NPM)；⑦有机肥与化肥氮磷钾配施(NPKM)。长期不同轮作定位试验处理设置为：①双季稻-紫云英(RRC)；②双季稻-油菜(RRO)；③双季稻-黑麦草(RRR)；④双季稻-冬闲(RRW)。论文主要研究结果如下：1.南方红壤稻田,长期施肥与轮作均能促进水稻增产稳产,其中,有机无机肥均衡配施和冬种紫云英增产最为显著。2012年长期施肥各处理的稻谷年产量比CK处理平均增产46.1%,NPKM处理增产63.4%,有机无机肥配施、M处理和NPK处理的增产率依次降低,长期冬种绿肥各处理的稻谷年产量比冬闲处理平均增产15.7%,冬种紫云英处理增产20.4%,冬种油菜处理的增产率高于冬种黑麦草处理。2.长期施肥与轮作均能提高红壤性水稻土SOC和LOC及AN、AP和TN等养分含量,其中,有机无机肥均衡配施和冬种紫云英提升效果最为显著。2012年晚稻收获期NPKM处理的土壤SOC和LOC含量分别比CK处理高出84.3%和91.7%,RRC处理的分别高出RRW处理12.9%和99.3%；长期单施化肥和种植绿肥可能会降低土壤pH；红壤性稻田的增产稳产和地力培肥机制应建立在施用有机肥和冬种绿肥的基础之上,以有机无机肥均衡配施和冬种豆科紫云英模式值得推荐。3.长期施肥与轮作能提高红壤性水稻土SMBC、SMBN、SMBP、qMB、SMBN/TN、 SMBP/TP,能提高土壤氮库和磷库,其中,有机无机均衡配施和冬种紫云英提升效果最为显著。2012年晚稻收获期NPKM处理的SMBC、SMBN、SMBP含量比CK处理分别增加128.1%、77.3%、167.5%,冬种紫云英处理的比冬闲处理依次增加28.0%、39.9%、41.8%；相关分析表明,微生物生物量与土壤SOC、TN、AN含量关系最为密切,显示了微生物在土壤碳氮代谢中的重要性,一定程度上表征了土壤质量提升效果。4.长期施肥与轮作能提高红壤性水稻土蛋白酶、尿酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性,其中,NPKM处理和冬种紫云英效果最佳。2012年晚稻收获期NPKM处理的尿酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性依次高出CK处理19.1%、19.7%、56.4%、105.2%,冬种紫云英处理的依次高出冬闲处理64.0%、8.5%、27.2%、27.7%,有机肥单施或配施化肥效果优于单施无机化肥,冬种紫云英效果显著优于冬种黑麦草和油菜；相关分析表明,土壤酶活性与土壤SOC、TN、AN、AP含量关系最为密切,显示了酶活性对土壤碳氮磷代谢的强烈影响。5.长期施肥与轮作能显著提高红壤性水稻土可培养微生物数量,其中,冬种紫云英提高效果显著高于冬种黑麦草和油菜,有机无机肥配施提高细菌数量最显著,单施有机肥提高真菌和放线菌数量最显著。2012年晚稻收获期NPKM处理的细菌数量高出CK处理96.9%,冬种紫云英处理高出冬闲处理58.9%；相关分析表明,土壤可培养微生物数量与土壤SOC和LOC含量关系最为密切,表明了可培养微生物对土壤有机碳增加的意义。6.冬种紫云英处理的微生物活性及利用碳源的能力显著低于2012年晚稻收获期冬种黑麦草和油菜及冬闲处理,冬种油菜处理的显著低于2013年绿肥翻压前期冬种黑麦草和紫云英及冬闲处理,晚稻收获期仅冬种油菜处理的微生物活性及利用碳源的能力高于绿肥翻压前期；与冬闲处理相比较,冬种黑麦草和紫云英处理显著降低了晚稻收获期Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数,绿肥处理显著降低了绿肥翻压前期Shannon指数和Simpson指数,绿肥翻压前各处理的Shannon指数和Simpson指数高于晚稻收获期相应处理。与冬闲处理相比较,长期轮作增加了2012年晚稻收获期土壤细菌种属的OTU数量、Chao1指数、Shannon指数和2013年绿肥翻压前期细菌种属的Chao1指数,冬种油菜和紫云英增加了2013年绿肥翻压前期细菌种属的OTU数量和Shannon指数。晚稻收获期土壤细菌种属的OTU数量、Chao1指数和Shannon指数均高于绿肥翻压前期相应各处理。绿肥和杂草的生长等使红壤性水稻土微生物在碳源利用的种类和程度上出现了明显差异,降低了细菌门、属和物种间的多样性差异,致使两取样期土壤细菌种类、属类和门类多样性差异明显,其中,晚稻收获期细菌优势门类是变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteria),绿肥翻压前期优势门类是变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)