沼液替代化学氮肥对滨海稻田土壤有机氮和细菌群落的影响
态氮,1材料与方法,1研究区概况,2试验设计与样品采集,3测定方法,4数据分析,2结果与分析,1不同沼液替代水平对土壤有机氮矿化的影响,2不同沼液替代水平对土壤有机氮组分的影响,3不同沼液替代水平对土壤细菌
李 瑞,张 巡,杨 阳,汤逸帆,申建华,韩建刚*[1 南京林业大学生物与环境学院, 江苏南京 210037;2 南京林业大学江苏省南方现代林业协同创新中心,江苏南京 210037;3 中粮家佳康(江苏)有限公司, 江苏东台 224200]
近年来,关于长期和不合理施用化肥导致作物产量不稳定[1]、土壤板结[2]、酸化[3]、养分利用率低[4]等问题已有诸多报道。而沼液由于富含氮素等营养成分[5],且重金属污染风险低[6-7],已成为最具潜力的化学氮肥替代品,在农田得到广泛应用。研究表明,沼液替代化肥可显著提升作物产量[8],同时可改善土壤结构和提高土壤持水性能[9],提高土壤有机质含量和氮素等养分含量[10]。
土壤有机氮(SON)是土壤氮素的主要存在形式,占土壤全氮(TN)的90%以上[11]。可分为酸解氮(THN)与非酸解氮(NHN)两大部分[12],酸解氮易矿化,能为当季作物供应无机氮[13]。非酸解氮难矿化,是维持土壤氮库稳定性的保障[14]。由于绝大部分SON矿化后才可被微生物和植物吸收利用[15],所以矿化作为SON参与氮素循环的重要途经,一直是土壤氮素研究的焦点。研究表明,SON矿化过程不仅与土壤pH[16]、有机碳含量[17]等土壤性状密切相关,同时受肥料施用种类和施用量[18]等管理措施的影响。SON矿化过程主要受土壤细菌群落的驱动[19],一些研究认为SON矿化主要与芽孢杆菌(Bacillus)[20]、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)[17]等密切相关;并且证实,长期的不同施肥措施(如化肥和有机肥施用)会引起土壤微生物活动和群落发生变化,从而影响SON的矿化过程[21]。尽管沼液中的氮素主要以无机氮为主,但由于同时含有大量、小分子有机物、矿质离子等组分[22],因此,长期大量施用必定会通过对养分离子、pH以及微生物等直接或间接的影响,进而对SON组分及矿化过程产生影响[23]。然而,目前有关沼液施用对SON的影响及其机理的相关认识仍不明确,尤其有关沼液替代化肥措施下,土壤细菌群落是否发生改变,如何改变,以及这些变化与SON矿化之间的关系仍需进一步探讨与深入研究。
本研究以沼液广泛应用的江苏滨海稻田为对象,设置4个不同沼液替代化肥水平处理,通过对比不同水平沼液与化肥配施模式下SON矿化和SON组分变化的差异,结合微生物群落结构与多样性分析,探讨沼液替代化学氮肥对SON矿化的影响及其微生物学机理,为沼液应用过程中对土壤氮素的高效管理与调控提供理论依据。
1 材料与方法 ......
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