【摘要】：本研究依托黃土高原雨養(yǎng)農業(yè)區(qū)長期定位試驗,探討了不同種植年限苜蓿以及糧草種植體系土壤微生物碳源利用特征。不同種植年限試驗包括6a、13a、15a生苜蓿,糧草種植體系試驗設置連作苜蓿(LC)、苜蓿-休閑(LF)、苜蓿-休閑-小麥(LFW)、苜蓿-休閑-玉米(LFM)、苜蓿-馬鈴薯(LP)、苜蓿-谷子(LMi)。通過探討不同種植年限苜蓿和不同糧草種植體系土壤有機碳、全氮、微生物量碳、氮、土壤相關酶活性,并運用基于BIOLOG-ECO微平板技術探究了土壤微生物功能多樣性對苜蓿種植年限和種植體系的響應,以期為黃土高原雨養(yǎng)區(qū)苜蓿土壤質量評價與健康管理提供微生物參數,亦可為苜蓿草地的可持續(xù)利用和適宜種植體系的建立提供理論依據。本研究主要結果如下:(1)不同種植年限苜蓿土壤有機碳(total organic carbon,TOC)與微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)的變化規(guī)律間存在差異,土壤有機碳大小為13a6a15a,13a比6a提高了0.84%,13a比15a提高82.44%;微生物量碳為6a13a15a,6a比13a提高了37.41%,6a比15a提高54.44%。不同糧草種植體系研究表明,0~60cm土壤總有機碳含量差異顯著。與苜蓿連作相比,苜蓿耕翻種植糧食作物后耕層土壤有機碳降低1.67%~12.77%,微生物量碳降低了0.11%~23.09%。(2)土壤全氮(total nitrogen,TN)與微生物量氮(microbial biomass nitrogen,MBN)含量隨土層的加深,均呈現(xiàn)下降趨勢。土壤全氮、微生物量氮在不同種植年限苜蓿之間均存在顯著差異。TN在0~60cm土層范均表現(xiàn)為13a15a6a,13a比6a提高8.14%~15.20%,15a比6a提高2.21%~5.88%。在0~60cm范圍內MBN呈現(xiàn)出6a13a15a,6a比13a提高22.90%~51.49%,13a比15a提高3.30%~24.66%。(3)隨苜蓿種植年限延長,土壤堿性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性均呈現(xiàn)降低趨勢,且不同年限之間差異顯著。(4)Biolog分析表明,在0~60cm土壤剖面,隨著土層的加深,微生物代謝明顯降低。其中6a苜蓿平均孔顏色變化率(Average well color development,AWCD)值高于13a、15a兩組處理,且隨土壤深度增加顯著減小。不同種植系統(tǒng)下耕層0~30cm土層LC和LF的AWCD值明顯高于其余處理;土層30~60cm土壤剖面,AWCD值顯示為LFM最高,而LC大于LP、LM處理,同時又小于LFM、LF和LFW處理。(5)不同種植年限苜蓿耕層0~30cm土壤微生物多樣性指數(H)、均勻度指數(U)和碳源利用豐富度指數(S)處理間均無差異顯著;30~60cm土層微生物多樣性指數(H)和碳源利用豐富度指數(S)表現(xiàn)為6a最高,與15a存在顯著差異。糧草種植體系研究表明,苜蓿連作和苜蓿休閑保持了較高AWCD值、Shannon指數(H)、均勻度指數(U)及豐富度指數(S),體現(xiàn)了較強的碳源利用能力。(6)主成分分析表明,不同種植年苜蓿土壤微生物碳源利用特征不同。苜蓿種植降低了土壤微生物對碳水化合物、氨基酸類碳源的代謝強度,并增加了對羧酸類、聚合物類、酚酸類和胺類碳源的利用。與苜蓿連作相比,苜蓿后茬持續(xù)種植糧食作物提高了微生物對羧酸類碳源的利用,降低了對氨基酸類碳源的代謝強度。(7)碳水化合物和羧酸類碳源可作為區(qū)分不同種植年限苜蓿土壤微生物利用的敏感碳源。碳水化合物和氨基酸類碳源可作為區(qū)分黃土高原雨養(yǎng)農業(yè)區(qū)不同種植體系差異的敏感碳源。
【圖文】：

注：不同字母分別表示相同土層下不同處理間 0.05 水平下的差異顯著性（P＜0.05），下同。Note: Different lowercase letters represent significant among different treatments at (P＜0.05) level. Thesame as below.圖 1 不同土層中土壤有機碳和微生物量碳的含量變化Fig.1 Changes of soil total organic carbon and microbial biomass carbon in different soil layers3.1.2 土壤全氮和微生物量氮由圖 2 可知，隨著土層增加，TN、MBN 含量均呈現(xiàn)下降趨勢。TN 在 0~60cm 范圍內表現(xiàn)為：13a>15a>6a>農田，苜蓿 13a 顯著高于其余處理，13a 比 15a、6a 和農田分別提高了 5.80%~8.80%、8.14%~15.20%，22.23%~28.18%。在 0~60cm 范圍內 MBN 均呈現(xiàn)出 6a>13a>15a>農田，苜蓿 6a 與 13a、15a 和農田之間差異顯著，苜蓿 6a 比 13a、15a和農田提高了 9.04%~10.10%、13.68%~30.85%、18.72%~35.14%。

甘肅農業(yè)大學 2019 屆碩士學位論文3.1.3 土壤酶活性3.1.3.1 土壤過氧化氫酶活性隨著土層增加，，過氧化氫酶活性降低。各不同的處理間差異顯著（P＜0.05）。在整個土壤剖面內，過氧化氫酶活性均表現(xiàn)為：13a>15a>6a>農田，各不同年限苜蓿間差異顯著（P＜0.05），13a 比 15a、6a 和農田提高了 4.35%~5.74%、9.26%~10.81%、5.86%~12.98%。隨著苜蓿種植時間的變化，土壤中過氧化氫酶活性先上升后降低。
【學位授予單位】：甘肅農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S541;S154.4

【參考文獻】

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本文編號：2667803