不同氮源，锌源及外源性微生物添加对小麦玉米秸秆腐解的影响及对土壤质量的作用研究

【摘要】：秸秆还田对于提升土壤健康及作物产量具有巨大潜力，然而秸秆中较难降解的复杂碳化合物的存在仍是世界性的问题。添加氮肥和外源性微生物制剂途径可以有效加快秸秆腐解过程，被农民广泛接受。在我们的试验中，我们设计了两个系列的室内培养试验来探究不同矿质氮肥来源和外源微生物菌剂施用对秸秆直接还田入土的影响及对土壤质量的作用效果。 试验一表明不同氮源处理及施锌与否对小麦和玉米的腐解速率和土壤质量均有影响。供试土壤分别添加三种不同氮源（尿素，(NH_4)_2SO_4和NH4Cl）和锌源。其他处理包括秸秆+锌，秸秆+土壤和不添加土壤对照。每盆中装入150g风干土和1.125g秸秆，湿度保持为田间持水量的80%，在25℃下培养53天。除活性有机碳外，所有结果均在p0.05下达到显著水平。小麦和玉米秸秆呈现不同的CO_2呼吸趋势。通过测量CO_2的总释放量我们得出锌肥的施入和尿素具有协同作用，而和其他氮源呈现拮抗作用。玉米+尿素+锌处理下的腐解速率最高，氯化铵处理（无论是否添加锌肥）的腐解速率最低。添加NH_4Cl的处理中总有机碳（TOC）含量最高。此外，和玉米相比，小麦的腐解过程具有较高的微生物生物量富集作用。 试验二通过研究三种化工合成微生物制剂（任远生物RW,太谷生物TB和中国绿健GH）和纯化学养分的添加并和只添加秸秆的处理（WS）对比，表明其对小麦腐解和土壤生化性质的影响。结果显示除土壤铵态氮含量外，其他指标均在p0.05下达到显著水平。相对于土壤-秸秆分层处理而言，土壤和秸秆混匀处理具有较高的初始CO_2释放值，而这种激发效应并未持续到试验的结束。在为期61天的室内培养试验中，RW处理具有最高的CO_2总释放量，CN处理次之。不同微生物菌剂中只有RW显著提高了CO_2释放量。CO_2总释放量与纤维素酶活性之间成正相关性(R2=0.81)，与脱氢酶活性成负相关性(R2=-0.66)。混合处理对CO_2释放量，总有机碳（TOC），微生物量碳（MBC）含量，真菌细菌数量和纤维素酶活性均有影响。接种微生物菌剂和秸秆混合处理均能增加土壤TOC，DTPA-Zn，DTPA-Mn，总含氮量，硝态氮量，细菌数和纤维素酶活性。RWL处理下的微生物量碳和细菌量最高，而TBL处理具有最高的TOC含量。 以上试验结果表明，不同矿质氮源能够影响微生物对秸秆的腐解作用和土壤碳分组情况。秸秆放置试验处理表明土壤和秸秆的混合能够诱发更高的初始腐解速率。配合适宜的微生物制剂，秸秆直接还田能够有效的提高腐解速率，提升土壤理化性质。 【关键词】：土壤酶活性 外源微生物菌剂 秸秆腐解 小麦和玉米秸秆 活性有机碳
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S141
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• CHAPTER ONE LITERATURE REVIEW10-26
• 1.1 importance of residue in sustainable crop and environmental management10-13
• 1.1.1 Crop residue potentials12-13
• 1.2 Residue Management Options13-17
• 1.2.1 Residue burning13-14
• 1.2.2 Residue incorporation14-15
• 1.2.3 Surface retention and mulching15-16
• 1.2.4 Baling and removing the straw16-17
• 1.3 Residue Management Effects on Soil Properties17-20
• 1.3.1 Soil physical properties17-18
• 1.3.2 Soil chemical properties18-19
• 1.3.3 Soil biological properties19-20
• 1.4 Straw placement options20
• 1.5 Nitrogen fertilizer20-21
• 1.6 Roles of soil enzymes in residue decomposition and soil quality measurement21-22
• 1.6.1 Cellulases21-22
• 1.6.2 β-glucosidase22
• 1.6.3 Dehydrogenase22
• 1.7 Microbial inoculation22-23
• 1.8 The Guanzhong Plain23-25
• 1.9 Conclusion25-26
• CHAPTER TWO DIFFERENT MINERAL NITROGEN SOURCES AND ZINC CAN INFLUENCE MAIZE AND WHEAT STRAW DECOMPOSITION AND SOIL QUALITY26-42
• 2.1 Introduction26-27
• 2.2 Material and methods27-29
• 2.2.1 Sampling27-28
• 2.2.2 Incubation procedure28
• 2.2.3 Analytical procedure28-29
• 2.2.4 Statistical analyses29
• 2.3 Results29-38
• 2.3.1 Effect of the applied treatments on rate of straw decomposition29-36
• 2.3.2 Effects of applied nutrients and straw decomposition on soil quality36-37
• 2.3.3 Soil pH37-38
• 2.4 Discussion38-42
• 2.4.1 CO_2-C Evolution rate and Cumulative CO_2evolution38-39
• 2.4.2 Influence of nitrogen sources, straw type and zinc on CO_2-C production39-40
• 2.4.3 Effects of the straws and applied nutrients on soil quality40-42
• CHAPTER THREE WHEAT STRAW DECOMPOSITION UNDER THE INFLUENCED OF EXOGENOUS MICROBIAL COMPOUNDS42-60
• 3.1 Introduction42-43
• 3.2 Material and methods43-45
• 3.2.1 Sampling43-44
• 3.2.2 Incubation procedure44-45
• 3.2.3 Soil Analytical procedures45
• 3.2.4 Statistical analysis45
• 3.3 Results45-55
• 3.3.1 Wheat straw decomposition45-47
• 3.3.2 Total and cumulative CO_247-49
• 3.3.3 Total soil organic carbon (TOC) and microbial biomass carbon (MBC)49-50
• 3.3.4 Available Soil micronutrients (Fe, Cu, Zn and Mn)50-51
• 3.3.5 Soil microflora51-52
• 3.3.6 Cellulase and dehydrogenase activity52-53
• 3.3.7 Soil available Phosphorus (P)53-54
• 3.3.8 Total nitrogen, NO3--N and NH4+-N54-55
• 3.4 Discussion55-60
• 3.4.1 Effect of straw and inoculants on rate, cumulative and total CO_2emission55-56
• 3.4.2 Effect of straw and inoculants on soil carbon and biological property56-58
• 3.4.3 influence of straw addition and inoculation on soil chemical properties58-60
• CHAPTER FOUR CONCLUSIONS60-62
• REFERENCES62-71
• ACKNOWLEDGEMENT71-72
• BIOGRAPHY72

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