塔吉克斯坦不同土地利用方式对土壤微生物群落及功能多样性的影响

来源 :新疆农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hongyun64
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塔吉克斯坦共和国是上海合作组织重要成员国之一,东部与中国新疆毗邻。耕地不足、土壤贫瘠、土地资源稀缺和土地产能低下成为该国面临的严峻问题。本研究运用纯培养法、微生物量测定、BIOLOG分析及DGGE-PCR技术,分析塔吉克斯坦国具有典型代表性的不同土地利用方式下土壤微生物群落结构、生物活性、功能及遗传结构多样性变化特征,并以微生物学性状为主要指标,结合土壤理化性质,综合评价不同土地利用方式下的土壤质量。研究旨在阐明不同环境条件下的土壤生物化学过程,揭示土壤质量的现状及演变趋势,为促进土壤科学管理和可持续利用提供科学依据。取得主要研究结果如下:  (1)不同土地利用方式下土壤微生物群落数量、菌群组成结构发生显著改变。人工苜蓿草地和天然草地土壤微生物菌群数量最为丰富,显著高于各类农耕土壤(P<0.05)。土壤微生物总数总体呈现出:人工苜蓿草地>天然草地>李子树//棉花间作>樱桃树//棉花间作>水浇地小麦>人工梭梭林>杏树//小麦间作>旱地小麦>玉米地>地膜栽培滴灌棉花>露地栽培沟灌棉花>荒漠的特点。农耕土壤细菌数、放线菌数、氨化细菌、硝化细菌、好气性固氮菌数量较天然草地均呈现明显下降趋势,而真菌菌群数量呈现一定幅度的增加。不同土地利用方式改变土壤菌群组成,人工苜蓿草地和天然草地土壤微生物B/F值、A/F值分别平均高于各类耕种农田土壤的21.09倍和5.04倍,有利于维护土壤健康。农耕土壤微生物菌群数量均呈现出一定的下降趋势,果树//棉花(小麦)间作、灌溉管理、地膜栽培等措施可减弱微生物菌群密度降低的幅度。  (2)利用PCR-DGGE技术分析不同土地利用方式下土壤细菌基因群落结构多样性表明不同土地利用方式下的菌群结构有一定的分异。果农间作土壤细菌种群多样性最为丰富,其多样性指数、均匀度指数高于农作物单作栽培和草地。单作栽培中地膜栽培滴灌棉花多样性较其他栽培作物丰富;人工梭梭林地较荒漠的细菌群落结构多样性指数、丰富度和均一度提高了1.51、2.73和1.07倍。  (3)应用BIOLOG技术研究不同土地利用方式下土壤微生物功能多样性。土地利用方式起分异作用的主要碳源分别是氨基酸、碳水化合物和羧酸类。土壤功能多样性指数表现为:天然草地>地膜栽培滴灌棉花>露地栽培沟灌棉花>水浇地小麦>李子树//棉花间作>旱地小麦>樱桃树//棉花间作。  (4)对12种不同土地利用方式下的微生物量、氮差异显著,土壤微生物量碳分布在0.140-1.711g.kg-1之间,生物量氮49.728-156.21 mg.kg-1之间。微生物商对土地利用方式变化反应灵敏,草地微生物商(11.87±0.86)%远高于其他土地利用方式。梭梭林(9.84±1.21)%高于果//棉(麦)间作和各类农耕地(5.61±1.04)%。  (5)采用微生物学指标,结合土壤理化性状,利用SPSS17.0统计软件,综合评价不同土地利用方式下的土壤质量。根据评分结果依次为:天然草地>人工苜蓿草地>杏树//小麦间作>樱桃树//棉花间作>玉米地>水浇地小麦>李子树//棉花间作>地膜栽培滴灌棉花>露地栽培沟灌棉花>旱地小麦>人工梭梭林>荒漠。聚类分析将不同利用方式下的土壤质量划分为五个等级。  (6)研究发现,塔国农田用地土壤营养水平普遍偏低,土壤微生物菌群数量下降,菌群组成结构呈现低肥力转变趋势,土壤呼吸作用呈现出不同程度减弱,微生物种群和功能多样性衰减,是该国农业利用下土壤退化和受损的最重要表现。与土壤肥力水平低下,肥料投入严重不足,管理粗放等原因关系密切。
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