机械化秸秆还田对稻田土壤微生物功能多样性的影响(2)
时间:2018-10-22 20:44 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
近年来，秸秆产量随着作物产量的不断提升，农村能源使用情况的改善（秸秆作为燃烧产能已逐渐被煤气造热等其他方式所替代），再加上秸秆运输不便原因，导致大量秸秆无法处置。农民为了省时省力选择就地焚烧秸秆，造成严重的大气污染，威胁到周边交通和居民安全。[2]秸秆无法得到合理处置造成了资源的浪费，因此，我国农业生产迫切需要一种行之有效的秸秆处理方式，来提高资源利用效率，改善土壤生态环境，满足经济发展和社会安全的需要。由于秸秆体积大、分布分散和难以运输的特点，秸秆培肥还田或机械还田由于省去运输环节是较为方便的一种处理方式。但现行的还田模式存在着诸多问题，列如：分解过快不利碳素累积、未经处理容易滋生病虫害等。[3]因此，对秸秆还田问题的研究仍是一个热点。 长期秸秆还田能够改善土壤理化性质，为土壤微生物生存创造良好的生态环境，从而刺激土壤酶活升高，加速土壤有机质的积累和矿质养分的转换。[4]土壤微生物呼吸是指土壤向大气中排放二氧化碳的过程，它既是土壤中植物根系和微生物生命活动的重要标志，又是全球碳循环的要种环节之一。大田试验研究表明，秸秆翻埋还田可以提高土壤微生物呼吸的速率，且随着秸秆还田量增加而上升，土壤微生物呼吸的通量也显著增加，而秸秆覆盖还田或秸秆覆盖还田加免耕因为能减少秸秆和土壤的接触面积，降低微生物对秸秆的利用，因此降低土壤微生物呼吸。[5] 秸秆还田可以有效降低农业资源的消耗，增加土壤有机质的积累，促进循环现代农业的发展，但同时秸秆还田也会带来一些不利于生产的因素。比如：1.秸秆还田可能增加病虫害。研究结果表明，秸秆覆盖还田会增加地老虎等地下害虫的数量，对农作物生长产生不利影响。此外，秸秆覆盖还田还增加了土壤湿度和温度，更有利于某些病虫害的引发和扩散，目前为止，还没有比较好的措施能够解决这一问题[6]。2. 秸秆还田增加温室气体排放。秸秆还田虽然能够增加土壤有机质的含量，但秸秆还田在固碳的同时，也增加了温室气体的排放。[7]3.秸秆还田影响下茬作物出苗和生长。研究发现，降雨量增大，秸秆覆盖还田会影响了下一季作物出苗率。[8]水稻秸秆覆盖还田也会对下茬作物苗期生长产生抑制作用。过量秸秆还田易导致土壤微生物与作物幼苗生长产生争夺养分的情况，出现黄苗情况。[9] 土壤微生物是土壤生态系统中最为活跃的部分，参与了90%左右的土壤反应过程[10]，在土壤生态系统中具有不可替代的作用[11-12]。微生物是土壤地力关键驱动因子之一， 其在土壤中的分布和活动状况是土壤环境与微生物群落相互影响与适应的综合体现[13]。土壤微生物多样性和群落结构影响着土壤生态系统的结构与功能，是文持土壤生产力的重要组分，也是评价土壤质量变化的重要指标[14]。土壤微生物的功能多样性是指土壤微生物群落所能执行的功能范围以及这些功能的执行过程，反映了土壤微生物群落的生态特征。Garland和Mills[15]首次应用Biolog微孔板来描述微生物的群落功能特征，随后该技术被广泛用于评价环境微生物群落的功能多样性[16-17]。该方法通过测定微生物对单一碳源利用的程度，得到微生物群落的代谢特征指纹，能定量描述微生物的群落功能，较好地评估微生物的功能多样性[18]， 可用于评价不同条件下土壤质量的变化[19]。 为此，本文在现行秸秆机械还田的研究热中，采用Biolog微孔板分析技术分析不同耕作方式下表层土壤（0-15cm）微生物群落结构的特征，研究不同耕作方式对土壤微生物群落功能和多样性的影响，以期为不同耕作地区寻找更适宜的耕作方式，从而促进该地区土壤微生物群落的结构的改变，达到增肥增产增效的作用。 (责任编辑：qin) |