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土壤微生物本身是土壤养分重要的“源”和“汇”,支撑着土壤肥力,对所生存的土壤坏境十分敏感,能对土壤生态机制变化和环境胁迫做出反应,导致群落结构的改变。所以,土壤微生物群落被认为是土壤生态系统变化的预警及敏感指标,指示土壤质量变化,决定着土壤的生态功能。近年来,长期施肥及地膜覆盖对土壤肥力的影响研究较多,对土壤微生物学特性的研究大都集中在土壤微生物量、呼吸强度、酶活性、微生物区系等研究上,而对土壤微生物代谢功能多样性、遗传基因多样性及群落结构多样性的研究起步较晚,也较少。本文采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了沈阳农业大学棕壤长期定位试验站玉米不同施肥及地膜覆盖处理、不同时期(苗期、抽雄期、成熟期)土壤微生物生物量的活性部分及群落结构的变化情况。同时,还分析测定了土壤pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、微生物量碳、氮。通过对实验数据进行相关分析、方差分析、主成分分析及因子分析,得出以下主要结论:
(1)不同施肥处理土壤微生物量碳、氮的变化趋势为M4>M4N2P1>CK>N4。覆膜对土壤微生物量碳、氮的影响随着施肥处理的不同表现出的变化不一致,长期单施有机肥处理的土壤覆膜后微生物量碳、氮含量降低;而长期施用氮肥、有机无机氮肥配施及长期不施肥的土壤在覆膜后微生物量碳、氮含量升高。
(2)不同施肥处理影响土壤微生物生物量。施肥提高土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFA)总量和细菌生物量,其变化趋势为M4N2P1>M4>N4>CK处理,在玉米抽雄期施肥处理使土壤真菌生物量降低。施肥处理影响土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFA)组成及含量,进而影响微生物群落结构,对照处理没有明显的种群优势,而施肥处理却改变了微生物的群落结构。
(3)地膜覆盖对土壤微生物生物量影响不显著,其变化随施肥处理和生育期表现出不同的变化趋势。地膜覆盖影响土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFA)含量及组成,进而影响群落结构,覆膜土壤中没有明显的优势种群,尽管土壤的施肥处理不同,但覆膜后,土壤微生物的群落在结构上有一致化的发展趋势。
(4)土壤微生物量碳、氮与磷脂脂肪酸(PLFA)总量反映的生物量库不同。相比而言,磷脂脂肪酸(PLFA)更能准确地反映土壤微生物群落的真实情况,有利于对土壤生态系统的动态监测。土壤有机质、速效磷和速效钾是微生物生长和活性的主要能源和营养因子。
(5)施肥处理是影响土壤微生物的重要因素,覆膜对真菌的影响很小,而生育期却只是影响真菌的重要因素。施肥、地膜覆盖及生育期的交互作用都对土壤微生物有极显著影响。