自20世纪70年代以来,我国在农业生产过程中开始大量使用化肥,直接导致土壤中残留大量的硫酸根离子、氯离子以及磷酸根离子等,这些离子与土壤中的金属离子结合形成盐,使得土壤失活,盐碱化。由于化肥中不含有有机质,长期施用化肥导致土壤有机质含量下降,土壤团粒结构遭到破坏,进而导致土壤板结,透气性差,持水能力下降。另一方面,研究发现化肥的过量使用也会导致土壤中有益微生物减少,病虫危害增加,大大影响了农作物的生长,化肥中大量元素的添加,打破了土壤养分平衡,降低了农作物对土壤中微量元素的吸收利用,降低了农业生产效益。多年的田间实验表明,有机肥能够替代化肥投入到农业生产中,对农业可持续发展以及生态环境安全具有重要意义。但是目前对有机肥对土壤的改良机制不明确。因此本研究系统的探究了有机肥对土壤的改良作用,从而能够对有机肥的作用机制进行更加深入的认识。本研究以拟南芥(arabidopsis thaliana)和红壤土为研究对象,通过不同施肥处理,探究了堆肥对拟南芥生长发育以及土壤环境体系的影响。从植物生长状态、土壤理化性质、土壤有机质以及土壤粘土矿物四个方面探究堆肥对土壤环境体系的影响。主要研究内容和结论如下:(1)在探究堆肥对土培拟南芥生长改良的实验中,堆肥和化肥以等量水平施加时,堆肥能对拟南芥植株生长起到与化肥等效的作用。堆肥不仅可以提高土壤中有机碳含量,还能够显著改善土壤养分含量,有效减少养分流失。堆肥提高了拟南芥的叶绿素平均含量水平,为拟南芥生长提供了足够能量。堆肥能够提高土壤含盐量,缓解红壤土的酸化危害。堆肥可以促进土壤中的碱性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶以及脲酶的活性的提升,进而加快土壤中养分循环转化速率。化肥虽然也能在一定程度上提升碱性磷酸酶、蔗糖酶以及脲酶活性,但是作用效果显著低于堆肥,并且化肥对土壤蛋白酶活性无显著影响。堆肥能够显著提高土壤游离氨基酸含量,而化肥对土壤游离氨基酸含量无显著影响。(2)在探究堆肥对土壤微观体系影响的实验中,不同施肥处理对土壤中有机碳形态产生了影响,其中无论堆肥还是化肥都增加了土壤中芳基C和羧基C的相对含量,其中堆肥处理后增幅最显著。堆肥显著提高了土壤中烷基C/烷氧C的比值,增加了土壤有机质分解程度以及稳定性并降低了分解速率。虽然不同施肥处理对土壤中矿物种类没有产生影响,但是堆肥处理后能够增加粘土矿物中伊利石的相对含量,提高了土壤矿物的稳定性,而化肥处理后则没有产生显著影响。经过堆肥处理后,红壤土粉粒和粘粒所占的总百分含量增大,增强了土壤的保水保肥能力。热重分析得出堆肥增加了粘土矿物中结合水的含量以及有机质与粘土矿物的结合能力,增强了粘土矿物的热稳定性。