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功能多样性是土壤微生物多样性最重要的组成部分,只有充分了解了微生物群落的功能,才能达到对土壤微生物群落最充分的利用。培肥和地膜覆盖是最常用的农业增产措施。关于地膜覆盖对土壤微生物代谢功能影响的研究,国内外报道很少。本文依托沈阳农业大学土壤肥力长期定位试验站,初步展开长期地膜覆盖、不同施肥对土壤微生物代谢功能多样性影响的研究,并与自然条件作以对比。本文在棕壤长期定位试验站采集耕作土壤12个处理,同时采集植物园、东陵公园的3个土壤样品,包括荒草地(NV)、灌木林地(砂地柏)、乔木林地(柞栎),利用土壤微生物群落水平生理结构分析(CommunityLevelPhysiologicalProfiling,CLPP)的方法来研究棕壤不同利用方式下土壤微生物代谢功能多样性的差异,比较不同的管理措施对土壤微生物功能多样性的影响,并探讨土壤环境条件与微生物群落功能多样性的关系,为评价地膜覆盖对土壤微生物的影响提供科学依据。研究结果表明:
荒草地、灌木林地和乔木林地的微生物活性和代谢功能多样性总体来说较为相似。与荒草地相比,单施高量有机肥提高了土壤微生物多样性,增强了微生物活性,有机无机肥料配施的处理,微生物代谢功能与自然植被的较为相近,施用无机肥料明显降低了微生物多样性。但与耕地CK相比,各种肥料合理配施有利于维持土壤微生物的活性。不同施肥处理,微生物在碳源的利用上出现了分异。氨基酸类碳源是区分各处理的主要碳源。
覆膜和施肥的综合作用明显降低微生物对微孔板中碳源的利用率,不同的施肥处理覆膜后在不同类别碳源的利用上出现了选择性。覆膜可降低微生物的丰度,改变其均匀度,增加微生物群落结构的变异程度。覆膜对微生物群落和功能的影响较施肥处理的影响更为深刻,但施有机肥可以减弱覆膜带来的负面影响。糖类和氨基酸类碳源是区分裸地与覆膜各施肥处理的主要碳源。
自然条件与耕作土壤微生物区系与相比,微生物对各类碳源的利用率都较大,微生物群落结构合理且稳定。耕作后,土壤微生物的代谢活性减弱,多样性降低。裸地高肥与自然条件下的土壤微生物在碳源的利用上较为相似。自然条件下,微生物对碳源的利用程度较耕作土壤高。
微生物对碳源的利用主要受土壤总有机碳、总氮的影响,与速效氮、速效钾关系也较为密切。此外,土壤pH值能够改变土壤微生物生存的微环境和土壤养分的转化,也是土壤微生物群落结构和代谢功能的重要影响因子。
土壤微生物量碳、氮与微生物对碳源的利用关系密切,土壤微生物在利用碳源的种类选择和利用强度上与微生物量碳、氮相互影响。土壤微生物量碳、氮还与微生物多样性指数达到显著相关水平。