水旱轮作对大棚土壤硝化作用的调控和及其微生态机制

硝酸根离子的大量积累是大棚土壤次生盐渍化和酸化的重要特征，但次生盐渍化土壤中硝化作用特性及其对硝酸根离子累积的影响机制尚不明确。水旱轮作已被实践证明是缓解土壤酸化和次生盐渍化的有效措施，并为次生盐渍化土壤硝化作用的研究提供了非常合适的对比材料。本项目选择多年大棚茄子-水稻轮作土壤和长期大棚旱作土壤，研究不同栽培方式下土壤理化性状和微生物多样性的差异；土壤硝化强度、硝化细菌数量和活性的动态变化及影响因素；采用基于amoA的PCR-DGGE技术和实时荧光定量PCR技术研究土壤氨氧化细菌群落结构特点和数量的动态变化；通过两种土壤的盆栽试验，研究大棚栽培季根际土壤硝化作用特点以及对不同氮肥形态的响应机制。从而揭示次生盐渍化土壤中硝化作用特点和水旱轮作对其微生态调控机制，为次生盐渍化土壤的治理和大棚栽培-水稻轮作制的合理施肥技术研究提供理论基础和技术支撑。

本项目针对浙江省长兴县长期大棚茄子-水稻轮作（R）和长期大棚栽培-夏季揭摸淋洗（U）2种轮作方式，通过大棚栽培前、后典型田块取样分析，以及大棚茄子生长期间的田间对比试验，研究了2种轮作制下大棚茄子栽培阶段土壤硝化作用强度、土壤酶活性以及微生物生物量的动态变化，水旱轮作对大棚土壤养分累积和迁移的影响，以及水旱轮作对大棚土壤微生态区系的影响。研究得出以下结论：.1、长期水旱轮作土壤硝化作用强度显著高于长期大棚旱作土壤。水旱轮作土壤大棚栽培前土壤最大硝化势为16.7mg/kg/d，而大棚旱作土壤为13.0mg/kg/d。水旱轮作土壤在不同氮源、不同含水量及不同培养温度下的土壤硝化作用强度均显著大于大棚旱作土壤。田间试验结果表明，水旱轮作土壤在苗期、始花期、初果期、盛果期等大棚茄子关键生育期土壤硝化作用强度也显著高于大棚旱作土壤。.2、水旱轮作能缓解大棚土壤酸化，并且减少土壤盐基离子的下渗。长期水旱轮作土壤大棚栽培前表土pH值为5.5，而长期大棚旱作表土pH为4.7，土壤有酸化趋势。经过夏季水稻种植或揭膜淋洗后，水旱轮作和大棚旱作土壤pH值分别升高到了6.55和5.51，种植水稻对土壤酸化的缓解作用优于揭膜淋洗。两种轮作方式表土均没有出现明显的土壤次生盐渍化，但长期大棚旱作20cm以下土壤深度土壤EC值显著高于长期水旱轮作土壤。.3、长期水旱轮作表土有机质、全氮含量高于长期大棚旱作，但20cm以下不同深度土壤全氮、有机质和速效养分含量均显著低于大棚旱作土壤。夏季种植水稻能显著降低大棚栽培后累积的土壤硝态氮、速效磷和速效钾等速效养分含量，而揭摸淋洗对土壤速效养分没有显著的影响。.4、水旱轮作土壤大棚栽培茄子栽培期间各生育期土壤氨挥发量均显著低于大棚旱作土壤，而土壤脲酶、硝酸还原酶活性则高于大棚旱作土壤。.5、水旱轮作和大棚栽培土壤微生物代谢多样性间没有明显的差异，水旱轮作未改变大棚土壤氨氧化细菌结构多样性，但水旱轮作土壤大棚茄子栽培期间土壤微生物生物量均大于大棚旱作土壤。.6、土壤硝化作用强度与土壤pH、EC值，土壤有机质、总氮、硝态氮、速效磷含量，以及土壤硝酸还原酶活性和土壤微生物生物量碳等因素间均呈显著相关。表明长期水旱轮作通过土壤淹水和水稻养分吸收，平衡土壤养分、缓解土壤酸化，并且增加了土壤微生物生物量，是导致两种轮作方式土壤硝化作用强度差异的主要影响因素。