施用畜禽粪便对稻田土壤生态功能稳定性研究

保持并提高稻田土壤生态功能稳定性是土壤学和生态学研究的前沿和热点。作为现代有机肥的主要来源，集约化养殖产生的畜禽粪便含有重金属等有害物质，其大量和长期施用可能对稻田土壤生态功能稳定性造成影响。本项目在前期研究的基础上，拟采用长期施用畜禽粪便田间试验、不同畜禽粪便用量盆栽试验和不同重金属污染程度畜禽粪便添加室内模拟试验的方法，通过测定不同试验条件下稻田土壤抵抗力和恢复力，研究畜禽粪便长期施用、不同用量、不同污染程度对稻田土壤生态功能稳定性影响，揭示现代集约化养殖产生的畜禽粪便施用对稻田生态系统稳定性的作用，进一步理解集约化养殖畜禽粪便农用价值和生态风险。其研究结果具有重要的理论和现实意义。

畜禽集约化养殖过程中大量使用重金属添加剂及抗生素，使集约化养殖畜禽粪便中重金属和抗生素污染比较严重，长期和大量施用可能对稻田土壤生态功能稳定性产生不利影响。但目前有关污染畜禽粪便施用对土壤生态功能稳定性影响情况还不清楚。本项目通过田间和室内模拟试验，分析长期施用畜禽粪便、不同用量畜禽粪便及添加铜及抗生素污染畜禽粪便下土壤抵抗力和回复力指标，来理解施用集约化畜禽粪便对稻田土壤生态功能稳定性影响。结果表明：. 1. 与施用化肥比较，长期施用鸡粪和猪粪改变了土壤基础呼吸（SBR）、基质诱导呼吸(SIR)，土壤酶活性及土壤微生物生物量（SMB），提高了铜胁迫和热胁迫下土壤抵抗力和回复力。长期施用鸡粪和猪粪处理土壤孔隙度、土壤近饱和含水量、压实后土壤体积变化量，回弹量和回弹度均高于化肥处理；施肥畜禽粪便也降低了压实条件下土壤抗阻强度和抗破碎强度。研究结果表明长期施用畜禽粪便有利于稻田土壤生态功能稳定性提高。. 2. 田间模拟试验结果显示，不施肥对照和NPK处理各项生物、化学指标没有明显差异。施用畜禽粪便有机肥和有机无机配施处理明显提高SIR、DOC、HWOC、SMB-C及无机氮含量，提高土壤生态功能稳定性，土壤微生物PLFA总量、群落结构及多样性也明显改善。铜胁迫降低了土壤抵抗力和回复力，而热胁迫则有明显激发作用。. 3. 室内模拟试验结果显示，鸡粪中Cu污染程度影响土壤SBR、SIR、土壤酶活性，Cu污染程度越严重，抑制作用越明显。Cu污染程度也影响稻田土壤铜和热胁迫下土壤酶活性的抵抗能力和恢复力，表现为Cu污染程度越严重，抵抗能力越强，恢复力越弱。研究结果表明，鸡粪中Cu污染能显著影响稻田土壤生态功能稳定性。. 4. 金霉素和土霉素污染鸡粪添加能明显影响SIR，SMB和土壤酶活性。Cu胁迫下，低剂量金霉素污染降低了土壤抵抗力，而土霉素污染则提高了土壤回复力；热胁迫下，高剂量金霉素污染降低了土壤抵抗力，土霉素没有影响热胁迫下土壤抵抗力和回复力。. 以上结果可见，尽管畜禽粪便中重金属及抗生素污染对稻田土壤生态功能稳定性不利，但畜禽粪便施用可以抵消这种不利。