复垦土壤微生物群落演替提高作物对磷利用机理的研究

The important role of micro-organisms in soil fertilization has increasingly been realized, while reclamation of mining subsidence lands becomes a key issue both nationally and internationaly. It is the problem that soils in the mining subsidence lands are commonly poor in chemical and physical properties with few microbial species, and consequently low in phosphorus bio-availability due to the lack of phosphorus-solving micro-organisms, especially in calcareous soils. Accordingly, with the hypothesis that bio-availability of phosphorus in calcareous soils can be improved with the enrichment of micro-orgaisms, using the approach that integrats the thories and methodogies of soil science, microbiology, plant nutrition and agronomy, based on an exisiting long-term field experiment located in Lu-An Mining Zone the objectives of the proposed research are 1) to study microbial community succession rule in reclamation soil, seven kinds of forms of phosphorus and mechanism of improving phosphorus bioavailability; and 2) to evaluate the effects of addition of prodominant bacteria species on phosphorous forms and bio-availability.. The researches would rich in the content of land reclamation and ecological reconstruction, provide the theoretical basis of mine reclamation soil fertilization and improve phosphorus nutrient availability in mine reclamation land in practice.

矿区复垦是当前国内外关注的热点问题，土壤微生物在复垦中的作用一直受到人们的重视。本项目是申请者在长期矿区复垦培肥与土壤微生物研究的基础上，针对复垦土壤理化性状差、微生物数量和种类少、解磷微生物匮乏、磷的生物有效性差等问题，以土壤微生物群落提高作物磷生物有效性为思路，整合土壤学、植物营养学、微生物学、栽培学等学科的理论与方法，依托山西潞安煤矿复垦长期定位试验基地，研究复垦土壤微生物群落演替规律及微生物群落演替对7种形态磷的变化，以及提高磷生物有效性的机理，探讨施用复垦土壤中优势菌群对磷形态时空变异及有效性影响，本研究不仅可以丰富土地复垦与生态重建的研究内容，为矿区复垦土壤培肥提供理论依据；而且在实践中将促进矿区复垦土地磷养分有效性的提高。

矿区土壤复垦中土壤微生物的作用一直是国内外关注的热点问题。本项目是针对复垦土壤理化生物性状差，石灰性土壤磷有效性差的实际，以土壤微生物群落提高磷有效性为思路，依托复垦长期定位区开展盆栽及田间试验，研究复垦土壤及根际微生物群落演替对磷形态变化，以及提高磷生物有效性的作用，研究结果表明：（1）随着复垦年限的增加，土壤变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门的相对丰度升高，酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门降低，复垦7a后土壤与熟土有最接近的物种结构。研究经过筛选得到的13株溶磷细菌和9株溶磷真菌。（2）不同复垦年限有机肥+磷细菌处理能显著提高复垦土壤的呼吸速率和微生物量碳氮含量。随着复垦年限的增加，各施肥处理的土壤呼吸速率、微生物量碳氮含量都显著提高。有机肥和磷细菌配施处理对复垦土壤Ca2-P、Ca8-P 、Al-P、Fe-P 含量的影响最大。复垦土壤微生物的添加对CaCO3的运移和磷有效性的提高具有明显作用。（3）接种菌根菌后根系菌根侵染率明显提高，根系分泌物明显增多，玉米产量提高。（4）组合溶磷细菌处理能够显著降低对土壤磷吸附作用，且效果明显好于溶磷真菌处理；与未施用磷细菌处理相比，有机肥+化肥+磷细菌处理的土壤AWCD值较高，对碳源的利用能力较强。随着复垦年限的增加，对碳源的利用能力呈上升趋势。复垦土壤微生物群落对糖类、有机酸的利用能力高，对胺类化合物的利用能力最低。有机肥+磷细菌处理对复垦1a、3a的土壤微生物磷脂脂肪酸（PLFA）总量提高最为明显，复垦7a有机肥+化肥+菌肥处理的土壤微生物PLFA总量提高最大。随着复垦年限的增加，复垦土壤PLFA总量逐渐增加。有机肥+化肥+磷细菌处理提高了复垦土壤Olsen-P含量和碱性磷酸酶活性，变形菌门与Olsen-P、碱性磷酸酶的相关系数最高，在一定程度上可以作为反映土壤磷有效性的灵敏性指标。本研究应用可以促进矿区复垦土壤磷有效性，进而为土壤培肥熟化提供理论依据与技术支持。