不同有机培肥方式下黑土氨基糖特性的影响研究进展
作者：综合研究中心 更新时间：2014-03-19
土壤氨基糖是一种稳定的土壤微生物来源物质，对土壤有机质转化和截获的微生物作用过程具有指示作用。在探讨土壤培肥方式对土壤有机质积累转化的相关微生物作用过程的研究中，氨基糖的研究具有其独特的意义和价值。目前针对东北农田黑土长期不同有机培肥方式下氨基糖的变化特征的研究还鲜见报道。我们以海伦站农田生态系统国家野外科学观测研究站长期有机培肥定位试验为依托，系统研究不同数量和种类有机物料培肥后氨基糖的含量和组成特性变化，了解土壤营养物质特别是碳氮的生物转化过程；利用氨基糖的组成特性评价不同有机物料培肥过程中真菌和细菌群落在有机质积累转化过程中的作用，利用氨基糖的容量特性分析微生物残留物对土壤有机质积累的贡献，揭示不同有机物料培肥过程中微生物对SOM积累和转化的贡献情况。不同种类有机物料培肥的实验处理包括无肥对照（CK）、化肥OM0，化肥+低量厩肥（7500 kg ha-1，OM1），化肥+中量厩肥（15000 kg ha-1，OM2），化肥+低量厩肥（22500 kg ha-1，OM3）。研究结果表明，与对照相比，OM0和OM1处理分别增加了土壤氨基糖总量的9%和5%，在OM2和OM3处理中的增幅达到了15%（P < 0.05,图1）。高量有机物料的输入为微生物提供了充足的能源和养分，这种条件下微生物的活性和生长得到加强，相应的其代谢产物在土壤中的积累量逐渐增加。我们的结果也进一步说明，氨基糖在有机碳源充足的土壤中是以积累过程为主。值得注意的是氨基糖总量在OM2和OM3处理之间与OM0和OM1处理之间没有显著差异，但是OM1和OM2处理之间差异显著。这一结果可能暗示着，有机物料添加促进微生物代谢产物的积累有一个“阈值”。
长期不同种类有机物料培肥试验处理包括：不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、化肥配施低量秸秆（NPKS1）、化肥配施高量秸秆（NPKS2）及化肥配施有机肥（NPKM）。研究发现相对于不施肥处理，化肥配施秸秆或有机肥使得黑土中总氨基糖的含量增加了5.7-8.4%，然而这种增加只在有机肥处理中达到显著水平。这可能与有机肥处理下的土壤含有较高的微生物量和较多的易分解底物有关。不同处理下土壤中的微生物量碳有显著差异，表明活体微生物量与微生物残留物的变化并不一致，这与已有的研究结果类似。秸秆处理中的氨基糖含量低于有机肥处理，说明不同种类有机物料输入能够影响土壤中氨基糖的积累。有机肥处理显著增加了细菌来源的胞壁酸的含量，说明有机肥添加对细菌代谢过程有积极的作用。然而有机物料添加并未影响真菌来源的氨基葡萄糖的积累，可能与试验样地经历一年三次的频繁耕作有关。研究表明耕作破坏真菌的菌丝体结构，其影响可能掩盖了有机物料添加的作用。有机肥处理土壤中氨基葡萄糖与胞壁酸的比例的显著降低，说明有机肥有利于细菌来源有机碳的积累。综上，长期施用不同有机物料显著影响土壤中微生物来源有机碳的含量和组成。
微生物代谢产物是土壤有机质的重要组成部分，与土壤有机质的动态变化密切相关。为进一步评价施肥对土壤有机质的影响，我们计算了氨基糖占土壤有机碳的比例。我们发现，氨基糖占土壤有机碳的比例与其在土壤中单位重量含量的变化结果截然不同。有趣的是，氨基糖在有机培肥量最高的处理中占有机碳库的比例最低，这可能是由所谓的稀释效应引起的，即大量的有机物料添加导致土壤SOC含量增加，而相应降低了氨基糖在SOC中的比例。氨基糖占有机碳的比例变化范围较小。说明氨基糖在土壤中的积累与土壤有机质的内在特性密切相关。尽管有机培肥对氨基糖占有机质的贡献比例影响不显著，但是我们仍可以观察到长期高量有机物料添加后该比例有所增加（1.2-7.8%）。氨基糖在土壤中是相对稳定的，因此，我们的试验结果说明有机培肥有利于研究地区土壤有机碳的长期保持和稳定。
相关研究成果发表文章如下：
1) Ding X., Han XZ., Zhang X., Qiao YF., Liang Y. 2013. Continuous manuring combined with chemical fertilizer affects soil microbial residues in a Mollisol. Biology and Fertility of Soils 49:387-393.
2) Ding X.L, Han X.Z., Zhang X.D. 2013. Long-term impacts of manure, straw, and fertilizer on amino sugars in a silty clay loam soil under temperate conditions. Biology and Fertility of Soils 49:949-954.
3) Ding X.L, Han X.Z., Zhang X.D., Qiao Y.F., 2013. Effects of contrasting agricultural management on microbial residues in a Mollisol in China. Soil and Tillage Research 130:13-17.