农业资源与环境毕业论文.doc

1、林小芬：解磷菌肥对采煤塌陷土壤微生物碳氮与养分的影响及相关性研究1前言我 国 煤 炭 资 源 的 分 布 面 积 广 ， 约 占 我 国 土 地 总 面 积 的 5.7%， 其 中 ， 约96%的 为 井 工 开 采 ， 约 4%的 为 露 天 开 采 1。 随 着 大 量 的 煤 炭 资 源 从 地 下 采出 ， 所 引 起 的 地 表 塌 陷 及 其 环 境 灾 害 问 题 日 益 突 出 2,3。 随 着 现 代 生 物 学 的发 展 ， 土 壤 微 生 物 在 土 壤 肥 力 中 的 重 要 功 能 已 得 到 深 入 研 究 ， 并 利 用 微 生 物参 数 来 评 估 土 壤 的

2、健 康 和 质 量 4,5。 土 壤 养 分 、 微 生 物 和 酶 是 草 地 生 态 系 统的 重 要 组 成 部 分 ， 其 中 土 壤 养 分 含 量 对 牧 草 生 长 发 育 具 有 重 要 影 响 6,7； 微生 物 参 与 土 壤 的 物 质 循 环 和 能 量 转 化 ； 是 土 壤 中 重 要 而 又 活 跃 的 部 分 。 国内 外 大 量 研 究 证 明 土 壤 中 存 在 许 多 微 生 物 ， 能 够 将 植 物 难 以 吸 收 利 用 的 形 态 ，具 有 这 种 能 力 的 微 生 物 叫 做 解 磷 菌 或 溶 磷 菌 。 适 当 的 碳 氮 比 例 ， 有

3、助 于 微生 物 的 发 酵 分 解 。 土 壤 的 养 分 包 括 ： 氮 、 磷 、 钾 和 有 机 质 。 它 们 是 植 物 生长 所 需 要 的 的 重 要 因 素 。 在 采 煤 塌 陷 地 区 ； 由 于 地 表 形 成 了 许 多 裂 缝 和 相对 洼 地 、 坡 地 ， 因 此 ， 许 多 土 壤 中 的 营 养 元 素 也 随 着 地 表 径 流 、 裂 隙 而 流入 洼 地 或 采 空 区 ， 造 成 了 土 壤 养 分 短 缺 ,使 矿 区 的 氮 、 磷 、 有 机 质 等 的 含 量只 有 正 常 植 被 覆 盖 区 土 壤 平 均 值 的 20% 30%， 严 重

4、 影 响 农 作 物 的 生 长 。有 关 研 究 结 果 表 明 ， 受 采 空 区 影 响 ， 土 壤 养 分 最 短 缺 的 部 位 是 塌 陷 拐 点 ，这 些 部 位 极 容 易 发 生 漏 水 漏 肥 8。 对 土 壤 养 分 的 运 移 影 响 ： 采 煤 塌 陷 作 用使 塌 陷 区 土 壤 中 的 有 机 质 含 量 下 降 30%左 右 ， 从 而 导 致 农 作 物 减 产10% 40%9。 土 壤 微 生 物 对 植 物 有 效 养 分 起 着 储 备 库 和 源 的 作 用 ， 土 壤 微生 物 能 对 植 物 凋 落 物 和 土 壤 有 机 物 分 解 作 用 提

5、供 植 物 生 长 所 需 要 的 矿 质 营 养元 素 ， 对 于 土 壤 碳 、 氮 、 磷 和 硫 的 植 物 有 效 性 产 生 深 刻 影 响 10。 微 生 物 量氮 的 周 转 期 较 短 ， 每 年 通 过 微 生 物 周 转 的 氮 素 达 到 了 微 生 物 量 氮 含 量 的1.5 倍 以 上 11， 因 此 ， 微 生 物 量 的 任 何 变 化 ， 都 会 影 响 到 土 壤 养 分 的 循 环 和有 效 性 。 许 多 学 者 研 究 了 土 壤 微 生 物 生 态 特 征 与 土 壤 物 理 化 学 性 质 的 关 系1218。本 试 验 以 山 西 省 长 治

6、市 襄 垣 县 王 桥 镇 西 山 底 村 采 煤 塌 陷 区 复 垦 五 年 的土 壤 为 依 托 ， 研 究 了 不 同 培 肥 处 理 下 对 土 壤 养 分 含 量 和 微 生 物 碳 氮 的 影 响 。旨 在 寻 找 合 适 复 垦 培 肥 模 式 提 供 科 学 依 据 。1 材料与方法1.1 供试材料1.1.1 供试土壤长 治 市 襄 垣 县 王 桥 镇 西 山 底 村 采 煤 塌 陷 区 复 垦 五 年 的 土 壤 。 土 壤 类 型为 石 灰 性 褐 土 ， 其 理 化 性 状 见 表 1。山西农业大学本科毕业论文（设计）2表1 供试土壤基本理化性状有机质(g/kg)全氮(g

7、/kg)全磷(g/kg)碱解氮(mg/kg)速效磷(mg/kg)速效钾(mg/kg)11.2 0.41 0.45 31.85 4.58 118.291.1.2 供试作物供 试 作 物 为 玉 米 ， 品 种 为 先 玉 335(中 美 合 资 登 海 先 锋 ， 生 育 期 127 天 )。1.1.3 供试肥料供 试 无 机 肥 ： 晨 雨 复 合 肥 ， 含 N： 18%、 P2O5:12%、 K2O:10%。供 试 有 机 肥 ： 完 全 腐 熟 的 鸡 粪 ， 含 有 机 质 54.8%， N： 1.68%， P2O5: 2.45%， K2O: 1.36%。供 试 菌 肥 ： 山 西 农

8、 业 大 学 资 源 环 境 学 院 研 制 的 生 物 解 磷 菌 肥 ， 有 效 活菌 数 0.5 亿 个 ， 有 机 质 含 量 50%。1.2 试验方法1.2.1 试验设计本 试 验 采 用 单 因 素 随 机 区 组 设 计 ， 在 长 治 市 襄 垣 县 王 桥 镇 西 山 底 村 选 取复 垦 五 年 试 验 田 ， 试 验 设 置 7 个 处 理 （ 如 表 2） ， 每 个 处 理 重 复 3 次 ， 共21 个 小 区 ， 小 区 面 积 为 100m2。 除 对 照 外 ， 其 他 各 处 理 均 按 照 等 量 施 肥 的原 则 进 行 设 计 ， N 为 9kg/亩

9、， P2O5 为 6kg/亩 ， K2O 为 5kg/亩 。 播 种 密 度 为每 亩 3500 株 ， 试 验 于 2013 年 4 月 28 日 播 种 ， 9 月 26 日 收 获 。 玉 米 成 熟后 采 集 土 壤 样 品 ， 采 样 深 度 为 0-20cm。 试 验 处 理 具 体 见 表 2。表2 不同施肥处理田间小区试验施肥方案处理 复合肥kg/亩 有机肥kg/亩 生物肥 kg/亩对照 CK 0 0 0无机肥 50 0 0无机解磷菌肥 50 0 50有机肥 0 800 0有机解磷菌肥 0 800 50无机有机 25 400 0无机有机解磷菌肥 25 400 501.2.2 分

10、析项目与方法林小芬：解磷菌肥对采煤塌陷土壤微生物碳氮与养分的影响及相关性研究3土 壤 微 生 物 碳 、 氮 ： 氯 仿 熏 蒸 法土 壤 有 机 质 ： 重 铬 酸 钾 氧 化 法土 壤 全 氮 ： 凯 氏 定 氮 法土 壤 碱 解 氮 ： 碱 解 扩 散 法土 壤 速 效 磷 ： 0.5mol/LNaHCO3 浸 提 ， 钼 蓝 比 色 法土 壤 速 效 钾 ： NH4OAc 浸 提 ， 火 焰 光 度 法 191.2.3 分析方法采 用 SAS 软 件 结 合 Excel 对 试 验 结 果 进 行 统 计 分 析 。2.结果与分析2.1 解磷菌肥对采煤塌陷土壤微生物碳、氮的影响表 3

11、解磷菌肥对采煤塌陷土壤微生物碳、氮的影响（mg/kg）处理 微生物碳 微生物氮 微生物量碳氮比CK 122.89.23e 11.112.22c 11.05化肥 152.78.67d 15.072.73b 10.13化肥+ 菌肥 153.12.58d 16.420.68b 9.32有机肥 194.713.8ab 23.992.12a 8.12有机肥+ 菌肥 199.08.95a 24.931.01a 7.98有机肥+ 化肥 174.87.28c 23.320.40a 7.50有机肥+化肥+菌肥 178.212.3bc 25.010.96a 7.13注：表中同列数据后相同小写字母分别表示差异显著性

12、未达到 P0.05 水平。从 表 3 可 以 看 出 ， 微 生 物 碳 含 量 最 高 的 是 有 机 肥 +菌 肥 处 理 ， 其 次 依 次是 有 机 肥 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 有 机 肥 +化 肥 化 肥 +菌 肥 化 肥 。 微 生 物 氮 含量 从 高 到 低 依 次 是 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 有 机 肥 +菌 肥 有 机 肥 有 机 肥 +化 肥 化肥 +菌 肥 化 肥 。 化 肥 +菌 肥 处 理 与 化 肥 处 理 相 比 微 生 物 碳 和 微 生 物 氮 含 量差 异 不 显 著 ， 但 均 与 CK 相 比 差 异 显 著 ， 微 生 物 碳 含 量

13、 比 CK 提 高 了 24.7%，微 生 物 氮 含 量 比 CK 提 高 了 47.8%。 有 机 肥 +菌 肥 处 理 与 有 机 肥 处 理 相 比 微生 物 碳 和 微 生 物 氮 含 量 差 异 不 显 著 ， 但 均 与 CK 相 比 差 异 显 著 ， 微 生 物 碳氮 含 量 分 别 提 高 了 62.1%、 124.4%。 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 处 理 与 有 机 肥 +化肥 处 理 相 比 差 异 不 显 著 ， 但 与 CK 相 比 差 异 显 著 ， 微 生 物 碳 氮 量 分 别 提 高 了45.1%、 125.1%。总 体 上 看 ， 各 个 处 理 相

14、 对 于 CK 都 有 显 著 差 异 ， 有 机 肥 处 理 和 有 机 肥 +菌 肥 处 理 的 微 生 物 碳 氮 总 量 最 大 ， 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 处 理 的 微 生 物 碳 氮 比山西农业大学本科毕业论文（设计）4最 小 。 化 肥 处 理 的 微 生 物 量 碳 氮 比 相 对 于 CK 降 低 了 8.3%， 化 肥 +菌 肥 处理 的 微 生 物 量 碳 氮 比 相 对 于 CK 降 低 了 15.7%， 有 机 肥 处 理 的 微 生 物 量 碳 氮比 相 对 于 CK 降 低 了 26.5%， 有 机 肥 +菌 肥 处 理 的 微 生 物 量 碳 氮 比

15、相 对 于CK 降 低 了 32.1%， 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 相 对 于 CK 降 低 了 35.5%。2.2 解磷菌肥对采煤塌陷土壤有机质、全氮、全磷含量的影响表 4 解磷菌肥对采煤塌陷土壤有机质、全磷含量的影响（g/kg ）处理 有机质 全氮 全磷CK 8.090.69d 0.3780.063c 0.5830.055b化肥 8.910.23cd 0.4620.036bc 0.7980.060a化肥+菌肥 9.010.49cd 0.5040.063ab 0.8160.036a有机肥 10.540.32ab 0.5250.026ab 0.7780.022a有机肥+菌肥 10.851

16、.32a 0.5710.059a 0.8370.044a有机肥+化肥 9.620.18bc 0.4990.044ab 0.7750.033a有机肥+化肥+菌肥 9.980.23abc 0.5250.073ab 0.7980.020a注：表中同列数据后相同小写字母分别表示差异显著性未达到 P0.05 水平。从 表 4 可 以 看 出 ， 化 肥 处 理 和 化 肥 +菌 肥 处 理 相 对 于 CK 有 机 质 含 量 差异 不 显 著 ， 其 余 处 理 的 有 机 质 含 量 相 对 于 CK 都 差 异 显 著 。 化 肥 处 理 相 对于 CK 全 氮 含 量 差 异 不 显 著 ， 其

17、 余 处 理 的 全 氮 含 量 相 对 于 CK 都 差 异 显 著 。所 有 处 理 的 全 磷 含 量 相 对 于 CK 都 有 显 著 差 异 。其 中 化 肥 +菌 肥 处 理 相 对 于 化 肥 处 理 有 机 质 、 全 氮 、 全 磷 含 量 都 无 显 著差 异 ， 但 有 机 质 含 量 、 全 氮 含 量 、 全 磷 含 量 分 别 提 高 了 1.1%、 9.1%、 2.3%。有 机 肥 +菌 肥 处 理 相 对 于 有 机 肥 处 理 有 机 质 、 全 氮 、 全 磷 含 量 都 无 显 著 差异 ， 但 有 机 质 含 量 、 全 氮 含 量 、 全 磷 含 量

18、分 别 提 高 了2.9%、 8.8%、 7.6%。 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 处 理 相 对 于 有 机 肥 +化 肥 处 理 有 机质 、 全 氮 、 全 磷 含 量 无 显 著 差 异 ， 但 有 机 质 含 量 、 全 氮 含 量 、 全 磷 含 量 分 别提 高 了 3.7%、 5.2%、 3.0%。 结 果 表 明 ， 施 用 解 磷 菌 肥 对 采 煤 塌 陷 地 的 有 机质 、 全 磷 、 全 氮 含 量 有 不 同 程 度 的 增 加 改 善 作 用 。2.3 解磷菌肥对采煤塌陷土壤碱解氮、速效磷、速效钾的影响林小芬：解磷菌肥对采煤塌陷土壤微生物碳氮与养分的影响及相关

19、性研究5表 5 解磷菌肥对采煤塌陷土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量的影响（mg/kg）处理 碱解氮 速效磷 速效钾CK 26.234.95b 4.580.77c 119.62.30b化肥 34.754.95a 19.872.50b 199.913.8a化肥+菌肥 35.411.97a 20.061.05b 202.731.1a有机肥 37.373.41a 28.782.95a 202.08.40a有机肥+菌肥 38.034.54a 31.512.29a 204.724.5a有机肥+化肥 38.682.27a 29.362.11a 204.614.3a有机肥+化肥+菌肥 39.345.90a 31

20、.662.51a 205.36.10a注：表中同列数据后相同小写字母分别表示差异显著性未达到 P0.05 水平从 表 5 可 以 看 出 不 同 处 理 对 土 壤 碱 解 氮 含 量 的 影 响 ， 各 个 处 理 的 碱 解氮 含 量 与 CK 相 比 有 显 著 差 异 ， 含 量 从 低 到 高 的 处 理 依 次 是 化 肥 化 肥 +菌肥 有 机 肥 有 机 肥 +菌 肥 有 机 肥 +化 肥 有 机 肥 +化 肥 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 。相 对 于 CK 依 次 提 高 了 32.5%、 35.0%、 42.5%、 45.0%、 47.5%、 50.0%。说 明 各 种

21、 施 肥 处 理 对 碱 解 氮 的 含 量 都 有 显 著 提 高 作 用 ， 其 中 与 菌 肥 的 配 合施 用 更 能 提 高 碱 解 氮 的 含 量 ， 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 处 理 使 碱 解 氮 含 量 最 高 。从 不 同 处 理 对 土 壤 速 效 磷 含 量 的 影 响 看 ， 各 个 处 理 的 速 效 磷 含 量 相 对 于CK 有 显 著 差 异 ， 其 中 化 肥 处 理 和 化 肥 +菌 肥 处 理 相 对 于 CK 的 差 异 比 其 余处 理 相 对 于 CK 的 差 异 显 著 性 要 小 。 速 效 磷 含 量 从 低 到 高 依 次 是 化 肥

22、 化 肥+菌 肥 有 机 肥 机 肥 +化 肥 有 机 肥 +菌 肥 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 。 相 对 与 CK分 别 提 高 了 3.34 倍 ， 3.48 倍 ， 5.28 倍 ， 5.41 倍 ， 5.88 倍 ， 5.91 倍 。 可 以 看出 ， 相 对 于 化 肥 处 理 和 化 肥 +菌 肥 处 理 ， 含 有 有 机 肥 的 处 理 速 效 磷 含 量 有 更加 显 著 的 提 高 改 善 。 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 处 理 的 速 效 磷 含 量 最 高 。从 不 同 处 理 对 土 壤 速 效 钾 含 量 的 影 响 看 ， 每 个 处 理 相 对 于 C

23、K 差 异 显著 ， 各 处 理 间 的 速 效 磷 含 量 差 异 不 显 著 。 速 效 磷 含 量 从 低 到 高 的 处 理 依 次 是化 肥 有 机 肥 化 肥 +菌 肥 有 机 肥 +化 肥 有 机 肥 +菌 肥 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 。分 别 提 高 了 67.1%、 68.9%、 69.5%、 71.1%、 71.2%、 71.7%。 可 以 看 出 各个 处 理 对 速 效 磷 含 量 的 提 高 都 有 显 著 效 果 ， 各 处 理 间 差 异 不 显 著 ， 速 效 磷 含量 最 高 的 处 理 是 有 机 肥 +化 肥 +菌 肥 处 理 。山西农业大学本科毕

24、业论文（设计）62.4 土壤微生物碳氮与土壤养分的相关性分析表 6 土壤微生物碳氮与土壤养分的相关系数矩阵（ n=21）指标 微生物碳 微生物氮 有机质 全氮 全磷 碱解氮 速效磷 速效钾微生物碳 1微生物氮 0.890* 1有机质 0.772* 0.806* 1全氮 0.608* 0.684* 0.762* 1全磷 0.375 0.599* 0.283 0.401 1碱解氮 0.518* 0.665* 0.602* 0.541* 0.415 1速效磷 0.602* 0.556* 0.478* 0.319 0.613* 0.541* 1速效钾 0.649* 0.624* 0.569* 0.41

25、9 0.392 0.493* 0.777* 1注：r 0.05=0.433；r 0.01=0.549*表示相关系数达到 0.05 水平，*表示相关系数达到 0.01 水平。从 表 6 的 比 较 可 以 看 出 ， 微 生 物 碳 与 微 生 物 氮 、 有 机 质 、 全 氮 、 速 效磷 、 速 效 钾 的 含 量 呈 极 显 著 相 关 ， 与 碱 解 氮 含 量 呈 显 著 相 关 ， 与 全 磷 含 量无 相 关 性 ； 微 生 物 氮 与 速 效 磷 、 有 机 质 、 全 氮 、 碱 解 氮 、 速 效 钾 的 含 量 呈现 出 极 显 著 相 关 ， 与 全 磷 含 量 呈 显

26、 著 相 关 ； 有 机 质 与 全 氮 、 碱 解 氮 、 速 效 钾的 含 量 呈 极 显 著 相 关 ， 与 速 效 磷 的 含 量 呈 显 著 相 关 ， 与 全 磷 无 相 关 ； 全 氮与 碱 解 氮 含 量 呈 显 著 相 关 ， 与 速 效 磷 、 全 磷 、 速 效 钾 的 含 量 无 相 关 性 ； 速效 磷 与 全 磷 的 含 量 呈 现 出 极 显 著 相 关 ， 与 碱 解 氮 、 速 效 钾 的 含 量 无 相 关 性 ；碱 解 氮 与 速 效 磷 、 速 效 钾 的 含 量 呈 显 著 相 关 ； 速 效 磷 与 速 效 钾 含 量 呈 极 显 著相 关 。3 结

27、论(1)解 磷 菌 肥 的 施 用 在 一 定 程 度 上 提 高 了 土 壤 的 有 机 质 、 全 氮 、 全 磷 、 碱 解氮 、 速 效 磷 、 速 效 钾 及 微 生 物 碳 氮 含 量 ， 但 与 不 施 菌 肥 的 处 理 相 比 效 果 不明 显 。(2) 土 壤 中 微 生 物 碳 氮 含 量 与 有 机 质 、 全 氮 、 碱 解 氮 、 速 效 磷 含 量 呈 极 显著 正 相 关 ， 微 生 物 氮 含 量 与 全 磷 含 量 呈 显 著 正 相 关 ， 微 生 物 碳 含 量 与 全 磷林小芬：解磷菌肥对采煤塌陷土壤微生物碳氮与养分的影响及相关性研究7含 量 无 相

28、关 性 ， 而 解 磷 菌 肥 的 施 用 能 提 高 微 生 物 的 碳 氮 含 量 ， 降 低 微 生 物 量碳 氮 比 。(3)解 磷 菌 肥 的 施 用 改 善 了 土 壤 的 养 分 含 量 和 组 成 ， 加 快 良 性 循 环 ， 有 利于 采 煤 塌 陷 地 的 复 垦 利 用 。山西农业大学本科毕业论文（设计）8参考文献1 李新举,胡振琪,李晶,等.采煤塌陷地复垦土壤质量研究进展 J.农业工程学报.2007.23（6）：276-280.2 王培俊,牟守国 ,丁忠义,等.东部平原矿区三种复垦方式复田土壤理化形状对比分析J能源环境保护.2008,22(3):13-19.3 郭文兵

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