【摘 要】
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新疆棉花的主要耕作制度为长期连作伴随秸秆还田,秸秆还田不仅为土壤微生物提供充足的养分和能源,还能提高微生物活性及群落结构,是绿洲棉田土壤有机培肥的主要方式。而氨基糖作为微生物在土壤中残留的标识物,起到评估土壤微生物在土壤养分转化和有机质积累中的作用。因此,研究长期连作棉田土壤中氨基糖的积累和组成特性变化,旨在评价棉花长期连作及秸秆还田对棉田土壤中养分的微生物转化过程和活化机理。本文依托棉花长期连作
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新疆棉花的主要耕作制度为长期连作伴随秸秆还田,秸秆还田不仅为土壤微生物提供充足的养分和能源,还能提高微生物活性及群落结构,是绿洲棉田土壤有机培肥的主要方式。而氨基糖作为微生物在土壤中残留的标识物,起到评估土壤微生物在土壤养分转化和有机质积累中的作用。因此,研究长期连作棉田土壤中氨基糖的积累和组成特性变化,旨在评价棉花长期连作及秸秆还田对棉田土壤中养分的微生物转化过程和活化机理。本文依托棉花长期连作定位试验,应用高效液相色谱法测定了棉花土壤三个土层中不同连作年限及连作9年团聚体中氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸的含量,研究了长期连作及秸秆还田下棉田土壤基本理化性质和氨基糖的积累特征,揭示新疆绿洲连作棉田土壤微生物的转化机制。主要得出以下研究结果:1.长期连作棉田土壤中全氮及有机碳、全磷、全钾的含量均明显增长,且随棉花连作年限的不断增加其含量逐渐累积,变化趋势总体表现为:29a>24a>19a>14a>9a,连作29年含量最高,分别为:713.17 mg·kg-1、15.89 g·kg-1、1.08 g·kg-1、23.17 g·kg-1,分别比9a处理高40.23%、25.22%、24.14%、27.66%;连作年限间土壤硝态氮和铵态氮含量变化范围分别为5.86～9.83 mg·kg-1和4.98～7.35mg·kg-1,均随着连作棉田种植年限的增加呈增加趋势,在29年时最大。而土壤C/N相对来说比较稳定,在连作年限间表现为差异不显著。2.长期连作棉田土壤中总氨基糖及氨基单糖的含量明显升高,且随棉花连作年限的不断增加,棉田土壤中总氨基糖、氨基葡萄糖和氨基半乳糖的含量均呈逐渐增加的趋势,连作29年时其含量分别为:150.43～178.18 mg·kg-1、104.29～124.95 mg·kg-1、40.60～47.64 mg·kg-1,比连作9年增加25.03%～99.85%、20.01%～91.85%、48.92%～145.32%;而胞壁酸含量变化为先降低后显著增加,在10～30cm两个土层内均以29a最高,分别为:6.26 mg·kg-1、5.55 mg·kg-1。其中以氨基葡萄糖的累积最具明显优势,占土壤总氨基糖的70.43%～71.14%;在土层0～30 cm深度范围内,随土层深度的增加总氨基糖及3种单糖的含量都表现为降低,以0～10 cm土层含量最大;土壤中Glu N/Mur A值随着棉田连作年限的增加总体呈增大趋势,并且对0～20 cm土层影响较大,在0～30cm三个土层深度内,29a分别比9a高39.66%、25.02%、50.96%。3.棉花连作9年0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层不同团聚体粒径中土壤氨基糖的含量变化显著,土壤总氨基糖(104.18～166.02 mg·kg-1)、氨基葡萄糖(73.59～122.26 mg·kg-1)、氨基半乳糖(26.43～37.19 mg·kg-1)和胞壁酸(4.06～6.56 mg·kg-1)四者含量的变化趋势基本一致,均表现为随土壤团聚体粒径的增大而增加,总氨基糖及3种单糖含量均在大颗粒大团聚体（>2000μm）内含量最高,分别为:166.02 mg·kg-1、122.26 mg·kg-1、37.19 mg·kg-1、6.56 mg·kg-1;且在三个土层深度中,其含量均随土层深度的加深而呈逐渐降低趋势,以表层0～10 cm内最高。结论:棉花长期连作伴随秸秆还田能够增加土壤中有机碳、氮素及养分含量,提高土壤质量及稳定性,并促进土壤中总氨基糖及3种氨基单糖含量的积累。棉花长期连作及秸秆还田土壤中以氨基葡萄糖为代表的真菌微生物残体的相对贡献较大,使土壤中有机质的转化向着真菌群体为主导的地位转变,进而提高土壤微生物活性及有机质转化和积累能力。
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