基于资源和生境调控的保护性耕作措施对土壤结构和微生物量的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1. 研究意义

近年来，针对发展可持续的农业管理措施获得了全世界的关注。偏重高产的传统集约农业依赖频繁耕作及化肥和农药，不仅增加了种植者对化石能源的依赖性和经济负担，而且也付出了破坏生态环境的高昂代价^[1]，并加剧了人们对食品安全问题担忧^[2]。农业可持续发展的关键在于保护农业自然资源和生态环境，把农业发展、农业资源合理开发利用和资源环境保护结合起来，尽可能减少农业发展对农业资源环境的破坏和污染，置农业发展于农业资源的良性循环之中，提高作物产量和品质，并能直接给农民带来经济上的效益^[3]。国际上的主流观点认为：应用生态学理论、整合传统农业知识，通过农业废弃物等可更新资源的再利用及实施保护性耕作，并利用生态集约化的新思路，不仅可以提高土壤养分吸收的多样性、促进土壤结构的稳定性^[4-6]土壤生物的生命活性^[7]，并能进一步通过土壤生物自调节生态过程提供更多的农业生态服务功能，最终保护生态环境。因此，基于农业废弃物利用及少免耕的管理措施，已成为满足农业持续稳定发展的最佳途径^[8]。

2. 国内外研究概况

2. 研究的基本内容和问题

2. 项目研究的目标、内容和拟解决的关键问题

2.1 研究目标

本项目借助位于江西红壤研究所的长期定位试验（调控有机物料和耕作对红壤生态系统的影响），旨在通过资源和生境调控，阐释土壤结构和微生物量的变化。

3. 研究的方法与方案

3.研究方案、技术路线、实验方案及可行性分析

3.1 研究方案

本项目以2011年在江西红壤研究所的RESILIENT定位试验为基础，该试验选择了当地来源丰富的有机废弃物为材料（猪粪和稻草秸秆，代表不同质量的有机物料），结合少免耕技术，旨在通过资源和生境调控，阐释红壤生态系统结构和功能的演变过程和机制。试验采用三因素完全交互随机（区组）设计，三个试验调控因素分别是：水稻秸秆（添加与否）、猪粪（添加与否）和耕作措施（常耕和免耕）。试验共设8个处理，3次重复。

水稻秸秆的代号是R（不施和施用分别用0和1代替），猪粪的代号是M（不施和施用分别用0和1代替），耕作的代号是T（常耕和免耕分别用0和1代替）。8个处理分别是R0M0T0，R0M0T1，R0M1T0，R0M1T1，R1M0T0，R1M0T1，R1M1T0，R1M1T1。小区（处理）施肥方案参见见表1，控制氮磷钾施入总量在各处理一致，每个处理三次重复。

小区处理排列图如下：

试验小区化肥氮、磷、钾施用量分别为：尿素30公斤/亩(46%)，钙镁磷肥30公斤/亩(11%) 氯化钾25公斤/亩(纯钾52%，氧化钾60%)，这样增磷降钾调整后得到的氮、磷、钾（纯元素）比例：1:0.25:0.95。

稻草和牛粪的常规亩施用量分别是：稻草每亩200kg，猪粪每亩100kg。稻草的氮、磷、钾含量分别是N 0.7%，P₂O₅ 0.15%，K₂O 0.85%；猪粪的氮、磷、钾含量分别是，干样：N 2%、P₂O₅ 1.2%、K₂O 1.3%。所有的肥料都一次性作基肥施用。

表1、各处理稻草、猪粪及化肥施用量（g/小区）

样品采集：在玉米的成熟期采集深度0-10cm和10-20cm的土壤样品，鲜样在室内进行分析。

3.2 技术路线

本课题的技术路线如下图所示：

3.3 实验方法

（1）实验指标和方法

土壤呼吸：取30g鲜土于呼吸瓶中，加5ml 0.4M NaOH，放在28C培养箱培养24h。24h后，气相测定；

微生物量碳、氮：采用氯仿熏蒸_硫酸钾溶液直接浸提法测定；

容重：容重环法；

团聚体分级：湿筛法；

土壤紧实度：SC-900土壤紧实度仪。

（2）数据统计方法：资源（物料添加）、生境（耕作措施）和土层深度（采样层次）对土壤理化、生物指标的影响采用三因素（422）方差分析方法若土层深度和生境的交互作用对特定指标产生显著影响，则针对单独土层进行双因素方差分析以明确资源和生境的显著影响。如果方差分析的结果达到显著水平，则利用最小显著极差法（LSD）进行处理均值的比较。基于数据集相关性的主成份分析（PCA）用于揭示土壤结构和微生物量和土层深度的响应。

3.4 可行性分析

（1）工作积累：课题研究所在的土壤生态实验室具备长期从事土壤生物群落结构研究的基础，在主要实验方法和测定项目方面都具备丰富的经验。

（2）前期精心维护的有机物料和耕作措施调控定位试验小区为项目的顺利实施提供了基本条件。

（3）本人来自资环专业，对科研具有浓厚兴趣。在前期参与SRT过程中对实验操作具有一定的实践基础。学业期间主修《生态学》、《土壤学》、《普通微生物学》、《土壤农化分析》、《土壤生态学》、等主要课程；同时还在SRT进行期间学习了线虫分离与属种的鉴定，为本研究打下了坚实的基础，有助于本实验的顺利实施和圆满完成。并且有对生态学及土壤学均颇有研究的老师负责统一指导。

总之，本课题研究目标明确、研究内容集中。土壤生态实验室是国家重点学科土壤学科重点建设的实验室，实验条件完全能满足本项目的需求。

4. 研究创新点

土壤生态系统功能是农业可持续发展的基础，而土壤微生物学性质对土壤的生态系统功能具有重要影响。本项目结合生境和资源这两种限制土壤生物发展的重要生态因子，利用红壤地区农业废弃物等可更新资源的再利用及实施保护性耕作，应用生态学理论、整合传统农业经验，在研究思路和目标上具有较强的针对性。

5. 研究计划与进展

5. 研究计划及预期进展

2013.11-2013.12 查阅相关文献资料，对本课题研究有关知识进行补充，完成课题开

题报告；