本文以黑龙江省塔河、带岭和帽儿山作为纬度地带性代表样地,研究了四种不同施肥处理(施加有机肥、施加无机肥、有机肥配施无机肥和田间林地)下,土壤中速效磷、速效钾、全氮、有机质、pH值等理化因子和过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶、中性磷酸酶等土壤酶活性的空间分布及规律,并通过解析耕作土壤中微生物(细菌、真菌和放线菌)群落结构,得到了耕作生态系统中土壤微生物的纬度地带性特征,分析了微生物与理化因子之间的相互关系,讨论了不同施肥处理方式对理化性质、土壤酶活性及微生物群落多样性的影响。本研究通过对黑龙江省不同纬度耕作土壤的研究,可为今后研究该区域耕作生态系统的营养元素循环、动植物残体降解、病虫危害及土壤各指标等提供评价该系统可持续性发展的理论参数。主要研究结果如下:(1)对黑龙江省东部林区塔河、带岭及帽儿山的耕作土壤进行了7项理化指标的测定,通过对这7项理化性质描述性特征的分析,总结出不同施肥处理方式下土壤理化性质的特征,结果表明:耕作土壤速效钾(AK)、全磷(TP)和有机质(OM)含量随纬度降低而降低,塔河地区最高,其次依次为带岭、帽儿山;全氮(TN)和pH值则随纬度降低而升高,依次为帽儿山、带岭、塔河;速效磷和含水量的变化趋势相同,均为带岭>塔河>帽儿山。(2)对黑龙江省东部林区耕作生态系统进行土壤酶活性分析,结果表明:塔河、带岭、帽儿山土壤脲酶和蔗糖酶随着纬度的降低而降低,过氧化氢酶和中性磷酸酶活性呈先降低后升高的趋势,纤维素酶活性则呈先升高后降低的趋势。(3)塔河、带岭、帽儿山耕作土壤中的微生物,采用稀释涂布平板法进行计数、分离纯化,并将所得细菌进行形态学鉴定及生理生化实验,根据《伯杰氏细菌鉴定手册》第八版进行鉴定,对所得真菌和放线菌进行插片观察,结果表明:各采样点土壤微生物数量总体趋势为:细菌>放线菌>真菌,其中有机肥、有机肥配施无机肥处理土壤三大微生物数量均明显高于田间林地,而无机肥处理土壤中,除真菌数量较田间林地高以外,细菌数量和放线菌数量均低于田间林地。塔河、带岭和帽儿山样地分别分离得到细菌:57株、43株、63株;真菌:27株、28株、22株;放线菌:27株、31株、52株。得到的163株细菌分属于29个菌属,77株真菌分属于23个菌属,110株放线菌分属于16个菌属;固氮菌属(Azatobacter)和芽孢杆菌属(Bacillus)是各样地共有细菌菌属且均为各样地的优势菌属;帚霉属(Scopulariopsis)、毛壳菌属(Chaetomium)、脉孢菌属(Neurospora)、头孢霉属(Cephalosporium)、短梗霉属(Aureobasidium)和青霉属(Penicillium)为各样地的共有真菌菌属且青霉属(Penicillium)为各样地的优势菌属;各地区耕作土壤中放线菌种类差异较小;各样地中存在各自特有菌属,表现出环境异质性对微生物种类与分布的影响。(4)对塔河、带岭、帽儿山微生物群落结构进行多样性分析,结果表明:黑龙江省东部林区的三个采样点多样性总体趋势为,多样性指数:帽儿山>塔河>带岭,均匀度指数:带岭>帽儿山>塔河,丰富度指数:帽儿山>带岭>塔河,且有机肥配施无机肥处理样地各多样性指数高于其他处理。(5)对各样地耕作土壤微生物群落与速效钾(AK)、全磷(TP)、全氮(TN)、速效磷(AP)、有机质(OM)、pH、含水量(MC)等理化指标进行典型对应分析(CCA)。结果表明:全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)是影响耕作土壤微生物群落结构的主要环境因子,各样地施肥处理土壤微生物群落结构差异较大,且与田间林地之间的相似性较低。
