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本文以农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外科学观测试验站的稻-稻-冬闲连作长期肥料定位试验为平台，研究了长期不同施肥模式对红壤水稻土微生物生态特征和土壤酶活性的影响；探讨了长期不同施肥模式对红壤水稻土Bradford反应土壤蛋白质(BRSP)含量的影响，并对土壤BRSP的测定方法进行了改进。为弄清BRSP在土壤生态系统中的作用，探讨了BRSP与有机C、全N含量及1-2 mm团聚体之间的关系；研究了长期不同施肥对土壤潜在毒性元素含量的影响，并验证了BRSP在钝化土壤潜在毒性元素的作用；调查了长期施肥条件下稻田杂草的种群组成及其生物多样性，并探讨了BRSP与水稻产量、稻田杂草种群及生物多样性指数之间的关系。主要结果如下：
长期不同施肥显著影响土壤1-2 mm团聚体中总BRSP(T-BRSP)和易浸提BRSP(EE-BRSP)含量。有机无机肥料配合施用能显著提高土壤中BRSP含量，以NPK+稻草还田提高BRSP含量的效果最佳。经25年施用不同肥料后，1-2 mm土壤团聚体中2种形态BRSP含量与土壤SOC和TN含量呈显著正相关。研究发现，<1 mm土壤团聚体中同样有BRSP，并且处理间的变化趋势与1-2 mm团聚体间的变化趋势相似。试验结果显示，过1 mm筛土壤中T-BRSP和EE-BRSP含量与1-2mm团聚体中含量的相关性均达到极显著水平，土壤SOC和TN含量的相关性也都达到了极显著水平。
田间试验结果表明，有机无机肥料配合施用均能明显增加土壤中细菌和放线菌数量，减少真菌数量；NPK肥配合稻草还田对提高土壤微生物活度的效果最为明显；有机无机肥料配合施用能显著提高土壤微生物生物碳和微生物生物氮量，同时，又可降低土壤微生物碳氮比。有机无机肥料配合施用对提高土壤中自生固氮菌、氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌等功能微牛物有显著的作用；与长期不施肥处理(CK)相比，施肥能提高土壤中蛋白酶、脲酶和活性过氧化氢酶活性，有机无机肥料配合施用的效果更为明显，尤其是稻草还田配合化肥施用提高过氧化氢酶的效果更佳。长期不同施肥处理土壤中的T-BRSP和EE-BRSP含量部与土壤中自牛固氮菌、氮化细菌、硝化细菌、反硝化细菌数量以及蛋白酶、脲酶和H2O2酶活性之间均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的相关性，而与土壤中细菌、放线菌、真菌数量以及微生物活度之间的相关性没有达到显著水平(P<0.05)。
经25年不同肥料处理后，土壤中全Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等潜在毒性元素含量均呈现富集的趋势，其中四个处理的土壤中全As和六个处理的全Co含量也呈现富集。除Cd外，土壤中的潜在毒性元素主要是以残留态形态存在的。长期不同施肥的所有处理土壤中Cd均超过二级“国家土壤环境质量标准”，NK处理土壤中的全Ni和NKM处理土壤中的全Cu含量超过二级“国家土壤环境质量标准”。BRSP能钝化土壤中的As、Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等潜在毒性元素，不同施肥处理中的BRSP在钝化土壤中不同潜在毒性元素的数量是不相同的。
在长期不同施肥条件下，稻田杂草的种群组成及其生物多样性会发生很大改变，尤其是优势杂草的种类。本研究结果表明，土壤N素养分、田间地面光照条件是造成杂草种群及其多样性改变的最重要影响因子，田间杂草种类数量随土壤N素养分的提高而减少，而随田间地面光照条件的改善而增多；其次，在一定程度上，土壤P素养分能影响水稻田间杂草的种群组成；不同肥施处理中的优势杂草种群是不同的。总的说来，在长期不施肥的条件下，尤其是不施用N肥，田间的杂草生物多样性将更为丰富。通过BRSP含量与水稻产量、杂草种群组成及生物多样性之间相关性的分析发现，长期不同施肥处理土壤中的EE-BRSP含量与杂草种类数、杂草总密度、H’和DMG之间均呈显著或极显著的负相关，而T-BRSP含量与水稻产量、上述各杂草生物指数之间的相关性均未达到显著水平。