不同麦秸还田模式对稻田土壤微生物活性和微生物群落组成的影响

发布时间：2021-10-02 05:36

　　为探讨典型稻麦轮作区土壤微生物活性和群落组成对麦秸还田的响应规律,开展大田试验研究了麦秸直接还田、麦秸与氮肥配施、麦秸泡田还田三种模式下,稻田土壤微生物量碳和微生物量氮含量、酶活性和微生物群落组成的变化响应规律。结果表明:三种麦秸还田模式均显著提高稻田土壤微生物量碳（251 mg·g–1vs 263～282 mg·g–1）、氮（16.9 mg·g–1vs 24.6～27.6 mg·g–1）含量,降低微生物量碳氮比（14.9 vs 8.58～10.7）,提高土壤中多酚氧化酶活性（16.7 mmol·g–1·h–1vs 21.5～24.8 mmol·g–1·h–1）,但对于酸性磷酸酶活性并无显著影响。稻田土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性的变化在不同麦秸还田模式下存在显著差异,秸秆直接还田和麦秸与氮肥配施还田显著提高过氧化氢酶活性;麦秸泡田还田对过氧化氢酶活性无影响,但显著提高蔗糖酶活性;而秸秆直接还田和麦秸泡田还田则显著降低脲酶活性。基于高通量测序,稻田土壤中优势细菌是绿弯菌门（Chloroflexi,24.2%～25.5%）、放线菌门（Actinobacteria,21.5%～24.1... 

【文章来源】：农业环境科学学报. 2020,39(01)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

不同麦秸还田模式下稻田土壤微生物量碳、氮含量以及微生物量碳氮比的变化

与对照土壤相比，麦秸还田处理对稻田土壤中主要优势菌门丰度的影响见图4。由图4可知，麦秸还田条件下稻田土壤中优势菌变形菌门（Proteobacteria）的丰度由18.2%提高至20.7%，而其他优势菌门并无显著变化。研究还发现，不同麦秸还田模式之间土壤中优势菌门并无显著差异（图3）。以上结果表明，麦秸还田显著提高了稻田土壤中变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度，但对其他优势菌门相对丰度并无显著影响，且不同麦秸还田模式之间稻田土壤中优势菌门相对丰度也无显著差异。为了进一步探究麦秸还田对土壤中细菌群落组成的影响，我们对不同麦秸还田模式下土壤中细菌群落组成进行了非度量多维尺度分析（NMDS）（图5）。结果显示，与对照土壤相比，S和SN处理下土壤中细菌群落组成有一定的迁移；SP和对照之间细菌群落组成正好重合。以上结果表明，麦秸直接还田和麦秸与氮肥配施还田改变了土壤中细菌群落组成，但麦秸泡田还田并未改变土壤中细菌群落组成。

土壤微生物量碳氮是土壤微生物躯体中所固定的碳素和氮素，是土壤养分的储存库。已有研究表明，秸秆覆盖还田能够显著提高土壤微生物量碳氮含量[11]。本研究也发现麦秸还田下稻田土壤中微生物量碳含量有上升趋势，同时微生物量氮含量显著提高。这很可能是由于秸秆还田提高了土壤中DOC含量，为微生物生长和繁殖提供了大量碳源，从而提高了土壤微生物量。土壤微生物生长不仅受碳源的影响，氮肥的调控也会影响土壤微生物的量[26]。当秸秆与氮肥配施还田时，氮肥施用为微生物生长提供了较多的氮源，刺激了微生物的生长[26]，因此麦秸与氮肥配施还田下土壤中微生物量氮含量最高。已有研究表明，秸秆还田条件下，土壤微生物量的增加能够促进土壤酶内在的分泌物数量，从而提高土壤酶活性，而土壤酶能够催化土壤中的生物化学反应，对土壤肥力有着重要的影响[27]。本研究也发现麦秸还田显著提高了土壤中多酚氧化酶活性。氧化还原酶在土壤转化过程中有很重要的作用，其中多酚氧化酶与土壤有机质的形成有关，是腐殖化的一种媒介[28]。麦秸还田条件下多酚氧化酶活性的提高很可能主要是有效促进秸秆腐质化，从而提高土壤有机质含量。而磷酸酶活性主要参与土壤中磷素的转化，本研究发现三种麦秸还田模式下土壤有效磷含量并无显著变化，因此三种麦秸还田对土壤磷酸酶活性也无显著影响。此外，稻田土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性对不同麦秸还田模式响应有所差异。过氧化氢酶活性从某方面反映了加入到土壤中的秸秆的分解状况，与土壤有机碳的转化有关[29]。与麦秸泡田还田相比，麦秸直接还田和麦秸与氮肥配施还田时，泡田时间较短情况下，土壤中含氧量较高易于好氧微生物生长，而泡田时间延长的情况下土壤中含氧量逐渐降低，形成一定的厌氧环境，厌氧微生物量逐渐增多，其对秸秆的分解程度通常不如好氧微生物彻底。因此秸秆分解较快的麦秸直接还田和麦秸与氮肥配施还田下土壤过氧化氢酶活性更高。而蔗糖酶活性在麦秸泡田还田处理下较高，很可能是因为厌氧条件下，有机质分解不够彻底，释放出较多蔗糖，因此需要较高的蔗糖酶来进一步分解成更小分子有机碳。脲酶活性主要是与土壤中氮的供给与利用情况密切相关[29]。本研究发现麦秸还田显著提高了土壤中溶解性有机碳含量，而微生物对土壤中C、N的利用有一定的比例范围，一旦C/N比值变大，势必引起微生物对N源的争夺利用，麦秸直接还田和麦秸泡田还田下随着秸秆的施入，土壤中碱解氮含量显著降低（37.5mg·kg-1vs 28.6～31.3 mg·kg-1），造成土壤氮缺乏[30]，从而降低脲酶活性。而麦秸与氮肥配施还田随着氮肥施用量的增大增加了土壤中碱解氮含量（49.4 mg·kg-1），因此脲酶活性则又有所提高。

【参考文献】：
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本文编号：3418064