玉米秸秆覆盖还田量对黑土微生物碳代谢活性与多样性的影响

  目的  针对东北黑土区长期集约化耕作导致的土壤退化问题,开展不同秸秆覆盖还田量对土壤微生物碳代谢特征的影响及其驱动因素的研究。  方法  采用MicroRespTM方法结合土壤碳氮含量等理化性质,测定土壤微生物碳代谢能力及其影响因素,使用Past v2.16、Canoco 5.0等软件对微生物群落功能多样性、结构差异以及土壤理化性质和微生物群落碳代谢特征间的关系进行分析。  结果  秸秆连续覆盖还田14年后,土壤微生物对羧酸类与氨基酸类碳源的代谢活性显著降低,但对外源碳底物的代谢多样性显著增强。67%和100%秸秆还田显著改变了土壤微生物群落碳源代谢结构,100%秸秆还田下微生物对芳香酸类碳源的相对代谢活性提高。土壤微生物对碳源的代谢活性主要与土壤碳氮含量显著相关,土壤可溶性碳与碱解氮含量分别是影响土壤微生物碳源代谢多样性和结构的主要理化因子。  结论  长期秸秆还田可以通过降低土壤微生物对易利用碳源的代谢需求、提高对碳源的代谢多样性而改善免耕土壤微生物碳代谢功能。本研究可为优化东北黑土区保护性耕作管理模式、促进该地区农业可持续发展提供微生物学参考。     

玉米秸秆还田及施磷量对黑土磷吸附与解吸特性的影响

以探究松嫩平原玉米连作条件下,秸秆还田与施磷量互作对黑土磷吸附与解吸特性的影响为目的。该试验采取二因素裂区试验设计,主因素为玉米秸秆还田方式,分别为秸秆不还田(S0)、秸秆翻埋还田(S1)和秸秆焚烧还田(S2);副因素为施磷水平,分别为0(P0)、34.50(P1)、69(P2)、103.50(P3)kg/hm~2(P_2O_5)。结果表明:1)Langmuir等温吸附方程最适合拟合黑土对磷的吸附特征。2)秸秆还田与施磷量均显著影响黑土对磷的吸附与解吸特性,且两者互作效应显著。在相同秸秆还田方式下,随着施磷量的增加,土壤对磷的吸附能力均逐渐降低,而土壤中磷的解吸量和解吸率均逐渐增加,其中以S0条件下差异最大,S2条件下次之,S1条件下差异最小。在相同施磷水平下,与S0处理相比,S1和S2均能降低土壤对磷的吸附能力,增加土壤中磷的解吸量和解吸率,其中以不施磷肥(P0)处理下差异最大,而在施高磷(P3)处理下差异不显著,此外,S1与S2在各施磷水平下差异均不显著。3)不同施磷处理下的标准需磷量(standardPrequirement,SPR)为71.02～91.67 kg/hm~2,其中以S1P2处理的SPR(73.58 kg/hm~2)与P2施磷水平(69 kg/hm~2)最相近,是松嫩平原黑土区较为适宜的施磷方式。     

长期秸秆还田和施肥对黑土肥力及玉米产量的影响

基于长期定位试验(17年):不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+秸秆(NPKS)处理,研究了长期秸秆还田对黑土肥力和玉米产量的影响和贡献。结果表明:与2003年初始土壤属性相比,CK处理0~40 cm土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著下降(P<0.05)。NPKS处理0~20 cm和20~40 cm土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量则分别显著增加了6.6%~16.4%、4.6%~17.3%、8.0%~15.0%和59.4%~61.5%(P<0.05)。与CK处理相比,NPKS处理0~20 cm和20~40 cm土层土壤容重分别下降了14.8%和4.50%,0~20 cm土层的通气孔隙度增加了43.7%。NPK和NPKS处理的平均产量较CK处理分别增加了54.9%和65.2%,NPKS处理的平均产量比NPK产量增加6.6%(P<0.05)。0~20 cm土层,土壤有机质和全氮含量对玉米产量的贡献度>30%,而20~40 cm土层土壤碱解氮的贡献度最高达到35.7%。土壤物理属性在0~20 cm土层,土壤毛管孔隙和土壤容重对玉米产量贡献最高;20~40 cm土层,容重对玉米产量的贡献度最高达到56.9%。因此长期秸秆还田能够显著提高40 cm以上土层土壤的肥力,改善土壤容重和孔隙度,从而间接影响玉米的产量。     

连续多年秸秆还田对玉米耕层土壤理化性状及微生物量的影响

在甘肃农业大学平凉玉米育种站设计试验,以未进行秸秆还田、连续3年还田（2007-2010年）、连续6年还田（2005-2010年）及连续9年还田（2002-2010年）的玉米田为研究对象,通过测定其耕层土壤理化性状及主要土壤微生物数量的变化,探索连续秸秆还田处理对土壤养分及微生物环境改良效应。结果表明：连续秸秆还田结合土壤浅耕,能够降低耕层深层土壤容重,对土壤高pH值有一定改良降低作用,显著增加0-20cm耕层SOM、TN、TP、AN、AP及AK等含量,且表现H9〉H6〉H3〉CK,但在20-40cm土层中除SOM较CK各处理间差异显著外,其他指标变化处理间差异水平未达显著（P〈0.05）,连续秸秆还田使0-40cm土层细菌、真菌、放线菌群体数量明显增加,还田9年耕层0-40cm土壤中细菌、真菌增幅最大,较对照的分别增加152%,159%,而放线菌增幅较低为15.1%;0-20cm土层根际土壤微生物量碳值（MBC）亦显著增加,说明连续秸秆还田有效增加土壤微生物C源供给。     

种还分离玉米秸秆还田对土壤微生物量碳及酶活性的影响

在种还分离模式下采用尼龙网袋法对玉米秸秆还田进行田间原位模拟,比较不同秸秆还田量在不同还田深度下对土壤总有机碳、微生物量碳、纤维素酶活性和过氧化氢酶活性的影响。试验设置秸秆还田量0(R0),0.44%(R1),0.88%(R2)和1.32%(R3)4个水平和3个还田深度0—15,15—30,30—45cm交叉处理。结果表明:还田1年时,在0—15cm土层,土壤总有机碳、微生物量碳、纤维素酶活性和过氧化氢酶活性均随秸秆还田量增加而提高,且R3处理提升效果最显著,分别达到30.98%,101.16%,172.72%,5.40%;在15—30cm土层,秸秆还田处理的土壤总有机碳、微生物量碳含量和过氧化氢酶活性高于R0处理,但R1、R2、R3之间无显著性差异,纤维素酶活性随秸秆还田量增加而变大;在30—45cm土层,R2、R3处理的土壤总有机碳、微生物量碳含量和纤维素酶活性显著高于其他处理,各处理的过氧化氢酶活性并无显著差异。还田2年与还田1年相比,各处理的土壤总有机碳、微生物量碳、纤维素酶活性均降低,降低幅度分别为8.59%~35.36%,6.74%~29.16%,6.18%~31.72%,但过氧化氢酶活性呈增加趋势,以R3增幅最大,随土层加深,提升幅度为14.14%,10.14%,12.11%。说明在种还分离模式下可以高量秸秆还田,并可有效改善土壤肥力。     

东北黑土区玉米秸秆还田对土壤肥力及作物产量的影响

东北黑土区是我国重要的优质商品粮生产基地,在保障国家粮食安全中起着重要的作用。但是黑土开垦以来,由于高强度利用和不合理耕作出现了土壤肥力下降,理化性质恶化,水土流失严重和生态环境脆弱等一系列问题,已经成为影响粮食安全保障的潜在威胁。秸秆还田是一项能够提高土壤肥力、改善土壤物理性质和提高微生物活性的农业管理措施,但是也有研究发现秸秆还田对作物产量有一些负面的影响。本文综述了东北黑土区进行秸秆还田对土壤物理性质、有机质及养分含量、微生物活性和作物产量的影响,旨在为该区域内秸秆还田应用提供理论支撑。     

秸秆还田对长期不同施肥黑土微生物残体碳的影响

  【目的】  研究长期施肥以及秸秆还田对黑土中微生物标识物氨基糖含量的影响,以期为调节黑土碳循环提供理论支撑。  【方法】  吉林省农业科学院黑土长期定位试验始于1990年,2018年选取其中不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(MNPK) 三个处理进行秸秆微区田间试验。这三个处理的土壤中分别再设加入1 cm 长玉米秸秆6000 kg/hm2的处理(CKS、NPKS、MNPKS)和不加入玉米秸秆的处理(CK、NPK、MNPK),共6个处理。秸秆与土壤混匀后置于PVC框(长0.9 m、宽0.6 m、高0.6 m)内,PVC框上端高于地面20 cm。在PVC框埋入土壤60天(夏季)、150天(秋季)后,取土样测定理化性状及氨基葡萄糖(GluN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurN)含量。微生物真菌残体碳和细菌残体碳含量依据各氨基糖含量计算。  【结果】  与CK相比,NPK和MNPK处理能够促进氨基糖在土壤中的积累,其中第60天氨基葡萄糖分别显著增加18.81%和105.36%;胞壁酸分别显著增加19.62%和129.30%。两种施肥措施均能提升土壤中微生物残体碳的含量,而且MNPK处理微生物残体碳积累量较CK处理高出近1倍。各处理中真菌残体碳含量要远高于细菌残体碳含量,两种施肥措施均会降低真菌残体碳占微生物残体碳的比重,说明施肥会增加细菌在这一过程中对黑土有机碳积累的贡献。NPKS处理氨基葡萄糖占总氨基糖含量百分比明显增加,MNPKS处理真菌来源的氨基葡萄糖所占百分比也在第60天、第150天这两个时期内逐渐上升,表明真菌细胞死亡残体积累量在增加。  【结论】  添加秸秆后的MNPK处理促进了黑土中微生物残体碳的积累,NPK处理与秸秆添加相结合可以提高真菌残体碳在微生物残体碳中所占比重。因此,施肥和秸秆添加会使黑土中微生物群落组成发生变化,从而影响微生物残体的积累特征。     

免耕和秸秆还田对潮土酶活性及微生物量碳氮的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站玉米-小麦轮作保护性耕作定位试验平台,研究了全翻耕（(T)、免耕（(NT)、全翻耕+秸秆还田（(TS)以及免耕+秸秆还田（(NTS)处理分别对田间0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm土层酶活性及土壤微生物量碳、氮的影响。结果表明：①在0 ~ 10和10 ~ 20 cm土层内,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶、脱氢酶活性为免耕处理大于全翻耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理,以NTS处理最高,T处理最低;在20 ~ 30 cm土层中,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脱氢酶活性免耕处理大于全翻耕处理,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理。②在0 ~10和10 ~ 20 cm土层内,土壤微生物量碳、氮均为免耕处理大于全翻耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理;在20 ~ 30 cm土层中,微生物量碳以NTS处理最高,微生物量氮以TS处理最高;③4种处理下的土壤酶活性和微生物量碳、氮均随着土层的加深而减少,且在各土层中差异达显著水平。     

秸秆还田深度对黑土腐殖质和酶活性的影响

在田间条件下对耕地黑土3个土层(0~15、15~30、0~30 cm)进行玉米秸秆还田试验,研究不同秸秆还田深度土壤腐殖质各组分含量、土壤酶活性的变化及其相关性。结果表明:还田深度0~15、15~30、0~30cm土壤总有机碳含量与初始相应层次土壤分别增加9.5%、9.9%、10.7%,与0~15 cm相比,秸秆还田深度为15~30 cm时,有利于土壤有机碳的积累。与初始相应层次土壤比,未秸秆还田的土壤总有机碳含量降低了5.8%。土壤各组分有机碳含量与土壤蔗糖酶活性之间显著(或极显著)相关,土壤胡敏素碳含量与土壤过氧化氢酶活性之间显著相关,土壤富里酸碳含量与土壤脲酶活性之间显著相关。     

玉米秸秆粉碎还田对黑土坡面土壤侵蚀特征的影响

为探究玉米秸秆粉碎还田对黑土坡面土壤侵蚀特征的影响,对不同坡度(3°,5°和7°)下不同玉米秸秆粉碎还田量(0,25％,50％,75％和100％)坡面进行人工模拟降雨试验.结果表明:玉米秸秆粉碎还田措施具有调控径流作用,坡面产流时间延缓,产流率和径流量降低;秸秆还田量越大,产流时间延后越明显,平均径流流速越低;在3°坡...     

玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响

【目的】探索玉米秸秆炭对东北黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响,可为东北玉米集约化生产区秸秆资源利用和培肥土壤提供理论和实际应用基础。【方法】本研究以东北典型黑土区春玉米种植体系为研究对象,通过连续两年的田间原位试验,研究了添加500℃厌氧条件热解的玉米秸秆炭对土壤养分含量、 微生物和酶活性的影响及玉米秸秆炭对作物产量和氮素农学效应的影响。试验设三个处理: 1)PK+4 t/hm2秸秆还田(CK); 2)NPK+4 t/hm2秸秆还田; 3)NPK+4 t/hm2秸秆还田+2 t/hm2秸秆生产秸秆碳,在玉米成熟期取020 cm土壤样品和植株样品,采用常规方法进行相关项目的测定。【结果】 1)土壤养分分析结果。与秸秆还田相比,秸秆炭处理在2013和2014年土壤碱解氮含量(AN)分别提高了10.1%和9.7%,均达到显著水平(P0.05); 土壤速效磷含量(AP)分别提高了13.7%和27.3%,在2014年达到显著水平(P0.05); 土壤微生物量碳含量(SMBC)分别提高了13.5%和26.9%,土壤脲酶活性(URE)分别提高了22.3%和31.8%,2014年SMBC和URE升高均达显著(P0.05)。秸秆炭对土壤有机质(OM)、 全氮(TN)、 速效钾(AK)、 土壤微生物量氮(SMBN)和蔗糖酶活性(SUC)的提升效果在两年试验中均没有达到显著水平, 2)氮素农学效应影响结果。与处理2相比,处理3肥料氮偏因子生产力(PFPN)分别提高了3.3%和9.6%,肥料氮经济效益(EBN)分别提高了12.9%和27.5%,均在2014年表现出显著提高(P0.05); 而两年间处理3的玉米产量分别提高3.3%和9.5%、 肥料氮利用率(UEN)分别提高了3.9%和14.0%、 肥料氮农学效率(AEN)分别提高了11.6%和23.9%,但均未达显著水平。【结论】2年试验初步表明施用玉米秸秆炭可以提高土壤微生物活性和土壤酶活性,调节土壤与作物之间的养分供需,改善土壤养分状况,对提升氮素农学效应有作用。因此,玉米秸秆炭可作为秸秆资源高效利用的有效形式,其长期效果还需进一步试验。     

不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及冬小麦产量的影响

通过田间随机区组设计试验,研究了不同玉米秸秆还田量对接茬麦田土壤碳、氮肥力及冬小麦产量的影响。结果表明,秸秆还田可以增加土壤有机质和缓解土壤氮流失,提高土壤微生物碳、氮的固持和供给效果,增加土壤微生物量C/N,提高土壤供肥水平。从不同玉米秸秆还田量的效应对比与回归分析,进一步明确在黄土高原有灌溉条件的地区,施N 138 kg/hm2,玉米秸秆还田量9000 kg/hm2,能有效提高土壤肥力,可使接茬冬小麦显著增产7.47%。     

耕作方式和秸秆还田对砂姜黑土碳库及玉米小麦产量的影响

长期秸秆还田免耕覆盖措施导致沿淮区域砂姜黑土耕层变浅、下表层(10～30 cm)容重增加、土壤养分不均衡等问题凸显,限制了小麦-玉米周年生产力的提高。耕作和秸秆还田措施合理的搭配组合是解决这一问题的有效方法。通过8年的小麦-玉米一年两熟田间试验,设置4个处理:1)玉米季免耕-小麦季免耕秸秆不还田(N);2)玉米季深耕-小麦季深耕秸秆不还田(D);3)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦秸秆免耕覆盖还田(NS);4)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆深耕还田(DS)。通过分析作物收获后不同土壤深度(0～60 cm)总有机碳(TOC)、颗粒态碳(POC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化态碳(KMnO4-C)、可溶性有机碳(DOC)和土壤碳库管理指数(CPMI),并结合小麦-玉米的周年产量变化,以期获得培肥砂姜黑土的最佳模式。研究结果表明:1)相对于长期免耕措施(N),DS处理能够提高0～30 cm土层TOC、POC、MBC、KMnO4-C等组分含量和CPMI;而NS措施仅提高土壤表层(0～10 cm)TOC、活性有机碳组分含量和CPMI;2)DS处理显著提升了小麦-玉米的周年生产力,其麦玉的周年产量均值分别比N、D和NS处理高出14.7%、12.9%和8.5%;3)MBC和KMnO4-C对于耕作和秸秆还田措施都是较为敏感指示因子。总的来说,玉米季小麦秸秆覆盖还田+小麦季玉米秸秆深耕还田(DS)是改善沿淮地区砂姜黑土土壤碳库、提高小麦-玉米周年产量的一种有效农田管理模式。     

不同年限玉米秸秆还田对土壤微生物多样性的影响

秸秆还田是培肥地力、改良土壤的重要措施。内蒙古高原向松辽平原过渡地带春玉米区,玉米长期连作导致了耕层变薄、土壤次生盐渍化等土壤退化问题。采用田间定位试验的方法,研究连续多年(8、5、2年)秸秆旋耕还田条件下对土壤微生物的影响。结果表明,秸秆还田土壤中最丰富的细菌类型为变形菌门(Proteobac-teria),其次为放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes);真菌类型为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)。随着秸秆还田年限的增加,变形菌门和酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度增加、放线菌门相对丰度下降,拟杆菌门相对丰度较稳定;子囊菌门、担子菌门、接合菌门(Zygomycota)相对丰度先下降后上升,而球囊菌门(Glomeromycota)和壶菌门(Chytridiomycota)相对丰度变化规律相反;属水平上Sphingomonas、Lysobacter、Hannaella相对丰度先上升后下降,而Leptosphaeria和Mono-dictys相对丰度变化规律相反;Pseudarthrobacter、Fusarium相对丰度下降,Gaiella相对丰度较稳定;Guehomyces相对丰度增加;并且细菌和真菌相对丰度拐点均出现在秸秆还田5年后。随着秸秆还田年限的增加,土壤细菌和真菌多样性均有所降低;秸秆还田与秸秆不还田土壤的差异物种有Aquicella、Fusicolla和Spizellomyces;由此可推测,秸秆还田增加土壤氮和钾含量,减少病害;试验区连续多年的玉米秸秆还田改变了土壤微生物群落组成,玉米秸秆连续还田5年后土壤微生物多样性有下降趋势。     

秸秆还田对黑土亚表层微生物群落结构的影响特征及原因分析

为明确切碎秸秆与秸秆颗粒对黑土亚表层土壤微生物群落结构的影响效应,从而评价不同秸秆还田方式对亚表层的培肥效果,该研究于2016—2018年在东北黑土区进行一次性玉米秸秆深埋还田试验,设置切碎秸秆低量(QS1)、切碎秸秆高量(QS5)、秸秆颗粒低量(KL1)与秸秆颗粒高量(KL5)4种秸秆还田处理,并与秸秆不还田(CK)进行对比,于每年玉米收获季对土壤理化指标及微生物菌群结构进行监测。结果表明,1)秸秆还田第1年,切碎秸秆处理显著提高土壤总磷脂脂肪酸含量及真菌摩尔百分数,其高量处理较CK最高增加71.0%和120.5%,而秸秆颗粒处理对细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的摩尔百分数增幅更显著,其高量处理最高增加41.6%、29.7%和26.3%;还田第2年高量处理显著提高各菌群磷脂脂肪酸含量,且切碎高量处理的真菌摩尔百分数含量显著高于颗粒高量处理21.0%;还田第3年仅高量处理下的菌群结构有显著分异。2)还田初期切碎秸秆处理显著提高真菌:细菌比值,而低量还田则对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌比有提高,随还田时间的增加,高量还田比值提高更显著,利于长期维持生态系统稳定性。3)秸秆高量还田可显著改...     

耕翻和秸秆还田深度对东北黑土物理性质的影响

为了明确耕翻和秸秆还田深度对土壤物理性质的影响,在东北黑土区中部进行了6 a的耕翻和秸秆还田定位试验,设置了免耕（D0）、浅耕翻（0～20 cm）（D20）、浅耕翻+秸秆（D20S）、深耕翻（0～35 cm）（D35）、深耕翻+秸秆（D35S）、超深耕翻（0～50 cm）（D50）和超深耕翻+秸秆（D50S）7个处理开展研究,秸秆还田处理将10 000 kg/hm2秸秆均匀地还入相应的耕翻土层。结果表明,耕翻和秸秆还田深度是影响土壤物理性质的重要农艺措施。与初始土壤相比,免耕显著增加了0～20 cm土层土壤容重,减少了孔隙度、持水量、饱和导水率和>0.25 mm水稳性团聚体的含量（WAS>0.25）（P<0.05）,而对20～50 cm土层没有显著影响（P>0.05）。在0～20 cm土层,除了D50处理显著降低了WAS>0.25含量以外,D20,D35和D50处理对各项土壤物理指标均没有显著影响;而D20S和D35S处理则显著改善了该层各项土壤物理指标。在>20～35 cm土层,D35、D35S、D50和D50S处理显著改善了该土层各项土壤物理指标（除了2014年的容重）。在>35～50 cm土层,D50和D50S处理对各项土壤物理指标改善效果显著,特别是相应土层通气孔隙度和饱和导水率显著增加。研究结果表明耕翻配合秸秆对土壤物理指标的改善效果优于仅耕翻处理。综合评分结果也表明D35S和D50S处理分别对>20～35 cm和>35～50 cm土层土壤物理性质的改善效果最好,说明在质地黏重的黑土上深翻耕或者超深翻耕配合秸秆还田通过土层翻转秸秆全层混合施用能够显著改善全耕作层土壤的物理性质,增加耕层厚度,扩充土壤的水分库容,提高黑土的水分调节能力。     

秸秆还田对东北黑土碳氮磷钾化学计量特征及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是提升农田土壤肥力,改善土壤养分含量及有效性的重要措施。我们分析了东北黑土区不同秸秆还田方式下土壤碳氮磷钾含量和玉米产量的年际变化,并从土壤化学计量特征角度研究了土壤养分的有效性。【方法】依托2012年在东北黑土区建立的秸秆还田长期定位试验,选取秸秆移除(CK)、秸秆混合还入0—20 cm耕层(RI)和秸秆覆盖还田(RC) 3个处理,测定了处理实施1年(2013)、3年(2015)、5年(2017)和8年(2020)后,不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量及玉米产量,计算了土壤化学计量特征(C∶N、C∶P、N∶P),并分析了各指标之间的相关性。【结果】随试验年限的增加,在0—20 cm土层,CK处理SOC含量有所下降,TN含量基本保持不变,而RI和RC处理的SOC和TN含量均有所增加,RC处理下均为最高;RI处理的SOC和TN含量在0—20 cm土层分布相对均匀,RC处理SOC和TN含量在0—5 cm土层中明显增加,尤其在试验5～8年间的增幅明显升高。CK、RI和RC 3个处理的TP和TK含量均随试验年限的增加缓慢升高,处理间无显著...     

施肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对小麦分蘖期砂姜黑土耕层土壤细菌进行高通量测序,结合相关生物信息学分析,探讨了不施化肥秸秆不还田(CK)、施化肥秸秆不还田(F)以及不施化肥秸秆还田(W)3种处理土壤细菌群落组成、多样性和结构的变化。结果显示,测序共获得14 873个OTUs,计173 323条读数,平均读长439 bp。砂姜黑土细菌优势门(相对丰度10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);优势纲(相对丰度10%)为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteriia)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria);优势属(相对丰度1%)共47个,3个处理中均有分布的优势属21个,F处理的细菌优势属的种类最多,为39个。相对丰度最大的门、纲和属分别是变形菌门(38.7%~43.1%)、α-变形菌纲(14.5%~18.1%)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(4.6%~7.7%)。F处理细菌丰富度指数(Chao1指数和ACE指数)显著低于CK及W处理,W处理和CK处理土壤细菌丰富度指数无显著差异,与CK处理相比,F处理ACE指数降低22.8%。W处理土壤细菌Shannon多样性指数显著大于CK及F处理,W处理Shannon指数较CK处理提高4.1%,而F处理土壤细菌Shannon指数与CK处理无显著差异。F处理Simpson指数显著高于CK及W处理;F处理Simpson指数较CK处理提高38.1%,而W处理细菌Simpson指数最小,显著低于CK处理,较CK降低23.8%。分层聚类图显示在属的水平上,W处理和CK处理土壤细菌群落结构相似性较高,F处理与CK处理及W处理细菌群落结构差异较大。施化肥对土壤细菌优势类群组成、相对丰度及群落结构的影响大于秸秆还田,施化肥显著降低了土壤细菌丰富度,秸秆还田显著提高了土壤细菌的多样性。     

夏玉米秸秆还田量和施氮量对冬小麦产量和氮素利用的影响

  【目的】  研究夏玉米秸秆还田量和施氮量对冬小麦产量和氮素利用的影响,为提高秸秆和氮肥利用效率,实现冬小麦高产高效提供理论依据。  【方法】  本试验于2019—2021年在山东农业大学试验站进行。分别在夏玉米秸秆全量还田(S)、半量还田(1/2S)和不还田(CK)条件下,设施氮量为N 210 kg/hm2 (N)和178.5 kg/hm2 (?15%N),即SN、S?15%N、1/2SN、1/2S–15%N、CKN和CK–15%N,共6个处理。分析小麦不同生育时期地上部氮素积累量、氮素营养指数(NNI)、氮素吸收效率(UPE)、吸收氮素利用效率(UTE)和氮素利用率(NUE)。  【结果】  与CKN处理相比,SN、S–15%N和1/2SN处理的小麦产量分别显著增加了12.79%、11.24%和12.63%,成熟期地上部氮素积累量分别显著增加了24.45%、22.81%和23.51% (P<0.05)。SN和1/2SN处理小麦成熟期土壤无机态氮累积量分别较CKN处理显著增加了4.81%和3.19%,S–15%N和1/2S–15%N处理较CK–15%N处理分别显著增加了8.28%和5.15%。小麦拔节期,CKN处理的NNI为0.90,其余处理较CKN显著降低8.14%～25.56%。小麦开花后,SN处理的NNI大于1,且比CKN显著增加了28.66%;S–15%N和1/2SN的NNI分别为0.98和1.08,分别较CKN处理显著增加20.66%和17.45%。SN、S–15%N和1/2SN处理的UPE较CKN分别显著增加16.99%、42.65%和27.15%。与CKN相比,SN和S–15%N处理的UTE分别显著降低10.68%和8.29%。SN、S–15%N和1/2SN处理的NUE较CKN分别显著增加10.41%、29.55%和14.19%。  【结论】  不减少氮肥用量(N 210 kg/hm2),夏玉米秸秆半量还田与全量还田的小麦产量无显著差异;与施氮量210 kg/hm2相比,减施15%氮肥,玉米秸秆全量还田不会显著降低小麦产量,且获得更高的氮肥利用效率,而半量还田小麦产量显著降低。     

不同还田量对秸秆养分释放规律及微生物功能多样性的影响

秸秆还田试验采用尼龙网袋田间埋土试验方法,设置5个秸秆还田量水平:CL1(20 g)、CL2(35 g)、CL3(60 g)、CL4(85g)、CL5(100 g),研究不同还田量下秸秆腐解特征、养分释放规律及微生物功能多样性的影响。结果表明:经过165 d秸秆腐解,各处理组中秸秆中养分释放速率表现为:TKTPTOCTN,且腐解前期快、后期慢。秸秆还田量为60 g时,秸秆累积腐解率最高,达到56.05%,且养分释放最快,而秸秆还田量为20 g腐解最慢。反映秸秆降解微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)受秸秆还田量的影响,呈现出CL 3CL2CL4CL5CL1。对秸秆降解微生物群落功能多样性指数进行显著性分析,结果表明,Simpson指数(D)和Shannon指数(H)均为CL3最高,其中CL3的Shannon指数与其他处理差异均显著(P0.05),而各处理组的Simpson指数差异均不显著(P0.05)。