论文部分内容阅读
土壤微生物在固定CO2方面扮演着重要作用,自养微生物在土壤中广泛存在,且具有极强的环境适应性和固碳潜力。本研究依托2001年在黄土高原半干旱区建立的不同耕作措施长期定位试验,于2019年研究了传统耕作（T）与三种保护性耕作,即免耕秸秆覆盖（NTS）、免耕不覆盖（NT）、传统耕作秸秆翻埋（TS）对豌豆农田土壤碳固存、Rubisco酶活性及其编码基因（cbbL）、土壤微生物碳源利用率及理化性质等的影响,探究了旱作农田土壤细菌与自养固碳微生物多样性对耕作措施的响应。结果表明:1.相对于传统耕作（T）,保护性耕作显著增加了豌豆花期0-20 cm土层有机碳、全氮、速效磷含量,其中以免耕秸秆覆盖（NTS）最为显著。秸秆覆盖和耕作对0-20cm土层土壤有机碳影响显著,豌豆花期0-20 cm土层中土壤有机碳含量NTS>TS>NT>T。NTS处理土壤有机碳含量比T提高了26.2%,碳固存显著增加。2.秸秆覆盖显著提高了0-20cm土层土壤Rubisco酶活性,但耕作效应不显著。与传统耕作（T）相比,NTS和TS处理土壤Rubisco酶活性分别提高了63.4%、95.2%,T和NT处理间无显著差异。3.NTS提高了土壤微生物的碳源利用能力和代谢功能多样性。不同耕作措施下土壤微生物对六种碳源利用强度的顺序依次为胺类<羧酸类<多聚物类﹤糖类﹤氨基酸类﹤酚酸类。与T相比,NTS对糖类、氨基酸类、多聚物类、酚酸类、胺类、羧酸类的利用能力分别提高了69.4%、45.7%、49.8%、57.4%、9.8%、52.2%;不同耕作措施下土壤微生物群落代谢功能的多样性NTS>TS>T>NT。4.耕作措施对0-20cm土层土壤微生物群落丰度影响显著,NTS处理下微生物物种的丰富度及多样性高于NT、TS、T处理。NTS处理中细菌群落丰富度指数（Chao1）比T提高了4.7%,而NT则降低了7.5%,Chao1 NT<T<TS<NTS。在门、纲水平上OTU变化趋势相似,为NTS>TS>T>NT,而目、科、属、种水平上OTU变化趋势为TS>NTS>T>NT。含cbbL固碳基因的自养微生物共7门、5纲、12目、24科、41属、60种,放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、浮霉菌门（Planctomycetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、蓝细菌门（Cyanobacteria）、candidate division NC等7个优势门。秸秆覆盖增加了Proteobacteria的相对丰度,但降低了Cyanobacteria相对丰度（P<0.05）。综上,在黄土高原半干旱区长期进行免耕秸秆覆盖能够增加土壤细菌群落多样性、丰富度以及自养固碳微生物碳源利用能力和代谢功能多样性,对提高土壤质量,增加土壤碳固存,促进旱农生产力水平可持续提高具有重要意义。