免耕与种植模式对土壤碳组分及微生物多样性的影响

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:donglaoshi_imnu
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免耕和种植模式是农业生产中两项重要的农艺措施,为了探明免耕与种植模式对农田土壤理化性质、碳组分、微生物群落、团聚体及团聚体有机碳的影响,本研究于2019年9月-2021年9月在甘肃省武威市黄羊镇甘肃农业大学校地联合绿洲农业科研教学基地进行,通过田间小区试验,研究了2种耕作措施(免耕和传统耕作)和3种种植模式(玉米/小麦间作、单作玉米-小麦轮作、麦后插种冬油菜还田玉米轮作)对土壤理化性质、碳组分、微生物群落结构、团聚体粒径分布及团聚体有机碳的影响。主要研究结果如下:(1)与传统耕作相比,免耕增加了0~5 cm、5~20 cm土层全氮、全磷、速效磷和含水量,而降低了的土壤p H和土壤容重。在不同种植模式之间,免耕小麦/玉米间作(NT.W1/NT.WM.1)处理的土壤容重、含水量、全氮、全磷含量分别较NT.WRM3和NT.WM5处理平均增加了6.34%、3.96%、11.23%、0.56%和7.10%、0.84%、7.77%、4.68%,而土壤p H在NT.WM5处理达到最大值。在不同土层间,土壤全氮、全磷和速效磷含量随着土层深度的增加而降低。(2)土壤碳组分含量总体表现为免耕处理高于传统耕作处理,且随着种植年限的增加各组分有机碳含量都有不同程度的增加。在2020和2021年,免耕处理0~5 cm土层土壤有机碳、颗粒有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量较相应传统耕作分别增加了0.49%~64.49%、33.67%~88.23%、1.24%~26.58%、2.08%~36.59%和1.31%~36.57%、2.07%~35.22%、2.38%~4.78%、2.08%~11.68%,在5~20 cm土层,免耕处理土壤有机碳和微生物量碳含量高于传统耕作。在不同免耕处理下,土壤有机碳,颗粒有机碳和微生物量碳含量在0~5 cm、5~20 cm土层总体表现为NT.WM5>NT.WRM3>NT.W.1/NT.WM.1。NT.WRM3处理土壤重组有机碳含量在0~5 cm、5~20 cm土层均高于其他处理。相关性分析表明,有机碳、微生物量碳和速效磷呈极显著正相关,容重和有机碳呈极显著负相关。(3)免耕能够显著增加土壤大团聚体含量,而降低微团聚体含量。在0~5cm和5~20 cm土层,免耕处理>5 mm土壤机械性团聚体含量较相应的传统耕作处理分别增加了3.83%~17.23%和4.43%~23.17%,而<0.25 mm土壤水稳性团聚体较相应传统耕作降低了4.81%~39.03%和1.62%~28.59%。在不同种植模式下,>5 mm机械性团聚体含量在免耕小麦/玉米间作(NT.W1/NT.WM.1)处理达到最大值,水稳性团聚体在免耕小麦-玉米轮作(NT.WM5)处理下达到最大值。(4)土壤机械性团聚体有机碳含量随着土层的加深而增大,且>5 mm、5-2 mm、<0.25 mm粒径的团聚体有机碳含量总体呈现出免耕处理高于传统耕作处理。在0~5 cm土层,免耕处理>5 mm土壤机械性团聚体有机碳含量和水稳性团聚体有机碳较对应的传统耕作处理分别增加了0.46%~70.53%和6.89%~85.50%。在5~20 cm土层,免耕处理>5mm土层土壤机械性有机碳较相应传统耕作增加了7.11%~60.10%,<0.25 mm水稳性团聚体有机碳含量较相应传统耕作增加了15.19%~49.00%,并且随着土层的增加,土壤水稳性团聚体逐渐递减。(5)免耕耕作改变了土壤理化性质,进而改变了土壤微生物群落。农田土壤微生物群落组成相似,在门水平上,子囊菌门、担子菌门、变形菌门、拟杆菌门和放线菌门为农田土壤的优势菌门。与传统耕作相比,免耕处理子囊菌门和放线菌门的相对丰度增加了2.06%~33.25%和10.57%~68.28%。免耕处理能够提高土壤真菌丰富度,而降低土壤细菌丰富度和多样性。与传统耕作相比,免耕处理土壤真菌丰富度增加了0.82%~10.18%,土壤细菌丰富度和多样性分别降低了0.78%~12.30%和0.20%~0.79%。其中,免耕小麦/玉米间作(NT.W1/NT.WM.1)更有利于提高农田土壤微生物群落的相对丰度和土壤真菌丰富度。相关性分析结果表明,土壤有机碳是影响土壤真菌组成的主要因素,土壤硝态氮和铵态氮是影响土壤细菌群落的主要因素。
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