三种作物轮、套作对农田土壤微生物群落的影响

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近年来,由于集约化农业的发展,导致土壤有机质含量减少,土壤肥力和生物多样性降低,生态系统服务功能弱化。土壤微生物是农田生态系统的重要组成部分,同时也是土壤养分循环的重要参与者与分解者,在调节土壤生态系统服务功能中发挥着重要作用。轮作作为一种重要的农业生产种植模式,轮作作物深刻地影响着土壤理化性状的变化和可持续农业的发展,但对土壤微生物多样性的影响机理仍不清楚。针对热区一季多作现象,以长期的辣椒(P)、玉米(M)和硬皮豆(G)轮作作为切入点,探讨作物轮作对土壤养分和土壤微生物群落结构的影响,明确作物轮作下土壤微食物网与磷循环之间的关系。结果如下:(1)土壤中的pH、硝态氮、速效钾和速效磷等养分含量随着轮作作物多样性的增加呈显著上升趋势。与玉米单作相比,所有轮作处理均可显著提高土壤活性态磷含量。但对土壤中钙磷和中等活性态磷含量没有显著影响。除此之外,在PML(辣椒+玉米+休耕)处理中的残余磷含量显著低于其他三个处理。土壤活性态磷含量主要受到土壤全氮和全磷的影响。作物轮作引起的土壤理化性状的改变进一步驱动土壤中各磷组分的转化。(2)轮作对phoD(溶磷细菌)和AMF(菌根真菌)的微生物群落丰富度指数的影响无统计学意义。此外,phoD的Shannon指数表现为PM(辣椒+玉米轮作)和PMG(辣椒+玉米+硬皮豆轮作)处理显著高于玉米单作处理,但在各轮作处理间差异不显著。AMF群落的Shannon指数在PM轮作中显著高于玉米单作处理,且不同轮作处理间的差异也不同,表现为PM>PMG。(3)与玉米单作相比,轮作处理下土壤原生动物多样性指数和丰富度指数均无显著影响。与单作相比,土壤原生动物群落在三个不同轮作处理中产生明显分异。在玉米单作和轮作中原生动物的优势物种所占相对丰度的规律相同,均表现为:肉足虫纲(FilosaSarcomonadea)>变形虫(Variosea)>丝足纲(Filosa-Imbricatea)>叶足虫纲(Tubulinea)。而在PML轮作处理中,主要优势物种相对丰度与其他轮作处理不同,表现为丝足纲(FilosaImbricatea)所占总原生动物群落丰度的31.89%,显著高于其他三个优势物种。(4)土壤微生物AMF、原生动物以及phoD微生物群落多样性指数与土壤微生物生物量磷含量和有效磷含量显著正相关,与土壤总磷含量呈负相关关系;土壤微食物网的生物多样性指数主要与土壤中的微生物量磷含量显著正相关,与土壤闭蓄态磷含量呈显著负相关关系。通过以上研究结果得出:(1)作物轮作有利于改善单一种植带来的土壤酸化问题,增加土壤有机质和有效磷的含量,提高土壤养分;(2)由作物轮作变化导致的土壤微生物phoD微生物群落与土壤磷循环密切相关。
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