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农田土壤碳库是全球碳库中最活跃的部分,对维持全球碳平衡具有不可忽视的贡献。施肥是维持和增加农田土壤有机质的重要管理措施,而木质素作为土壤有机质的重要组分之一,其积累特征影响土壤有机碳的周转速率和碳库的大小。本研究通过采用长期定位试验与田间培养试验相结合的手段,观测秸秆配施化肥及单施化肥对亚热带石灰土旱地、红壤旱地及红壤水旱轮作地中木质素的量、组成(各单体含量和比例)的动态变化,明确木质素对有机质的相对贡献,并同时监测木质素积累过程中关键功能微生物数量和群落的动态变化规律,分析并比较不同农田土壤中木质素的积累与微生物功能群动态变化的内在关系,阐明亚热带典型农田土壤中木质素的积累特性和微生物耦合机制。主要结论如下: (1)长期单施化肥对石灰土木质素总量无显著影响,但红壤木质素总量显著增加(55±1)%;秸秆配施化肥均显著增加了红壤旱地、红壤水旱轮作地及石灰土旱地的总量,分别于长期定位试验前414.47、201.56、337.12μg·kg-1增至2092.40、1972.24、2096.52μg·kg-1,表明秸秆配施化肥更有利于亚热带农田土壤中木质素的积累。长期施肥显著增加了红壤中木质素组分C类单体的比例,其中水旱轮作地中C类单体含量及其占木质素总量的比例均显著低于旱地,石灰土则表现为V类单体比例的增加,表明农田土壤中木质素的积累具有单体特异性。 (2)在周年季节动态变化过程中,土壤类型显著影响木质素V类、C类单体比例及木质素对有机质的相对贡献,且施肥处理均显著影响木质素的积累特性(S类单体除外)。石灰土旱地、红壤旱地及红壤水旱轮作地中木质素对有机质相对贡献均表现为秸秆配施化肥显著高于单施化肥;单施化肥使得亚热带农田土壤中木质素单体组成在周年内出现:C类单体比例有所降低,V类单体比例有所升高的现象,但最终表现为无显著差异;一次性添加秸秆配施化肥,在短期内可以显著增加土壤中木质素的积累,但与红壤旱地相比,周年内红壤水旱轮作地及石灰土旱地中木质素对有机质相对贡献的增幅并不明显。 (3)含漆酶基因的细菌丰度(1.20-3.04×105) copies·g-1显著高于真菌丰度(1.21-6.23×104)copies·g-1,且在相似性90%水平上,含漆酶基因的细菌丰富度及香农多样性均显著高于含漆酶基因的真菌(担子菌);其中,含漆酶基因的细菌群落主要集中于放线菌门、变形菌门、厚壁菌门、酸杆菌门等。含漆酶基因的细菌群落对漆酶活性贡献较大,可解释其>90%的变异,且细菌丰度与漆酶活性线性关系显著,表明含漆酶基因的细菌群落(cbr1-cbr2)可能是指征亚热带农田土壤中木质素积累的关键功能微生物。 (4)土壤养分、酶及微生物共同影响了亚热带农田土壤中木质素的积累:其中,气温及Olsen磷为驱动石灰土与红壤中木质素积累差异的显著因子,氮素是驱动红壤旱地及水旱轮作地中木质素积累差异的显著因子;而与丰度相比,含漆酶基因的细菌群落组成对土壤中木质素的积累存在直接或间接影响。进一步将含漆酶基因的细菌群落优势种作为影响因子进行分析发现木质素的单体组成具有微生物特异性,不同的单体显著相关的优势种不同,这可能是引发农田土壤中木质素进行选择性积累的关键生物因子。