论文部分内容阅读
中国是世界上秸秆资源最为丰富的国家之一,秸秆资源的合理、高效利用对农业可持续发展具有重要意义。为了明确连续秸秆还田下氮肥减施对土壤化学性质、酶活性和微生物多样性的影响。本研究在黑龙江省前进农场科技示范园区进行,以龙粳31为试验材料。田间试验共分为7个处理,不施秸秆及氮肥处理为对照,设置不施秸秆且常规施氮、秸秆还田且不施氮肥、秸秆还田且常规施氮、秸秆还田且减氮10%、秸秆还田且减氮20%、秸秆还田且减氮30%。通过五年定位试验,比较各处理对土壤化学性质(0-20、20-40cm土层)、酶活性及微生物多样性(0-20cm土层)的影响。结果表明:秸秆还田且氮肥减施10%处理可以提高土壤全氮、全钾含量,与对照相比不同土层全氮含量分别提高了6.25%、25.61%,全钾含量分别提高了9.65%、4.68%;秸秆还田且氮肥减施10%处理与秸秆还田同时施氮处理相比可以提高土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量,与秸秆还田且常规施氮处理相比0-20、20-40cm土层碱解氮分别提高了17.37%、15.69%,有效磷分别提高了3.74%、19.87%,速效钾分别提高了4.64%、30.76%;秸秆还田且氮肥减施10%处理可以提高土壤碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性;秸秆还田且氮肥减施10%处理与无秸秆还田处理相比可以显著提高水稻产量,与秸秆还田且常规施氮处理相比水稻产量差异不显著。当氮肥减施量在10%-30%之间时,水稻产量随着施氮量的减少逐渐降低。土壤微生物多样性5个处理共得到1713个OTUs,分别属于35个细菌门,95个细菌纲,187个细菌目,285细菌科,434个细菌属;在门水平上,相对丰度排在前五的细菌门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟秆菌门(Bacteroidetes)和酸秆菌门(Acidobacteria),变形菌门(Proteobacteria)在各处理中均为优势菌群,相对丰度在29.57-33.10%;秸秆还田且氮肥减施10%处理可以提高土壤中厌氧绳菌纲(Anaerolineae)、厌氧绳菌目(Anaerolineales)、厌氧绳菌科(Anaeroli neaceae)的相对丰度,厌氧绳菌纲(Anaerolineae)在秸秆还田且氮肥减施10%处理中相对丰度为18.73%;在属水平上,假节秆菌属(Pseudarthrobacter)在对照处理和不施秸秆且常规施氮处理中为优势菌群,uncultured_bacterium_f_Bacteroidetes_vadinHA17在秸秆还田且不施氮肥处理、秸秆还田且常规施氮处理中为优势菌群,uncultured_bacterium_f_Anae rolineaceae在秸秆还田且减氮10%处理中为优势菌群;其中慢生根瘤菌属(Bradyrhizobiu m)、副球菌属(Rhizomicrobium)、纤维素单胞菌属(Cellulomonas)分别具有固氮、固碳及良好的纤维素降解功能,施入秸秆同时施入氮肥可以提高三个细菌属的相对丰度;不同处理的土壤中细菌种类有明显不同,共有56种细菌表现出明显差异,其中7个种群在对照中聚集,12个种群在不施秸秆且常规施氮处理中聚集,8个种群在秸秆还田且不施氮肥处理中聚集,11个种群在秸秆还田且常规施氮处理中聚集,36个种群在秸秆还田且减氮10%处理中聚集,秸秆还田且减氮10%处理中种群聚集数量最多;采用网络图对各处理内细菌群落相关性进行分析,对照在属水平上两物种相关数为149,不施秸秆且常规施氮处理在属水平上两物种相关数为123,秸秆还田且不施氮肥处理在属水平上两物种相关数为118,秸秆还田且常规施氮处理在属水平上两物种相关数为171,秸秆还田且减氮10%处理在属水平上两物种相关数为134,秸秆和氮肥同时施用与单一施用相比可以增加两物种相关数;通过冗余分析(RDA)慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、Dactylosporangium、Gal lionella、Bacteriovorax、GOUTB8与全氮呈正相关。在本试验条件下,综合考虑秸秆还田及氮肥减施对土壤化学指标、酶活性及细菌多样性的影响,我们认为秸秆还田且减氮10%在农业生产中具有可行性,并具有较高的生产效率。