保护性耕作是新型的土壤改良耕作的形式,是现代农业走向可持续发展道路的必然选择。它的主要内容包括秸秆覆盖地表、少耕、免耕、防止坡面土壤侵蚀以及合理轮作轮耕技术的合理利用,以实现更少的土地裸露的土壤条件,减少污染,保持适度粗糙和适度的水分,具有独特的生态效益。保护性耕作能降低农业成本,改善农田生态系统,研究其对土壤微生物多样性的影响,从生态学角度考究其作用,具有重要的理论意义与实践价值。本长期定位试验位于河南省封丘农业生态国家实验站,始于2006年,设置了耕作秸秆覆盖(CntWtS)、免耕秸秆覆盖(CntWntS)、耕作秸秆不覆盖(CntWt)和免耕秸秆不覆盖(CntWnt)4个处理,于2013年11月采集土壤样品。研究了四种处理下土壤微生物多样性、可培养纤维素降解菌多样性和纤维素降解真菌木质纤维素酶基因的遗传变异,其结果如下:1)通过测定分析四种处理土壤样品的有机质、全氮、碱基氮、有效磷、速效钾、全磷、全钾和pH发现,在四种处理的土壤样品中的全氮、有机碳、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量均为 CntWntS>CntWtS,CntWnt>CntWt,CntWntS>CntWnt,CntWtS>CntWt。四种处理土壤PH值均为弱碱性,且变化范围不大。2)采用传统稀释平板涂布法对四种处理细菌、真菌与放线菌进行计数,结果显示免耕与秸秆还田土壤中三种菌数量均高于其他处理。秸秆还田提高了三种菌数量。在秸秆不还田处理中,免耕提高了真菌数量。3)采用高通量测序技术分析四种处理微生物群落结构多样性可知,四种处理土壤微生物在门分类水平的组成基本不变,但微生物的数量比例发生了变化。多样性指数显示,秸秆长期还田有利于物种丰富度增加,但长期免耕与秸秆还田不利于提高微生物多样性。OTUs分析显示有70.24%的OTUs共同存在于四种土壤中,秸秆还田土壤共有OTUs为总OTUs的85.49%,免耕土壤共有OTUs比例为78.74%。β多样性分析表明,四种处理微生物群落结构发生了显著变化,说明长期秸秆还田与免耕影响了土壤微生物群落结构。4)经PCR-RFLP分析四种处理纤维素降解菌群落多样性可知,秸秆还田与免耕能提高其多样性,并且秸秆还田的两个处理相似度高,秸秆不还田的两个处理相似度高。秸秆还田处理的纤维素降解菌多样性显著大于秸秆不还田处理。系统发育分析表明所测序列分别属于Proteobacteria(变形菌门)、Firmiciutes(硬壁菌门)、Actinobacteria(放线菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌门),它们分别包含的序列数为15、6、7和5个,Proteobacteria为优势菌门。冗余分析显示四种处理纤维素降解菌空间分布表现出显著差异,表明纤维素降解菌群落结构发生了较大变化。5)采用TRAP-PCR技术分析纤维素降解真菌纤维素酶基因的遗传变异,一共挑选出了 19对电泳条带比较清晰的引物组合形式,它们是CBHⅠ-me1、CBHⅠ-me2、CBH Ⅰ-em2 和 CBH Ⅰ-em3;CBHⅡ-me1;CDH1-me1、CDH1-me2、CDH2-me1 和CDH2-me2;EG 1-me 1、EG2-me2、EG 1-me2 和 EG2-me 1;Lac 1-me 1、Lac 1-me2、Lac2-me2、Lac2-em2和Lac1-em3。PCR目的产物通过琼脂糖凝胶电泳的结果为,总条带的数量为942,多态性条带的数量为670,多态性条带百分比为71.13%,它们存在较高的基因遗传变异。