不同轮作和秸秆还田方式对黑土细菌群落结构的影响

摘要

轮作和秸秆还田是黑土地保护与利用的有效措施,微生物作为土壤养分循环的驱动者,其群落结构和多样性是衡量农田生态系统稳定性的重要指标之一。采用高通量测序技术明确不同玉米-大豆轮作和秸秆还田方式下0~20 cm耕层土壤细菌群落结构及组成差异。结果表明:与玉米连作相比,玉米-大豆轮作显著提高了土壤细菌群落的多样性。Rhizobiaceae作为根瘤菌的代表科,在轮作处理相对丰度显著高于玉米连作处理,且与土壤碱解氮含量呈显著负相关性。功能基因预测分析表明,轮作处理的氧化亚氮还原酶基因和固氮酶nifB基因的相对丰度均显著高于玉米连作处理,而固氮酶nifH基因的相对丰度显著低于连作处理,表明轮作改变了土壤中与氮周转相关微生物的丰度。在不同秸秆还田方式处理中,玉米秸秆旋耕还田处理土壤养分含量最高,土壤细菌群落结构主要受速效钾、总氮和有机质含量的影响。Streptomycetaceae和Burkholderiaceae相对丰度在秸秆旋耕还田中显著高于秸秆深翻还田和覆盖还田,且与土壤有机质和全氮含量呈显著正相关。结合土壤养分和土壤细菌群落结构研究结果,玉米-大豆2∶1轮作下玉米秸秆旋耕还田对耕层土壤培肥效果最好。