多年秸秆覆盖对设施蔬菜土壤养分及微生物多样性的影响

Effects of multi-year straw mulching on soil nutrients and microbial diversity of facility vegetables

秸秆覆盖是一项新兴的农田覆盖技术,与地膜覆盖相比较具有蓄水保墒、提高土壤肥力、减缓土壤温度随季节性变化产生变化的优势。探究长期秸秆覆盖对土壤养分、蔬菜产量、土壤微生物多样性的影响,对于设施蔬菜生产具有重要意义。选取连续6年种植越冬茬蔬菜的日光温室,采用番茄—黄瓜轮作方式,设地膜覆盖(CK)、秸秆覆盖2个处理,调查土壤养分含量及蔬菜产量。采用高通量测序方法分析土壤微生物丰度(16S rDNA基因拷贝数)、α多样性和β多样性,分析主要功能种群的丰度在处理间的差异。结果发现,秸秆覆盖处理使土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量及EC值上升,使pH值趋于中性,提高土壤养分含量,对蔬菜生长发育有利,进一步使蔬菜产量上升;采用塑料地膜覆盖处理,有机质含量基本不变,全氮、有效磷、速效钾含量上升缓慢,EC值下降,pH值上升。秸秆覆盖处理后土壤微生物的拷贝数达2 305个,地膜覆盖处理达1 985个,经α多样性分析发现,秸秆覆盖处理的Shannon指数达8.9,地膜处理达8.5。β多样性分析发现,地膜覆盖处理、秸秆覆盖处理后的微生物群落种类、丰度均不同,说明多年来的不同覆盖处理改变了微生物群落结构,两者出现分离。2个处理得到的土壤微生物主要有伽玛变形杆菌门、α变形菌门、拟杆菌门、变形杆菌门、分组6门、红温病门、厌食线虫科、宝石单胞菌门及其他,与CK相比,除厌食线虫科及其他微生物外,秸秆覆盖处理的8种微生物的相对丰度均较地膜覆盖处理的高。10个丰度较高的功能种群中,发酵作用的丰度最高,2个处理分别达20.21%、25.24%;化能异养和固氮作用种群的丰度次之,为8.57%~11.00%;叶绿体固氮、硝化作用、硝酸盐还原、光养作用、亚硝酸盐氧化、光养作用的丰度在10%以下;另外有11%~24%的功能尚不明确。表明秸秆覆盖提高了土壤养分、蔬菜产量及土壤中微生物的数量和多样性,减少白色污染,降低成本,对蔬菜生长有利。