长期化肥减量配施秸秆对水稻土壤微生物多样性和功能的影响

Influences of long-term reduction of chemical fertilizers combined with straw application on microbial diversity and function in rice soil

为探究长期化肥减量配施秸秆对水稻土壤微生物结构和功能的影响,以东北黑土为试验对象,基于黑龙江省农业科学院长期水稻秸秆还田和化肥减施平台,利用高通量测序技术对化肥不同施加量[N1(173 kg/hm^(2))、N2(133 kg/hm^(2))、N3(93 kg/hm^(2))、N4(53 kg/hm^(2))、N5(0 kg/hm^(2))]配施水稻秸秆(所有处理秸秆还田量均为7500 kg/hm^(2))土壤细菌和真菌群落结构和功能进行研究,分析土壤微生物群落结构和功能与土壤理化性质之间的关系。结果表明,不同化肥施加量配施水稻秸秆显著改变了土壤全氮、全磷和速效钾的含量。秸秆还田下化肥施加量处理对土壤细菌香农指数和Chao1指数影响显著,但对土壤真菌α多样性指数并未产生显著影响。主坐标结果表明,秸秆还田下化肥施加量处理可对土壤细菌和真菌的群落结构产生显著影响。酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门是相对丰度最高的3个细菌门。担子菌门、子囊菌门和壶菌门是相对丰度最高的3个真菌门。基于FAPROTAX分析土壤细菌的功能,所有处理中土壤细菌的主要功能是chemoheterotrophy(20.71%)>aerobic_chemoheterotrophy(11.37%)>nitrification(7.54%)。基于FunGuild分析土壤真菌功能,所有处理中土壤真菌的主要功能是Saprotroph>Pathotroph>Symbiotroph。结构方程表明,在秸秆还田基础上氮肥的减少会使土壤中的N和P累积,但会使土壤有机质含量增多,并通过增加土壤有机质的含量影响土壤细菌多样性。化肥添加量会改变土壤pH值而影响土壤真菌多样性。土壤细菌多样性与土壤全氮、硝态氮、总钾和速效钾含量呈正相关,而土壤真菌多样性与速效磷、有机质含量呈正相关。本研究结果表明减少氮肥施加是提高土壤微生物多样性,改善土壤质量的有效手段。