稻虾种养系统水稻根际土壤活性有机碳、微生物群落结构及其相互关系

为了探明稻虾种养系统土壤活性有机碳的动态转化规律和潜在机制,基于稻田根际土壤有机碳的测定和16S rDNA扩增子高通量测序技术,对比研究了水稻单作(MR)和稻虾种养(CR)两种模式在水稻分蘖期、抽穗期和成熟期根际土壤活性有机碳含量和微生物群落的变化规律,并分析了它们之间的相互关系。结果表明,相比MR模式,CR模式在分蘖期、抽穗期和成熟期水稻根际土壤总有机碳(TOC)和颗粒有机碳(POC)含量(P<0.05)显著升高,抽穗期、成熟期易氧化有机碳(LOC)含量,以及分蘖期微生物量碳(MBC)含量显著增加,但抽穗期和成熟期可溶性有机碳(DOC)含量显著降低。主成分分析表明,CR模式下的微生物群落与MR模式存在明显差异。CR模式抽穗期unclassified_Anaerolineaceae,以及分蘖期和抽穗期unclassified_Steroidobacteraceae的相对丰度较MR模式分别显著增加了93.53%、120.85%和389.79%。代谢通路分析表明,CR模式水稻分蘖期原核生物的碳固定途径、甲烷代谢等代谢通路的相对丰度显著高于MR模式。相关性分析和冗余分析的结果表明,根际各活性有机碳含量与微生物群落组成存在显著相关性,POC可能是影响稻虾系统水稻根际土壤微生物群落的重要因素。

保护性耕作对蚕豆根系生长及根际土壤有机碳动态的影响

依托西南紫色土丘陵区坡耕地长期定位试验,采用传统平作(T)、垄作(R)、传统平作+秸秆半量覆盖(TS1)、垄作+秸秆半量覆盖(RS1)、传统平作+秸秆全量覆盖(TS2)、垄作+秸秆全量覆盖(RS2)6个处理,研究保护性耕作对蚕豆(Vicia faba L.)根系生长动态、土壤环境及根际土壤有机碳动态的影响。结果表明:保护性耕作能显著影响蚕豆根系生长发育。秸秆覆盖在平作和垄作下均能提高蚕豆根系生物量、单株根长度、根总表面积和根平均直径,各指标总趋势表现为:T<TS1<TS2,R<RS1<RS2。同时,相对于传统平作(T),秸秆覆盖可以提高蚕豆生育后期根系呼吸速率,而垄作(R)和垄作+秸秆可降低土壤呼吸速率。保护性耕作措施较传统平作(T)表现出明显的有机碳积累优势。TS2和RS2处理的水溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)含量和颗粒态有机碳(particulate organic carbon,POC)含量均显著高于传统平作(T),而TS1和RS1处理与之相比差异不显著。TS1、RS1、TS2、RS2均可以显著增加根际微生物碳(microbial biomass carbon,MBC)含量,且TS2、RS2的增幅大于TS1、RS1。TS2和RS2的根际土壤矿化强度显著低于传统平作(T)。因此,秸秆覆盖+垄作的保护性耕作措施有利于改善土壤微环境,促进作物生长,具有良好的农田综合效应。