在本研究发现,各土壤细菌群落的主要菌门包括放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)(图 3-8A),这与前人研究基本一致[105,106]。粉垄耕作在门水平上厚壁菌门(Firmicutes)丰富度比常规耕作高,其中,粉垄耕作 25%N 处理下相对丰富度最大,其次是粉垄 50%N 处理,而厚壁菌门是一种快速生长的富营养细菌,可以在碳含量较高的环境下快速生长[107]。本研究还发现,属于厚壁菌门的芽孢杆菌纲(Bacilli)(图 3-8B)为革兰氏染色阳性菌,是专性好氧微生物[107],其相对丰富度在粉垄耕作中显著高于常规耕作,且土壤芽孢杆菌纲丰富度表现为施用氮肥比不施氮肥高。
5 结论与展望
5.1 结论
(1)与常规耕作相比,粉垄耕作下土壤的容重明显更小、孔隙度明显变大,有效降低土温 1.35℃,改善土壤物理性质的同时,也改善了土壤的化学性质。
(2) 在块根形成期,第一次追肥刚结束不久,此时施氮效应比耕作效应大 10%,粉垄耕作小区的土壤含水量、pH 值、有机质、硝态氮、速效磷、硝酸还原酶、脲酶、过氧化氢酶等表征肥力的因子均高于常规耕作小区;粉垄不施氮处理的土壤肥力与常规耕作 25%N 和 50%N 处理的土壤肥力相当。在块根膨大期,此时两次施氮结束,此时施氮效应比耕作效应大 11%;粉垄耕作小区的土壤 pH 值、有机质、硝态氮、速效磷、脲酶等表征肥力的因子均高于常规耕作小区,施氮量越多,与脲酶距离越近。在块根成熟期,此时氮肥已被作物吸收,施氮影响效应减弱,耕作方式对土壤理化性状的影响占主导地位;粉垄耕作小区土壤含水量、pH 值、碱解氮、硝态氮、脲酶、过氧化氢酶等表征肥力的因子均高于常规耕作小区。
(3)粉垄与常规耕作处理土壤微生物群落 α 多样性的差异均与其系统分类学的差异相关,土壤的微生物群落 β 多样性的差异则与物种系统发育组成相关。不同氮肥处理下,粉垄耕作土壤的细菌 Shannon 指数、Ace 指数和 Chao 指数总体上要比常规耕作的大,说明粉垄耕作可以有效改善土壤细菌群落的α多样性。同一耕作方式不同施氮处理,这 3 个指数随着施氮量的增加而呈现减少趋势,说明施氮会影响土壤细菌群落的多样性和丰富度。与常规耕作相比,除了施氮会增加细菌厚壁菌门的相对丰富度外,粉垄耕作则进一步提高厚壁菌门的相对丰富度,说明粉垄耕作可以改善土壤耕作层的理化性状,提高土壤碱解氮等养分含量。
本研究还发现,土壤真菌群落 α 多样性会受施氮量的影响比土壤细菌大。土壤真菌群落与土壤有机质、微生物量碳/氮、速效钾、速效磷、碱解氮、铵态氮、过氧化氢酶和土壤硝酸还原酶关系密切。在目水平上,土壤真菌群落相对丰富度占据主导地位的肉座菌目、小丛壳目和粪壳菌目中,粉垄耕作 50%N、100%N 处理下的肉座菌目和小丛壳目相对丰富度是所有处理中最高的,而粪壳菌目相对丰富度则在常规耕作中更高。
参考文献(略)