本文是一篇农业论文，本研究发现，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。
1 前言
1.1 研究背景
如何减缓温室气体排放以减缓全球升温速度已成为全世界不可回避的热点话题，2013 年国际政府间气候变化专门委员会第五次评估报告估计，从 1880-2012 年间，全球海陆表面平均温度呈现上升趋势，升高了 0.85℃；1885-1900 年平均温度和 2003-2013年平均温度相差 0.78℃[1]。大气中 CO2、CH4 和 N2O 浓度不断增加是导致气候变暖的关键因素[2]，温室气体浓度与生态系统碳、氮循环关系密切，而“源汇”关系会直接影响整个生态系统，进而对气候变化作出响应[3]。自 1750 年到 2011 年，由于人类活动，大气中的 CO2、CH4 和 N2O 浓度已经达到 391mL·m-3、1803μL·m-3、324μL·m-3，分别超出工业化时代前的 40%、150%和 20%[1]；全球气候变暖带来气候异常正在危害人们日常活动及农业生产。
农业作为全球温室气体的主要排放源之一，对全球变暖的影响不容忽视，大气中约20%的温室气体来自农业生产[4]，其中，大气中 70%的 CH4 和 90%的 N2O 与农业生产过程有关，CO2 排放的源汇问题也与土地利用和农业生产活动联系紧密[5]。根据《IPCC 国家温室气体清单指南》，种植业、林业和畜牧业等排放的温室气体主要是 CO2、CH4 和N2O [6]。耕作方式是改善土壤氮利用的重要措施[7]，其可以通过影响到土壤的 pH 值等理化性质，进而作用于土壤微生物，最终在作物产量及土壤温室气体排放中得以体现。
木薯(Manihot esculenta Crantz）块根富含淀粉，是生产淀粉和发酵制醇的重要工业原料之一。广西木薯产量占全国木薯产量 60%以上，是我国木薯的主产区。受土地资源及种植习惯等因素的影响，广西绝大部分木薯种植在耕层浅、易板结且无灌溉条件的旱坡地或边际地上。传统耕作方式以旋耕为主，而耕作深度一般在 15cm 左右，旋耕地块土壤的耕层浅薄易板结，导致作物生产过程中的肥料利用率逐年降低，农民为了保证木薯产量，势必增加化肥和农药使用量，进而导致更多的温室气体排放、土壤酸化严重及水体污染等农业面源污染问题[8-10]。如何在化肥零增长的前提下保证作物产量，减少温室气体排放，需要探索新的耕作方式。旱作深旋耕粉垄耕作技术是用螺旋型钻头代替犁头，耕作时钻头入土深度可达 30-60cm，分层超深松土壤，一次性完成深耕、粉碎、成 垄等作业程序，省力、省工、增效，此外，粉垄耕作还具有加深土壤耕作层，全耕作层土壤均匀细碎，保持土壤长时间疏松，促进根系发达、植株健壮、产量增加的特点[11]。因此，研究粉垄栽培条件下，不同施氮量对木薯地土壤微生物、温室气体排放影响，探明粉垄栽培在适当减肥并保产增产同时减少土壤温室气体排放的田间管理措施，对现代农业的可持续发展具有重要意义。
1.2 国内外研究进展
1.2.1 耕作方式及氮肥对土壤理化性质的影响
研究表明，农业面源污染的第一位污染物是化学肥料，过量化肥使许多有毒有害物质进入土壤，导致土壤理化性质发生改变，肥力水平降低 [12,13]，农作物产量[14-15]下降，进而影响农产品安全[16-17]。不同施氮处理对土壤 pH 值产生显著影响，尿素的施用过程会使土壤 pH 上升，但由于铵态氮被硝化时会产生质子，尿素的施加最终会使土壤 pH值下降[18] ，此外，不同的耕作方式和施氮处理都会影响土壤脲酶等的活性。过量施用氮肥会让土壤酸化，使得土壤有机质含量减少，但适当施用氮肥则有利于保留土壤有机质[19]，最终影响作物的产量。
不同的耕作模式对土壤容重、土壤孔隙度、土壤温湿度、土壤养分及土壤酶活性等理化性质均会产生不同程度的作用。有学者认为，深松旋耕可以降低种植马铃薯土壤的容重、增加土壤孔隙度的同时还能使土壤含水量保持在相对平稳的水平，提高与化肥有关酶的活性[20]。研究表明，粉垄耕作可以增加土壤的机械稳定性团聚体数量[21,22]，改善土壤结构，可以提高土壤含水率及水分利用效率[23]。此外，有研究者认为，粉垄耕作可以改善河套灌区盐碱地土壤理化生性质，降低 0-40cm 土壤可溶性全盐量以及土壤 pH 值[24]。有学者认为，与传统旋耕相比，粉垄耕作显著改善红壤旱地土壤耕层物理结构，增加耕层厚度，降低了土壤容重，提高了土壤饱和导水率及入渗速度，增强了作物抗旱能力[25]。
2 试验材料与方法
2.1 试验地概况
2019 年 4 月-2021 年 1 月试验在广西农业科学院武鸣里建试验基地（22°59ʹ58ʺN， 107°49ʹ26ʺE）进行。试验地年平均气温 21.7℃，年均降雨量 1233.4 mm，年太阳辐射总量为 496.81KJ·m-2。耕作层（0-20cm）土壤 pH 值为 5.65、碱解氮含量为 60.38mg·kg-1、速效磷含量为 45.09mg·kg-1、速效钾含量为 42.17mg·kg-1、有机质含量为 17.23g·kg-1。
2.2 设备与材料
供试植物材料：木薯品种华南 205 耕作机械：广西五丰机械公司生产的 LG-125 型自走式粉垄机，一次性完成整地，土壤深耕深松至 30cm；常规耕作使用纽荷兰牌 110 马力拖拉机卧式旋耕，土壤耕作深度为 15-18cm。
施用化肥来源：氮肥料为尿素（总氮≥46.4%）（湖北大田化工股份有限公司生产）；磷肥为钙镁磷肥（有效 P2O5≥18.0%）（云南省昆明磷都钙镁磷肥厂生产）；钾肥为氯化钾（K2O≥60.0%）（中化化肥有限公司销售，原产约旦）。
大田试验为期两年，2019 年为主要观测年：试验采用裂区设计，主因素为耕作方式，副因素为施肥水平。两种耕作方式为：粉垄耕作（FL）和常规耕作（CT）；四个施肥水平分别为：100%N（木薯常规施肥量 N：358.80 kg·ha-1，P2O5：89.10kg·ha-1，K2O：187.50 kg·ha-1）、50%N、25%N、0N，各处理的磷钾肥均按常规施肥量施用。其中，FL1、FL2、FL3、FL4 分别代表粉垄耕作下 0N、25%N、50%N、100%N 处理；CT1、CT2、CT3、CT4 分别代表常规耕作下 0N、25%N、50%N、100%N 处理。
2020 年大田试验各处理全采用常规耕作，施肥量和田间管理均与 2019 年一致，以便观察粉垄耕作后效对木薯产量及土壤温室气体排放的影响，故其处理编号保持与 2019年一致。
在大田试验过程中，主因素内随机区组排列副因素，8 个处理分别设 3 次重复，共24 个小区。每小区长 14 m，宽 5m，共 70 m2。木薯分别于 2019、2020 年 4 月 16-18 日种植，种茎长度约 15 cm 长，株行距为 1m×1m，每个小区共 70 株木薯。种植前不施基肥。第一次追肥在植后 60 天（6 月 16 日）进行，占总施肥量的 60%；第二次在植后 120天（8 月 19 日）进行，占总施肥量的 40%。追肥以撒施的方式进行，施肥后用薄土覆盖形成小垄。试验期间无人工灌水，分别于 2019、2020 年 12 月 16-17 日收获。
3 研究结果 ........................... 13
3.1 粉垄结合减氮施肥对土壤理化性状及酶活性的影响 .................... 13
3.1.1 耕作方式对土壤物理性状的影响 ........................ 13
3.1.2 粉垄结合减氮施肥对土壤化学性状的影响 ........................ 13
4 分析与讨论 ............................... 47
4.1 粉垄结合减氮施肥对土壤微生物的影响分析 .......................... 47
4.1.1 粉垄结合减氮施肥对土壤细菌群落的影响分析 .................... 47
4.1.2 粉垄结合减氮施肥对土壤真菌群落的影响分析 .................... 49
5 结论与展望 ................................. 56
5.1 结论 ....................... 56
5.2 研究不足与展望 ...................... 57
4 分析与讨论
4.1 粉垄结合减氮施肥对土壤微生物的影响分析
4.1.1 粉垄结合减氮施肥对土壤细菌群落的影响分析
土壤微生物量大小是影响土壤微生物群落多样性及丰富度的重要体现[29]，土壤微生物量的大小则受土壤理化性质影响[28]，而耕作方式及施氮量则是影响土壤理化性质关键[100,101]。本研究发现，土壤细菌群落 α 多样性主要受施氮量的影响（表 3-8）。耕作方式是影响微生物群落系统发育和分类组成的重要原因，也是影响土壤真菌群 α 多样性大小的主要因素，其次受施氮量的影响（表 3-10）。不同施氮处理及耕作方式会不同程度地影响到土壤细菌群落的丰富多样性[102-104]。研究发现，粉垄耕作不同施氮处理下土
