【摘 要】
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土壤碳氮库是维持土壤肥力的主要因子。为探究耕层土壤碳氮营养对农艺措施的响应,试验采取两因素随机区组设计,设置4种耕作措施（连续旋耕+玉米秸秆不还田,RT;连续旋耕+玉米秸秆还田,RS;连续深耕+玉米秸秆还田,DS;两年旋耕一年深耕+玉米秸秆还田,TS）和3个氮肥施用量(300 kg hm-2纯氮,N300;225 kg hm-2纯氮,N225;165 kg hm-2纯氮,N165)。试验从2011
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土壤碳氮库是维持土壤肥力的主要因子。为探究耕层土壤碳氮营养对农艺措施的响应,试验采取两因素随机区组设计,设置4种耕作措施（连续旋耕+玉米秸秆不还田,RT;连续旋耕+玉米秸秆还田,RS;连续深耕+玉米秸秆还田,DS;两年旋耕一年深耕+玉米秸秆还田,TS）和3个氮肥施用量(300 kg hm-2纯氮,N300;225 kg hm-2纯氮,N225;165 kg hm-2纯氮,N165)。试验从2011年定位,于2016年冬小麦成熟期采集耕层土壤,从土壤物理结构、化学肥力和土壤微生物三个方面入手,深入探讨了耕作措施和施氮量等栽培措施对土壤结构、碳氮库演变以及土壤微生物功能的调控效应,研究结果将为创新地力培肥技术、保障小麦可持续生产提供理论依据。研究结果如下:（1）秸秆还田显著提高冬小麦籽粒产量,5年内年均增产0.47-1.06 t hm-2。优化土壤耕作措施提高秸秆还田的增产效应,可以实现氮肥投入减少。与RS配施N300相比,DS与TS配施N225分别收获8.67与8.69 t hm-2籽粒产量,年均增产0.47与0.49 t hm-2。施氮量超过225 kg hm-2,DS与TS产量无显著增加。（2）在0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm土层,秸秆还田分别降低土壤容重1.45-4.54%、0.77-7.52%和3.42-10.69%、提高土壤孔隙度1.44-4.45%、0.81-8.84%和0.46-14.77%,同时提高土壤大团聚体质量比例6.68-29.39%、13.61-30.26%和4.49-37.71%,改善了耕层土壤结构。在0-30 cm土层,N225降低土壤容重、提高土壤孔隙度;在0-20 cm土层,增施氮肥至300 kg hm-2引起土壤容重提高、土壤孔隙度降低。与RS相比,DS与TS显著降低10-30 cm土层土壤的容重,显著提高10-30 cm土层土壤的大团聚体质量比例。（3）秸秆还田提高0-30 cm土层有机碳储量1.29-2.80 t hm-2、全氮储量0.31-0.52 t hm-2。与RS相比,DS与TS显著降低0-10 cm土层有机碳与全氮储量,但显著提高10-30cm土层有机碳与全氮储量。相关分析表明10-30 cm土壤有机碳、全氮储量是冬小麦增产的关键。施氮量由N165增加至N225,0-30 cm土层有机碳、全氮储量显著提高;继续增施氮肥至N300,土壤全氮储量显著提高,但DS与TS处理有机碳储量降低。（4）与RT相比,RS显著降低0-30 cm土层细菌菌群丰度和多样性;DS与TS在0-30 cm土层细菌菌群丰度和多样性均高于RS。施氮量由N165增至N225,0-20 cm土层细菌菌群丰度提高;继续增施氮肥至N300,细菌菌群丰度降低。（5）mer、mtdb、acs、cdhc等是调控甲烷生成过程中乙酸途径与还原CO2途径关键物质5-M-THMPT生成相关功能基因,其丰度在TS处理中显著降低。甲烷生成反应直接底物M-Co M由mta/mtb催化甲基营养物质或者mtr A催化5-M-THMPT合成,TS显著降低两种功能基因丰度。与RT、RS、DS相比,TS显著增加好氧甲烷氧化菌中变形菌门的丰度,增加比例分别为17.52%、23.73%、30.69%。同时,TS处理中厌氧甲烷氧化菌丰度分别比RT、RS、DS提高6.90%、23.09%、68.32%。与RT、RS、DS相比,TS显著降低硝化作用功能基因Amo、Hao、NXR与反硝化作用功能基因Nir K/Nir S、Nor BC的丰度,降低NO3-淋洗与温室气体N2O排放的风险。此外,TS提高功能基因Nos Z的丰度,促进N2O还原为N2,减弱N以N2O途径损失的可能。
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