论文部分内容阅读
保护性耕作是对农田实行免耕、少耕，并用作物秸秆覆盖地表（不低于30％），以减少风蚀、水蚀，提高土壤肥力的先进农业耕作技术。本文以中国科学院封丘农业生态国家实验站为平台，采用传统微生物学与分子生态学相结合的方法，较为系统地研究了耕作方式（免耕和翻耕）和秸秆覆盖量（0％，50％和100％）对土壤微生物的影响，旨在揭示保护性耕作改善土壤质量的微生物学机制，为制定合理的农田管理措施提供理论依据。
研究结果表明:
1.免耕和秸秆覆盖可对土壤碳循环产生有益影响。免耕可显著提高土壤微生物生物量碳(MBC);100％秸秆覆盖在两种耕作方式下都可显著增加土壤有机碳含量(SOC)和土壤C/N;免耕显著提高土壤光合细菌的多样性，且光合细菌的多样性与土壤微生物生物量碳(MBC)、总氮和MBC/SOC显著正相关;秸秆覆盖在两种耕作方式下都可显著增加可培养甲烷氧化菌的数量;免耕和100％秸秆覆盖互作可显著增加纤维素降解菌数量。
2.免耕和秸秆覆盖可对土壤氮循环产生有益影响。免耕可显著降低可培养反硝化细菌的数量，免耕与100％秸秆覆盖互作可显著增加可培养氨氧化细菌的数量;在两种耕作方式内，50％秸秆覆盖都可显著增加可培养固氮菌和可培养氨化细菌的数量。
3.免耕可显著增加土壤芽孢杆菌的多样性;芽孢杆菌的多样性与土壤有机碳(SOC)和C/N显著负相关，而芽孢杆菌数量和土壤有机碳(SOC)和土壤C/N显著正相关，与MBC/SOC显著负相关;翻耕与50％秸秆覆盖互作可显著降低可培养芽孢杆菌的数量，显著增加可培养假单胞菌的数量;免耕和100％秸秆覆盖互作可显著增加可培养禾谷镰刀菌的数量。
4.免耕与100％秸秆覆盖互作可增加土壤细菌的数量和多样性。细菌数量与土壤微生物生物量碳(MBC)显著正相关。细菌多样性与土壤微生物生物量碳(MBC)和总氮(TN)显著正相关。高通量测序表明研究土壤细菌的优势类群属于变形菌门和放线菌门，其中秸秆覆盖使变形菌门的相对丰度明显减少，而使放线菌门中细菌类群的相对丰度明显增加。免耕有利于芽孢杆菌属和链霉菌属的生长，秸秆覆盖有益于生丝微菌属、根瘤菌属、根瘤杆菌属、慢生根瘤菌属、鞘脂单胞菌属等的生长;免耕和秸秆覆盖互作有益于类诺卡氏菌属、原小单孢菌属、微杆菌属等的增长。
5.免耕和100％秸秆覆盖互作可增加真菌的数量和多样性。真菌多样性与土壤C/N显著负相关。高通量测序分析表明研究土壤真菌的优势类群属于子囊菌门。秸秆覆盖使子囊菌门中真菌类群的相对丰度明显增加;秸秆覆盖有益于链格孢菌属、木霉属、锥毛壳属和节孢霉属等的生长。
综上所述，保护性耕作能促进土壤中碳、氮物质循环，显著提高土壤微生物数量和多样性，促进有益功能微生物的生长，抑制反硝化细菌、病原真菌等有害微生物的生长。本文初步揭示了保护性耕作改善土壤的微生物学机理，为合理运用免耕和秸秆覆盖等耕作方式提供了科学依据。