Effects of Low-Temperature Compost and Deep Tillage Returning of Maize Straw on Maize Yield and Soil Microbial Community
-
摘要: 为探明我国东北地区玉米不同的秸秆还田方式对玉米产量和土壤微生物群落结构的影响，在典型棕壤区开展连年田间对比试验。采用常规方法测定玉米产量、土壤养分、土壤团聚体分布，采用微生物高通量测序方法测定土壤细菌多样性和丰度，并分析土壤环境因子的变化对土壤微生物群落的影响。本研究设无肥对照（CK）、秸秆不还田（FP）、秸秆深翻还田（SFP）及低温堆腐秸秆还田（SFPM）4个处理，主要结果表明：与常规施肥（FP）相比，SFP处理玉米籽粒产量在两年后有提升，SFPM处理还田当年产量有提升，土壤有机质（SOM）提升规律跟籽粒产量变化一致；SFP和SFPM处理均显著增加α-变形菌纲（Deltaproteobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、球形杆菌纲（Thermoleophilaceae）、ß-变形菌纲（Betaproteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）的丰度，主成分分析得出环境因子土壤养分（SOM、TN、TP、TK）解释了细菌群落41.24%的变化，环境因子土壤团聚体（0 ~ 20 cm）解释了细菌群落34.15%的变化。综合比较，秸秆低温堆腐还田可以更加高效增加棕壤区玉米产量，提高土壤肥力，改善土壤微生物群落结构。Abstract: To investigate the effects of different straw returning methods on maize yield and soil microbial community structure in northeast China, a continuous field experiment was conducted in a typical brown earth area. Four treatments of no fertilizer (CK), regular chemical fertilizer without straw returning (FP), straw returning with deep tillage (SFP), and deep returning of straw compost under low-temperature (SFPM) were set up. Maize yield, soil nutrients and soil aggregates were determined by conventional methods, soil bacterial diversity and abundance were determined by high-throughput sequencing methods to analyze the effects of changes in soil environmental factors on soil microbial communities. Compared with the FP treatment, the maize grain yield increased after two years in the SFP treatment, and that increased in the year with the SFPM treatment. Moreover, the increasing trend of soil organic matter (SOM) was consistent with that of maize grain yield in both SFP and SFPM treatments, and in which the abundances of Deltaproteobacteria, Gemmatimonadetes, Thermoleophilaceae, Betaproteobacteria, Acidobacteria, Gammaproteobacteria were significant increased as well. The principal component analysis showed that soil nutrients (SOM, TN, TP, TK) were explained 41.24% of the variation of bacterial communities, and of which soil aggregates (0-20 cm) were explained 34.15%. Maize straw returning with low-temperature compost increased maize yield, improving soil fertility and soil microbial community structure in brown earth area.
-
玉米秸秆占玉米生物量50%以上，是极为丰富且能直接利用的可再生有机资源。作物秸秆的循环利用是农业有机生产中最经济的有机培肥方式，对保持和提高土壤肥力以及农业的可持续发展均有重要作用[1-2]。秸秆含有丰富的有机碳和大量的氮、磷、钾、硅等矿质营养元素[3]，将其还田能够改善土壤结构[4]，提高土壤养分含量，维持作物稳产、高产[5]，优化农田生态环境，是一种促进土壤有机质积累[6-7]、调节土壤温度和水分[8]的农艺措施。辽宁省棕壤区是我国北方重要粮食主产区，大量玉米秸秆无处安放，如何将秸秆高效、无害化归还到农田土壤中，是农业循环经济的发展理念，也是现代农业的一个新的增长点。秸秆进入农业循环生产，不仅可以达到充分利用其中养分资源的目的，还可以增加土壤碳库储量，减少二氧化碳排放。随着农业机械化发展，辽宁地区玉米秸秆还田规模越来越大，但由于秋冬季节温度过低，秸秆还田后不易腐解，影响来年作物的播种及生长，已成为制约辽宁省玉米可持续发展的关键瓶颈问题。
在满足温度条件下，秸秆直接还田[9]可以增加土壤微生物的多样性，微生物可以影响还田秸秆在土壤中的分解速度[10-12]。在通常情况下，秸秆给土壤微生物繁殖提了养分，促进微生物的生长，并且提高了土壤中微生物的活性[13]；作物秸秆中的纤维素和半纤维素、蛋白质等物质在土壤微生物的帮助下腐解和发酵后转化成了土壤有机质[14]，秸秆中的木质素可以直接转化成不易分解的腐殖质，能补充和减缓土壤有机质的下降。为了解决东北地区秸秆低温不易腐解的问题，有研究者采用秸秆还田时接种腐熟剂，加速田间秸秆降解和养分释放，缓解秸秆还田利用的负面效应[15-16]，但由于菌种对生存环境要求高，产生了稳定性差、定殖效率低以及与土著微生物竞争生态位等问题[17-18]，限制了推广应用。因此，本研究针对北方寒凉地区玉米秸秆还田关键瓶颈问题，采用自选菌种对冷凉区秸秆进行低温秸秆腐熟后，通过大田定位试验研究不同秸秆还田方式条件下，低温秸秆堆腐还田和秸秆深翻还田对玉米产量及土壤微生态环境的影响，为促进玉米生产、合理利用资源和保护环境提供应用理论依据。
1. 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2017年4月—2020年12月在辽宁省铁岭市菜牛镇张庄村（E123°35′58.86″，N 42°21′12.17″）进行，历时四年。该地区属于半湿润季风大陆性气候，是典型的辽北平原旱作农业区。试验地土壤类型为棕壤，耕层理化养分状况见表1。习惯种植方式以一季春玉米为主，实行连年春季旋耕12 ~ 15 cm作业。
表 1 耕层土壤基础理化性质Table 1. The major physical and chemical characteristics of soil土层深度
Soil
depth有机质
Soil organic
matter
（g kg−1）全氮
Total
nitrogen
（g kg−1）全磷
Total
phosphorus
（g kg−1）全钾
Total
potassium
（g kg−1）水解性氮
Available
nitrogen
（mg kg−1）有效磷
Available
phosphorus
（mg kg−1）有效钾
Available
potassium
（mg kg−1）pH 容重
Bulk
density
（g cm−3）0 ~ 20 cm 16.4 1.15 0.45 20.1 86.1 18.9 129 5.3 1.26 1.2 试验设计
试验为大田原位小区试验，设置4个处理：①无肥对照（无秸秆无肥料，CK）；②常规种植，N、P2O5、K2O用量为180、75、90 kg hm−2（FP）；③秸秆全量深翻还田（9000 kg hm−2），N、P2O5、K2O用量为180、75、90 kg hm−2（SFP）；④秸秆全量低温堆腐旋耕还田（9000 kg hm−2），N、P2O5、K2O用量为180、75、90 kg hm−2（SFPM）。
供试肥料为尿素（N 46%）、磷酸二铵（N 18%，P2O5 46%）、硫酸钾（K2O 50%）和过磷酸钙（P2O5 12%），各处理施用方法相同；供试玉米品种为铁研58。
每个处理3次重复，小区长10 m，宽3.48 m，面积35 m2。无肥对照与常规种植两处理采用春季旋耕，秸秆秋季移除，常规田间管理；秸秆全量深翻还田处理于秋季进行秸秆粉碎翻压还田，连续四年还田；秸秆堆腐还田处理开始于2019年，连续两年还田，秸秆经粉碎、添加低温秸秆腐熟菌于秋冬季节在田间堆腐发酵、春播前田间撒均，再用机器旋耕起垄施入耕层。各处理玉米人工等距点播，株距和行距分别为27 cm和58 cm，常规田间管理，9月收获。
用于秸秆堆腐的腐熟菌是辽宁省农业科学院植物营养与环境资源研究所土壤研究室研究成果，适用于超低温发酵，有效菌种包含枯草芽孢杆菌、酵母、绿色木霉等，有效菌数达到5 × 107 cfu g−1。其中，枯草芽孢杆菌和酵母菌保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.18001\18002。秸秆腐熟菌剂用量标准为4 kg t−1。
1.3 样品采集与测定方法
1.3.1 土壤物理化学性质样品采集与测定
2017—2020年秋季作物收获后，采用五点混合取样法采集0 ~ 20 cm耕层土壤，用聚乙烯袋密封保存，部分土壤样品自然风干过筛用于测定土壤理化性质。全氮、全钾、全磷等测定方法参考文献[19]。
1.3.2 土壤团聚体样品采集与测定
2020年秋季采集0 ~ 40 cm土层土壤，采用干筛法测定土壤团聚体的分布和稳定性。
1.3.3 土壤微生物群落样品采集与测定
2020年秋季秋收后采用五点混合取样法采集0 ~ 20 cm耕层土壤，采集的样品用聚乙烯袋密封、冰盒保存运输回实验室，置于4 ℃冰箱中保存，用于微生物分析测定。土壤DNA采用提取试剂盒（深圳市安必胜科技有限公司）提取，其纯度和浓度用核酸定量仪（美国Nano公司ND-1000）检测。DNA样品纯化后送至北京百迈客公司应用Illumina平台的HiSeq进行测序。
1.3.4 玉米测产
每个处理选取有代表性的10 m2样区进行测产。分别测定样区玉米穗鲜重和秸秆鲜重，分别取取10穗玉米和3株秸秆进行考种，分别称玉米籽粒和秸秆烘干重量，籽粒换算标准含水量（14%）得出产量。
1.4 数据分析和处理
根据微生物种群测序结果的Barcode序列和PCR扩增引物序列，从下机数据中拆分出各样品数据，使用Flash软件对每个样品的数据进行拼接，得到高通量测序原始数据。进一步去除嵌合体、两端引物以及非靶区域序列后得到有效数据，明确OTU（Operational Taxonomic Units）为研究中的最小分类单元，基因序列相似性接近97%为一单元；然后用综合考虑物种多样性及丰度的Weighted Unifrac法进行UPGMA（Unweighted Pair Group Method with Arithme-tic Means）聚类分析；使用UniFrac软件中Jackknifed算法进行样本之间的距离计算，之后用SPSS将土壤环境因子数据进行统计分析，得出3次重复的均值，作土壤环境因子矩阵，再用Canoco5.0进行主成分分析，提取主要的环境因子；将土壤细菌高通量测序得出的土壤细菌丰度指数、多样性指数作土壤细菌矩阵进行统计分析，分析结果使用Canoco5.0软件制图。其余常规数据采用Excel进行整理分析并作图，采用SPSS 19.0软件做相关统计分析，多重比较采用Duncan法，显著水平为0.05。
2. 结果与分析
2.1 不同处理玉米产量的变化
由表2可见，2017年玉米籽粒产量与常规施肥处理（FP）相比，秸秆深翻还田配施化肥处理SFP有一定程度下降趋势，下降了4.8%，但差异不显著。2018年深翻SFP处理较常规FP处理玉米籽粒产量增加了10.88%，但统计学差异不显著；2019年和2020年秸秆还田处理的玉米籽粒产量和秸秆产量的提高均达到统计学上的差异显著，SFP处理籽粒产量较FP处理分别提高为12.36% ~ 28.62%，秸秆生物量提高幅度为20.13%和9.40%。与FP处理相比，堆腐还田SFPM处理产量两年间分别提高了11.20%、28.72%，重复间稳定性与SFP处理相比较强，秸秆生物量分别提高了15.06% ~ 17.75%。可以看出随着秸秆还田年限的增加，玉米产量和秸秆生物量均表现出增加的趋势，但处理间稳定性不同。
表 2 2017 ~ 2020年秸秆还田对玉米产量的影响Table 2. Effect of straw returning on spring maize yield in 2017-2020年份
Year处理
Treatment玉米产量（kg hm−2）
Maize yield秸秆生物量（kg hm−2）
Straw biomass2017 CK 5640.23 ± 877.85 b 4291.92 ± 766.31 a FP 8214.94 ± 160.78 a 4731.50 ± 157.24 a SFP 7823.99 ± 408.94 a 4441.76 ± 556.92 a 2018 CK 5718.00 ± 39.47 c 5658.00 ± 49.68 b FP 7446.50 ± 139.16 a 5731.50 ± 157.24 b SFP 8256.99 ± 764.98 a 6498.28 ± 511.88 a 2019 CK 8728.45 ± 14.46 c 8797.00 ± 348.52 c FP 11300.00 ± 175.00 b 10737.33 ± 63.08 b SFP 12696.46 ± 113.47 a 12898.37 ± 1216.73 a SFPM 12566.50 ± 146.00 a 12354.77 ± 100.58 a 2020 CK 4435.33 ± 362.41 c 4800.50 ± 344.46 c FP 9080.00 ± 128.97 b 9015.50 ± 129.91 b SFP 11678.68 ± 794.50 a 9862.77 ± 1140.62 a SFPM 11687.85 ± 142.75 a 10615.77 ± 185.91 a 注：不同字母表示不同处理间差异显著（P < 0.05）。下同 2.2 不同处理土壤细菌群落生物多样性的变化
2.2.1 土壤细菌物种种群丰度的变化
秸秆深翻还田和秸秆堆腐还田均可以增加土壤细菌生物多样性，但详见表3。在微生物生态学研究中，OTU（Operational Taxonomic Units）是将基因序列相似性接近固定阈值定义为一个OTU，本研究固定阈值为97%；Effective Tags为原始序列过滤后得到的优化序列数再过滤嵌合体后的有效序列数；本研究对不同处理土壤细菌16S rRNA基因序列进行了高通量测序，删除掉低质量序列后，共得到Effective Tags数量318356条，平均序列数为62348.5，平均序列长度415.25 bp。统计各样本OTU数量及所包含的序列数，来评价微生物的多样性。与FP处理相比，SFP和SFPM处理的有效序列OTU数量和Effective Tags数量均有所增高，OTU数量分别为1140.33和1144.67，Effective Tags数量67945.67和66591.0，差异显著。以上结果说明，秸秆添加可以增加微生物物种丰度和种内丰度，深翻还田与堆腐还田差异不显著，但微生物群落多样性与化肥和不施肥处理相比较更稳定。
表 3 不同处理土壤微生物丰富度和多样性指数Table 3. Richness and diversity indices of soil microbial communities under different treatments处理
Treatment操作分类单元
OTU有效序列数
Effective TagChao1指数
Chao1 indexShannon多样性指数
Shannon diversity indexCK 1056.329 ± 32.788 b 55358.668 ± 7913.591 b 1123.591 ± 24.812 b 5.434 ± 0.012 b FP 938.328 ± 37.309c 59498.669 ± 6950.341 b 1122.812 ± 23.113 b 5.312 ± 0.091 c SFP 1140.333 ± 6.661 a 67945.667 ± 737.041 a 1174.719 ± 10.039 a 5.679 ± 0.052a SFPM 1144.672 ± 19.862 a 66591.003 ± 593.872 a 1170.118 ± 4.119 a 5.779 ± 0.092 a 通过计算多样性指数和丰富度指数分析秸秆还田土壤细菌的α多样性。结果表明，秸秆深翻还田和秸秆堆腐还田细菌群落多样性指数和丰富度指数均很高（表3）。Chao1和Shannon指数显示了细菌群落的多样性和丰富度，秸秆还田两个处理在0 ~ 20 cm土层没有显著差异。与FP处理相比，SFP和SFPM处理的Chao1指数均有所增高，分别为1174.72和1170.12，差异显著；Shannon指数也有所增加，分别为5.68和5.78，差异显著。以上结果说明，在秸秆还田土壤中，外源碳的引入增加了细菌的多样性和丰富度。
2.2.2 土壤细菌种群发育趋势分布特征
玉米秸秆还田可以改变土壤中的微生物群落发育特性。对土壤样品进行PCA分析，基于OTU的层次聚类分析结果如图1a所示，四个处理分为两大类群，CK和FP分为类一个类群，物种组成相似度较高，但结构存在差异，组成稳定，重现性好；秸秆还田处理SFP和SFPM为一个类群，物种组成相似度较高，但结构存在一定差异。
![]()
图 1 不同处理微生物群落结构的层次聚类树（a）和主成分分析（b）Figure 1. Hierarchical clustering tree（a）and principal components analysis（b）of soil bacteria community structure under different treatments进一步进行主成分分析如图1-b所示，连续四年秸秆深翻还田与低温堆腐还田后，土壤微生物群落结构变化差异明显，重复间数据稳定，第一、二主成分轴对土壤细菌群落结构变异的解释量分别为32.43%和22.77%。SFP和SFPM分布在PC1轴正向，CK和FP分布在PC1轴反向。
2.2.3 土壤细菌种属成分分析
秸秆深翻还田和低温堆腐还田对微生物种群影响差异显著，不同处理细菌经16S rDNA高通量测序序列经比对后分别属24个门，71个纲，262个属。在门水平上，细菌群落组成相对丰度见热图2-a和柱状图2b，从门水平热土上看，细菌丰度变化趋于多样性，颜色表现极深以及极浅的菌群变少，综合分析处理间重现性不好，针对重点功能菌群，经对数据库深入分析，做柱状图2b，丰度较高的主要类群有：变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、浮霉菌门（Planctomycetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、糖化菌门（Saccharibacteria）等。与常规施肥相比，SFP和SFPM处理均显著增加的门为拟杆菌门（Bacteroidetes）分别增加了18.18%和44.69%；浮霉菌门（Planctomycetes）分别增加了53.74%和60.50%；绿弯菌门（Chloroflexi）分别增加了4.79%和12.35%；变形菌门（Proteobacteria）分别增加了2.51%和3.57%。与常规施肥相比，SFP和SFPM处理均显著降低的门糖化菌门（Saccharibacteria）分别降低27.23%和33.98%；放线菌门（Actinobacteria）分别降低0.58%和12.34%。与常规施肥相比，酸杆菌门（Acidobacteria）变化幅度较小，SFP处理增加了3.18%和SFPM处理降低了1.09%；芽单胞菌门（Gemmatimonadetes），SFP处理降低了3.18%和SFPM处理增加了1.09%；
![]()
图 2 不同处理土壤细菌群落门水平相对丰度（a）热图（b）柱状图Figure 2. Heat map (a) and histogram (b) of relative abundance of soil bacterial communities at phylum level在纲水平上，细菌群落组成相对丰度见热图3a和柱状图3b。随着细菌群落的细化分析，处理间重现性逐渐清晰。从纲水平热图上看，细菌丰度变化处理间重现性较好，针对重点功能菌群，经对数据库深入分析，做柱状图3b，丰度增加的主要类群有：变形菌纲（Deltaproteobacteria）、全噬菌纲（Holophagae）、丰祐菌纲（Opitutae）、疣微菌纲（Verrucomicrobiae）、绿弯菌纲（Chloroflexia）、Candidatus_Pacebacteria、厌氧绳菌纲（Anaerolineae）、噬纤维菌纲（Cytophagia）等。与常规施肥相比，SFP和SFPM处理均显著增加的纲为变形菌纲（Deltaproteobacteria）分别增加了112.16%和123.50%；全噬菌纲（Holophagae）分别增加了161.21%和181.37%；丰祐菌纲（Opitutae）分别增加了74.21%和98.08%；疣微菌纲（Verrucomicrobiae）分别增加了706.67%和1180%；绿弯菌纲（Chloroflexia）分别增加了136.03%和138.24%；浮霉菌门（Planctomycetes）下的厌氧氨氧化菌纲之一（Candidatus_Pacebacteria）分别增加了239.13%和695.65%；厌氧绳菌纲（Anaerolineae）分别增加了74.19%和328.39%；噬纤维菌纲（Cytophagia）分别增加了291.73%和249.32%。丰度降低的主要类群绝大多数为未分类菌群，已分类的有斯巴杆菌纲（Spartobacteria）、衣原体纲（Chlamydiae）γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）等，其中，斯巴杆菌纲（Spartobacteria）分别降低了30.02%和28.11%；衣原体纲（Chlamydiae）分别降低了83.22%和65.77%；γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）分别降低了38.18%和43.71%。
![]()
图 3 不同处理土壤细菌群落纲水平相对丰度（a）热图和（b）柱状图Figure 3. Heat map (a) and histogram (b) of relative abundance of soil bacterial communities at class level在属水平上，细菌群落组成相对丰度见热图4a和柱状图4-b。从属水平热图上看，细菌丰度变化处理间重现性较好，对数据库深入分析，做柱状图4b，与常规施肥相比，SFP和SFPM处理丰度均显著增加的属有拟无枝酸菌属（Amycolatopsis）分别增加了149.88%和48.25%；独岛菌属（Dokdonella）分别增加了112.55%和69.71%；Gemmatirora分别增加了220.89%和719.08%；Haliangium分别增加了135.99%和159.66%；溶杆菌属（Lysobacter）分别增加了101.25%和168.19%；Ohtaekwangia分别增加了207.40%和837.03%；Ramlibacter分别增加了202.73%和661.79%；Sorangium分别增加了82.30%和110%。与常规相比，降低的属有Rhodoplaner分别降低了54.42%和46.48%；Reyranella分别降低了3.29%和28.07%。其他未分类属种处理间变化差异亦很显著。
![]()
图 4 不同处理土壤细菌群落属水平相对丰度（a）热图和（b）柱状图Figure 4. Heat map (a) and histogram (b) of relative abundance of soil bacterial communities at genus level2.2.4 不同处理土壤有机质及氮磷钾含量的变化
秸秆深翻还田和低温堆腐还田均有助于有机质的提升，但规律不同，详见表4。与FP处理相比，2017年和2018年SFP处理土壤有机质分别为16.81 g kg−1和17.30 g kg−1，略有升高，但统计学差异不显著；2019年和2020年SFP处理有机质升高幅度较显著，土壤有机质别为18.80 g kg−1和19.80 g kg−1，差异显著。这表明，秸秆深翻有机质提升效果滞后，需连续多年还田有机质提升效果才能显现。2019年和2020年SFPM处理的有机质含量分别为18.99 g kg−1和19.12 g kg−1，与FP处理相比差异显著，与SFP处理相比差异不显著。
表 4 秸秆还田对土壤养分含量的影响Table 4. Effect of straw returning on soil properties年份
Year处理
Treatment全氮（g kg−1）
Total nitrogen全磷（g kg−1）
Total phosphorus全钾（g kg−1）
Total potassium有机质（g kg−1）
Soil organic matter2017 CK 1.01 ± 0.05 b 0.55 ± 0.01 b 20.1 ± 0.11 a 15.87 ± 0.41 b FP 1.17 ± 0.10 a 0.59 ± 0.03 a 20.4 ± 0.10 a 16.3 ± 0.40 ab SFP 1.14 ± 0.05 a 0.60 ± 0.01 a 20.6 ± 0.06 a 16.81 ± 0.28 a 2018 CK 0.98 ± 0.03 b 0.54 ± 0.04 b 20.0 ± 0.13 a 15.32 ± 0.43 b FP 1.18 ± 0.04 a 0.58 ± 0.02 ab 20.5 ± 0.12 a 16.27 ± 0.45 a SFP 1.16 ± 0.02 a 0.62 ± 0.03 a 20.7 ± 0.12 a 17.3 ± 0.62 a 2019 CK 0.95 ± 0.01 c 0.53 ± 0.03 c 19.8 ± 0.10 b 15.41 ± 0.44 c FP 1.19 ± 0.03 a 0.59 ± 0.04 b 20.2 ± 0.15 b 16.33 ± 0.48 b SFP 1.15 ± 0.03 b 0.65 ± 0.02 a 21.4 ± 0.05 ab 18.8 ± 0.75 a SFPM 1.14 ± 0.03 b 0.63 ± 0.05 a 21.7 ± 0.23 a 18.99 ± 0.68 a 2020 CK 0.93 ± 0.05 c 0.53 ± 0.03 c 19.6 ± 0.12 b 15.46 ± 0.47 c FP 1.16 ± 0.01 a 0.57 ± 0.01 b 20.1 ± 0.14 b 16.39 ± 0.39 b SFP 1.13 ± 0.02 b 0.64 ± 0.03 a 22.1 ± 0.16 a 19.18 ± 0.45 a SFPM 1.14 ± 0.01 b 0.63 ± 0.05 a 22.3 ± 0.15 a 19.12 ± 0.23 a 秸秆还田对土壤大量元素积累也有影响。随着还田年限的增加，土壤全氮、全磷和全钾含量均有所改变，全氮略有降低，全磷、全钾含量有所增加，差异显著，详见表4。2017—2020，SFP处理土壤全磷含量为0.60 g kg−1、0.62 g kg−1、0.65 g kg−1和0.64 g kg−1，土壤全钾含量为20.60 g kg−1、20.70 g kg−1、21.4 g kg−1和22.1 g kg−1，逐年增加。土壤全钾2019和2020年增加较快，2020年秸秆还田处理土壤全钾含量较2017年秸秆不还田处理增加7.28%，说明深翻秸秆还田可以显著提高土壤磷、钾素含量。SFPM处理的施用当年土壤全磷、全钾含量即有所增加，2019和2020年全磷含量为0.63 g kg−1、0.62 g kg−1、全钾含量为21.7 g kg−1和22.3 g kg−1，与常规施肥FP相比差异显著。秸秆还田对土壤氮素也有一定影响，与常规施肥比均有所降低。
2.2.5 处理间不同粒级团聚体分布情况
经过四年定位实验，不同处理土壤团聚体分布如表5所示，在0 ~ 40 cm土层中，> 2 mm和0.25 ~ 1 mm团聚体在各处理中所占比例最高，常规施肥FP处理所占比例最低分别为48.8%和47.88%，其余处理均占50%以上。秸秆连续还田后，与常规施肥相比，明显增加了 > 2 mm和1 ~ 2 mm团聚体的比例，SFP处理团聚体的比例0 ~ 20 cm土层小于20 ~ 40 cm土层，两个粒级总和不同层次分为56.89%和60.04%；SFPM处理团聚体的比例0 ~ 20 cm土层大于20 ~ 40 cm土层两个粒级总和不同层次分为65.12%和61.64%；FP处理 < 250 µm的百分含量较其他处理含量较大，不同层次分为18.14%和18.61%。
表 5 0 ~ 40 cm耕层土壤团聚体质量百分含量Table 5. Mass percentage of soil aggregates at 0-40 cm soil depths（mean ± SE，%）土层（cm）
Soil depth处理
Treatment> 2 mm 2 ~ 1 mm 1 ~ 250 µm < 250 µm 0 ~ 20 CK 33.98 ± 4.68 b 19.85 ± 1.23 b 32.49 ± 1.72 a 13.68 ± 8.19 a FP 28.83 ± 3.34 c 19.97 ± 1.01 b 33.06 ± 1.03 a 18.14 ± 3.38 a SFP 35.52 ± 3.48 b 21.37 ± 0.23 a 32.91 ± 1.51 a 10.20 ± 3.20 b SFPM 44.19 ± 1.39 a 20.93 ± 0.12 b 28.90 ± 0.69 b 5.99 ± 0.57 c 20 ~ 40 CK 36.26 ± 4.25 a 22.13 ± 0.21 a 33.29 ± 3.49 a 8.32 ± 3.97 c FP 27.56 ± 0.14 b 20.32 ± 0.94 ab 33.51 ± 0.46 a 18.61 ± 1.54 a SFP 40.93 ± 2.16 a 19.11 ± 0.49 b 25.99 ± 2.26 b 13.97 ± 2.43 b SFPM 39.49 ± 3.73 a 22.15 ± 1.03 a 32.19 ± 2.69 a 6.17 ± 2.07 c 2.3 土壤理化性质与土壤细菌群落纲水平的关系
本研究以土壤有机质、全量N、P、K作为环境因子，通过冗余分析探究其对土壤细菌群落纲水平的影响。如图5所示，结果表明，土壤SOM、TN、TP、TK对土壤微生物细菌群落结构有显著影响，并可以解释土壤微生物群落结构总变异的41.24%。在秸秆深翻还田和秸秆堆腐还田条件下，TK和SOM对微生态环境影响最显著；α-变形菌纲（Deltaproteobacteria）与SOM、TP、TK所处同一象限，表现显著正相关，芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、球形杆菌纲（Thermoleophilaceae）表现负相关；ß-变形菌纲（Betaproteobacteria）与TN所处同一象限，表现显著正相关，酸杆菌纲（Acidobacteria）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）表现负相关。
![]()
图 5 纲水平土壤细菌菌群与土壤养分（a）和土壤团聚体（b）冗余分析（RDA）trait1- trait4，对应从大到小的四个层次粒级；环境因子用带有箭头的黑色线段表示，响应变量用带有箭头的蓝色虚线线段表示，其长短代表其在排序空间内的变化量。Figure 5. Redundancy analysis（RDA）of soil bacterial community structure with soil properties (a) and soil aggregates (b)本研究以0 ~ 20 cm不同粒级的土壤团聚体作为环境因子，通过冗余分析探究其对土壤细菌群落纲水平土壤团聚体与细菌群落的功能特征的相互关系。结果表明，土壤结构对土壤微生物细菌群落结构有显著影响，并可以解释土壤微生物群落结构总变异的34.15%。如图3-b所示，trait1（> 2 mm）、trait2（2 ~ 1 mm）、trait3（1 ~ 250 µm）和trait4（< 250 µm）分别代表不同层次粒级。trait1（> 2 mm）、trait2（2 ~ 1 mm）位于第四象限，与α-变形菌纲（Deltaproteobacteria）表现正相关；trait3（1 ~ 250 µm）和trait4（< 250 µm）位于第二象限，与酸杆菌门（Acidobacteria）表现正相关。
3. 讨论
3.1 秸秆不同还田方式对玉米产量和土壤理化性质的影响
大量研究表明，秸秆还田可有效改善土壤水、肥、气、热[20-24]状况，为玉米生长发育创造了有利的生长环境，进而显著提高玉米产量[25-26]。本研究中，与常规施肥相比，多年秸秆还田处理可以有效增加玉米产量，并增加土壤有机碳含量[27]，秸秆深翻处理第一年有减产风险，第二年与常规施肥差异不显著，第三年才提升了土壤养分供给能力，促进作物生长，但处理间稳定性依旧较差；与常规施肥相比，低温堆腐还田处理，还田当年即可以看到玉米产量的增产增效，土壤固碳能力的迅速提升，有机质含量的迅速增加，加上土壤全磷、全钾有所增加，对果实的饱满亦有促进作用，土壤全氮有所下降，正好缓解北方土壤氮素过量投入的问题。此外，土壤团粒结构的改变使速效养分的留存与供给能力也会随之增加。实验结果二者有所差异主要因为秸秆还田部位不同，以及腐解过程不同。
低温堆腐还田的腐解过程主要发生在还田前秸秆反应堆中。秸秆中含有大量结构复杂的木质素，不易降解，只有木质素被清除后，具有纤维素和半纤维素降解能力的微生物才能接近里面的碳水化合物，进行物质能量转化[28-29]，因此土壤中木质素的降解与纤维素和半纤维素的降解密切相关，是植物残体降解的关键，是土壤有机质周转的限速步骤[30]。低温堆腐还田将木质素的降解转化在进入土壤之前完成，形成大量腐殖质，没有了木质素的保护，纤维素和半纤维素的降解也完成了大部分，大大加速土壤有机质的周转进程，并且带入有效养分和有效菌源[31-32]，使土壤环境更稳定，同时还可以解决东北地区秸秆还田低温瓶颈问题，在生产实践中不受低温、水分条件限制，从本实验数据结果也能看出秸秆堆腐还田比秸秆深翻还田产量和土壤理化性质的提升更稳定。
土壤微团聚体主要由胶结持久性强且不易分解的有机无机复合体组成，大团聚体则主要是植物根系和微生物菌丝体黏结了许多微团聚体后形成的[33]。秸秆还田大团聚体的增加是减少了微团聚体的数量，秸秆分解产物：多糖、胡敏酸、蛋白质等作为团聚体形成的胶结物质和微生物丝体共同促进了微团聚体向大团聚体的转化形成[34-36]，同时提高了其稳定性。本研究结果表明，秸秆深翻还田对于20 ~ 40 cm层次的改变优于对0 ~ 20 cm的改变，而秸秆堆腐还田对土壤团聚体的改变层次与深翻相反，0 ~ 20 cm层次的改变优于对20 ~ 40 cm的改变。形成这种结果的原因就是秸秆腐解产物分布不同造成的，因为秸秆深翻的耕作措施的产生是为了解决北方秸秆还田春季玉米苗若问题，将秸秆深翻到20 ~ 40 cm层次，因此土壤结构下层改善比较明显，而低温堆腐还田带入的各种有机物，微生物直接作用表层，所以各方面效果更显著。
3.2 秸秆不同还田方式对土壤微生物群落结构的影响
土壤是微生物的大本营，是微生物生长和繁殖的天然培养基[37]，土壤团聚体是微生物生存的微环境[38]，可调节好土壤中的水、肥、气、热，使环境更适宜微生物的繁衍生息[39]。本研究结果表明，秸秆还田可以增加土壤微生物的丰富度和多样性[30-31]，门水平上丰度较高的主要类群有：变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、浮霉菌门（Planctomycetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、糖化菌门（Saccharibacteria）。纲水平上丰度较高的主要类群有：变形菌纲（Deltaproteobacteria）、全噬菌纲（Holophagae）、丰祐菌纲（Opitutae）、疣微菌纲（Verrucomicrobiae）、绿弯菌纲（Chloroflexia）、Candidatus_Pacebacteria、厌氧绳菌纲（Anaerolineae）、噬纤维菌纲（Cytophagia）等。属水平上已命名的丰度较高的主要类群有：拟无枝酸菌（Amycolatopsis）、独岛菌属（Dokdonella）、溶杆菌属（Lysobacter）等。
其中有参与纤维素分解转化的功能菌群，也有参与养分循环的功能菌群，但也丰富了其他功能群[40-41]。变形菌纲是土壤细菌中的优势菌种，在森林土壤中是最丰富的细菌类群，相对丰度越高，物种和遗传多样性越丰富，具有广泛的生理代谢功能，在土壤有机物质分解、循环和能量转化中起到了重要作用[29]，本研究通过冗余分析发现纲水平不同种类的变形菌种与土壤SOM、TN、TP、TK的相关性不同；放线菌门（Actinobacteria）、全噬菌纲（Holophagae）、噬纤维菌纲（Cytophagia）的菌株具有优异的纤维素水解能力，酸杆菌门（Acidobacteria）、Candidatus_Pacebacteria在土壤养分循环中具有非常重要作用，厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）是降解木质素的功能群，芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）可能参与木质素和环境污染物的降解，对于磷的活化也有促进作用，冗余分析中发现与TP成显著负相关，也就是说秸秆还田虽然TP有所增加，但微生物菌群可以缓解环境P的固定；Candidatus_Pacebacteria菌纲是浮霉菌门（Planctomycetes）的一个分支，是参与反硝化过程的功能菌群，属生态友好型微生物，Planctomycetes反应活性增加可以使农田土壤过剩氮素安全移除，增加土壤生态健康指数[42]，本研究中TN有所降低，从群落表现看，土壤生态健康指数在增加；放线菌门（Actinobacteria）除了自身生理代谢功能外，随着他的丰富会产生大量菌丝体，对土壤大团聚体的黏结和养分的定向传输具有一定作用，是参与木质素厌氧降解的关键菌群；绿弯菌纲（Chloroflexia）的菌种相对耐低温，对于土壤中冬季秸秆的降解具有促进作用；糖化菌门（Saccharibacteria）是土壤养分循环的代谢菌群。表明秸秆还田土壤中存在大量在秸秆降解过程中发挥重要作用的微生物菌群，这些菌群改善了土壤的微环境，有利于土壤养分的存储与释放，对于作物产量显著提高，土壤健康发展具有重要意义。
4. 结论
综上所述，低温堆腐还田玉米产量增长最稳定，当年作用优于深翻处理逐年积累。SFP处理玉米籽粒产量在第三年和第四年开始有提升，与FP处理相比分别增加了12.36%和28.62%，重复间稳定性较差；与FP处理相比，低温堆腐还田SFPM第一年和第二年分别提高了11.20%、28.72%，重复间稳定性强。
处理间低温堆腐还田土壤有机质增长最稳定，土壤TP、TK含量有所增加，土壤大团聚体有所增加。SFP处理土壤有机质升高表现在深翻第三年和第四年分别为18.8 g kg−1和19.8 g kg−1，与FP处理相比，差异显著。SFPM处理第一年和第二年的有机质含量有所增加分别为18.99 g kg−1和19.12 g kg−1，与FP处理相比，差异显著。此外，低温堆腐还田和秸秆深翻还田均改变了土壤氮磷钾含量，增加了土壤TP、TK含量，降低了TN含量；低温堆腐还田对于表层0 ~ 20 cm团聚体的改变优于20 ~ 40 cm团聚体变化，深翻还田对土壤团聚体的改变是20 ~ 40 cm优于0 ~ 20 cm层次变化；秸秆还田增加了 > 2 mm和0.25 ~ 1 mm优势团聚体的所占比例，改善了土壤结构。
低温堆腐还田和秸秆深翻还田均增加了土壤微生物的多样性和丰度，尤其是一些纤维素分解、养分循环等功能性菌群。α-变形菌纲（Deltaproteobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、球形杆菌纲（Thermoleophilaceae）、ß-变形菌纲（Betaproteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）等丰度的显著变化。环境因子土壤养分（SOM、TN、TP、TK）解释了细菌群落41.24%的变化，环境因子土壤团聚体（0 ~ 20 cm）解释了细菌群落34.15%的变化，促进了养分的循环。
综合比较，秸秆低温堆腐还田具备了所有秸秆深翻还田的优点，并且在有机质提升和产量提升方面比深翻还田更有效率，更稳定，在微生物群落多样性方面略有优势。
-
![]()
图 1 不同处理微生物群落结构的层次聚类树（a）和主成分分析（b）
Figure 1. Hierarchical clustering tree（a）and principal components analysis（b）of soil bacteria community structure under different treatments
![]()
图 2 不同处理土壤细菌群落门水平相对丰度（a）热图（b）柱状图
Figure 2. Heat map (a) and histogram (b) of relative abundance of soil bacterial communities at phylum level
![]()
图 3 不同处理土壤细菌群落纲水平相对丰度（a）热图和（b）柱状图
Figure 3. Heat map (a) and histogram (b) of relative abundance of soil bacterial communities at class level
![]()
图 4 不同处理土壤细菌群落属水平相对丰度（a）热图和（b）柱状图
Figure 4. Heat map (a) and histogram (b) of relative abundance of soil bacterial communities at genus level
![]()
图 5 纲水平土壤细菌菌群与土壤养分（a）和土壤团聚体（b）冗余分析（RDA）
trait1- trait4，对应从大到小的四个层次粒级；环境因子用带有箭头的黑色线段表示，响应变量用带有箭头的蓝色虚线线段表示，其长短代表其在排序空间内的变化量。
Figure 5. Redundancy analysis（RDA）of soil bacterial community structure with soil properties (a) and soil aggregates (b)
表 1 耕层土壤基础理化性质
Table 1 The major physical and chemical characteristics of soil
土层深度
Soil
depth有机质
Soil organic
matter
（g kg−1）全氮
Total
nitrogen
（g kg−1）全磷
Total
phosphorus
（g kg−1）全钾
Total
potassium
（g kg−1）水解性氮
Available
nitrogen
（mg kg−1）有效磷
Available
phosphorus
（mg kg−1）有效钾
Available
potassium
（mg kg−1）pH 容重
Bulk
density
（g cm−3）0 ~ 20 cm 16.4 1.15 0.45 20.1 86.1 18.9 129 5.3 1.26 
下载: 导出CSV
表 2 2017 ~ 2020年秸秆还田对玉米产量的影响
Table 2 Effect of straw returning on spring maize yield in 2017-2020
年份
Year处理
Treatment玉米产量（kg hm−2）
Maize yield秸秆生物量（kg hm−2）
Straw biomass2017 CK 5640.23 ± 877.85 b 4291.92 ± 766.31 a FP 8214.94 ± 160.78 a 4731.50 ± 157.24 a SFP 7823.99 ± 408.94 a 4441.76 ± 556.92 a 2018 CK 5718.00 ± 39.47 c 5658.00 ± 49.68 b FP 7446.50 ± 139.16 a 5731.50 ± 157.24 b SFP 8256.99 ± 764.98 a 6498.28 ± 511.88 a 2019 CK 8728.45 ± 14.46 c 8797.00 ± 348.52 c FP 11300.00 ± 175.00 b 10737.33 ± 63.08 b SFP 12696.46 ± 113.47 a 12898.37 ± 1216.73 a SFPM 12566.50 ± 146.00 a 12354.77 ± 100.58 a 2020 CK 4435.33 ± 362.41 c 4800.50 ± 344.46 c FP 9080.00 ± 128.97 b 9015.50 ± 129.91 b SFP 11678.68 ± 794.50 a 9862.77 ± 1140.62 a SFPM 11687.85 ± 142.75 a 10615.77 ± 185.91 a 注：不同字母表示不同处理间差异显著（P < 0.05）。下同
下载: 导出CSV
表 3 不同处理土壤微生物丰富度和多样性指数
Table 3 Richness and diversity indices of soil microbial communities under different treatments
处理
Treatment操作分类单元
OTU有效序列数
Effective TagChao1指数
Chao1 indexShannon多样性指数
Shannon diversity indexCK 1056.329 ± 32.788 b 55358.668 ± 7913.591 b 1123.591 ± 24.812 b 5.434 ± 0.012 b FP 938.328 ± 37.309c 59498.669 ± 6950.341 b 1122.812 ± 23.113 b 5.312 ± 0.091 c SFP 1140.333 ± 6.661 a 67945.667 ± 737.041 a 1174.719 ± 10.039 a 5.679 ± 0.052a SFPM 1144.672 ± 19.862 a 66591.003 ± 593.872 a 1170.118 ± 4.119 a 5.779 ± 0.092 a
下载: 导出CSV
表 4 秸秆还田对土壤养分含量的影响
Table 4 Effect of straw returning on soil properties
年份
Year处理
Treatment全氮（g kg−1）
Total nitrogen全磷（g kg−1）
Total phosphorus全钾（g kg−1）
Total potassium有机质（g kg−1）
Soil organic matter2017 CK 1.01 ± 0.05 b 0.55 ± 0.01 b 20.1 ± 0.11 a 15.87 ± 0.41 b FP 1.17 ± 0.10 a 0.59 ± 0.03 a 20.4 ± 0.10 a 16.3 ± 0.40 ab SFP 1.14 ± 0.05 a 0.60 ± 0.01 a 20.6 ± 0.06 a 16.81 ± 0.28 a 2018 CK 0.98 ± 0.03 b 0.54 ± 0.04 b 20.0 ± 0.13 a 15.32 ± 0.43 b FP 1.18 ± 0.04 a 0.58 ± 0.02 ab 20.5 ± 0.12 a 16.27 ± 0.45 a SFP 1.16 ± 0.02 a 0.62 ± 0.03 a 20.7 ± 0.12 a 17.3 ± 0.62 a 2019 CK 0.95 ± 0.01 c 0.53 ± 0.03 c 19.8 ± 0.10 b 15.41 ± 0.44 c FP 1.19 ± 0.03 a 0.59 ± 0.04 b 20.2 ± 0.15 b 16.33 ± 0.48 b SFP 1.15 ± 0.03 b 0.65 ± 0.02 a 21.4 ± 0.05 ab 18.8 ± 0.75 a SFPM 1.14 ± 0.03 b 0.63 ± 0.05 a 21.7 ± 0.23 a 18.99 ± 0.68 a 2020 CK 0.93 ± 0.05 c 0.53 ± 0.03 c 19.6 ± 0.12 b 15.46 ± 0.47 c FP 1.16 ± 0.01 a 0.57 ± 0.01 b 20.1 ± 0.14 b 16.39 ± 0.39 b SFP 1.13 ± 0.02 b 0.64 ± 0.03 a 22.1 ± 0.16 a 19.18 ± 0.45 a SFPM 1.14 ± 0.01 b 0.63 ± 0.05 a 22.3 ± 0.15 a 19.12 ± 0.23 a
下载: 导出CSV
表 5 0 ~ 40 cm耕层土壤团聚体质量百分含量
Table 5 Mass percentage of soil aggregates at 0-40 cm soil depths（mean ± SE，%）
土层（cm）
Soil depth处理
Treatment> 2 mm 2 ~ 1 mm 1 ~ 250 µm < 250 µm 0 ~ 20 CK 33.98 ± 4.68 b 19.85 ± 1.23 b 32.49 ± 1.72 a 13.68 ± 8.19 a FP 28.83 ± 3.34 c 19.97 ± 1.01 b 33.06 ± 1.03 a 18.14 ± 3.38 a SFP 35.52 ± 3.48 b 21.37 ± 0.23 a 32.91 ± 1.51 a 10.20 ± 3.20 b SFPM 44.19 ± 1.39 a 20.93 ± 0.12 b 28.90 ± 0.69 b 5.99 ± 0.57 c 20 ~ 40 CK 36.26 ± 4.25 a 22.13 ± 0.21 a 33.29 ± 3.49 a 8.32 ± 3.97 c FP 27.56 ± 0.14 b 20.32 ± 0.94 ab 33.51 ± 0.46 a 18.61 ± 1.54 a SFP 40.93 ± 2.16 a 19.11 ± 0.49 b 25.99 ± 2.26 b 13.97 ± 2.43 b SFPM 39.49 ± 3.73 a 22.15 ± 1.03 a 32.19 ± 2.69 a 6.17 ± 2.07 c
下载: 导出CSV
-
[1] 张经廷, 张丽华, 吕丽华, 等. 还田作物秸秆腐解及其养分释放特征概述[J]. 核农学报, 2018, 32(11): 2274 − 2280. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2018.11.2274 [2] Yin H J, Zhao W Q, Li T, et al. Balancing straw returning and chemical fertilizers in China: Role of straw nutrient resources[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018, 81: 2695 − 2702. doi: 10.1016/j.rser.2017.06.076
[3] Bu R Y, Ren T, Lei M J, et al. Tillage and straw-returning practices effect on soil dissolved organic matter, aggregate fraction and bacteria community under rice-rice-rapeseed rotation system[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2020: 287.
[4] 赵士诚, 曹彩云, 李科江, 等. 长期秸秆还田对华北潮土肥力、氮库组分及作物产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(6): 1441 − 1449. doi: 10.11674/zwyf.2014.0614 [5] 刘慧屿, 娄春荣, 韩英祚, 等. 秸秆生物炭与减量氮肥配施对玉米氮素利用率及土壤结构的影响[J]. 土壤通报, 2020, 51(5): 1180 − 1188. [6] 刘慧屿, 刘慧颖, 娄春荣, 等. 不同秸秆还田模式对风沙土玉米生育特性及土壤活性碳、氮的影响[J]. 土壤通报, 2018, 49(1): 133 − 139. [7] 朱 姝, 窦 森, 陈丽珍. 秸秆深还对土壤团聚体中胡敏酸结构特征的影响[J]. 土壤学报, 2015, 52(4): 747 − 758. [8] 王如芳, 张吉旺, 董树亭, 等. 我国玉米主产区秸秆资源利用现状及其效果[J]. 应用生态学报, 2011, 22(6): 1504 − 1510. [9] Mourtzinis S, Arriaga F, Balkcom K S, et al. Vertical distribution of corn biomass as influenced by cover crop and stover harvest[J]. Agronomy Journal, 2015, 107(1): 232 − 240. doi: 10.2134/agronj14.0166
[10] 张玉洁, 吴 婷, 赵 娟, 等. 生物炭添加对秸秆还田土壤细菌群落结构和多样性影响[J]. 环境科学学报, 2017, 37(2): 712 − 720. [11] Monforti F, Lugato E, Motola V, et al. Optimal energy use of agricultural crop residues preserving soil organic carbon stocks in Europe[J]. Renewable and Sustainable Energy Review, 2015, 20(44): 519 − 529.
[12] 杨滨娟, 钱海燕, 黄国勤, 等. 秸秆还田及其研究进展[J]. 农学学报, 2012, 2(5): 1 − 4+28. doi: 10.3969/j.issn.1007-7774.2012.05.001 [13] 丛 萍, 王 婧, 董建新, 等. 秸秆还田对黑土亚表层微生物群落结构的影响特征及原因分析[J]. 农业工程学报, 2020, 36(1): 109 − 118. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.01.013 [14] 董明哲, 陈香碧, 冯书珍, 等. 红壤丘陵区典型农田土壤秸秆还田后纤维素降解特征及其影响因素[J]. 生态学杂志, 2016, 35(7): 1834 − 1841. [15] 陈晶晶, 陶少强, 夏 强, 等. 一株高活性纤维素降解细菌的筛选鉴定及酶学特性[J]. 土壤, 2014, (2): 302 − 307. [16] 沈德龙, 刘甲锋, 李 力, 等. 复合菌系RSS-4腐解稻秆过程中的菌系动态变[J]. 微生物学杂志, 2011, (5): 1 − 6. doi: 10.3969/j.issn.1005-7021.2011.05.001 [17] 李继福, 鲁剑巍, 李小坤, 等. 麦秆还田配施不同腐秆剂对水稻产量、秸秆腐解和土壤养分的影响[J]. 中国农学通报, 2013, 29(35): 270 − 276. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.2013-0449 [18] 杨丽丽, 周米良, 邓小华, 等. 不同腐熟剂对玉米秸秆腐解及养分释放动态的影响[J]. 中国农学通报, 2016, (30): 32 − 37. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb16010027 [19] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 3版. 北京: 中国农业出版社, 1999. [20] 窦 森. 黑土地保护与秸秆富集深还[J]. 吉林农业大学学报, 2016, 38(5): 511 − 516. [21] 周怀平, 解文艳, 关春林, 等. 长期秸秆还田对旱地玉米产量、效益及水分利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(2): 321 − 330. doi: 10.11674/zwyf.2013.0207 [22] 王淑兰, 王 浩, 李 娟, 等. 不同耕作方式下长期秸秆还田对旱作春玉米田土壤碳、氮、水含量及产量的影响[J]. 应用生态学报, 2016, 27(5): 1530 − 1540. [23] 高洪军, 彭 畅, 窦 森, 等. 秸秆还田配施氮肥对春玉米氮素利用及土壤氮素平衡的影响[J]. 玉米科学, 2020, 28(6): 134 − 141. [24] 白 伟, 张立祯, 逄焕成, 等. 秸秆还田配施氮肥对东北春玉米光合性能和产量的影响[J]. 作物学报, 2017, 43(12): 1845 − 1855. [25] 程 曼, 解文艳, 杨振兴, 等. 黄土旱塬长期秸秆还田对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响[J]. 中国生态农业学报, 2019, 27(10): 1528 − 1536. [26] 张建军, 党 翼, 赵 刚, 等. 秸秆还田与氮肥减施对旱地春玉米产量及生理指标的影响[J]. 草业学报, 2019, 28(10): 156 − 165. doi: 10.11686/cyxb2018749 [27] 王学敏, 刘 兴, 郝丽英, 等. 秸秆还田结合氮肥减施对玉米产量和土壤性质的影响[J]. 生态学杂志, 2020, 39(2): 507 − 516. [28] 朱金霞, 孔德杰, 尹志荣. 农作物秸秆主要化学组成及还田后对土壤质量提升影响的研究进展[J]. 北方园艺, 2020, (5): 146 − 153. [29] 孙 超, 曾 湘, 李光玉, 等. 红树林沉积物中天然多聚有机物厌氧降解菌多样性与细菌新类群分离[J]. 微生物学报, 2021, 61(4): 987 − 1001. [30] 于大力. 秸秆还田土壤微生物及其细菌漆酶的多样性研究[D]. 中国农业科学院, 2020. [31] 孔德杰. 秸秆还田和施肥对麦豆轮作土壤碳氮及微生物群落的影响[D]. 西北农林科技大学, 2020. [32] 左倩倩, 王邵军. 生物与非生物因素对森林土壤氮矿化的调控机制[J]. 浙江农林大学学报, 2021, 38(3): 613 − 623. [33] 王 冰, 张鹏杰, 张秋良. 不同林型兴安落叶松林土壤团聚体及其有机碳特征[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2021, 45(3): 15 − 24. [34] 宋 佳, 黄 晶, 高菊生, 等. 冬种绿肥和秸秆还田对双季稻区土壤团聚体和有机质官能团的影响[J]. 应用生态学报, 2021, 32(2): 564 − 570. [35] 高洪军, 彭 畅, 张秀芝, 等. 不同秸秆还田模式对黑钙土团聚体特征的影响[J]. 水土保持学报, 2019, 33(1): 75 − 79. [36] Zheng W, Zhao Z Y, Lv F L, et al. Fungal alpha diversity influences stochasticity of bacterial and fungal community assemblies in soil aggregates in an apple orchard[J]. Applied Soil Ecology, 2021: 162.
[37] Tian X L, Wang C B, Bao X G, et al. Crop diversity facilitates soil aggregation in relation to soil microbial community composition driven by intercropping[J]. Plant and Soil, 2019, 436(1/2): 173 − 192.
[38] Okiobe S T, Augustin J, Mansour I, et al. Disentangling direct and indirect effects of mycorrhiza on nitrous oxide activity and denitrification[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2019, 134: 142 − 151.
[39] Zhou J, Ning D. Stochastic community assembly: Does it matter in microbial ecology?[J]. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2017, 81(4): 2 − 17.
[40] 王秀红, 李欣欣, 史向远, 等. 玉米秸秆不同发酵时期理化性状和细菌群落多样性[J]. 华北农学报, 2018, 33(3): 144 − 152. doi: 10.7668/hbnxb.2018.03.022 [41] Ebrahim A, Ebrahim S. 堆肥过程中砷铜生物有效性和土霉素降解及其微生物群落动态变化研究[D]. 中国农业科学院, 2020. [42] 魏亚茹, 王怡静, 马巧丽, 等. 粉粒氨氮和水分影响浮霉菌门群落的空间分化[J]. 微生物学通报, 2020, 47(9): 2732 − 2745. -
期刊类型引用(12)
1. 原韬，安琦，牛彦波，孟利强，吴皓琼，樊川，曹亚彬. 玉米秸秆堆腐还田对黑土区土壤性状的影响. 中国农学通报. 2024(05): 47-52 . 
百度学术
2. 谭小敏，吕开源，马惠，吴宏亮，赵如浪，康建宏，吴娜. 秸秆还田模式下种植密度对玉米根际土壤真菌群落的影响及其驱动因素分析. 中国农业气象. 2024(03): 232-244 . 百度学术
3. 茹瑞红，农全东，李在辉，李雪萍，农传江，李春情，陈显梅，王瑞清，屈用函. 文山州土壤质地构成与肥力特征. 贵州农业科学. 2024(06): 54-60 . 百度学术
4. 赵新颖，张淑莹，肖丹，刘迎春，滕星，肖艳华. 混合施肥对玉米生产和土壤生态的影响研究进展. 玉米科学. 2024(05): 96-104 . 百度学术
5. 白小龙，王彬，武晋民，张恩，刘云鹏，张智，田丰，赵卉. 基于高通量绝对定量对施用不同改良物料后盐碱地土壤细菌群落影响的研究. 土壤通报. 2024(06): 1714-1723 . 本站查看
6. 张旭，邢思文，吴玉德. 不同秸秆还田方式对农田生态环境的影响综述. 江苏农业科学. 2023(07): 31-39 . 百度学术
7. 赵颖，何志刚，曲航，刘慧屿，肖劲松. 不同秸秆育苗基质对水稻幼苗生长和根际微环境的影响. 江苏农业科学. 2023(10): 100-105 . 百度学术
8. 马悦，刘胜群，刘禹泽，刘升芹，代明媚，王思敏，刘君仁. 湿润冷凉区秸秆碎混还田对玉米抗倒伏能力的影响. 土壤与作物. 2023(04): 448-457 . 百度学术
9. 于淼，高晓梅，刘晓辉，王智学. 秸秆还田量对旱地土壤养分、细菌群落结构的影响. 干旱区资源与环境. 2022(03): 171-177 . 百度学术
10. 周文生，朱金霞，郑国保，孔德杰，芮婷. 贺兰山东麓引黄灌区土壤中纤维素高效降解细菌的分离筛选. 黑龙江农业科学. 2022(05): 34-40 . 百度学术
11. 陈盛，黄达，张力，郭相平，张秫瑄，操信春. 秸秆还田对土壤理化性质及水肥状况影响的研究进展. 灌溉排水学报. 2022(06): 1-11 . 百度学术
12. 刘兴斌，马宗海，闫治斌，樊廷录，陈绍江，王学，马世军，闫富海，马明帮，秦嘉海. 不同秸秆发酵还田对制种玉米田土壤肥力质量和玉米品质的影响. 干旱地区农业研究. 2022(05): 230-241 . 百度学术
其他类型引用(11)
计量
- 文章访问数: 352
- HTML全文浏览量: 204
- PDF下载量: 56
- 被引次数: 23
