稻田土壤古菌群落组成对秸秆还田的响应

• 作者: 于建光 张永春 汪吉东 王宁 艾玉春 赵亚慧
• 来源期刊: 农业环境科学学报
• 关键词: 古菌群落 秸秆还田 演替规律 驱动因子
• 年，卷（期）: 2019,（2）
• 所属期刊栏目: 土壤环境
• 页码范围: 374-382
• 页数: 9页
• 分类号: X712
• 语种: 中文
• DOI: 10.11654/jaes.2018-0508

摘要

为探讨秸秆还田下稻田土壤古菌群落的演替规律及其驱动因子,本研究开展室内稻田土壤淹水培养试验,利用高通量测序技术,研究了淹水培养第0、15、30 d和60 d时不同量小麦秸秆(0、1％、2％和5％)施用下两种类型的稻田土壤(高砂土和黄泥土)古菌群落组成的动态变化及其影响因子.结果表明:秸秆还田导致土壤pH显著降低,而土壤电导率(EC)、总碳(TC)、总氮(TN)、碳氮比(C/N)以及土壤孔隙水中溶解性有机碳(DOC)、还原性亚铁[Fe(Ⅱ)]和总铁(Fe)含量显著增加,并且当秸秆还田量为5％时,上述土壤指标改变量最大.基于高通量测序技术发现,两种类型稻田土壤的优势古菌均为奇古菌门(Thanumarchaeota).在淹水培养的0～30 d,秸秆还田对奇古菌门的相对丰度没有显著影响,维持在97％～98％;然而,在培养的第60 d,与未施用秸秆相比,秸秆施用下两种类型稻田土壤中奇古菌门的相对丰度显著降低(P<0.05),并且随着秸秆施用量的增加,奇古菌门丰度的降低程度越大.主成分分析(PCA)结果显示两种不同类型土壤的古菌群落存在着显著差异(P<0.05),表明土壤类型是土壤古菌群落结构的重要影响因子.与未施用秸秆的土壤相比,5％秸秆施用显著改变了高砂土古菌群落结构,而1％秸秆施用显著改变了黄泥土壤古菌群落结构.进一步对不同量秸秆施用下土壤古菌群落结构的分析发现,秸秆施用量为5％时高砂土壤古菌群落显著不同于秸秆施用量为1％和2％的土壤,而1％和2％秸秆施用量之间并无显著差异;而对黄泥土,仅秸秆施用量为1％和2％时古菌群落存在着显著差异.为了进一步探究土壤古菌群落迁移的驱动因子,冗余分析(RDA)发现,pH和C/N比是秸秆还田下两种类型土壤古菌群落迁移的重要影响因子.综合分析认为,秸秆还田主要通过改变土壤性质来调控古菌群落结构,而不同类型土壤的古菌群落结构对秸秆还田的响应亦不同.