饲料油菜作绿肥对后茬麦田土壤肥力及细菌群落的影响

摘要：

[目的]探讨黄土高原旱地麦后复种饲料油菜还田对后茬麦田土壤养分、酶活性及细菌群落的影响,为改善农田地力提供依据.[方法]设置饲料油菜播量(S1:小播量;S2:中播量;S3:大播量)和还田时期(Dl:早期还田9月1 0日;D2:中期还田9月2 0日;D3:晚期还田9月30日)二因素试验,以常规农户复种夏玉米模式为对照,比较后茬麦田土壤养分及酶活性变化,并采用16S rRNA基因Illumina MiSeq高通量测序技术和PICRUSt基因预测分析方法,比较后茬麦田耕层土壤细菌群落结构、多样性及代谢功能变化.[结果]与常规农户模式相比,饲料油菜还田可不同程度提升土壤养分及酶活性,其中有机质含量和蔗糖酶活性的提升范围最大,分别为11.73％-60.5％和1.4％-94.5％;饲料油菜播量显著影响土壤养分和酶活性,还田时期显著影响土壤有机质含量和蔗糖酶活性,二者间互作效应显著影响碱性磷酸酶活性;播量、还田时期及其互作效应均显著影响细菌群落多样性;大播量晚期还田处理(S3D3)在所有指标中均表现最优.细菌群落组成方面,门水平上1 0个土壤样品共得到1 9个类群,其中优势菌群为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和厚壁菌门;聚类结果显示,1 0个处理可聚为大播量、中播量、小播量和常规农户模式4类,表明不同播量油菜还田明显改变了土壤细菌群落构成.RDA分析表明,土壤养分、酶活性与细菌群落多样性密切相关.PICRUSt功能预测表明,土壤细菌群落具有丰富的代谢功能,其中编码新陈代谢的基因具有明显优势;二级预测功能分类中,氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢是主要代谢功能路径.KEGG直系同源基因簇KO (KEGG orthologous groups)丰度热图结果表明,油菜还田增加了与土壤碳、氮代谢相关的细菌群落.[结论]合理复种饲料油菜并还田可提高后茬麦田土壤养分含量及酶活性,并有效改善细菌群落多样性,增加土壤有益菌群落数量.夏闲期引入饲料油菜作绿肥对提高黄土高原旱地麦田土壤肥力以及合理农作非常有利.

关键词：油菜、还田、绿肥、小麦、土壤肥力、细菌群落、高通量测序、功能预测

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资助基金：国家公益性行业农业科研专项201503120;国家自然科学基金项目31101113;国家现代农业产业技术体系建设专项CARS-03-01-24;山西省科技创新团队项目201605D131041;作物生态与早作栽培生理山西省重点实验室项目201705D111007

在线出版日期：2019-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：2664-2677