2022, Vol. 43
2. 广东省农业环境与耕地质量保护中心, 广州 510500
, HUANG Jian-feng1 , HUANG Xu1 , WU Yong-pei1 , LI Ping1 , FU Hong-ting1 , TANG Shuan-hu1 , LIU Yi-feng2
, XU Pei-zhi1
2. Protection Center of Agricultural Environment and Cultivated Land Quality of Guangdong Province, Guangzhou 510500, China
秸秆是宝贵的有机肥资源, 富含有机质和氮、磷、钾等矿质营养成分, 是培肥耕地土壤和提高粮食产量的主要措施之一[1~3].水稻秸秆的钾含量高, 还田的钾肥理论替代潜力大, 可在一定程度上填补我国钾矿资源不足短板[1, 4].据估算, 我国水稻秸秆钾养分资源储量达0.43×107 t, 秸秆全量还田带入的钾养分量相当于水稻种植过程中钾肥用量的129.0%, 理论上可完全替代钾肥[1].钾作为调控元素主要参与水稻体内多种生理生化过程, 对水稻抗病、抗旱和品质形成等具有重要作用, 是水稻生长发育所必需的关键矿质营养元素之一[5, 6].华南双季稻区耕地土壤普遍存在缺钾现象, 增施钾肥是水稻增产和稳产的关键措施, 对钾肥需求量大[6, 7].研究秸秆还田替代化学钾肥的可行性对华南双季稻区化肥减施增效和农业绿色发展具有重要参考意义.
有研究表明, 在稻-油轮作系统中, 秸秆还田可实现冬油菜和水稻种植过程中钾肥用量减施31.2%和42.2%[8]; 稻-麦轮作系统中, 小麦秸秆还田条件下钾肥减施10% ~20%未引起水稻显著减产, 且综合效益高[9]; 东北单季稻区秸秆还田条件下, 施用K2O 60 kg·hm-2即可实现增产和土壤钾素营养平衡[10]; 华南双季稻区秸秆还田条件下减钾10% ~30%对水稻产量无显著影响, 有助于提高钾素利用效率[7].由此可见, 不同种植系统秸秆还田替代钾肥的潜力存在差异, 以钾肥减施20%较为稳健.
有研究还表明, 农作物秸秆还田可提高土壤钾含量, 缓解土壤钾缺乏[11, 12], 改善土壤结构, 提升土壤养分含量和土壤微生物多样性, 优化土壤微生物群落结构[2, 3, 13].因此, 我国高度重视农作物秸秆还田工作, 将其作为农业绿色发展的主要内容之一, 在各大粮食主产区大力推广应用.已有研究多关注秸秆还田对作物产量或土壤钾平衡的影响, 而系统探讨双季稻种植系统下早稻秸秆还田条件下钾肥减施对晚稻产量、钾营养水平和土壤微生物群落结构的影响研究仍鲜见.为此, 本文在华南双季稻区开展田间试验研究, 拟分析早稻秸秆还田条件下钾肥减施20%对晚稻产量、植株钾含量、土壤钾含量、土壤理化性质和微生物群落结构等的综合影响, 通过探明秸秆还田条件下钾肥减施对作物产量和土壤肥力的影响, 以期为水稻秸秆科学还田和化肥减施提供理论依据.
1 材料与方法 1.1 试验地概况本试验在广东省农业科学院试验基地(位于广州市白云区钟落潭镇, 23°39′N, 113°43′E, 白云点)和惠州市惠阳区农业农村综合服务中心试验基地(位于惠州市惠阳区平潭镇, 23°05′N, 115°00′E, 惠阳点)进行.白云点年平均气温24.0℃, 年降雨量1 778 mm, 无霜期长达350 d, 土壤类型为水稻土, 土壤质地为砂壤土.惠阳点年平均气温22.0℃, 年降雨量1 770 mm, 无霜期长达350 d, 土壤类型为水稻土, 土壤质地为黏壤土.试验前土壤理化性质见表 1.
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表 1 土壤理化性质 Table 1 Basic chemical properties of soil |
1.2 试验设计
本试验在2020年8~12月期间进行.试验共设3个处理, 分别为：常规施肥(CK)、秸秆还田+常规施肥处理(RS)和秸秆还田+钾肥减施20%处理(RS-K), 各3个重复, 共9个小区, 小区面积30 m2(5.0 m×6.0 m), 随机区组排列.小区间筑埂后用塑料薄膜包覆隔离, 实行单独排灌, 防止水、肥渗透.CK处理将早稻秸秆全部移除; RS和RS-K处理将早稻秸秆切短(长度为8~12 cm), 均匀撒施于土表, 然后采用微耕机将秸秆翻耕入土, 秸秆还田量根据广东省早稻秸秆产量水平进行施用(6 000 kg·hm-2); 早稻秸秆钾含量为ω(钾)17.0 g·kg-1.常规施肥处理的施肥量为N 150 kg·hm-2、P2O5 46 kg·hm-2和K2O 130 kg·hm-2, 氮、磷和钾肥分别采用腐殖酸尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O5 12%)和氯化钾(K2O 60%); 钾肥减施20%处理的施肥量为N 150 kg·hm-2、P2O5 46 kg·hm-2和K2O 104 kg·hm-2.所有肥料做基肥在水稻移栽前1 d全部施用.
白云点和惠阳点的水稻品种分别为华航丝苗和柳优香.采用水育秧方式育苗, 分别于7月15日和7月1日播种, 8月1日和7月17日插秧, 11月15日和10月28日收获.采用人工插秧, 插秧密度为14 cm×25 cm, 每穴2株; 水稻生长期间采用当地高产栽培技术进行水分管理、病虫害防治及其它农事操作.
1.3 测定内容与方法 1.3.1 干物质及产量分别于水稻移栽后15、30、45、60、75 d和收获期(惠阳点103 d, 白云点106 d), 每小区随机采集3株水稻植株样品, 洗净后放入烘箱105℃杀青30 min, 然后80℃烘至恒重, 称重得到水稻干物质.在水稻收获期, 调查每个小区的有效穗数、穗粒数、实粒数、千粒重等产量构成因子.采用人工实割测产, 整个小区水稻收割、脱粒和称重, 然后随机取1 kg稻谷晾晒测定折干率, 计算每个小区的水稻产量.
1.3.2 植株钾含量将水稻植株样品烘干称重后, 粉碎研磨, 过0.25 mm筛, 采用火焰分光光度计法测定植株全钾含量[14].
1.3.3 土壤性质分别于移栽后15、30、45、60、75 d和收获期(惠阳点103 d, 白云点106 d)采集土壤样品, 采用取土器在每小区随机取4个点次的耕层土壤样品(0~20 cm), 混匀成一个样品, 然后, 带回实验室风干后过2 mm筛, 用于测定土壤速效钾含量.收获期采多一份耕层土壤样品(0~20 cm), 去除秸秆、根系、沙砾等杂质, 取一部分土壤样品装于放有冰袋的保温箱中立即带回实验室, 保存于-80℃冰箱, 用于分析土壤细菌多样性; 再取一部分样品保存于4℃冰箱, 用于分析土壤微生物量碳、NO3--N和NH4+-N; 剩余样品自然风干后过2 mm筛和1 mm筛, 用于分析土壤理化性状.土壤pH值采用玻璃电极法测定, 有机碳采用重铬酸钾氧化-分光光度法测定, 可溶性有机碳采用水浸提-总有机碳分析仪测定, 易氧化有机碳采用高锰酸钾氧化法测定, 微生物量碳采用氯仿熏蒸法测定, NO3--N和NH4+-N采用流动分析仪测定, 有效磷采用Olsen法测定, 速效钾采用NH4OAc浸提-火焰光度计法测定[14].
1.3.4 土壤DNA提取和高通量测序土壤微生物组总DNA提取、PCR扩增和建库测序工作委托上海派森诺生物科技有限公司完成.称取约0.5 g新鲜土壤样品, 采用Mo Bio/QIAGEN公司的试剂盒(DNeasy PowerSoil Kit)提取土壤DNA, 采用荧光分光光度计和琼脂糖凝胶电泳检测DNA的浓度和质量.采用细菌16S rRNA基因的V3-V4区序列引物(5′-ACTCCTAGGGAGGGCAGCAG-3′和5′-GGACTACHVGGGTWTTCTAAT-3′)[15]进行PCR扩增, 使用AxyPrep DNA凝胶回收试剂盒切割回收目标条带获得纯化样本, 利用BioTek酶标仪(BioTek Flx800酶标仪)对PCR产物进行定量检测, 构建上机文库, 然后采用Illumina NovaSeq 6000平台进行建库测序.
1.4 数据处理与分析采用R软件(4.05)对数据进行统计分析和绘图, 差异显著性采用单因素方差分析(One-way ANOVA), LSD (P＜0.05) 进行差异比较; 采用QIIME2 (2019.4) 软件对土壤DNA测序原始序列进行质控、去噪、拼接、去嵌合体; 采用Vsearch (v2.13.4_linux_x86_64)软件按照序列97%的相似性进行OTU聚类; 利用RDP classifier软件(http://rdp.cme.msu.edu/) 对每条序列进行物种分类注释, 根据Silva (Release115, http://www.arb-silva.de) 数据库比对序列(比对阈值为70%), 获得细菌群落的分类学信息; 采用QIIME 2 (2019.4)软件计算16S序列测序覆盖度(Coverage)、Chao 1指数、Shannon指数和Simpson指数等土壤细菌α多样性指数; 将相对丰度≥0.5%的OTU定义为优势OTU, 并将相对丰度排在前10位的细菌门定义为优势细菌门, 利用R软件(4.05)的ggplot2包绘制土壤细菌群落组成图; 采用QIIME2 (2019.4) 软件计算土壤细菌Bray-Curtis距离矩阵, 利用R软件(4.05)的vegan包并基于Bray-curtis距离的冗余分析法计算不同土壤理化性质对微生物群落结构的影响, 最后采用R软件(4.05)的ggplot2包绘制冗余分析图.
2 结果与分析 2.1 水稻生物量积累和产量从图 1可知, 随着水稻生育期的发展, 水稻地上部分生物量不断增加, 且不同处理间的生物量差距逐渐扩大.在收获期, RS处理的生物量较CK处理提高了4.80%(白云点)和8.80%(惠阳点); RS-K处理的生物量较CK处理提高了0.92%(白云点)和0.36%(惠阳点).从表 2可知, 与CK处理相比, RS和RS-K处理的产量和产量构成因子均无显著差异.
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图 1 秸秆还田与钾肥减施对水稻地上部分干物质累积的影响 Fig. 1 Effects of straw incorporation and potassium reduction on the dynamic biomass accumulation of the above ground portion of rice |
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表 2 秸秆还田和钾肥减施对水稻产量及其构成因素的影响1) Table 2 Effects of straw incorporation and potassium reduction on the yield of rice |
2.2 水稻植株钾含量
从图 2可见, 随着水稻生长生育期的发展, 水稻植株的钾含量逐渐降低.不同处理显著影响水稻植株钾含量.与CK处理相比, RS处理的植株钾含量分别提高了0.91% ~8.51%(白云)和2.08% ~10.44%(惠阳), 平均增幅为3.97%(白云)和6.91%(惠阳), 其中, 惠阳试验点75DAP(移栽后天数, Days after planting)植株钾含量显著提高, 增幅达10.44%.与RS处理相比, RS-K处理的植株钾含量降低了3.40% ~9.30%(白云)和3.41% ~13.58%(惠阳), 其中白云试验点的45 DAP和60 DAP植株钾含量显著降低, 降幅分别达8.86%和9.30%, 惠阳试验点的15 DAP和30 DAP植株钾含量显著降低(P＜0.05), 降幅分别达13.31%和13.58%.与CK处理相比, RS-K处理的植株钾含量基本没有显著差异, 只有惠阳试验点15 DAP植株钾含量显著降低(P＜0.05), 降幅为10.91%; 在水稻生长前期, RS-K处理的植株钾含量低于CK处理, 但在水稻生长后期, 两者基本没有差异.
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不同小写字母表示同一时期不同处理间差异显著(P＜0.05), 下同 图 2 秸秆还田与钾肥减施对水稻植株钾含量的影响 Fig. 2 Effects of straw incorporation and potassium reduction on the potassium content of rice |
从图 3可见, 不同处理显著影响土壤速效钾含量.与CK处理相比, RS处理的土壤速效钾含量提高了3.96% ~25.23%(白云)和9.60% ~45.16%(惠阳), 平均增幅为13.90%(白云)和21.67%(惠阳); 其中, 在白云试验点, 15 DAP和45 DAP的土壤速效钾含量显著高于CK处理(P＜0.05), 增幅达14.02%和25.23%; 在惠阳试验点, 15 DAP、30 DAP和收获期的土壤速效钾含量显著高于CK处理(P＜0.05), 分别提高了27.85%、22.84%和45.16%.与CK处理相比, RS-K处理的土壤速效钾含量平均提高了3.56%(白云)和4.23%(惠阳); 其中, 惠阳试验点收获期土壤速效钾含量显著高于CK处理(P＜0.05), 增幅达23.87%.
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图 3 秸秆还田与钾肥减施对土壤速效钾含量的影响 Fig. 3 Effects of straw incorporation and potassium reduction on the soil available potassium |
由表 3可知, 与CK处理相比, RS和RS-K处理均不同程度地提高了土壤有机碳和可溶性有机碳含量.惠阳试验点RS和RS-K处理的土壤有机碳较CK处理提高了17.62%和16.07%(P＜0.05), 可溶性有机碳提高了10.50%和7.38%, 其中RS处理增幅明显, 显著高于CK处理(P＜0.05).白云试验点RS和RS-K处理的土壤可溶性有机碳含量均显著高于CK处理(P＜0.05), 分别提高了26.27%和27.77%. RS和RS-K处理的易氧化有机碳、微生物量碳、有效磷均高于CK处理, 但差异不显著.不同处理的pH值、NO3--N和NH4+-N含量均无明显变化.
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表 3 秸秆还田与钾肥减施处理土壤理化性质 Table 3 Soil properties as affected by rice straw return and potassium reduction |
2.5 土壤细菌群落多样性及群落构成
从表 4可知, 白云试验点, RS和RS-K处理的土壤细菌Chao1指数显著高于CK处理(P＜0.05), 分别提高了15.01%和18.19%; 16S序列测序覆盖度和Shannon指数也分别较CK处理增加了0.38%和0.11%、1.65%和2.20%, 但不同处理间差异不显著; 不同处理的Simpson指数基本接近.惠阳试验点, RS和RS-K处理的土壤细菌Chao1指数比CK处理增加了12.78%和11.65%, 其中RS处理显著高于CK处理(P＜0.05); 同时, RS和RS-K处理的Shannon指数显著高于CK处理(P＜0.05), 增幅分别达8.12%和7.33%; 各处理16S序列测序覆盖度和Simpson指数均无显著差异.
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表 4 秸秆还田与钾肥减施处理土壤细菌多样性指数 Table 4 Diversity indices of soil bacterial community as affected by rice straw return and potassium reduction |
不同处理土壤细菌群落在门水平上的组成如图 4所示. 白云试验点土壤以变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)为主要优势菌门(相对丰度>10%), 相对丰度分别为26.82% ~31.30%、21.28% ~26.99%、11.02% ~15.09% 和8.15% ~14.49%, 占总细菌的68.22% ~83.09%. 惠阳试验点土壤以变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria) 为主要优势菌门(相对丰度>10%), 相对丰度分别为31.32% ~36.24%、21.70% ~24.35%和10.69% ~14.50%, 占总细菌的68.21% ~71.29%. 秸秆还田改变了土壤细菌群落结构. 与CK处理相比, 白云试验点RS和RS-K处理显著提高了变形菌门、绿弯菌门、放线菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度(P＜0.05), 分别平均提高了7.78%、17.54%、32.23%和43.32%, 显著降低了拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度(P＜0.05), 分别平均降低了59.97%和65.14%; 惠阳试验点RS和RS-K处理显著提高了变形菌门、放线菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度(P＜0.05), 分别平均提高了10.26%、44.39%和82.14%, 显著降低了酸杆菌门、拟杆菌门和厚壁菌门的相对丰度(P＜0.05), 分别平均降低了18.37%、24.62%和67.02%. RS和RS-K之间各细菌门相对丰度均无显著差异.
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图 4 不同处理土壤细菌在门分类水平上的群落组成 Fig. 4 Soil bacterial composition at the phylum level in different treatments |
为进一步分析不同土壤理化性质对细菌门水平群落结构的影响, 对细菌群落结构与土壤环境因子进行RDA分析(图 5).结果表明, RDA1和RDA2分别解释了白云试验点土壤细菌群落结构总变异的76.44%和14.17%, 惠阳试验点土壤细菌群落结构总变异的72.88%和13.75%.细菌门水平上, RS和RS-K处理沿RDA1轴方向与CK处理明显分离, 而RS和RS-K处理间相互交叉, 分离不明显, 表明秸秆还田措施显著改变土壤细菌群落结构.白云试验点和惠阳试验点的结果均表明, RS和RS-K处理分布在SOC、DOC、MBC、EOC、NO3--N、NH4+-N、AP、AK和pH投影的正方向上, 白云试验点SOC、DOC和MBC在RDA1轴上的投影长度较大, 惠阳试验点SOC、AK、MBC和DOC在RDA1轴上的投影长度较大, 表明RS和RS-K处理通过改变土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳、有效钾和有效磷含量, 从而驱动土壤细菌群落结构的改变.
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SOC表示土壤有机碳(soil organic carbon); DOC表示可溶性有机碳(dissolved organic carbon); EOC表示易氧化态有机碳(easily oxidizable C); MBC表示微生物量碳(microbial biomass carbon); AK表示有效钾(soil available potassium); AP表示有效磷(soil available phosphorus) 图 5 不同处理基于微生物群落和土壤理化性质的冗余分析 Fig. 5 Redundancy analysis based on bacterial community and soil physical and chemical properties of different treatments |
本研究结果表明, RS-K处理的晚稻植株钾含量在生长前期显著低于CK处理, 但在晚稻生长后期, RS-K处理的植株钾含量基本与CK处理持平(图 2), 这与曾研华等[16]在江西开展的田间试验结果一致, 这可能是与秸秆还田后钾的释放特征及其作物有效性有关.RS-K处理的秸秆钾表观总输入量(以K2O计)为102 kg·hm-2, 相当于CK处理化学钾肥用量的78.46%, 且钾素的当季释放率高达95%以上[17~19], RS-K处理的总钾投入量远高于CK处理.但是, 秸秆还田后常集中分布, 分布不均匀, 秸秆钾养分的释放速率滞后, 无法快速到达水稻根际范围, 以致钾养分的作物有效性低于化肥[17, 20]; 而另一方面, 水稻秸秆还田后的钾养分释放期长达30 d, 秸秆钾的养分释放期和供应期较长[21], 从而保证了水稻生长后期钾素营养供应.
本研究结果表明, 与CK处理相比, RS-K处理对晚稻生物量、籽粒产量和产量构成因子均未产生明显的负面影响(表 2).钾是水稻生长发育所必需的矿质元素, 在水稻产量形成、抗倒伏、抗病害和稻米品质提升方面发挥着重要作用.水稻秸秆是重要的有机钾肥资源, 双季稻种植系统下早稻秸秆还田替代化学钾肥的理论潜力高达92.70%[1].但是, 还田后秸秆释放的钾养分容易受到淋洗、径流和下渗等影响, 钾素利用效率低[17, 20], 实际生产中, 秸秆全量还田替代10% ~30%化学钾肥的可行性较大[4, 7, 9, 22~24].水稻秸秆还田可能还存在农机作业难度加大、与作物争夺氮营养和作物病虫害加重等不利影响, 危害下一茬水稻生长, 导致稻谷减产[25, 26].本试验中RS-K处理未出现明显减产现象, 可能是由于秸秆还田后采用了一次性施肥技术, 将全部氮肥作基肥进行施用, 缓解了早稻秸秆还田后腐解过程中氮素不足问题.同时, 在秸秆还田后, 本试验采用了深翻和淹水等农事操作, 将秸秆与土壤充分混匀, 并保持一段时间的淹水还原状态, 实现了一定的灭菌、杀虫和促腐效果[27, 28].另外, 在水稻生长中期, 采用干湿交替的水分管理方式, 可进一步改善水稻根际微生态, 可能在一定程度上抵消了秸秆还田产生的不利影响[29].
3.2 早稻秸秆还田条件下钾肥减施对土壤肥力的影响本研究结果表明, RS处理的土壤速效钾含量显著高于CK处理(图 3), 这主要是由于早稻秸秆含有丰富的钾营养, 秸秆还田后在微生物作用下, 逐渐释放出钾营养到土壤环境中, 从而提高土壤速效钾含量.RS-K处理的土壤速效钾含量也高于CK处理(图 3), 这主要是由于RS-K处理的总钾输入量高于CK处理, 而且秆还田后还会释放出有机酸, 进一步促进土壤矿物中钾的释放[17], 因此, RS-K处理的土壤速效钾含量显著高于CK处理.试验前, 惠阳点的土壤速效钾含量显著低于白云点(表 1), 但在试验初期惠阳点的土壤速效钾含量显著高于白云点, 且惠阳点RS和RS-K对土壤速效钾含量的提升幅度也大于白云点(图 3), 这可能是由于两个试验点的土壤质地不同.惠阳点的土壤为黏壤土, 白云点为砂壤土, 惠阳点的土壤保肥能力比惠阳试验点强.由于秸秆和化学钾均以基肥形式施用, 施入土壤后均能快速溶解进入土壤溶液中, 水稻生长前期处于淹水状态, 灌溉频率高, 可能加大白云试验点的养分淋溶流失, 以致其土壤速效钾含量显著低于惠阳试验点.
本研究结果表明, RS和RS-K处理的土壤有机碳和可溶性有机碳含量显著高于CK处理, 但易氧化态碳和微生物量碳含量差异不显著(表 3).早稻秸秆含有丰富的有机碳, 还田可提高土壤有机碳含量, 且还田年限越长, 其增碳作用越显著[30, 31].可溶性有机碳是土壤中最活跃的有机碳组分, 转化周期短, 对土壤环境变化的响应较强烈, 因此, 两个试验点秸秆还田处理的可溶性有机碳含量均显著高于CK处理, 该结果与前人的研究结果一致[32, 33].秸秆还田为土壤微生物提供丰富碳源, 并改善土壤微生物生活环境, 促进土壤微生物的生长和繁殖, 可提高土壤微生物量碳含量[13, 34].本试验中秸秆还田处理对土壤微生物量碳的影响不显著, 可能是由于本试验周期较短, 土壤微生物量碳的提升效果尚不明显.
土壤微生物参与土壤养分循环、有机质形成和团聚体形成等关键土壤培肥过程, 也是秸秆在土壤中腐解过程的主要分解者, 是秸秆还田措施影响土壤肥力的重要参与者[34~36].本研究结果表明, RS和RS-K处理的Chao1指数和Shannon指数显著高于CK处理(表 4), 提高了晚稻土壤细菌多样性和丰富度.早稻秸秆还田为土壤微生物提供了丰富的碳源、能源和营养物质, 改善了土壤微生物生境, 从而有助于提高土壤细菌丰度和多样性[34~36].本研究结果表明, 早稻秸秆还田导致土壤细菌群落结构发生显著变化, 提高了土壤变形菌门、放线菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度, 这与前人研究结果一致[13, 36].变形菌门、放线菌门和硝化螺旋菌门参与了秸秆纤维素、半纤维素、可溶性糖等组分的降解和腐殖化过程, 因而对秸秆还田措施的响应较明显[31, 36].通过RDA分析结果表明, 土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量有机碳、有效钾和有效磷含量是秸秆还田处理中土壤细菌群落结构变异的主要环境驱动因子(图 5).前人研究结果表明, 变形菌门广泛参与土壤中碳、氮等元素的生物化学循环过程, 在秸秆还田的农田土壤中丰度较高, 其中α-变形菌与土壤有机碳含量显著正相关[37~39].早稻秸秆还田处理为晚稻土壤输入丰富的有机质, 提高了土壤有机碳含量, 进而驱动变形菌门中相关功能种群的繁殖, 从而提高了晚稻土壤变形菌门的相对丰度.放线菌门可分泌降解有机质的活性酶, 在秸秆降解和腐殖化过程中发挥关键作用[37, 40, 41].已有研究表明, 秸秆还田处理通过提高土壤有机碳、有效磷和有效钾含量, 为土壤放线菌种群创造了良好的生长条件, 从而提升了放线菌门的相对丰度[41~43].硝化螺旋菌门主要参与土壤中氮元素的生物化学循环过程, 可利用秸秆矿化过程中的有机氮[44].因此, 早稻秸秆还田可提高土壤有机氮含量, 为硝化螺旋菌门的生长提供充足的氮素营养, 土壤中较高的有机碳和有效氮含量可能解释了硝化螺旋菌门的相对丰度提高[44, 45].白云试验点秸秆还田处理还显著提高了土壤中绿弯菌门的相对丰度, 绿弯菌门属于贫营养型菌, 可将秸秆中的大分子有机质降解至小分子, 在秸秆降解后期发挥重要作用[13, 40].早稻秸秆还田输入大量有机物, 显著提高了土壤有机碳含量, 可能驱动了绿弯菌门丰度的提高.总的来说, 早稻秸秆还田输入了大量有机质, 提高了土壤微生物多样性; 并改变了土壤碳、磷和钾等土壤理化性质, 驱动了细菌群落结构的改变.
4 结论(1) 双季稻种植制度下, 早稻秸秆还田条件下钾肥用量减施20%对晚稻植株钾含量和籽粒产量未造成明显负面影响, 且有助于提高土壤速效钾含量, 是晚稻钾肥减施的有效栽培管理方式.
(2) 早稻秸秆还田处理显著提高了土壤有机碳和速效钾含量, 显著提高土壤细菌多样性, 并驱动微生物群落结构发生显著改变, 有助于提升双季稻区耕地土壤肥力.
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