论文部分内容阅读
近年来，东北黑土地重用轻养、施肥结构不合理，导致土壤质量有着不同程度的下降。其作为我国玉米主产区，茎腐病害时有发生。在黑土肥力亟需改善的情况下，秸秆直接还田成为土壤有机培肥的重要手段，尽管前人从还田方式、还田深度以及秸秆形态对土壤的培肥机理等方面进行了广泛的研究，但秸秆还田对土传病害的影响一直存在争议。那么，不同耕地地力背景下，不同秸秆还田量的有机培肥效应是否一致，对茎腐病害发病率与病情指数会产生怎样的影响，土壤中微生物群落结构特征又发生怎样的变化，仍然未知。
为此，本文通过田间试验，将不同量的玉米秸秆还田于高、中、低地力水平的耕层土壤中，共设置：高地力水平无秸秆还田(GCK)、高地力水平根茬量秸秆还田(GH)、高地力水平1/2倍量秸秆还田(GI)、高地力水平全量秸秆还田(GJ)；中地力水平无秸秆还田(ZCK)、中地力水平根茬量秸秆还田(ZH)、中地力水平1/2倍量秸秆还田(ZI)、中地力水平全量秸秆还田(ZJ)；低地力水平无秸秆还田(DCK)、低地力水平根茬量秸秆还田(DH)、低地力水平1/2倍量秸秆还田(DI)、低地力水平全量秸秆还田(DJ)12个处理，研究其对土壤培肥效果及对茎腐病害发生的影响，并对高地力水平土壤不同量秸秆还田处理土壤微生物群落结构进行深度研究，以期丰富土壤有机培肥理论、为调控微生态环境和玉米秸秆还田与病害防治的实践提供数据参考。研究结果如下：
1、全量秸秆还田对低、中、高地力土壤有机碳、腐殖质的积累和蔗糖酶、过氧化氢酶活性的提升效果优于1/2倍量和根茬量秸秆还田。与无秸秆还田对照相比，低、中、高地力秸秆全量还田处理SOC含量分别增加17.21%、19.60%和22.22%；HM含量分别增加12.93%、12.88%、8.89%；HA含量分别增加8.83%、12.50%和17.50%；FA含量分别增加12.88%、8.51%、12.90%；WSS含量分别降低6.08%、4.08%、6.56%；蔗糖酶活性分别提搞12.14%、20.30%、20.64%；过氧化氢酶活性分别提高32.77%、35.41%、42.46%；秸秆全量还田对3种地力土壤有机碳、腐殖质含量的积累和蔗糖酶、过氧化氢酶活性的提升表现为高地力＞中地力＞低地力；
2、低、中、高地力土壤的速效养分含量的增幅随着秸秆还田量的增加而增大。与对照组相比，低、中、高地力秸秆全量还田处理土壤碱解氮含量分别增加19.90%、6.26%、4.06%；有效磷含量分别增加39.09%、35.51%、30.04%；速效钾含量分别增加35.99%、33.90%、17.63%；3中地力土壤速效养分对秸秆还田的响应为：低地力＞中地力＞高地力；
3、病原菌禾谷镰刀菌数量随秸秆添加量的增加而减少，3种地力降幅为：高地力＞中地力＞低地力；茎腐病病情指数与发病率表现为：低地力＞中地力＞高地力，Pearson相关性分析与主成分分析显示，土壤各肥力指标与玉米茎腐病害发生情况呈负相关关系，秸秆还田可以在一定程度上调节土壤微生态，降低病原菌基数，降低茎腐病害发生率和发病程度，高地力全量还田效果更明显；
4、秸秆还田增加高地力土壤原核微生物的Alpha多样性，减少真核微生物的Alpha多样性，与对照组相比，根茬量、1/2倍量和全量还田土壤原核微生物Chao1指数分别提高2.58%、5.24%、7.35%；土壤真核微生物Chao1指数分别降低0.72%、3.73%、16.26%；PCA、PCoA和LEsEF分析表明秸秆还田改变了原核微生物与真核微生物的Beta多样性，不同量秸秆还田刺激不同的差异物种生长，从而改变了土壤原核微生物与真核微生物的物种组成；
5、秸秆还田未改变高地力土壤门水平原核微生物和真核微生物的优势菌群种类，但其相对丰度有有明显改变，原核微生物中：Proteobacteria(变形菌门)、Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)，真核微生物中：Ascomycota(子囊菌门)和Chytridiomycota(壶菌门)相对丰度较无秸秆还田土壤提高，且随着还田量的增加其增幅越大，秸秆还田促进有益微生物的积累；而Actinobacteria(放线菌门)、Basidiomycota(担子菌门)等相对丰度降低，秸秆还田不利于与病害发生密切相关的微生物存活；
6、随着秸秆还田量的增加，土壤中属水平原核微生物优势物种：Gemmatimonas(芽单胞菌属)、Haliangium(链孢菌属)、Rhizomicrobium(副球菌属)等13种相对丰度呈增加趋势；真核微生物优势物种：Fusarium(镰刀菌属)、Plectosphaerella(癣囊腔菌属)、Pseudeurotium(假散囊菌属)等8种相对丰度呈递减趋势，以上微生物与植物生长和病害防治密切相关，秸秆还田量的增加可以提高土壤中有益微生物相对丰度，减少病原微生物，使土壤向着健康化发展。同时，属水平上新增34种原核微生物，22种真核微生物；消亡21种原核微生物，29种真核微生物，秸秆还田的腐解过程中不仅改变了土壤微生物群落结构，亦对其功能有所改变。
为此，本文通过田间试验，将不同量的玉米秸秆还田于高、中、低地力水平的耕层土壤中，共设置：高地力水平无秸秆还田(GCK)、高地力水平根茬量秸秆还田(GH)、高地力水平1/2倍量秸秆还田(GI)、高地力水平全量秸秆还田(GJ)；中地力水平无秸秆还田(ZCK)、中地力水平根茬量秸秆还田(ZH)、中地力水平1/2倍量秸秆还田(ZI)、中地力水平全量秸秆还田(ZJ)；低地力水平无秸秆还田(DCK)、低地力水平根茬量秸秆还田(DH)、低地力水平1/2倍量秸秆还田(DI)、低地力水平全量秸秆还田(DJ)12个处理，研究其对土壤培肥效果及对茎腐病害发生的影响，并对高地力水平土壤不同量秸秆还田处理土壤微生物群落结构进行深度研究，以期丰富土壤有机培肥理论、为调控微生态环境和玉米秸秆还田与病害防治的实践提供数据参考。研究结果如下：
1、全量秸秆还田对低、中、高地力土壤有机碳、腐殖质的积累和蔗糖酶、过氧化氢酶活性的提升效果优于1/2倍量和根茬量秸秆还田。与无秸秆还田对照相比，低、中、高地力秸秆全量还田处理SOC含量分别增加17.21%、19.60%和22.22%；HM含量分别增加12.93%、12.88%、8.89%；HA含量分别增加8.83%、12.50%和17.50%；FA含量分别增加12.88%、8.51%、12.90%；WSS含量分别降低6.08%、4.08%、6.56%；蔗糖酶活性分别提搞12.14%、20.30%、20.64%；过氧化氢酶活性分别提高32.77%、35.41%、42.46%；秸秆全量还田对3种地力土壤有机碳、腐殖质含量的积累和蔗糖酶、过氧化氢酶活性的提升表现为高地力＞中地力＞低地力；
2、低、中、高地力土壤的速效养分含量的增幅随着秸秆还田量的增加而增大。与对照组相比，低、中、高地力秸秆全量还田处理土壤碱解氮含量分别增加19.90%、6.26%、4.06%；有效磷含量分别增加39.09%、35.51%、30.04%；速效钾含量分别增加35.99%、33.90%、17.63%；3中地力土壤速效养分对秸秆还田的响应为：低地力＞中地力＞高地力；
3、病原菌禾谷镰刀菌数量随秸秆添加量的增加而减少，3种地力降幅为：高地力＞中地力＞低地力；茎腐病病情指数与发病率表现为：低地力＞中地力＞高地力，Pearson相关性分析与主成分分析显示，土壤各肥力指标与玉米茎腐病害发生情况呈负相关关系，秸秆还田可以在一定程度上调节土壤微生态，降低病原菌基数，降低茎腐病害发生率和发病程度，高地力全量还田效果更明显；
4、秸秆还田增加高地力土壤原核微生物的Alpha多样性，减少真核微生物的Alpha多样性，与对照组相比，根茬量、1/2倍量和全量还田土壤原核微生物Chao1指数分别提高2.58%、5.24%、7.35%；土壤真核微生物Chao1指数分别降低0.72%、3.73%、16.26%；PCA、PCoA和LEsEF分析表明秸秆还田改变了原核微生物与真核微生物的Beta多样性，不同量秸秆还田刺激不同的差异物种生长，从而改变了土壤原核微生物与真核微生物的物种组成；
5、秸秆还田未改变高地力土壤门水平原核微生物和真核微生物的优势菌群种类，但其相对丰度有有明显改变，原核微生物中：Proteobacteria(变形菌门)、Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)，真核微生物中：Ascomycota(子囊菌门)和Chytridiomycota(壶菌门)相对丰度较无秸秆还田土壤提高，且随着还田量的增加其增幅越大，秸秆还田促进有益微生物的积累；而Actinobacteria(放线菌门)、Basidiomycota(担子菌门)等相对丰度降低，秸秆还田不利于与病害发生密切相关的微生物存活；
6、随着秸秆还田量的增加，土壤中属水平原核微生物优势物种：Gemmatimonas(芽单胞菌属)、Haliangium(链孢菌属)、Rhizomicrobium(副球菌属)等13种相对丰度呈增加趋势；真核微生物优势物种：Fusarium(镰刀菌属)、Plectosphaerella(癣囊腔菌属)、Pseudeurotium(假散囊菌属)等8种相对丰度呈递减趋势，以上微生物与植物生长和病害防治密切相关，秸秆还田量的增加可以提高土壤中有益微生物相对丰度，减少病原微生物，使土壤向着健康化发展。同时，属水平上新增34种原核微生物，22种真核微生物；消亡21种原核微生物，29种真核微生物，秸秆还田的腐解过程中不仅改变了土壤微生物群落结构，亦对其功能有所改变。