不同耕作方式对玉米田土壤微生物功能多样性的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-005

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (3): 98-104.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-005

所属专题：玉米；烟草种植与生产

• 资源·环境·生态·土壤·气象 • 上一篇下一篇

不同耕作方式对玉米田土壤微生物功能多样性的影响

高晶晶¹(), 刘红梅¹(), 杨殿林¹, 李睿颖¹, 朱平²(), 高洪军², 李静¹, 张秀芝², 彭畅²

¹农业农村部环境保护科研监测所,天津 300191
²吉林省农业科学院,长春 130033

收稿日期:2020-04-14 修回日期:2020-06-14 出版日期:2021-01-25 发布日期:2021-01-26
通讯作者: 刘红梅,朱平
作者简介:高晶晶,女,1992年出生,吉林四平人,助理工程师,本科,主要从事生物多样性与生态农业研究。通信地址：300191 天津市南开区复康路31号农业农村部环境保护科研监测所。Tel：022-23611802,E-mail： 1423628523@qq.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目“秸秆基质化关键技术研究与产品研发”(2018YFD0800905-3)

Effects of Tillage Patterns on Functional Diversity of Soil Microbial Community in Maize Field

Gao Jingjing¹(), Liu Hongmei¹(), Yang Dianlin¹, Li Ruiying¹, Zhu Ping²(), Gao Hongjun², Li Jing¹, Zhang Xiuzhi², Peng Chang²

¹Agro-Environmental Protection Institute, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Tianjin 300191
²Jilin Academy of Agricultural Sciences, Changchun 130033

Received:2020-04-14 Revised:2020-06-14 Online:2021-01-25 Published:2021-01-26
Contact: Liu Hongmei,Zhu Ping

摘要/Abstract

摘要：

为提高黑土土壤地力,对玉米秸秆还田和耕作方式进行筛选研究。以位于吉林省公主岭市的不同耕作方式试验为基础,设置3个秸秆还田耕作方式处理：秸秆粉碎深翻还田(CK),玉米高留茬宽窄行栽培+秸秆覆盖+快速腐解菌剂处理(KZF),秸秆粉碎深翻+快速腐解剂(SF)。利用Biolog生态板法,测定黑土玉米田土壤微生物功能多样性对不同耕作方式的响应。结果表明,随着培养时间的延长,不同耕作方式的AWCD值均显著增大。培养期内,AWCD的变化顺序为：KZF>SF>CK。培养144 h,KZF和SF处理的AWCD值显著高于对照CK。不同耕作方式之间多样性指数H、优势度指数D和均匀度指数E均未表现出显著差异。主成分分析表明,耕作方式显著影响了土壤微生物利用碳源的能力。碳水类、氨基酸类和羧酸类是研究区微生物利用的主要碳源。玉米高留茬宽窄行栽培+秸秆覆盖+快速腐解菌剂处理(KZF)和秸秆粉碎深翻+快速腐解剂(SF)有利于提高土壤微生物活性。

关键词: 耕作方式, 玉米连作, 微生物功能多样性, Biolog, 碳源利用

Abstract:

To improve the soil fertility of black soil, maize straw returning and tillage patterns were selected and investigated. This study was based on the experiment of different tillage patterns in Gongzhuling City, Jilin Province, three straw returning tillage patterns were set up: straw chopping and returning to the field and ploughing (CK), stubble height returning to field, the alternately planting of broad line and narrow line + straw mulching + rapid straw decomposition maturing agent (KZF), straw chopping and returning to the field and ploughing + rapid straw decomposition maturing agent (SF). Biolog ECO-plate methods were used to analyze the response of soil microbial functional diversity to different tillage patterns in maize field of black soil. The results indicated that the average well color development (AWCD) values of different tillage patterns increased significantly with the extension of culture time. During the cultivation period, the change of AWCD values was as follows: KZF>SF>CK. After 144 hours of culture, the AWCD values of KZF and SF were significantly higher than that of CK. There was no significant difference in Shannon index (H), Dominance index (D) and Shannon evenness index (E) among different tillage patterns. The principal component analysis showed that tillage patterns significantly affected the ability of soil microorganisms to utilize carbon sources. Carbohydrates, amino acids and carboxylic acids were the main carbon source utilized by the microbial communities. The treatments of stubble height returning to field, the alternately planting of broad line and narrow line + straw mulching + rapid straw decomposition maturing agent (KZF) and straw chopping and returning to the field and ploughing + rapid straw decomposition maturing agent (SF) improved the activity and functional diversity of the soil microbial community.

Key words: tillage pattern, continuous cropping of corn, microbial community functional diversity, Biolog, carbon source utilization

中图分类号:

S154.36

高晶晶, 刘红梅, 杨殿林, 李睿颖, 朱平, 高洪军, 李静, 张秀芝, 彭畅. 不同耕作方式对玉米田土壤微生物功能多样性的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(3): 98-104.

Gao Jingjing, Liu Hongmei, Yang Dianlin, Li Ruiying, Zhu Ping, Gao Hongjun, Li Jing, Zhang Xiuzhi, Peng Chang. Effects of Tillage Patterns on Functional Diversity of Soil Microbial Community in Maize Field[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(3): 98-104.

图/表 6

参考文献 27

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处理	Shannon多样性指数	优势度指数	均匀度指数
KZF	4.034±0.119a	0.979±0.011a	0.993±0.018a
SF	3.949±0.137a	0.974±0.020a	0.989±0.031a
CK	3.828±0.131a	0.973±0.019a	0.994±0.021a

处理	Shannon多样性指数	优势度指数	均匀度指数
KZF	4.034±0.119a	0.979±0.011a	0.993±0.018a
SF	3.949±0.137a	0.974±0.020a	0.989±0.031a
CK	3.828±0.131a	0.973±0.019a	0.994±0.021a

碳源	碳源类型	PC1	PC2
碳水类	β-甲基-D-葡萄糖苷	0.990	0.126
	D-半乳糖酸γ-内酯	0.214	-0.976
	D-木糖	-0.815	0.520
	i-赤藓糖醇	0.805	-0.031
	D-甘露醇	0.947	-0.197
	N-乙酰-D 葡萄糖氨	-0.336	0.880
	D-纤维二糖	0.992	-0.024
	α-D-葡萄糖-1-磷酸	0.986	0.126
	α-D-乳糖	-0.223	-0.804
	D, L-α-磷酸甘油	0.756	0.648
氨基酸类	L-精氨酸	-0.705	-0.705
	L-天门冬酰胺	0.923	-0.372
	L-苯丙氨酸	0.140	0.892
	L-丝氨酸	0.926	-0.365
	L-苏氨酸	0.978	0.178
	甘氨酰-L-谷氨酸	0.941	0.329
羧酸类	丙酮酸甲酯	-0.013	-0.999
	D-半乳糖醛酸	-0.631	0.759
	α-丁酮酸	0.526	0.847
	D-苹果酸	0.974	0.167
	γ-羟丁酸	0.527	-0.847
	衣康酸	0.096	0.964
	D-葡糖胺酸	-0.947	-0.274
多聚物类	吐温40	0.981	0.146
	吐温80	0.929	0.121
	α-环式糊精	-0.738	0.442
	肝糖	-0.087	-0.248
酚酸类	2-羟基苯甲酸	0.976	0.179
酚酸类	4-羟基苯甲酸	0.054	0.998
胺类	苯乙胺	0.071	0.996
胺类	腐胺	-0.351	-0.796

碳源	碳源类型	PC1	PC2
碳水类	β-甲基-D-葡萄糖苷	0.990	0.126
	D-半乳糖酸γ-内酯	0.214	-0.976
	D-木糖	-0.815	0.520
	i-赤藓糖醇	0.805	-0.031
	D-甘露醇	0.947	-0.197
	N-乙酰-D 葡萄糖氨	-0.336	0.880
	D-纤维二糖	0.992	-0.024
	α-D-葡萄糖-1-磷酸	0.986	0.126
	α-D-乳糖	-0.223	-0.804
	D, L-α-磷酸甘油	0.756	0.648
氨基酸类	L-精氨酸	-0.705	-0.705
	L-天门冬酰胺	0.923	-0.372
	L-苯丙氨酸	0.140	0.892
	L-丝氨酸	0.926	-0.365
	L-苏氨酸	0.978	0.178
	甘氨酰-L-谷氨酸	0.941	0.329
羧酸类	丙酮酸甲酯	-0.013	-0.999
	D-半乳糖醛酸	-0.631	0.759
	α-丁酮酸	0.526	0.847
	D-苹果酸	0.974	0.167
	γ-羟丁酸	0.527	-0.847
	衣康酸	0.096	0.964
	D-葡糖胺酸	-0.947	-0.274
多聚物类	吐温40	0.981	0.146
	吐温80	0.929	0.121
	α-环式糊精	-0.738	0.442
	肝糖	-0.087	-0.248
酚酸类	2-羟基苯甲酸	0.976	0.179
酚酸类	4-羟基苯甲酸	0.054	0.998
胺类	苯乙胺	0.071	0.996
胺类	腐胺	-0.351	-0.796

主成分	碳水类	氨基酸类	羧酸类	多聚物类	酚酸类	胺类
PC1 PC2	7.064	4.613	3.714	2.735	1.030	0.422
PC1 PC2	4.332	2.841	4.857	0.957	1.177	1.792

不同耕作方式对玉米田土壤微生物功能多样性的影响

Effects of Tillage Patterns on Functional Diversity of Soil Microbial Community in Maize Field

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