长期秸秆还田对潮土真菌群落、酶活性和小麦产量的影响

马垒; 李燕; 魏建林; 李子双; 周晓琳; 郑福丽; 吴小宾; 王利; 刘兆辉; 谭德水; 《环境科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD

摘要：为了研究秸秆还田对黄淮海平原潮土真菌群落的影响,开展连续10 a田间定位试验,设置不施肥(NF)、单施化肥(NPK)和秸秆还田配施化肥(NPKS)这3个处理,通过网络分析和结构方程模型,揭示真菌群落对土壤肥力、酶活性和小麦产量的影响机制.结果发现,NPKS处理土壤有机质(SOM)较NPK处理和NF处理分别升高9.20%和34.75%,碱解氮(AN)升高12.03%和39.17%,脱氢酶(DHA)升高37.21%和50.91%,β-葡糖苷酶(β-GC)升高17.29%和73.48%,小麦增产16.22%和125.53%.不同施肥处理真菌α-多样性并未发生显著变化,却导致β-多样性出现明显分异.冗余分析表明,速效磷(AP)、SOM和AN是潮土真菌群落组成变化的主要调控因素.差异物种分析表明,NF处理富集了 Mortierella、Aspergillus、Ceriporia和Acremonium等具有溶磷/解钾功能的物种,以及Leohumicola和Hyalodendriella等植物共生菌;NPK处理中Sarocladium、Fusarium和Fusicolla等植物病原菌丰度显著升高;NPKS处理则激发了 Pseudogymnoascus和Schizothecium等抑病菌生长,并提高Trichocladium和Lobulomyces等秸秆降解物种丰度.网络分析发现整个网络由4个主要模块组成,其中模块2物种累积丰度在NPKS处理显著升高,且与DHA和β-GC呈线性正相关关系.结构方程模型结果进一步表明小麦产量主要受SOM直接正向调控,而模块2物种可通过正向调节DHA和β-GC,间接影响SOM和小麦产量.综上所述,黄淮海平原潮土区秸秆还田可通过调节真菌种间互作关系,刺激特定物种集群生长,抑制病原菌活性,提高土壤酶活性,促进SOM累积,最终获得作物高产.

关键词： 长期定位试验 秸秆还田 土壤酶活性 真菌群落 网络分析