長期秸稈還田下土壤反硝化細(xì)菌群落的有機碳驅(qū)動機制

賈生強，范惠珊，陳喜靖，喻 曼，沈阿林，蘇 瑤，*

(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 311300； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

秸稈占作物總生物量的50%～80%，含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，是一種能直接利用的可再生資源[1]。據(jù)統(tǒng)計，我國秸稈年產(chǎn)量在10億t左右，直接還田是目前我國秸稈資源化利用最主要的方式[2]，其比例在2016年已超過50%。秸稈還田可改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力[3-6]，增加土壤微生物量并提高其活性[7-8]，具有促進農(nóng)民增產(chǎn)增收、維持土壤健康的重要作用。高碳氮比的作物秸稈加入土壤后，將與土壤原有的碳庫和氮庫發(fā)生復(fù)雜的生物化學(xué)和物理化學(xué)作用，這些作用會極大地影響土壤微生物的多樣性，改變土壤碳、氮循環(huán)[9-11]。

反硝化作用是土壤氮循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，也是我國農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氮損失的主要途徑之一[12]。據(jù)統(tǒng)計，由土壤生物反硝化途徑造成的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氮損失可達35.0%～52.0%[12]。研究證實，秸稈還田可增加土壤反硝化細(xì)菌功能基因nirS、nirK和nosZ的拷貝數(shù)，并提高反硝化活性[13-16]。主要原因包括：(1)秸稈還田增加土壤微生物活性，進而加快對土壤氧的消耗，為土壤生物反硝化作用創(chuàng)造有益的缺氧或厭氧環(huán)境；(2)還田秸稈碳轉(zhuǎn)化過程形成的土壤有機碳，包括溶解性有機碳(DOC)、易氧化態(tài)有機碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)、顆粒有機碳(POC)和礦物結(jié)合態(tài)有機碳(MOC)等，為土壤中的反硝化微生物提供了更多的可利用碳源，進而促進反硝化微生物的生長，增強其活性[14，17]。有研究發(fā)現(xiàn)，部分反硝化微生物，如Bradyrhizobium(慢生根瘤菌屬)、Burkholderia(伯克氏菌屬)、Burkholderia-Paraburkholderia、Paraphaeosphaeria等直接參與秸稈碳的同化，同時引起土壤無機氮水平的變化[18-19]。可見，土壤碳組分的遷移與轉(zhuǎn)化已成為秸稈還田下土壤反硝化微生物發(fā)展的重要驅(qū)動因子?，F(xiàn)有研究表明，秸稈添加后180 d內(nèi)，土壤活性有機碳組分與土壤微生物活性在秸稈添加后7～14 d先迅速上升，之后將逐漸減少至與無秸稈添加處理相當(dāng)?shù)乃絒20-21]。其中，土壤DOC和EOC是影響耕層土壤反硝化微生物群落的重要有機碳組分[22]。長期秸稈還田條件下，秸稈碳轉(zhuǎn)化形成的土壤有機碳可通過遷移影響更深層土壤[23-24]，進而對各土層反硝化微生物的豐度與多樣性產(chǎn)生影響。但是，目前關(guān)于長期秸稈還田下不同深度土壤有機碳庫變化對土壤反硝化微生物種群結(jié)構(gòu)影響的認(rèn)識還較為有限，而對這部分內(nèi)容的掌握，有助于探明秸稈還田引起的土壤有機碳組分變化如何驅(qū)動土壤可利用氮水平的改變，對于準(zhǔn)確揭示秸稈還田下的土壤肥力變化機制和土壤碳氮循環(huán)耦合關(guān)系具有科學(xué)意義。

本研究利用5 a的定位試驗，分析秸稈還田對0～100 cm土層不同有機碳、氮組分含量，及土壤反硝化微生物豐度和種群結(jié)構(gòu)的影響，采用相關(guān)性分析、冗余分析等方法，探究驅(qū)動土壤反硝化微生物多樣性和群落組成變化的主要有機碳組分，以期闡明長期秸稈還田下土壤反硝化細(xì)菌群落的有機碳驅(qū)動機制，為揭示秸稈還田下土壤碳氮轉(zhuǎn)化的耦合關(guān)系提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年6月—2020年6月在浙江省金華市婺城區(qū)蔣堂鎮(zhèn)黃碧壟村某試驗地(29°1′19.9″N，119°26′13.11″E)進行。該試驗地地勢西南和東北高，分別為仙霞嶺余脈和龍門山脈的支脈，多中、低山，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.3～18.2 ℃，全年總降水量在1 109.0～1 305.2 mm，實行水稻-油菜輪作的一年兩熟制。試驗地土壤類型為黃筋泥發(fā)育的水稻土，耕作層初始土壤pH值為6.55，有機質(zhì)含量32.1 g·kg-1，全氮含量1.24 g·kg-1，堿解氮含量193.39 mg·kg-1，有效磷含量5.98 mg·kg-1，速效鉀含量72.5 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)2個處理，即秸稈不還田(對照，CK)和秸稈全量還田(SF)。SF處理中，水稻秸稈還田量約為8 100 kg·hm-2，油菜秸稈還田量約為6 150 kg·hm-2，還田深度為0～20 cm；CK處理中，兩季作物的秸稈全部移出。每個處理設(shè)置3次重復(fù)，完全隨機分布。每小區(qū)面積20.25 m2(2.7 m×7.5 m)，小區(qū)間用田埂隔開。

各處理的施肥方法與施肥量一致：水稻季的氮肥施用量(折純，以N計，下同)為225 kg·hm-2，其中，基肥、分蘗肥和穗肥的比例分別為40%、30%和30%；鉀肥施用量(以K2O計，下同)為108 kg·hm-2，分蘗肥和穗肥各占50%；磷肥施用量(以P2O5計，下同)為67.5 kg·hm-2，做底肥一次性施入；油菜季的氮肥施用量為51.75 kg·hm-2，磷肥施用量為60 kg·hm-2，均做底肥一次性施入，鉀肥施用量為112.5 kg·hm-2，按基追比4∶6的比例施用，在越冬期追一次肥。其他田間管理措施均同當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 樣品采集

油菜收獲后，分別采集各試驗小區(qū)0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm分層土樣，每小區(qū)采集5個點，按層次混合均勻后放入預(yù)先準(zhǔn)備好的冰盒。新鮮樣品用于土壤MBC、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量測定；部分土樣于4 ℃冰箱保存，用于測定土壤DOC含量；另一部分土樣于-20 ℃冰箱保存，用于DNA提取；剩余土樣自然風(fēng)干后過篩，用于測定土壤總有機碳、全氮、堿解氮、POC等含量；MOC含量由土壤總有機碳和POC含量相減得到。

1.3.2 土壤碳氮組分測定

土壤DOC的測定采用去離子水浸提法[25]；土壤MBC的測定采用氯仿熏蒸浸提法[26]；土壤POC的測定采用六偏磷酸鈉分散法[21]。土樣風(fēng)干后研磨過篩，用有機元素分析儀(Vario Isotope Cube，德國Elementar)測定土壤總有機碳與全氮含量。土壤堿解氮采用堿解擴散法測定[27]。取適量土樣，以2 mol·L-1KCl在200 r·min-1條件下振蕩浸提(浸提液與土樣的體積質(zhì)量比為5∶1)1 h，離心過濾后，采用連續(xù)流動分析儀(Auto Analyzer 3，德國Bran+luebbe)測定土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量[28]。

1.3.3 反硝化微生物豐度與群落組成分析

稱取1.0～1.5 g土壤樣品，按照土壤DNA提取試劑盒(E.Z.N.A.?soil DNA kit，OMEGA)說明書方法進行樣品DNA提取；使用Nanodrop 2000UV-Vis分光光度計(Thermo Scientific，USA)檢測提取DNA的濃度和純度。采用特異性引物(表1)，對反硝化細(xì)菌功能基因nirS、nosZ和nirK的拷貝數(shù)進行檢測分析，定量PCR擴增條件如下：95 ℃預(yù)變性3 min；95 ℃變性30 s，57 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，35個循環(huán)；72 ℃修復(fù)延伸8 min[29-31]。

表1 熒光實時定量PCR擴增引物

應(yīng)用Illumina MiSeq測序儀平臺(MiSeq，美國Illumina)對nirS基因進行測序。高通量測序步驟與數(shù)據(jù)質(zhì)控參見文獻[32]，將質(zhì)控后的序列在FunGene平臺[33]上進行翻譯，去除不能翻譯成亞硝酸鹽還原酶的序列，將剩余的高質(zhì)量序列在UPARSE平臺[34]按97%的相似性聚類成OTU(運算分類單元)。對比GenBank數(shù)據(jù)庫，得到每個OTU對應(yīng)的物種分類信息。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗所得數(shù)據(jù)采用Excel 2013、Origin 2017和R語言軟件進行處理和圖表繪制；使用SPSS 24.0軟件進行單因素方差分析和皮爾遜(Pearson)相關(guān)性分析，對于單因素方差分析中有顯著(P<0.05)差異的，采用Tukey法進行多重比較；采用Canoco 4.5軟件進行冗余分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田后土壤各有機碳組分的變化

不同有機碳組分在各深度土層中均存在顯著(P<0.05)差異，且其含量整體表現(xiàn)出隨土層深度增加而降低的趨勢(圖1)。與CK相比，秸稈還田顯著(P<0.05)降低0～40 cm土層的DOC和0～60 cm土層的MBC含量，降幅分別為68.89%～75.93%和35.58%～75.43%，其中，耕層(0～20 cm)土壤DOC和MBC含量分別減少68.73%和35.59%。相反地，秸稈還田后土壤POC和MOC含量分別在0～40 cm和20～60 cm土層顯著(P<0.05)高于CK，增幅分別在45.69%～142.75%和89.34%～272.68%。由此可知，本試驗中連續(xù)5 a的秸稈還田有利于0～60 cm土層POC和MOC的積累，但對60～100 cm土層未形成顯著影響，這可能與還田年限和有機碳組分的縱向遷移強度有關(guān)。

柱右側(cè)無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。DOC，溶解性有機碳；MBC，微生物生物量碳；POC，顆粒有機碳；MOC，礦物結(jié)合態(tài)有機碳。下同。

2.2 秸稈還田后土壤氮組分的變化

與CK相比，SF處理顯著(P<0.05)增加0～80 cm土層全氮含量(圖2)，增幅為14.26%～90.34%，但顯著(P<0.05)降低0～20 cm土層銨態(tài)氮含量(降幅為24.8%)，以及0～60 cm土層堿解氮和硝態(tài)氮含量(降幅分別為12.99%～67.80%和12.91%～61.86%)，其中，78.57%和63.81%的堿解氮和硝態(tài)氮損失發(fā)生在0～40 cm土層。基于所測土壤堿解氮與硝態(tài)氮的含量變化初步估算，在本試驗土壤條件和種植模式下，連續(xù)5 a的秸稈還田可引起的0～40 cm土層堿解氮和硝態(tài)氮損失量分別約為173.90、10.33 kg·hm-2。由此可知，長期秸稈還田雖然可增加土壤全氮含量，但也會增加耕作層和亞耕作層土壤的有效氮損失，這可能與土壤微生物增加對氮素的利用有關(guān)。不過，SF處理40～60 cm土層的銨態(tài)氮含量顯著(P<0.05)高于CK處理，可能與該土層的硝化活性減弱而固氮活性增強有關(guān)。

TN，全氮；AN，堿解氮；銨態(tài)氮；硝態(tài)氮。下同。

相關(guān)性分析結(jié)果(圖3)顯示，土壤全氮含量與土壤POC和MOC含量呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，表明秸稈還田后0～60 cm土層POC和MOC的有效積累是促進土壤全氮含量增加的主要原因。

2.3 秸稈還田對反硝化微生物豐度的影響

對0～60 cm土層樣品進行DNA提取，分析樣品中nirS、nirK和nosZ的基因拷貝數(shù)(圖4)，發(fā)現(xiàn)其均隨土層深度的增加而減少。與CK相比，SF處理顯著(P<0.05)增加0～40 cm土層nirS、nirK和nosZ基因的拷貝數(shù)，分別增加2.91～5.97、2.50～5.11和2.71～6.70倍；但在40～60 cm土層，nirS、nirK和nosZ基因的拷貝數(shù)在2個處理間無顯著差異。上述結(jié)果表明，秸稈還田可顯著增加0～40 cm土層中反硝化細(xì)菌的豐度，但對40～60 cm土層的反硝化細(xì)菌豐度無顯著影響。

圖4 秸稈還田(SF)和不還田(CK)處理不同土層的nirS、nirK和nosZ基因拷貝數(shù)

對各土層反硝化細(xì)菌功能基因拷貝數(shù)與土壤有機碳、氮組分做相關(guān)性分析(表2)。在0～20、40～60 cm土層，除nirS基因拷貝數(shù)與土壤堿解氮含量在0～20 cm的相關(guān)性未達到顯著水平外，nirS、nirK和nosZ基因拷貝數(shù)與土壤DOC、MBC和堿解氮含量呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)，與全氮含量呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)正相關(guān)；在20～40 cm土層，nirS、nirK和nosZ基因的拷貝數(shù)與土壤DOC、MBC、硝態(tài)氮、堿解氮含量呈極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)，與MOC、POC和全氮含量呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)；在20～60 cm土層，nirS、nirK和nosZ基因的拷貝數(shù)與土壤MOC含量呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)。其中，土壤銨態(tài)氮含量與nirS、nirK和nosZ基因的拷貝數(shù)在0～20 cm土層呈極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)，在40～60 cm土層卻呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)。由此可見，秸稈還田條件下，不同土層反硝化細(xì)菌的豐度受土壤有機碳庫和氮組分的共同影響。

表2 不同反硝化細(xì)菌功能基因拷貝數(shù)與土壤有機質(zhì)、氮組分的相關(guān)性

2.4 秸稈還田對反硝化微生物種群α多樣性的影響

以反硝化細(xì)菌nirS基因為目標(biāo)片段進行群落結(jié)構(gòu)分析。所有樣品測序共獲得264 138條有效序列，每個樣品9 194～19 084條，平均14 674條，在97%相似度下聚類得到1 152個OTU。各處理0～60 cm土層中nirS型反硝化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性和豐富度分析結(jié)果顯示：在20～40、40～60 cm土層中，SF處理的ACE和Chao指數(shù)均顯著(P<0.05)高于CK，但其Shannon指數(shù)無顯著差異(表3)。上述結(jié)果表明，秸稈還田處理下nirS型反硝化細(xì)菌的種類更多，但未對nirS型反硝化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的均勻性產(chǎn)生顯著影響。

表3 nirS型反硝化細(xì)菌多樣性指數(shù)

主坐標(biāo)分析(PCoA)結(jié)果顯示，CK處理0～40 cm土層nirS型反硝化細(xì)菌群落與SF處理明顯分開，但40～60 cm土層2組處理的差異減小(圖5)，表明本研究中秸稈還田對土壤反硝化細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)的影響主要在0～40 cm土層，這與秸稈還田對反硝化細(xì)菌豐度的影響相符。

空心圖標(biāo)代表CK，實心圖標(biāo)代表SF，D1、D2、D3分別代表0～20、20～40、40～60 cm土層。下同。PC1，第1主成分；PC2，第2主成分。

2.5 秸稈還田對反硝化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

試驗土壤中，nirS型反硝化細(xì)菌以未分類細(xì)菌和變形菌門為主，相對豐度分別為53.55%～80.36%和22.94%～42.46%(圖6)。主要種屬包括unclassified_k_norank_d_Bacteria、unclassified_p_Proteobacteria(屬變形菌門)、norank_p_environmental_samples、unclassified_c_Betaproteobacteria(β-變形菌綱)、Rhodanobacter(羅河桿菌屬)、unclassified_o_Burkholderiales(伯克氏菌目，屬β-變形菌)和Azospira(固氮螺菌屬)，相對豐度分別在33.79%～59.18%、20.3%～37.52%、19.76%～28.68%、1.48%～4.52%、0.18%～0.87%、0.18%～0.49%和0.17%～0.53%。SF處理相較于CK可顯著(P<0.05)增加20～40 cm土層中unclassified_c_Betaproteobacteria和unclassified_f_Rhodocyclaceae(紅環(huán)菌科，屬β-變形菌)的相對豐度(圖7)；在40～60 cm土層，SF處理可顯著(P<0.05)增加unclassified_k_norank_d_Bacteria和unclassified_o_Burkholderiales的相對豐度。這表明秸稈還田主要可以增加土壤反硝化細(xì)菌Betaproteobacteria的種群數(shù)量。

圖6 不同處理0～60 cm土層nirS型反硝化細(xì)菌種群在屬水平上的組成

圖7 0～60 cm土層不同處理間存在顯著(P<0.05)差異的nirS型反硝化菌屬

進一步分析土壤有機碳、氮組分如何影響不同土層nirS型反硝化細(xì)菌的種群結(jié)構(gòu)(圖8)，結(jié)果顯示， RD1(主成分1)和RD2(主成分2)軸對nirS型反硝化細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)變化的總解釋率為74.2%，其中，RD1軸解釋47.2%，RD2軸解釋27.0%。土壤有機碳組分中的POC、MOC和MBC能顯著(P值分別為0.002、0.006和0.012，均小于0.05)影響反硝化細(xì)菌群落組成。同時，土壤全氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量也是顯著(P值分別為0.049、0.002和0.008，均小于0.05)影響土壤反硝化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的因子。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 秸稈還田對土壤有機碳組分含量變化的影響

土壤有機碳儲量為所有進入土壤中的有機碳與其在土壤微生物作用下分解損失量之間的差值，其存在形式與含量分布直接影響土壤肥力和作物生長[3，24]。一般認(rèn)為，秸稈還田是維持和提高土壤有機碳含量的重要途徑。吳玉紅等[35]在研究小麥、油菜秸稈還田對漢中盆地稻田土壤碳庫組分的影響時發(fā)現(xiàn)，與不還田相比，秸稈還田可增加0～25 cm土層有機碳和活性有機碳含量。與短期培養(yǎng)試驗和秸稈還田結(jié)果不同，本試驗發(fā)現(xiàn)，連續(xù)5 a的秸稈還田顯著降低0～40 cm土層DOC含量，降幅為68.89%～75.93%。這與王虎等[24]研究結(jié)果相似，他們在研究3 a不同秸稈還田方式下土壤有機碳含量的變化時發(fā)現(xiàn)，秸稈還田顯著降低0～20 cm和0～40 cm土壤DOC含量，降幅分別為28.6%～78.6%和12.3%～69.2%，其中，兩季作物秸稈均還田下DOC含量下降最多(年還田量約16 500 kg·hm-2)。此外，王士超等[36]在探究秸稈還田后不同時期稻田土壤DOC的含量變化時發(fā)現(xiàn)，在成熟期耕層DOC含量顯著降低，降幅為33.8%。長期大量秸稈還田引發(fā)土壤DOC含量顯著降低的原因主要有：(1)土壤采集時間多在下茬作物收獲后，即秸稈還田約150 d后，此時秸稈中大部分易分解的有機質(zhì)早已被轉(zhuǎn)化，土壤新增DOC基本可忽略，而長期秸稈還田促使土壤MOC含量增加，可進一步固定土壤中的DOC，從而導(dǎo)致DOC含量低于CK[37]；(2)大量的秸稈還田可促進土壤自身有機碳礦化分解，即正激發(fā)效應(yīng)，導(dǎo)致DOC下降[38]；(3)秸稈還田后，土壤團聚體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，土壤孔隙度增加，在一定程度上會促進土壤DOC隨游離水向深層遷移，加劇0～60 cm土層DOC含量的損失。Poll等[39]研究也指出，秸稈碳轉(zhuǎn)化形成的DOC可隨土壤含水率的變化在土層中遷移，并影響土壤MBC的分布。Wang等[40]通過meta分析(薈萃分析)發(fā)現(xiàn)，盡管多數(shù)報道秸稈還田會增加土壤MBC，但也有研究表明秸稈還田可顯著減少土壤MBC或?qū)ζ錈o顯著影響。已有研究證實，土壤MBC與DOC含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系[21]。本試驗條件下，秸稈還田處理0～80 cm土層的MBC含量顯著低于不還田的對照處理，這與土層中較易利用的有機碳源，如DOC含量相對較少有關(guān)[41]。秸稈還田在0～40 cm土層能夠顯著增加POC含量，主要來源于秸稈腐解過程釋放的木質(zhì)素、半纖維素等物質(zhì)與土壤團聚體的結(jié)合，但這樣的物理結(jié)構(gòu)決定其在土壤中的縱向遷移能力弱；因此，長期秸稈還田對深層土壤POC含量的影響甚微[42]。秸稈還田能增加20～60 cm土層的MOC含量。劉思佳等[43]研究表明，秸稈還田可提高總MOC儲量(增幅為4.97%)，對土壤SOC的貢獻率近50.0%。這部分增加的MOC主要是秸稈碳轉(zhuǎn)化過程中形成的DOC、微生物代謝中間產(chǎn)物、分泌物或殘體吸附于土壤礦物表面所得，因此秸稈還田后MOC的空間分布變化與土壤中DOC的遷移和微生物的活動有關(guān)[24，44]，是秸稈還田實現(xiàn)深層土壤增碳的主要原因。

RD1，主成分1；RD2，主成分2。

3.1.2 土壤有機碳組分對氮素水平的影響

由于土壤中的氮素絕大部分以有機態(tài)的形式存在，因此秸稈還田后土壤各有機碳組分含量的空間變化會顯著影響土壤氮素水平。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，土壤全氮含量與土壤POC和MOC含量存在極顯著正相關(guān)，表明秸稈還田后0～60 cm土層POC和MOC的有效積累是促進土壤TN含量增加的主要原因。由此可見，秸稈還田下各土層MOC的積累對農(nóng)田有機碳的固定，以及土壤總氮含量的提高具有現(xiàn)實意義。

3.1.3 秸稈還田下反硝化細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)的變化

3.2 結(jié)論

本試驗發(fā)現(xiàn)，連續(xù)5 a的秸稈還田可顯著影響0～60 cm土層的土壤有機碳和礦質(zhì)氮含量。秸稈還田后，0～40 cm土層的POC、20～60 cm土層的MOC和0～80 cm土層的全氮含量較CK處理分別顯著增加45.69%～142.75%、89.34%～272.68%和14.26%～90.34%，但0～40 cm土層的DOC和0～60 cm土層的MBC、硝態(tài)氮含量分別顯著減少68.89%～75.93%、35.58%～75.43%和12.91%～61.86%。硝態(tài)氮損失主要集中在0～40 cm土層，盡管估算的5 a損失量僅約10.33 kg·hm-2，但在今后秸稈還田條件下的耕地肥力維持和提升管理中仍需對此有所考慮。

本試驗中，連續(xù)5 a的秸稈還田后0～60 cm土層反硝化細(xì)菌種群豐度的增加和群落結(jié)構(gòu)的變化主要受土壤POC和MOC的驅(qū)動，其中，nirS型反硝化細(xì)菌中unclassified_c_Betaproteobacteria、unclassified_f_Rhodocyclaceae、unclassified_k_norank_d_Bacteria和unclassified_o_Burkholderiales對土壤有機碳組分含量和組成的變化相對更為敏感。

綜上，本試驗結(jié)果表明，秸稈還田可通過改變土壤有機碳組分驅(qū)動土壤反硝化細(xì)菌生長和種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進而促進土壤反硝化作用，造成土壤硝態(tài)氮損失。今后，應(yīng)加強對長期秸稈還田條件下，尤其是旱地秸稈還田下土壤硝態(tài)氮損失如何影響作物氮素吸收轉(zhuǎn)運的相關(guān)研究，進而指導(dǎo)秸稈還田條件下更高效的氮素管理。