雙季稻復種冬季馬鈴薯提高真菌α 多樣性和腐生真菌相對豐度促進秸稈腐解

摘要： 【目的】秸稈還田是提高土壤肥力和作物產量的有效途徑，復種模式影響土壤真菌群落結構和功能，進而影響秸稈在土壤中的降解程度。通過研究不同復種模式下秸稈的降解特征，為提高秸稈還田效益提供依據。【方法】培養(yǎng)試驗的土壤取自3 個三熟復種地塊：稻—稻—紫云英（RRA）、稻—稻—油菜（RRO）、稻—稻—馬鈴薯（RRP），和兩個兩熟復種地塊：稻—稻—冬板田（RRN）、稻—稻—冬泡田（RRI），采集時間均為早稻揚花期。每個土壤均設不添加和添加秸稈（0.5 g 秸稈與80 g 風干土混合） 兩個處理，然后置于250 mL 棕色瓶中厭氧培養(yǎng)120 天。在培養(yǎng)期內，定期取樣檢測CO2 排放量，破壞性采集土樣測定土壤微生物生物量碳、氮含量和4 種秸稈降解酶活性，利用擴增子高通量測序技術分析真菌群落結構?！窘Y果】與兩熟復種模式相比，三熟復種模式提高了土壤微生物生物量碳、氮含量以及β-葡萄糖苷酶、β-纖維二糖苷酶、β-木糖苷酶和漆酶活性。三熟與兩熟復種土壤之間真菌群落結構存在差異，RRP 地塊土壤真菌ASV 數目、Chao1、ACE 和Shannon 指數，以及分解半纖維素、纖維素和木質素等有機物質的無莖真菌屬（Acaulium）、被孢霉屬（Mortierella）、粉枝孢屬（Oidiodendron） 的相對含量顯著高于兩熟地塊。共現(xiàn)性網絡分析發(fā)現(xiàn)，與RRN 相比，RRO 和RRP 復種模式增加了土壤真菌網絡的復雜性，提高了網絡中子囊菌門、壺菌門等具有秸稈分解潛力的關鍵物種的數量。冗余分析及回歸分析等發(fā)現(xiàn)，全磷是復種系統(tǒng)中影響土壤真菌群落結構及秸稈降解酶類活性的最重要的環(huán)境因子?！窘Y論】相比于冬閑兩熟復種模式，三熟復種模式可增加微生物生物量，提高秸稈降解酶活性，同時提高真菌α 多樣性以及增加腐生真菌的相對豐度，進而更有效地促進秸稈的分解。雙季稻結合冬季復種馬鈴薯是促進還田秸稈腐解、提升土壤肥力的有效復種模式。

關鍵詞： 復種模式； 秸稈分解； 秸稈分解酶活性； 真菌群落結構α 多樣性； 腐生真菌

稻田復種可以改善土壤理化性質，提高作物產量及土壤微生物多樣性[1?2]，是我國重要的種植模式之一。我國稻田復種常見的作物搭配模式為水稻—油菜、水稻—紫云英及水稻—馬鈴薯等[3]。復種系統(tǒng)中作物搭配差異會直接改變土壤微生物的生存環(huán)境，從而導致微生物的多樣性及功能發(fā)生變化[4]。秸稈還田能改善農田生態(tài)環(huán)境，增加復種系統(tǒng)作物產量，提高土壤肥力。秸稈含有15％～40％的纖維素、10％～35％半纖維素、5％～20％的木質素和氮、磷、鉀等豐富的營養(yǎng)元素[5]。秸稈還田不僅能調節(jié)土壤pH、提高土壤養(yǎng)分含量及酶活性，還可以將秸稈中的營養(yǎng)元素歸還土壤，顯著提高土壤電導率、總碳、全氮、碳氮比以及溶解性有機碳含量[6?7]。復種體系中秸稈還田及綠肥翻壓不但可以增加水稻有效穗數、穗粒數促進增產，同時綠肥和水稻秸稈還田后，經過微生物的腐解作用將碳、氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素釋放到土壤中，穩(wěn)定稻田氮素供應，增加土壤有機碳庫[8]。秸稈還田提高土壤養(yǎng)分含量的同時，還直接或間接地影響了微生物群落的結構和功能[9]。秸稈還田主要有翻壓、覆蓋、條帶、旋耕、堆漚、過腹等模式[10]，無論哪種還田方式，秸稈轉化為土壤有機質均依賴微生物的降解。研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田改善了土壤養(yǎng)分條件，從而影響了變形菌門、酸桿菌門和芽單胞菌門等細菌群落組成[11]。秸稈還田對真菌多樣性也有顯著影響，其在科、屬、種水平上的群落結構都發(fā)生了顯著變化，麥角菌科（Clavicipitaceae）、被孢霉科（Mortierellaceae）、毛殼菌科（Chaetomiaceae）的相對豐度分別提高了28%、25%、13%[12]。趙崢等[13]發(fā)現(xiàn)，水稻—紫云英輪作模式富集了Opitutus 及Conexibacter 等促進氮素養(yǎng)分循環(huán)的菌屬。稻—稻—油菜復種模式提高了微生物豐富度指數，豐富了微生物種群的多樣性[14]。由此可見，復種系統(tǒng)作物搭配差異顯著影響了微生物群落結構和多樣性。以往研究復種系統(tǒng)對微生物群落結構及功能的影響主要集中在細菌菌屬，然而有研究顯示，相比于細菌，真菌因具有高效分解秸稈纖維素和木質素的能力[15]，其受復種模式作物搭配的影響更大。李鵬等[16]研究發(fā)現(xiàn)，水稻秸稈還田可顯著增加土壤中真菌群體數量和多樣性指數，還可促進土壤中具有較強纖維素分解能力的青霉菌和曲霉菌的富集。紀程等[17]研究發(fā)現(xiàn)，相比于秸稈未還田，水稻—小麥復種系統(tǒng)中秸稈還田顯著提高了赤霉菌屬及裂殼菌屬等真菌的相對豐度。此外，Li 等[18]發(fā)現(xiàn)在水稻秸稈腐解過程中土壤真菌群落多樣性顯著提高，而細菌群落多樣性基本沒有改變。上述結果表明在還田秸稈降解過程中真菌降解作用占據優(yōu)勢地位。秸稈還田是復種系統(tǒng)保持土壤肥力最常用的管理措施。以往研究秸稈還田對真菌群落的影響大多集中于單一水旱復種，而針對復種系統(tǒng)不同作物搭配對真菌多樣性和潛在功能的影響尚缺乏廣泛的研究。