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120 天。在培養期內，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。【結果】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。共現性網絡分析發現，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現，全磷是復種系統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境因子。【結論】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]。復種系統中作物搭配差異會直接改變土壤微生物的生存環境，從而導致微生物的多樣性及功能發生變化[4]。秸稈還田能改善農田生態環境，增加復種系統作物產量，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、鉀等豐富的營養元素[5]。秸稈還田不僅能調節土壤pH、提高土壤養分含量及酶活性，還可以將秸稈中的營養元素歸還土壤，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、鉀等營養元素釋放到土壤中，穩定稻田氮素供應，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。研究發現，秸稈還田改善了土壤養分條件，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]發現，水稻—紫云英輪作模式富集了Opitutus 及Conexibacter 等促進氮素養分循環的菌屬。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]研究發現，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]研究發現，相比于秸稈未還田，水稻—小麥復種系統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]發現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勢地位。秸稈還田是復種系統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。