2.3 休耕對土壤微生物OTU數(shù)量和α多樣性指數(shù)變化的影響

對2016，2017年2a試驗田土壤細(xì)菌和真菌測序結(jié)果的覆蓋度分別在98%，99%以上(表2)，表明測序得出的細(xì)菌和真菌OTU數(shù)量基本覆蓋了各處理土壤中的絕大多數(shù)細(xì)菌和真菌物種。

2016年，F(xiàn)W和FR處理檢測到的土壤細(xì)菌OTU數(shù)量分別為3114，3093，比RW和WR分別提高7.96%，3.10%；真菌的OTU數(shù)量為1385，1362，比RW和WR分別低7.23%，8.09%。2017年，F(xiàn)W和FR處理檢測到的土壤細(xì)菌OTU數(shù)量分別為3628，3445，比RW和WR分別高4.89%，2.41%；真菌的OTU數(shù)量為1066，980，比RW和WR分別低3.53%，12.97%。2a試驗中FW和FR2種處理土壤細(xì)菌OTU數(shù)量沒有顯著差異。

Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)分別代表物種的豐富度和多樣性。2016年，F(xiàn)W的細(xì)菌Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)大于RW，而FR則表現(xiàn)為小于WR，但都無顯著差異。2017年FW的細(xì)菌Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)分別大于RW，并且FW與RW的Chao1指數(shù)比較達(dá)顯著性水平(P＜0.05)，F(xiàn)R的細(xì)菌Chao1指數(shù)大于WR，而Shannon指數(shù)基本相同。真菌的Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)表現(xiàn)為FW和FR輪作模式分別低于RW和WR。細(xì)菌與真菌的比值(B/F)也表現(xiàn)為FW和FR輪作模式分別高于RW和WR輪作模式，且在2016年差異顯著。

綜合分析微生物數(shù)量和α多樣性指數(shù)的變化可以看出，休耕提高了后茬作物田土壤的細(xì)菌物種數(shù)、豐富度和多樣性指數(shù)，而降低了真菌物種數(shù)、豐富度和多樣性指數(shù)，同時提高了B/F值。

2.4作物產(chǎn)量對休耕的響應(yīng)

由表3可知，F(xiàn)W和FR處理作物生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別高于RW和WR，差異達(dá)到了顯著水平(P＜0.05)。2016年FW和FR處理作物的生物產(chǎn)量分別比RW和WR處理高33.44%，42.09%，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比RW和WR處理高32.46%，69.66%；2017年FW和FR處理作物的生物產(chǎn)量分別比RW和WR處理高24.33%，27.00%，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比RW和WR處理高43.23%，40.39%。2a試驗中，除了FW與RW的經(jīng)濟(jì)系數(shù)在2016差異不顯著外，小麥和油菜經(jīng)濟(jì)系數(shù)表現(xiàn)為FW和FR分別顯著高于RW和WR(P＜0.05)?？梢娦莞岣吡撕蟛缱魑锏纳锂a(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，與土壤生物學(xué)指標(biāo)對休耕的響應(yīng)一致。

2.5 土壤酶活性、微生物量及微生物多樣性與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

表4，5為休耕對后茬小麥和油菜生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與土壤酶活性、微生物量碳氮以及細(xì)菌和真菌種群數(shù)量的相關(guān)性分析，總體表現(xiàn)為作物的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與土壤酶活性、微生物量碳氮和細(xì)菌的OTU呈正相關(guān)，而與真菌的OTU呈負(fù)相關(guān)。由表4可知，小麥的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與過氧化氫酶活性、蔗糖酶活性、微生物量碳和氮含量的正相關(guān)性在2a間都達(dá)到了顯著性或極顯著水平，與細(xì)菌OTU呈正相關(guān)，與真菌OTU呈負(fù)相關(guān)或相關(guān)性很小，但在2016年達(dá)到極顯著水平。

由表5可知，油菜的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與過氧化氫酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性、微生物生物量碳和氮的含量在2016，2017年都達(dá)到了顯著和極顯著水平，與細(xì)菌OTU呈正相關(guān)，與真菌OTU呈負(fù)相關(guān)，但在2016年達(dá)到極顯著水平。由相關(guān)性分析得出，小麥和油菜的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與土壤的蔗糖酶活性、微生物量碳和氮的相關(guān)性達(dá)到了顯著和極顯著水平，雖與細(xì)菌和真菌OTU相關(guān)性的顯著性水平在年際間有差別，但都與細(xì)菌OTU呈正相關(guān)性，與真菌OTU呈負(fù)相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

土壤酶是土壤中最活躍的部分，在土壤物質(zhì)代謝過程發(fā)揮著重要作用，其活性可作為土壤質(zhì)量變化的早期預(yù)警指標(biāo)。本研究在休耕后分別種植油菜和小麥，與常規(guī)輪作相比提高了農(nóng)田土壤各項酶活性，特別是蔗糖酶活性增長幅度最大。這可能是由于上茬作物秸稈在裸地休耕期間，特別是在夏季良好的水熱協(xié)同作用下加速分解，提高了土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)了酶活性的增加。同時作物秸稈的分解也為酶促反應(yīng)提供了充足的底物和碳源。小麥和油菜田土壤酶活性的年際間比較發(fā)現(xiàn)，2016年的酶活性顯著高于2017年，可能是由于2016年在作物生長發(fā)育期間的降雨量偏少，對土壤的酶活性造成了一定程度的水分脅迫，激發(fā)了土壤酶活性，這與周芙蓉等的研究結(jié)果相同。

微生物量是土壤活性養(yǎng)分的儲存庫，且能在土壤有機(jī)物含量發(fā)生變化之前靈敏的反應(yīng)土壤環(huán)境的變化。本研究表明，經(jīng)過2a的重復(fù)試驗，休耕后茬的小麥田和油菜田的微生物量碳和氮都高于常規(guī)輪作模式下的小麥田和油菜田，這是因為在休耕期間還田秸稈分解積累了豐富的有機(jī)質(zhì)，在休耕后種植當(dāng)季所使用化肥的配合下促進(jìn)了土壤微生物的活動和繁殖。

土壤微生物是土壤物質(zhì)代謝循環(huán)的動力。不同耕作措施、不同輪作制度和不同的田間管理等都對微生物的種群特性有影響。本研究中休耕后茬小麥田和油菜田的細(xì)菌OTU和B/F值都高于常規(guī)輪作，雖年際間表現(xiàn)不同，但豐富度和多樣性也總體表現(xiàn)為休耕后茬高于常規(guī)輪作。真菌表現(xiàn)與細(xì)菌相反，這可能是因為休耕延長了秸稈的腐解時間，加之裸地休耕期間土壤溫度比作物遮蔽的農(nóng)田土壤高，雨水蓄積量比常規(guī)輪作農(nóng)田大，為前茬的秸稈腐解提供了理想的環(huán)境，同時休耕期間秸稈的腐解，為土壤細(xì)菌的生長和繁殖提供了充足的有機(jī)營養(yǎng)，利于細(xì)菌繁殖，從而提高了土壤質(zhì)量。

土壤酶活性、微生物量和微生物數(shù)量與植物生產(chǎn)力密切相關(guān)。有研究表明，土壤酶活性和微生物量與作物產(chǎn)量之間存在顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系，細(xì)菌數(shù)量與產(chǎn)量呈正相關(guān)，真菌數(shù)量與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。本研究通過相關(guān)性分析也得出相同的結(jié)論，總體表現(xiàn)為小麥和油菜田土壤酶活性、微生物量以及細(xì)菌的物種數(shù)都與作物生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈正相關(guān)，表明休耕延長了農(nóng)田秸稈的腐解，改善了土壤質(zhì)量，為作物生長創(chuàng)造了良好的土壤環(huán)境，促進(jìn)了作物生長和產(chǎn)量的增加。

本研究中，休耕提高了小麥和油菜田土壤酶活性、微生物生物量、細(xì)菌的豐富度和多樣性，降低了真菌的豐富度和多樣性，有利于改善農(nóng)田土壤微環(huán)境，提升土壤質(zhì)量，增加作物產(chǎn)量，由此可見，以小麥-油菜輪作模式下應(yīng)用休耕是值得推廣的一種農(nóng)作制度。

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