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由于砂姜黑土的高强度利用,土壤肥力呈下降的趋势,制约着农业生产的可持续发展。本研究采用多种秸秆还田方式和保护性耕作措施相结合以提高土壤肥力,探明土壤细菌群落变化特征。本论文利用高通量测序(high-throughput sequencing)技术,研究秸秆还田(粉碎还田SR、焚烧还田BSR、火粪还田ICR)和保护性耕作(粉碎还田+减耕RSR、粉碎还田+免耕NSR)在不同作物生育期(玉米大喇叭口期和小麦抽穗期)对砂姜黑土根际土壤(在处理前加字母R代表)和非根际土壤细菌群落组成、结构及丰度的影响的差异。 主要研究结果如下: 1)秸秆还田和保护性耕作对砂姜黑土pH影响不大,减耕、免耕两种保护性耕作措施对土壤碱解氮、全氮、有机质、速效钾影响较大。火粪还田处理对土壤碱解氮、全氮、有机质、速效钾都有显著提高,焚烧秸秆还田对非根际土壤碱解氮、根际土壤全氮及有机质都有显著降低。 2)玉米期,保护性耕作及秸秆还田对玉米平均产量较CK都有提高,增幅2.15%~10.69%,其中火粪还田处理(ICR)提高产量效果最佳。小麦期,仅火粪秸秆还田平均产量显著高于其它处理,其余秸秆还田和保护性耕作处理下的小麦平均产量低于CK,焚烧还田处理下的小麦平均产量显著高于免耕处理。火粪还田处理对小麦和玉米的产量都有明显增产效果。 3)在玉米大喇叭口期和小麦抽穗期,根际土壤和非根际土壤中保护性耕作处理(NSR、RSR)生成的OTUs都较其他处理高,焚烧还田(BSR)处理的OTUs较其他处理低。玉米期,保护性耕作和火粪还田措施能提高砂姜黑土细菌物种丰富度,而单纯的秸秆还田和焚烧还田对土壤细菌种群丰富度影响不大;小麦期,秸秆粉碎和火粪还田措施能提高砂姜黑土细菌物种丰富度;根际和非根际环境的不同也造成相应的土壤细菌丰富度指数的差异。玉米期,秸秆还田和保护性耕作措施并未能明显提高土壤细菌的多样性,秸秆还田和保护性耕作措施显著增加根际土壤细菌的优势度,对非根际土壤细菌优势度无显著影响;小麦期,非根际土壤秸秆还田和保护性耕作措施提高土壤细菌的多样性的效果并不十分明显,根际环境下,处理R_ICR能明显提高根际土壤细菌的Shannon指数,较最低的R_BSR处理高出19.75%;秸秆还田和保护性耕作措施影响土壤细菌的优势度,根际和非根际环境的差异也影响土壤细菌的优势度。 4)玉米期,细菌门的水平上,Acidobacteria与pH呈正相关,与碱解氮有显著负相关关系;Actinobacteria与pH、碱解氮、全氮、有机质速效磷和速效钾有相关性,其中与pH呈显著负相关,与速效磷有极显著正相关关系;Bacteroidetes和Candidatus都与速效磷有正相关性;Chlamydiae与pH有显著正相关性,与有机质和速效磷有负相关性;Cyanobacteria与速效钾有负相关性。小麦期,细菌门的水平上,Acidobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes和Candidate都与速效钾呈显著的负相关;此外Chlamydiae与碱解氮、全氮和有机质有极显著正相关关系;Chloroflexi与碱解氮呈显著正相关,与速效钾呈极显著负相关;Gemmatimonadetes与全氮和有机质呈显著正相关;Verrucomicrobia与速效磷呈显著负相关;Candidate与碱解氮呈极显著负相关。 5)通过土壤细菌属水平相对丰度分层聚类热图分析,玉米期,保护性耕作RSR和NSR处理在根际和分根际环境下细菌群落结构及组成相似度都较高;砂姜黑土根际土壤和非根际土壤在CK和秸秆还田SR、BSR及ICR处理下,细菌群落结构和组成相似度较高。小麦期,非根际环境下的CK、SR、RSR和NSR、BSR聚为一大支,其中RSR和NSR聚为一支,CK和SR聚为一支;根际条件下,R_RSR、R_SR和R_ICR聚为一支。保护性耕作RSR和NSR处理的细菌群落结构及组成相似度较高;砂姜黑土在CK和秸秆还田CK、SR、RSR和NSR、BSR处理下,细菌群落结构和组成相似度较高;根际环境下R_RSR、R_SR和R_ICR处理有相似的细菌群落结构及组成。 砂姜黑土土壤细菌群落组成和结构在不同的处理和土壤环境下,砂姜黑土的细菌优势门类群的组成和相对丰度在处理间均有差异,相同处理条件下根际土壤对细菌优势门类群组成和丰富度有影响,细菌保护性耕作的处理和火粪处理能显著影响土壤中细菌在原有的非根际土壤和根际土壤中的种群群落组成及结构;根际土壤的细菌丰富度和多样性的变化较非根际大。