稻虾共作模式下秸秆还田对土壤有机碳库稳定性影响

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秸秆还田是当今世界上普遍重视的一项培肥地力的措施。目前,有关秸秆还田对土壤有机碳库的影响的研究主要集中在再生稻、稻麦轮作等模式,而有关秸秆还田在稻田复合种养模式下对有机碳库稳定性的研究鲜有报道。本文基于7年长期定位试验,通过设置冬泡+秸秆不还田(W)、冬泡+秸秆还田(WS)和冬泡+秸秆还田+养殖克氏原螯虾(WSC)处理,研究了不同处理下土壤理化性质、有机碳及活性组分、有机碳矿化作用、微生物群落碳代谢功能多样性及微生物群落结构与多样性的变化特征,以明确稻虾共作模式下秸秆还田对土壤有机碳库稳定性的影响。主要结论如下:(1)在冬泡条件下,秸秆还田处理提高了土壤全量养分含量,降低了10-20cm土层碱解氮含量;在秸秆还田基础上养殖克氏原螯虾提高了土壤总孔隙度、全量养分和速效养分含量,降低了土壤p H值和容重。秸秆还田处理增加了0-10cm土层还原物质含量,而在秸秆还田基础上养殖克氏原螯虾降低了0-20 cm土层还原性物质含量,降低了土壤潜育化程度。(2)在冬泡条件下,秸秆还田处理促进了10-20 cm土层土壤微团聚体转化为大团聚体,提高了大团聚体有机碳含量,降低了微团聚体有机碳含量,增强了土壤中有机碳的生物可利用性;在秸秆还田基础上养殖克氏原螯虾促进了0-10cm土层土壤微团聚体向大团聚体转化以及10-20 cm土层微团聚体的聚集,提高了0-20 cm土层微团聚体有机碳含量,有利于微团聚体中有机碳的稳定。(3)在冬泡条件下,秸秆还田处理降低了0-20 cm土层可溶性有机碳含量,碳库管理指数呈降低趋势,有利于碳的固定积累;在秸秆还田基础上养殖克氏原螯虾提高了0-10 cm土层微生物量碳和颗粒有机碳,碳库管理指数呈增加趋势,促进了有机碳的转化。(4)在冬泡条件下,秸秆还田处理降低了10-20 cm土层有机碳的矿化作用;在秸秆还田基础上养殖克氏原螯虾增强了0-20 cm土层有机碳的矿化作用,有利于有机碳的转化。(5)在冬泡条件下,秸秆还田处理提高了0-20 cm土层微生物活性和0-10cm土层微生物群落多样性、丰富度和碳源利用的能力;在秸秆还田基础上养殖克氏原螯虾提高了10-20 cm土层微生物活性和0-20 cm土层微生物利用碳源的能力,尤其是对化感物质酚酸类碳源的利用,促进了水稻的生长。(6)在冬泡条件下,秸秆还田处理在门分类水平上增加了厚壁菌门的相对丰度,降低了酸杆菌门的相对丰度;在属分类水平上增加了ThioalkalispiraSulfurivermis和Gaiella的相对丰度,降低了RBG-16-58-14和Pseudolabrys的相对丰度;在秸秆还田基础上养殖克氏原螯虾在门分类水平上增加了粘球菌门和MBNT15的相对丰度;在属分类水平上降低了Intrasporangium和MND1的相对丰度,也降低了细菌群落的丰富度和多样性。
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