期刊：環境科學
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全文鏈接：早稻秸稈還田和減鉀對晚稻產量和土壤肥力的影響- 中國知網

　　1 導讀
       水稻秸稈是華南雙季稻區重要的有機肥資源，為探討早稻秸稈還田條件下鉀肥減量施用對晚稻產量和土壤肥力的影響，本研究於廣東省白雲區和惠陽區開展大田試驗，設置常規施肥(CK)、秸稈還田+常規施肥處理(RS)和秸稈還田+鉀肥減施20%(RS-K)這3個處理，分析不同處理的晚稻生物量、鉀含量和產量，及土壤速效鉀、有機碳、細菌多樣性和群落結構等土壤肥力性質的變化，以期為水稻秸稈科學還田和化肥減施提供理論依據。結果發現，早稻秸稈還田可提高土壤速效鉀含量和晚稻鉀含量，在早稻秸稈還田條件下鉀肥減施20%對晚稻鉀營養水平和產量均沒有產生明顯負麵影響，且能提高土壤有機碳和細菌多樣性。因此，在華南雙季稻區，早稻秸稈還田配合鉀肥減施20%有利於化肥減施、糧食穩產和培肥地力，對農業綠色發展具有重要意義。
      2 結果
      2.1 不同處理對水稻生物量積累和產量的影響
從圖1可知，隨著水稻生育期的發展，水稻地上部分生物量不斷增加，且不同處理間的生物量差距逐漸擴大。在收獲期，RS處理的生物量較CK處理提高了4.80%(白雲點)和8.80%(惠陽點)；RS-K處理的生物量較CK處理提高了0.92%(白雲點)和0.36%(惠陽點)。從表2可知，CK處理相比，RS和RS-K處理的
產量和產量構成因子均無顯著差異。

　　圖1秸稈還田與鉀肥減施對水稻地上部分幹物質累積的影響

　　2.2 不同處理對水稻植株鉀含量的影響
       從圖2可知，隨著水稻生長生育期的發展，水稻植株的鉀含量逐漸降低。不同處理顯著影響水稻植株鉀含量。與CK處理相比，RS處理的植株鉀含量分別提高了0.91%～8.51%(白雲)和2.08%～10.44%(惠陽)，平均增幅為3.97%(白雲)和6.91%(惠陽)，其中，惠陽試驗點75 DAP(移栽後天數，Daysafterplanting)植株鉀含量顯著提高，增幅達10.44%。與RS處理相比，RS-K處理的植株鉀含量降低了3.40%～9.30%(白雲)和3.41%～13.58%(惠陽)，其中白雲試驗點的45 DAP和60 DAP植株鉀含量顯著降低，降幅分別達8.86%和9.30%，惠陽試驗點的15 DAP和30 DAP植株鉀含量顯著降低(P＜0.05)，降幅分別達13.31%和13.58%。與CK處理相比，RS-K處理的植株鉀含量基本沒有顯著差異，隻有惠陽試驗點15 DAP植株鉀含量顯著降低(P＜0.05)，降幅為10.91%；在水稻生長前期，RS-K處理的植株鉀含量低於CK處理，但在水稻生長後期，兩者基本沒有差異。

　　圖2秸稈還田與鉀肥減施對水稻植株鉀含量的影響

　　2.3 不同處理對土壤速效鉀含量的影響
      從圖3可知，不同處理顯著影響土壤速效鉀含量。與CK處理相比，RS處理的土壤速效鉀含量提高了3.96%～25.23%(白雲)和9.60%～45.16%(惠陽)，平均增幅為13.90%(白雲)和21.67%(惠陽)；其中，在白雲試驗點，15 DAP和45 DAP的土壤速效鉀含量顯著高於CK處理(P＜0.05)，增幅達14.02%和25.23%；在惠陽試驗點，15 DAP、30 DAP和收獲期的土壤速效鉀含量顯著高於CK處理(P＜0.05)，分別提高了27.85%、22.84%和45.16%。與CK處理相比，RS-K處理的土壤速效鉀惠陽試驗點收獲期土壤速效鉀含量顯著高於CK處理(P＜0.05)，增幅達23.87%。

　　圖3秸稈還田與鉀肥減施對土壤速效鉀含量的影響

　　2.4 不同處理對土壤理化性質的影響
      由表3可知，與CK處理相比，RS和RS-K處理均不同程度地提高了土壤有機碳和可溶性有機碳含量。惠陽試驗點RS和RS-K處理的土壤有機碳較CK處理提高了17.62%和16.07%(P＜0.05)，可溶性有機碳提高了10.50%和7.38%，其中RS處理增幅明顯，顯著高於CK處理(P＜0.05)。白雲試驗點RS和RS-K處理的土壤可溶性有機碳含量均顯著高於CK處理(P＜0.05)，分別提高了26.27%和27.77%。RS和RS-K處理的易氧化有機碳、微生物量碳、有效磷均高於CK處理，但差異不顯著。不同處理的pH值、NO3－-N和NH4+-N含量均無明顯變化。

　　2.5 不同處理對土壤細菌群落多樣性及群落構成的影響
      從表4可知，白雲試驗點，RS和RS-K處理的土壤細菌Chao1指數顯著高於CK處理(P＜0.05)，分別提高了15.01%和18.19%；16S序列測序覆蓋度和Shannon指數也分別較CK處理增加了0.38%和0.11%、1.65%和2.20%，但不同處理間差異不顯著；不同處理的Simpson指數基本接近。惠陽試驗點，RS和RS-K處理的土壤細菌Chao1指數比CK處理增加了12.78%和11.65%，其中RS處理顯著高於CK處理(P＜0.05)；同時，RS和RS-K處理的Shannon指數顯著高於CK處理(P＜0.05)，增幅分別達8.12%和7.33%；各處理16S序列測序覆蓋度和Simpson指數均無顯著差異。
      不同處理土壤細菌群落在門水平上的組成如圖4所示。白雲試驗點土壤以變形菌門(Proteobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、酸杆菌門(Acidobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)為主要優勢菌門(相對豐度＞10%)，相對豐度分別為26.82%～31.30%、21.28%～26.99%、11.02%～15.09%和8.15%～14.49%，占總細菌的68.22%～83.09%。惠陽試驗點土壤以變形菌門(Proteobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)和酸杆菌門(Acidobacteria)為主要優勢菌門(相對豐度＞10%)，相對豐度分別為31.32%～36.24%、21.70%～24.35%和10.69%～14.50%，占總細菌的68.21%～71.29%。秸稈還田改變了土壤細菌群落結構。與CK處理相比，白雲試驗點RS和RS-K處理顯著提高了變形菌門、綠彎菌門、放線菌門和硝化螺旋菌門的相對豐度(P＜0.05)，分別平均提高了7.78%、17.54%、32.23%和43.32%，顯著降低了擬杆菌門(Bacteroidetes)和厚壁菌門(Firmicutes)的相對豐度(P＜0.05)，分別平均降低了59.97%和65.14%；惠陽試驗點RS和RS-K處理顯著提高了變形菌門、放線菌門和硝化螺旋菌門的相對豐度(P＜0.05)，分別平均提高了10.26%、44.39%和82.14%，顯著降低了酸杆菌門、擬杆菌門和厚壁菌門的相對豐度(P＜0.05)，分別平均降低了18.37%、24.62%和67.02%。RS和RS-K之間各細菌門相對豐度均無顯著差異。

　　圖4不同處理土壤細菌在門分類水平上的群落組成

　　2.6 土壤理化性質與土壤細菌群落結構的關係
        為進一步分析不同土壤理化性質對細菌門水平群落結構的影響，對細菌群落結構與土壤環境因子進行RDA分析(圖5)。結果表明，RDA1和RDA2分別解釋了白雲試驗點土壤細菌群落結構總變異的76.44%和14.17%，惠陽試驗點土壤細菌群落結構總變異的72.88%和13.75%。細菌門水平上，RS和RS-K處理沿RDA1軸方向與CK處理明顯分離，而RS和RS-K處理間相互交叉，分離不明顯，表明秸稈還田措施顯著改變土壤細菌群落結構。白雲試驗點和惠陽試驗點的結果均表明，RS和RS-K處理分布在SOC、DOC、MBC、EOC、NO3－-N、NH4+-N、AP、AK和pH投影的正方向上，白雲試驗點SOC、DOC和MBC在RDA1軸上的投影長度較大，惠陽試驗點SOC、AK、MBC和DOC在RDA1軸上的投影長度較大，表明RS和RS-K處理通過改變土壤有機碳、可溶性有機碳、微生物量碳、有
效鉀和有效磷含量，從而驅動土壤細菌群落結構的改變。

　　圖5不同處理基於微生物群落和土壤理化性質的冗餘分析

　　結論：
       結果表明，RS-K處理的水稻生物量和產量與CK處理無顯著差異。與CK相比，RS處理的水稻植株鉀含量平均提高了3.97%(白雲)和6.91%(惠陽)，土壤速效鉀含量平均增幅達13.90%(白雲)和21.67%(惠陽)；RS-K處理的土壤速效鉀也較CK處理提高了3.56%(白雲)和4.23%(惠陽)。秸稈還田處理顯著提高了土壤可溶性有機碳含量，但對土壤pH值、有機碳、微生物量碳、硝態氮、銨態氮和有效磷含量無顯著影響。與CK相比，秸稈還田處理顯著提高了土壤細菌的Chao1和Shannon指數；秸稈還田處理還顯著提升了變形菌門、放線菌門和硝化螺旋菌門的相對豐度，而降低了酸杆菌門、擬杆菌門和厚壁菌門的相對豐度；冗餘分析表明，土壤有機碳、可溶性有機碳、微生物量碳、有效磷和速效鉀含量是驅動土壤細菌結構群落變化的主要環境因素。綜上，早稻秸稈還田可提高土壤速效鉀含量和晚稻鉀含量，在早稻秸稈還田條件下鉀肥減施20%對晚稻鉀營養水平和產量均沒有產生明顯負麵影響，且能提高土壤有機碳和細菌多樣性。