中国农业科技导报 ›› 2024, Vol. 26 ›› Issue (5): 174-183.DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0837
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陈雨欣1(), 赵红梅2, 杨卫君1(
), 杨梅1, 郭颂1, 宋世龙1, 惠超1
收稿日期:
2022-10-04
接受日期:
2023-04-06
出版日期:
2024-05-15
发布日期:
2024-05-14
通讯作者:
杨卫君
作者简介:
陈雨欣 E-mail:1498257246@qq.com;
基金资助:
Yuxin CHEN1(), Hongmei ZHAO2, Weijun YANG1(
), Mei YANG1, Song GUO1, Shilong SONG1, Chao HUI1
Received:
2022-10-04
Accepted:
2023-04-06
Online:
2024-05-15
Published:
2024-05-14
Contact:
Weijun YANG
摘要:
为探究氮肥减量条件下添加生物质炭对农田土壤微生物碳源利用及春小麦产量的影响,采用随机区组试验设计,设置0(N0)、300(N1)、255 kg·hm-2(N2)3个氮肥水平和0(B0)、10×103(B1)、20×103(B2)、30×103 kg·hm-2(B3)4个生物质炭水平,共计12个处理,研究氮肥减量配施生物质炭对麦田土壤微生物群落碳源代谢特征和小麦产量的影响。结果表明,与对照(N0B0)相比,各处理平均颜色变化率(average well color development,AWCD)和Mcintosh指数(U)均呈上升趋势,其中氮肥常规用量配施中量生物质炭(N1B2)处理土壤微生物AWCD、U值最高,分别为0.93、5.83,分别比N0B0处理提高52.5%、36.3%;氮肥减量水平下,随生物质炭用量增加土壤微生物Shannon指数呈增加趋势;土壤微生物主要利用酯类碳源,对醇类碳源利用整体偏低,不同处理下微生物对不同碳源的利用能力有所不同。主成分分析显示,不同处理间土壤微生物群落对6类可利用碳源利用差异主要在于氨基酸类、糖类、酸类和醇类;土壤微生物群落功能多样性指标与春小麦产量呈正相关,当减量氮肥配施中量生物质炭(N2B2处理)时,春小麦产量可达8 301.35 kg·hm-2,与常规施用氮肥(B0N1处理)相比增产22.1%,综上所述,氮肥配施生物质炭能够提高土壤微生物活性,改善土壤微生物环境,促进春小麦生长,提高产量。研究结果可为生物质炭在北疆灌区的应用和推广提供依据。
中图分类号:
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处理 Treatment | 平均颜色变化率 AWCD | Simpson指数 Simpson index | Shannon指数 Shannon index | Mcintosh指数 McIntosh index |
---|---|---|---|---|
N0B0 | 0.61±0.01 i | 0.94±0.00 c | 2.95±0.01 e | 4.80±0.03 g |
N0B1 | 0.69±0.02 h | 0.95±0.00 b | 3.02±0.03 cd | 5.03±0.18 f |
N0B2 | 0.72±0.02 g | 0.94±0.00 c | 3.02±0.01 cd | 5.32±0.10 e |
N0B3 | 0.78±0.01 de | 0.95±0.00 a | 3.07±0.02 b | 5.64±0.05 d |
N1B0 | 0.72±0.02 g | 0.94±0.00 c | 2.96±0.02 e | 5.45±0.14 e |
N1B1 | 0.85±0.01 c | 0.95±0.00 a | 3.13±0.01 a | 5.83±0.03 c |
N1B2 | 0.93±0.01 a | 0.95±0.00 a | 3.11±0.00 a | 6.54±0.06 a |
N1B3 | 0.88±0.01 b | 0.95±0.00 a | 3.13±0.00 a | 6.09±0.07 b |
N2B0 | 0.77±0.01 ef | 0.94±0.00 c | 3.01±0.01 d | 5.86±0.08 c |
N2B1 | 0.80±0.01 d | 0.94±0.00 c | 3.01±0.00 d | 6.08±0.04 b |
N2B2 | 0.75±0.01 f | 0.95±0.00 a | 3.03±0.01 c | 5.41±0.04 e |
N2B3 | 0.86±0.01 bc | 0.95±0.00 a | 3.07±0.04 b | 5.95±0.03 bc |
B | ns | ns | * | ns |
N | * | ns | ns | ns |
B×N | ** | ** | ** | ** |
表1 不同处理下麦田土壤微生物代谢功能多样性指数
Table 1 Diversity index of soil microbial metabolic function in different wheat fields
处理 Treatment | 平均颜色变化率 AWCD | Simpson指数 Simpson index | Shannon指数 Shannon index | Mcintosh指数 McIntosh index |
---|---|---|---|---|
N0B0 | 0.61±0.01 i | 0.94±0.00 c | 2.95±0.01 e | 4.80±0.03 g |
N0B1 | 0.69±0.02 h | 0.95±0.00 b | 3.02±0.03 cd | 5.03±0.18 f |
N0B2 | 0.72±0.02 g | 0.94±0.00 c | 3.02±0.01 cd | 5.32±0.10 e |
N0B3 | 0.78±0.01 de | 0.95±0.00 a | 3.07±0.02 b | 5.64±0.05 d |
N1B0 | 0.72±0.02 g | 0.94±0.00 c | 2.96±0.02 e | 5.45±0.14 e |
N1B1 | 0.85±0.01 c | 0.95±0.00 a | 3.13±0.01 a | 5.83±0.03 c |
N1B2 | 0.93±0.01 a | 0.95±0.00 a | 3.11±0.00 a | 6.54±0.06 a |
N1B3 | 0.88±0.01 b | 0.95±0.00 a | 3.13±0.00 a | 6.09±0.07 b |
N2B0 | 0.77±0.01 ef | 0.94±0.00 c | 3.01±0.01 d | 5.86±0.08 c |
N2B1 | 0.80±0.01 d | 0.94±0.00 c | 3.01±0.00 d | 6.08±0.04 b |
N2B2 | 0.75±0.01 f | 0.95±0.00 a | 3.03±0.01 c | 5.41±0.04 e |
N2B3 | 0.86±0.01 bc | 0.95±0.00 a | 3.07±0.04 b | 5.95±0.03 bc |
B | ns | ns | * | ns |
N | * | ns | ns | ns |
B×N | ** | ** | ** | ** |
图2 不同处理下麦田土壤微生物对各类碳源的利用能力注:不同小写字母表示不同处理间差异在P<0.05水平显著。*和**分别表示在P<0.05和P<0.01水平差异显著,ns表示不显著。
Fig. 2 Soil microbial utilization capacity of various carbon sources in wheat field under different treatmentsNote: Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments at P<0.05 level. * and ** indicate significant at P<0.05 and P<0.01 levels, respectively,ns indicates not significant.
碳源种类 Type of carbon source | 主成分1 PC1 | 主成分2 PC2 |
---|---|---|
氨基酸 Amino acids | 0.93 | 0.08 |
糖类 Saccharide | -0.61 | 0.34 |
醇类 Alcohols | 0.66 | 0.18 |
酯类 Esters | -0.06 | 0.85 |
胺类 Amines | 0.39 | -0.78 |
酸类 Carboxylic acids | 0.63 | 0.60 |
表2 主成分荷载矩阵
Table 2 Principal component load matrix
碳源种类 Type of carbon source | 主成分1 PC1 | 主成分2 PC2 |
---|---|---|
氨基酸 Amino acids | 0.93 | 0.08 |
糖类 Saccharide | -0.61 | 0.34 |
醇类 Alcohols | 0.66 | 0.18 |
酯类 Esters | -0.06 | 0.85 |
胺类 Amines | 0.39 | -0.78 |
酸类 Carboxylic acids | 0.63 | 0.60 |
图4 不同处理下春小麦产量注:不同小写字母表示不同处理间差异在P<0.05水平显著。
Fig. 4 Spring wheat yield under different treatmentsNote:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments at P<0.05 level.
指标 Index | 平均颜色变化率 AWCD | Simpson指数 Simpson index | Shannon指数 Shannon index | McIntosh指数 McIntosh index |
---|---|---|---|---|
Simpson指数 Simpson index | 0.59** | |||
Shannon指数 Shannon index | 0.83** | 0.81** | ||
McIntosh指数 McIntosh index | 0.94** | 0.34* | 0.64** | |
产量 Yield | 0.42** | 0.40* | 0.30 | 0.38* |
表3 土壤微生物功能多样性与春小麦产量间的相关性
Table 3 Correlation between soil microbial functional diversity and spring wheat yield
指标 Index | 平均颜色变化率 AWCD | Simpson指数 Simpson index | Shannon指数 Shannon index | McIntosh指数 McIntosh index |
---|---|---|---|---|
Simpson指数 Simpson index | 0.59** | |||
Shannon指数 Shannon index | 0.83** | 0.81** | ||
McIntosh指数 McIntosh index | 0.94** | 0.34* | 0.64** | |
产量 Yield | 0.42** | 0.40* | 0.30 | 0.38* |
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