麥秸稈和沼液配施對水稻苗期生長和土壤微生物的調控*

周 陽，黃 旭，趙海燕，鄭青松，吳田鄉，梁永紅，劉清秀，羅朝暉?，管永祥?

麥秸稈和沼液配施對水稻苗期生長和土壤微生物的調控*

周 陽1，黃 旭1，趙海燕1，鄭青松1，吳田鄉2，3，梁永紅3，劉清秀1，羅朝暉1?，管永祥2，3?

（1. 南京農業大學資源與環境科學學院，南京 210095；2. 江蘇省農業技術推廣總站，南京 210036；3. 江蘇省耕地質量與農業環境保護站，南京 210036）

研究了等量氮素肥料處理下小麥秸稈全量還田結合化肥（S-CF）、小麥秸稈全量還田結合沼液（S-BS）和全量化肥（CF）處理對水稻幼苗生長、氮磷積累及土壤微生物群落的影響。結果表明，不同施肥處理的水稻幼苗生長明顯被促進，其中CF處理的促進效果最好，其次是S-BS處理。S-BS處理的水稻葉片可溶性糖含量明顯高于其他施肥處理，其葉片含氮量也明顯高于CF處理。CF處理的土壤細菌總量明顯高于S-BS處理，而S-BS處理的土壤細菌總量均顯著高于對照（CK，不施肥）和S-CF處理；其中CF處理變形菌門細菌相對豐度顯著高于其他處理。而CK和S-CF處理的真菌總量明顯高于S-BS和CF處理，S-BS處理的真菌總量最低，其中，CK土壤優勢真菌子囊菌門、擔子菌門的相對豐度顯著高于其他處理，S-CF處理土壤的壺菌門真菌相對豐度也顯著高于其他處理。S-CF和S-BS處理的細菌Chao1豐富度指數和香農（Shannon）多樣性指數要明顯高于CF處理和CK，而S-CF處理的土壤真菌的Chao1指數和香農指數要明顯高于CK，CF處理的土壤真菌Chao1指數和香農指數最低。秸稈、沼液短期替代化肥的處理下水稻植株生長低于全化肥處理的，但秸稈、沼液、化肥結合施用對水稻幼苗的促生作用依然很明顯，尤其是秸稈還田結合沼液灌溉的全量替代化肥處理。全量替代化肥處理下，即秸稈和沼液處理的土壤質量和細菌豐富度及多樣性即使在短期施用條件下也被明顯促進。

秸稈；沼液；化肥；促生作用；土壤質量

在過去的40年，化肥的施用成倍地增加了世界糧食產量，然而，過度的化肥施用降低了氮（N）素利用效率，破壞土壤結構，導致環境污染。2001—2005年我國主要谷類作物生產中肥料N素利用效率僅有26%～28%[1]，而美國和歐洲N素利用效率分別為52%和40%[2]，這一差距還在不斷地拉大[3]。秸稈可以作為土壤微生物和作物的最初氮源，中國的農業生產每年形成的作物殘余物在世界各國中是最多的，其產量約為每年8×1010kg，其中，32.3%被用來開發能源，16.8%被用來作為食物和飼料，16.8%被拋棄或焚燒，僅有14.1%用來還田[4]。諸多研究[4-6]表明，秸稈還田可以改善土壤結構、保持土壤水分、促進N素礦化、提高N素利用效率和減少N素淋溶等。然而，過量的秸稈還田或秸稈深埋也會導致土壤水分和N素的丟失；在淹水條件下進行小麥秸稈還田，更有利于水稻土中大量有機酸、H2S等還原性有毒物質不斷累積，造成土壤氧化還原電位降低，pH降低，這些會導致作物根系發育受阻，秸稈還田使秧苗發根力減弱，根系發黑、葉片發黃，抑制分蘗的發生，不利于水稻生長[7]。

沼液，作為生產沼氣的副產物，是有機物質經發酵后形成的褐色明亮的液體，富含氮磷鉀（NPK）、腐植酸、氨基酸、維生素、蛋白質等[8-9]，可作為優良的有機肥，而且有一般有機肥所沒有的快速有效的肥料效應特點[10]。沼液中含有的腐植酸和纖維素等物質，對增加有機質、維護土壤結構有直接的正面功效，沼液替代肥料可明顯降低環境污染、降低肥料成本[11]。在作物根際促生菌的刺激下，沼液中不同的細菌活動可有效調節作物的代謝，促進植物生長，有效抑制病蟲害的發生[12]。但同時，沼液在農田的施用，也可能會引發新的環境風險。過量施用將會引起N、P流失等二次污染環境。此外，沼液用量或用法不當還易造成沼液利用率下降、作物生長受抑、作物產量和品質下降等不良影響[13]。同時，沼液中的有害物質，如重金屬、抗生素及有害病原菌等，也可能對作物、土壤環境、產品品質等造成不良影響。因此，研究規模養殖場必須匹配的周邊農田面積及農田對沼液沼渣的適宜承載量至關重要[14]。如何在維持作物產量和維護農田環境的前提下獲取沼液施用的適宜用量，也是目前研究的熱點之一。

試圖在維持和促進農作物優質高產并確保土壤健康的前提下，探索秸稈還田代替部分化肥，實現作物增產、土壤質量提升、環境污染降低，盡可能地充分利用農田生態系統和作物生產對沼液的消解和凈化能力，建設和開發糧食生產和沼液處理相結合的人工生態系統[15]。水稻作為我國最重要的糧食作物之一，秸稈全量還田、大量沼液投入稻田，究竟會不會給水稻安全生產帶來風險，并給水環境、土壤環境質量等帶來怎樣的影響，是必需關注的問題。秸稈的全量還田等綜合利用，稻田生態系統消解沼液的量需因地制宜、合理調控，近幾年來，上述工作不斷地開展形成了農牧結合生態循環農業的研究熱點。土壤微生物物種多樣性與土壤肥力和生產力密切相關，其種群在很大程度上決定著土壤中有機質的分解、營養物質的循環和能量流動，有關土壤微生物功能多樣性的信息對于闡明微生物群落在不同環境中的作用至關重要[16]。因此，本研究在溫室中開展模擬試驗，以麥秸桿還田條件下的水稻幼苗生長特征觀察為切入點，設置等氮的不同處理，即設置“秸稈還田和化肥配施”、“秸稈還田+沼液配施” 和“全化肥”處理，以“不施肥”為對照，探討不同處理對水稻幼苗生長、土壤地力和微生態的影響，分析秸稈還田結合沼液和化肥等施肥條件下水稻幼苗生長和土壤健康的特征變化，從而為秸稈還田、沼液施用、化肥減量等農藝措施的技術集成規范提供理論基礎，為農牧結合生態循環農業探索科學的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以水稻“鹽稻12號”（L.）為試驗材料。從南京農業大學校園內采集土壤，將其碾碎至土塊顆粒不超過1 cm3備用，土壤pH為7.33，其他基本理化性狀如表1所示。

表1 供試土壤基本理化性狀

① Water soluble salt，②Total nitrogen，③Total phosphorus，④Total potassium，⑤Organic matter，⑥Available phosphorus，⑦Alkaline nitrogen，⑧Available potassium，⑨Yellow-brown soil

1.2 試驗設計

2016年8月中下旬在南京農業大學牌樓溫室中開展模擬試驗。共設置4個處理，分別為：（1）對照（CK）：不秸稈還田、不施沼液、不施化肥；（2）秸稈全量還田+化肥處理（25%秸稈N，75%化肥N，記為S-CF）；（3）秸稈全量還田+沼液處理（25%秸稈N，75%沼液N，記為S-BS）；（4）化肥處理（100%化肥N，記為CF）。本試驗用的化肥為NPK酸性復合肥（15-15-15），各處理的施氮量（130 kg·hm–2，以N計，下同）一致。每處理重復5次。用長60 cm、寬44.5 cm、深40 cm的周轉箱裝土。清水泡田后7 d，含沼液處理的周轉箱澆灌沼液，其他澆清水，次日插秧。供試沼液取自江蘇省常州市武進區農業廢棄物綜合治理中心禮嘉站，成分如表2。全量還田的麥秸（5 000 kg·hm–2，麥秸全氮含量為6.5 g·kg–1、全磷1.8 g·kg–1、全鉀12.6 g·kg–1）經切碎后，與土壤拌勻。試驗按照處理12、24、36 d對植株和土壤進行取樣。

表2 供試沼液基本理化性狀

① Chemical oxygen demand（COD）

1.3 植株株高、干物質量和根冠比的測定

于處理12、24、36 d時用刻度鋼尺（最小單位1 mm）測量水稻苗株高。然后將水稻苗從周轉箱中取出，先用自來水沖洗，再用蒸餾水將鮮樣反復沖洗，用吸水紙吸干表面水分，分為地上部和根部兩部分，分別裝在信封袋里于110℃烘箱殺青10 min后再75℃烘干至恒重，稱得干物質量（DW）。按照下列公式計算根冠比：根冠比= 根干物質量/地上干物質量。

1.4 土壤總DNA提取

利用DNA Kit試劑盒（Omega Bio-tek，Norcross，GA，美國）提取得到樣本的總DNA，用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測和分光光度法（260 nm/ 280 nm光密度比）進行質量檢測[17]。提取得到的DNA樣品檢測后，于–20℃保存以備后續試驗使用。

1.5 特異區域擴增及測序

微生物多樣性檢測選取細菌16S rDNA V3-V4區與真菌rDNA ITS1區，DNA樣本送至北京奧維森基因科技有限公司，細菌16S rDNA V3-V4擴增引物為338F（5′-ACTCCTACGGGAGGC AGCAG-3′）和806R（5′-GGACTACNNGGG TATCTAAT-3′）[18]；真菌ITS rDNA ITS1擴增引物為ITS1-（5′-CTTGGT CATTTAGAGGAAGTAA-3′）和ITS2（5′-TGCGTTC TTCATCGATGC-3′）[19]。PCR反應體系（總體系為25 μL）：12.5 μL KAPA 2G Robust Hot Start Ready Mix、1 μL 正向引物（5 μM）、1 μL 反向引物（5 μM）、5 μL DNA（加入的DNA總量為30 ng），最后加5.5 μL dd H2O補至25 μL。反應參數：95℃預變性5 min；95℃變性45 s，55℃退火50 s，72℃延伸45 s，28個循環（細菌）或34個循環（真菌）[18-19]；72℃延伸10 min。利用 Illumina Miseq PE300高通量測序平臺測序，測序原始序列進行后續多樣性分析并上傳至美國國立生物技術信息中心（National Center for Biotechnology Information，NCBI）的SRA（Sequence Read Archive，高通量測序數據的主要歸檔）數據庫。

1.6 數據處理與統計分析

利用Microsoft Excel2013、SPSS17.0軟件進行數據的處理、統計分析，數據均為“平均數±標準差”格式，采用鄧肯（Duncan）新復極差測驗法（<0.05）進行顯著性分析。

微生物群落分析中，通過Illumina MiSeq平臺進行Paired-end測序，下機數據經過QIIME（v1.8.0）軟件過濾、拼接、去除嵌合體，去除堿基質量分值低于20、堿基模糊、引物錯配或測序長度小于150 bp的序列。根據barcodes歸類各處理組序列信息聚類為用于物種分類的操作分類單元（Operational taxonomic units，OUT），OTU相似性設置為97%。對比silva數據庫（細菌）或nite數據庫（真菌），得到每個OTU對應的物種分類信息[20-21]。再利用Mothur軟件（version 1.31.2）進行阿爾法（Alpha）多樣性分析（香農和Chao1指數）。利用統計學的方法，觀察樣本在不同分類水平下的群落結構并利用R語言包可視化展現[22]。

2 結 果

2.1 不同施肥方式對水稻幼苗的促生作用

與對照（CK）相比，等氮的三種施肥處理均明顯促進生長（圖1a）），葉片葉綠素含量（圖1b））、株高（圖1c））和干物質量（圖1d））顯著上升。其中全化肥（CF）處理的促進效果最好，其次是“秸稈全量還田+沼液”（S-BS）處理，隨著處理時間的延長，施肥處理促進生長愈顯著。定植處理36 d，“秸稈全量還田+化肥”（S-CF）、S-BS、CF處理的葉綠素含量分別較對照增加29%、33%、42%（圖1b）），株高分別較CK增加68%、86%和88%（圖1c）），其干物質量分別較CK增加392%、709%和842%（圖1d））。

注：CK、S-CF、S-BS、CF分別表示不施肥、小麥秸稈全量還田結合化肥（S-CF）、小麥秸稈全量還田結合沼液（S-BS）和全量化肥（CF）；柱子上不同的小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。下同。Note：CK，S-CF，S-BS，CF represent “no fertilizer”，“wheat straw returning to the field combined with chemical fertilizer”，“wheat straw returning to the field combined with biogas slurry” and “total fertilizer”；Values by the different small letter on the column are significantly different at the level of 5%. The same below

2.2 不同施肥方式對水稻幼苗根冠比和葉片營養的影響

圖2a）所示，對照植株根冠比隨著處理時間的延長，根冠比上升；而CF處理下，植株根冠比下降；S-CF和S-BS處理下，植株根冠比均為先上升后下降，分別在12 d和24 d達到最大值；處理36 d，CK和S-BS處理的根冠比顯著高于S-CF和CF處理（圖2a））。圖2b）所示，所有處理下，水稻植株葉片可溶性糖（SS）含量均呈現先升后降，均在處理24 d的葉片SS含量達到最大值，且CK的SS含量始終高于其他處理的，其次是S-BS處理，而CF處理的植株葉片SS含量始終最低，處理36 d，S-CF和CF處理的葉片SS含量差異不顯著。圖3a）和圖3b）所示，S-CF和S-BS處理下葉片和根系的N含量均要高于CK和CF處理，尤其是葉片。而植株葉片和根系的P含量也表現為S-CF和S-BS處理下葉片和根系的P含量均要高于對照和CF處理，CK葉片和根系的P含量要顯著低于3種施肥處理的，而處理36 d，S-CF處理的葉片和根系P含量顯著高于其他處理（圖3c）和圖3d））。

2.3 不同施肥方式對植稻土壤細菌和真菌總量的影響

與各自CK相比，S-CF處理的土壤細菌和真菌數量無顯著變化（0.05）（圖4）；但S-BS、CF施肥處理均明顯提高土壤的細菌數量，分別較CK增加27%和43%（圖4a））；S-BS、CF施肥處理均顯著降低土壤真菌數量，分別較CK降低91%和39%（圖4b））。

圖2 不同施肥方式對水稻幼苗根冠比（a））和葉片可溶性糖含量（b））的影響

圖3 不同施肥方式對水稻幼苗葉片氮（a））、磷（c））和根系氮（b））、磷（d））含量的影響

2.4 不同施肥方式對植稻土壤根際細菌和真菌群落結構的影響

從圖5a）看出，4個處理高通量測序后共獲得22個細菌門和未確定細菌類群。主要已確定菌門有11個，由下而上，分別是變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、放線菌門（Actinobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、藍藻門（Cyanobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、疣微菌門（Verrucomicrobia）、厚壁菌門（Firmicutes）、螺旋體菌門（Saccharibacteria）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）和異常球菌-棲熱菌門（Deinococcus-Thermus）。經分析，在這些處理中變形菌門占有絕對優勢，其中CF處理的土壤變形菌門豐度占全部的76.87%，而CK（不施肥）的變形菌門豐度僅占60.88%。CF處理的擬桿菌門的相對豐度為6.88%，而CK、S-CF、S-BS處理的分別為10.22%、10.02%和9.23%。CK、S-CF、S-BS和CF處理的放線菌門相對豐度分別為5.47%、5.20%、5.73%和4.56%，其中CF處理土壤放線菌門相對豐度較低。CK、S-CF、S-BS和CF處理的綠彎菌門相對豐度分別為4.50%、5.89%、4.06%和3.12%，即S-CF處理的相對豐度較高，CF處理的相對豐度較低。而藍藻門細菌在CK條件下相對豐度最高，達到7.56%，其次是S-BS處理（5.23%），化肥處理下為1.82%，而S-CF處理下其相對豐度僅為0.61%。最高酸桿菌門的相對豐度在S-CF處理下，為5.36%，最低在CK條件下，為1.83%，而S-BS和CF處理下的差異很小。疣微菌門的相對豐度由高到低依次是CK（3.92%）、S-BF（2.22%）、S-CF（1.67%）和CF（1.29%）。厚壁菌門的相對豐度主要在S-BS較高。

圖4 不同施肥方式對水稻根圍土壤細菌（a））和真菌（b））數量的影響

從圖5b）看出，4個處理高通量測序后共獲得4個真菌門和未確定真菌類群。子囊菌門（Ascomycota）在4個處理中均是已知真菌中最豐富的門，其中CK條件下的相對豐度最高，達到62.94%，其次是S-BS（57.49%），S-CF和CF處理的相近（42.59%～45.21%）。擔子菌門（Basidiomycota）的相對豐度僅次于子囊菌門，且其相對豐度在對照條件下最高，達到16.99%，其次是CF處理（5.44%），S-CF和S-BS處理的相近（1.50%～1.71%）。接合菌門（Zygomycota）的相對豐度最高出現在CF處理下，達到4.59%，其次為S-CF（1.74%），CK條件下接合菌門的相對豐度極低。壺菌門（Chytridiomycota）是S-CF中較豐富的菌門，相對豐度為5.46%，其次為S-BS處理（1.2%），CK和CF處理下其相對豐度值極低。

圖5 不同施肥土壤中細菌（a））和真菌（b））菌門組成和相對豐度的特征

2.5 土壤細菌和真菌群落的阿爾法（Alpha）多樣性

微生物群落豐富度用Chao1指數表示，其值越高，表明群落物種豐富度越高；香農指數反映樣品的多樣性程度，其值越高表明群落物種的多樣性越高。結果顯示，S-CF處理和S-BS處理細菌、真菌的Chao1指數與香農指數均高于CK和CF處理（表3）。CF處理的細菌Chao1指數高于CK，而其真菌Chao1指數低于相應的CK；CF處理的細菌和真菌的香農指數均低于各自的CK（表3）。

表3 不同處理土壤細菌和真菌阿爾法多樣性

3 討 論

3.1 秸稈、沼液、化肥配施對水稻幼苗的促生作用

秸稈含有大量的C、N、P、K等營養元素，因此秸稈還田是當今世界上普遍重視的一項培肥地力的增產措施，在杜絕了秸稈焚燒所造成的大氣污染的同時還有增肥增產作用，是作物生長重要的有機肥料來源之一[5-6，23]。秸稈還田腐解后，會使土壤養分含量增加，促進作物的生長發育。諸多研究[4,24]發現，秸稈還田在水稻生育前期促進生長并不明顯，甚至抑制生長，因為麥稈在水田嫌氣狀態下腐解，易使土壤還原性增強，產生Fe2+、H2S等有害物質，毒害水稻根系，使水稻前期形成僵苗，分蘗起步和發苗較對照慢；秸稈還田后，在水稻生育前期秸稈分解過程與作物發生“爭氮”現象。而在水稻生育后期，秸稈還田才逐漸顯現對水稻生長有利的一面。本研究模擬試驗表明，在等量氮的基肥施用下，氨態氮肥為主的全化肥處理促進水稻幼苗生長最為明顯，其葉片葉綠素含量、植株干重、根系發育明顯高于其他處理；其次是“秸稈還田+沼液肥”處理，而“秸稈還田+化肥”處理的促進生長作用要明顯低于其他施肥處理（圖1）。本研究中的結果、現象與前人的結論[7,25]相一致，沼液中富含銨態氮，對于喜銨植物水稻就表現出顯著的促進作用。秸稈全量還田再添加沼液處理明顯提高根冠比，對根生長的促進作用要明顯優于“秸稈還田+化肥”處理（圖2）。

3.2 秸稈、沼液、化肥配施對土壤微生物數量的調控

本研究表明，與不施肥相比，單施化肥處理的土壤細菌數量增加最為顯著，其次為替代化肥的”秸稈+沼液”配施（圖4），說明細菌對土壤養分有很強的依賴性，這與顏志雷等[26]研究結果相一致。與常規化肥施用相比，沼液部分替代施用可增加西蘭花種植土壤細菌和放線菌數量，提高土壤有機質含量，真菌含量反而下降[27]。解開治等[28]研究表明，與單施化肥相比，化肥配施豬糞、牛糞、雞糞，均顯著提高土壤中細菌數量，提高水稻籽粒產量。Yu等[29]發現小麥和玉米秸稈長期還田，對細菌的數量和多樣性無顯著影響。土壤真菌多為病原菌，不利于植物生長，因此一般栽培土壤中真菌數量明顯低于細菌。本研究也顯示土壤中細菌數量為真菌的100倍～300倍。“秸稈+化肥”復合處理的土壤細菌含量低于其他施肥處理，但其土壤真菌含量卻顯著高于另外兩個施肥處理（圖4）。“秸稈+沼液”復合施肥處理的真菌含量很低，極顯著低于其他任何處理（圖4b））。這些現象需要進一步結合大田試驗去做全面闡述。

3.3 秸稈、沼液、化肥配施對土壤微生物群落結構和多樣性的調控

Wang等[30]研究表明，施生物肥明顯調控水稻根圍土壤的細菌群落，如增加有益菌變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）和厚壁菌門（Firmicutes）的豐富度，但是對土壤細菌的多樣性無顯著影響。無論是香農指數，還是Chao 1指數，土壤中細菌的豐富度和多樣性明顯高于真菌。減量施用化肥或完全替代化肥（結合秸稈或沼液）的細菌多樣性要顯著高于不施肥和全量施用化肥處理。而真菌的香農指數和Chao 1指數，均為全量化肥處理的最低。結合秸稈的化肥減量施用處理的香農指數和Chao 1指數均為最高，不施肥處理下土壤的Chao 1指數要顯著高于全量化肥處理（圖5）。

變形菌門（Proteobacteria）是細菌中最大的一門，包括很多病原菌，如大腸桿菌、沙門氏菌、霍亂弧菌、幽門螺桿菌等著名的種類，也有自由生活的種類，包括很多可以進行固氮或釋放植物激素的細菌，并能夠適應各種復雜的環境[29]。本研究顯示變形菌門在不同處理下相對豐度達到61%～77%，尤其是CF處理下，其豐度最高（圖5），同時植株生長被顯著促進（圖1），與李芳[31]的研究結果相一致。說明單施化肥可直接提供大量可利用氮素，而秸稈腐熟釋放養分過程較慢。與上海南匯東灘濕地測序結果[32]相同，本研究中水稻栽培土壤中擬桿菌門（Bacteroidetes）的相對豐度僅次于變形菌門，施肥均降低其相對豐度，越是促生的處理，其擬桿菌門相對豐度越低（圖1和圖5）。卞方圓等[33]研究也表明越是土壤細菌多樣性高的土壤，擬桿菌門相對豐度越低。放線菌門在土壤樣品中也是優勢菌門，其形體多樣、生理活性豐富，還能夠產生種類繁多的胞外酶和次生代謝產物，在生態系統中扮演著重要的角色[34]，但本研究中不同處理間差異較不明顯（圖5）。酸桿菌門為嗜酸菌，在土壤及沉積物中廣泛存在。本研究中施用化肥的處理酸桿菌門相對豐度增加（圖5），很可能與化肥導致土壤酸化，從而對土壤中酸桿菌門的生長起到促進作用。

土壤微生物在土壤生態系統中發揮著重要作用，其多樣性與土壤質量息息相關。雖然單施化肥處理生長最優，但是其土壤細菌和真菌的香農指數均低于替代化肥處理，甚至低于不施肥處理（表3）。每一種微生物均有其獨特的生態位并具有相應的功能，微生物多樣性的降低，很可能會造成生態功能的缺失，從而負面影響生態系統的功能穩定。而通過秸稈還田配施化肥或進行沼液灌溉能極顯著地增加土壤微生物阿爾法多樣性（表3），由此可見，秸稈還田顯著改善了土壤的理化性質，為微生物的生長創造了良好的生長環境[29]；而沼液中含有的腐植酸和纖維素等物質，對增加有機質、維護土壤結構有直接的正面功效[10]。

4 結 論

秸稈、沼液短期替代化肥的處理下水稻植株生長低于全化肥處理，但是秸稈、沼液、化肥結合施用替代化肥對水稻幼苗的促生作用依然很明顯，尤其是秸稈還田結合沼液灌溉的全量替代化肥處理，全量替代化肥處理下（秸稈和沼液處理）的土壤質量和細菌豐富度和多樣性即使在短期施用條件下也有明顯提高。本研究僅關注了土壤微生物群落的整體變化，未來將對這方面進行深入研究，探索出施肥及秸稈還田短期或長期對土壤微生物群落結構的影響機制，結合秸稈還田建立科學的無機和有機相結合的施肥制度，為探究環境友好型可持續發展農業打下堅實基礎。

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Regulation of Wheat Straw and Biogas Slurry Application on Rice Seedling Growth and Soil Microorganism

ZHOU Yang1, HUANG Xu1, ZHAO Haiyan1, ZHENG Qingsong1, WU Tianxiang2, 3, LIANG Yonghong3, LIU Qingxiu1, LUO Zhaohui1?, GUAN Yongxiang2, 3?

(1. College of Resources and Environmental Science, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2. Jiangsu Agricultual Technology Extension Station, Nanjing 210036, China; 3. Jiangsu Station of Agro-Environmental Monitoring and Protection, Nanjing 210036, China)

The effects of straw returning and biogas liquid replacing chemical fertilizer on the growth of early rice seedlings and paddy soil quality were studied, which provided the theoretical basis for the combination of agriculture and animal husbandry with nutrient recycling.The comparative effects of “wheat straw returning to the field combined with chemical fertilizer” (S-CF), “wheat straw returning to the field combined with biogas slurry” (S-BS) and “total fertilizer” (CF) on the growth of rice seedlings, nitrogen and phosphorus accumulation, soil nutrients and microbial communities under the condition of equal amount of nitrogen application were studied in greenhouse experiment.The growth of rice seedlings with different fertilization application treatments was obviously promoted, with the extension of treatment time, the promoting effect of fertilization treatment was more significant, among which CF treatment was the best, followed by S-BS treatment. The improvement effects of S-BS and CF on root growth were similar, which were significantly better than those of S-CF and CK. The content of soluble sugar in leaves of rice treated with S-BS was significantly higher than that of other fertilization treatments, and the content of N in leaves of rice treated with S-BS was significantly higher than that of treatment of CF. The total bacteria of CF treatment was significantly higher than that of S-BS treatment, while that of S-BS treatment was significantly higher than that of CK and S-CF treatment. The relative abundance of Proteobacteria treated with CF was significantly higher than that of other treatments. The total amount of fungi in CK and S-CF treatments was significantly higher than that in S-BS and CF treatments, and that in S-BS treatment was the lowest. The relative abundance of soil dominant Ascomycota and Basidiomycota in the CK group was significantly higher than that in other treatments. The relative abundance of Chytridiomycota treated with S-CF was also significantly higher than that of other treatments. Alpha diversity analysis showed that the bacterial richness (Chao1 index) and diversity (Shannon index) of S-CF and S-BS treatments were significantly higher than those of CF treatment and CK, and the richness and diversity of soil fungi treated with S-CF was significantly higher than that of CK, and that of soil fungi treated with CF was the lowest.Under the treatment of straw and biogas liquid as a short-term substitute for chemical fertilizer, the growth of rice plant is lower than that of the whole chemical fertilizer treatment. However, the effects of straw, biogas liquid and chemical fertilizer on the growth of rice seedlings were still very obvious, especially the total substitution chemical fertilizer treatment of straw returning to the field and irrigation with biogas liquid. The soil quality, bacterial richness and diversity of straw and biogas treatment were significantly improved even under short-term application conditions.

Straw; Biogas slurry; Fetilizer; Growth promoting effect; Soil quality

S154.4

A

10.11766/trxb201905060077

周陽，黃旭，趙海燕，鄭青松，吳田鄉，梁永紅，劉清秀，羅朝暉，管永祥. 麥秸稈和沼液配施對水稻苗期生長和土壤微生物的調控[J]. 土壤學報，2020，57（2）：479–489.

ZHOU Yang，HUANG Xu，ZHAO Haiyan，ZHENG Qingsong，WU Tianxiang，LIANG Yonghong，LIU Qingxiu，LUO Zhaohui，GUAN Yongxiang. Regulation of Wheat Straw and Biogas Slurry Application on Rice Seedling Growth and Soil Microorganism[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（2）：479–489.

* 江蘇省農業科技自主創新資金項目［cx（16）1003—4］、江蘇省重點研發計劃項目（BE2018680）和南京農業大學SRT計劃（1813C26）共同資助Supported by Jiangsu Independent Innovation Program of Agricultural Science and Technology（No. cx（16）1003－4），the Primary Research Development Project of Jiangsu Prorince of China（No.BE2018680）and the SRT Project of Nanjing Agricultural University（No. 1813C26）

，E-mail：lzhui@njau.edu.cn；gyx5598@126.com

周 陽（1994—），男，江蘇靖江人，碩士研究生。主要從事生態循環農業研究。E-mail：2016103025@qq.com

2019–05–06；

2019–07–02；

優先數字出版日期（www.cnki.net）：2019–12–30

（責任編輯：陳榮府）