Long-term straw retention with reducing chemical fertilizers application improves soil carbon and nitrogen fractions and microbial community composition in a double rice-cropping system
Year: 2025
Type: article
Abstract: 长期秸秆还田可通过提升土壤有机碳（SOC）和有机氮（SON）库持续改善土壤肥力。然而，土壤有机碳、氮组分的变化特征及其与微生物群落的关系尚不明确。依托一项为期8年的长期定位试验，本研究探究了等量氮磷钾养分投入下秸秆移除（NPK）、秸秆焚烧还田（SBR+NPK）和秸秆全量切碎直接还田（SR+NPK）对双季稻种植体系中土壤有机碳、氮组分及其微生物群落的影响。结果表明：与NPK和SBR+NPK相比，SR+NPK处理下土壤总有机碳（TOC）、微生物生物量碳（MBC）以及活性有机碳（AOC）含量在早、晚稻季均显著提高（p < 0.05）。值得注意的是，相比不施肥处理，SR+NPK处理下TOC、MBC和AOC含量增幅显著，分别达14.5%~15.9%、34.3%~40.9%和29.8%~39.8%。同时，早稻季SR+NPK处理较之NPK和SBR+NPK处理亦显著增加土壤全氮（TN）、微生物生物量氮（MBN）、酸解性氮（AHN）、酸解铵态氮（AN）和酸解氨基酸态氮（AAN）含量，增幅分别为4.0%~9.1%、36.6%~37.3%、7.4%~10.8%、17.3%~21.0%和12.0%~17.5%。SR+NPK处理还显著提高早稻季土壤MBC/TOC和MBN/TN比值。进一步分析发现，SR+NPK处理下TOC的提升主要归因于土壤颗粒有机碳的增加，而TN的增加则主要与AHN、AN和AAN含量提升有关。此外，SR+NPK提高早稻季AOC/TOC比值、晚稻季土壤易氧化有机碳含量及TOC/TN比值；而SBR+NPK处理仅提高早稻季溶解性有机碳（DOC）/TOC比值，但显著降低土壤微生物丰富度和多样性，尤其在早稻季较为明显。变形菌门、绿弯菌门和酸杆菌门是双季稻土壤微生物群落的优势菌门，主要受轻组有机碳、酸解氨基糖态氮（ASN）和MBN的影响。本研究结果表明，长期秸秆还田可通过驱动土壤微生物群落组分的变化，有效改善土壤的有机碳、氮组分。
Source: Scientia Sinica Vitae
Authors: ShiQi YANG, LiMing CHEN, Wan HUANG, YanHong YI, TaoTao YANG, XueMing TAN, YongJun ZENG, XiaoHua PAN, Shan HUANG, YanHua ZENG
Language: English
Subfield: Soil Science
Domain: Life Sciences
Open Access status: bronze
OpenAlex ID: W7083687883