SEL | 长期秸秆还田影响土壤细菌群落与硅形态相互转化的关系及提高水稻产量

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本研究选取具有39年长期秸秆还田历史的定位实验为对象，评估长期秸秆还田对土壤硅形态和微生物群落的影响。结果表明,秸秆还田显著提高了土壤有效硅、有机结合态硅、铁/锰氧化态硅及无定型硅形态的含量，并显著提高了土壤肥力和水稻产量。

文/宋阿琳等

来源:土壤生态学快报SEL公号（2021年2月27日）

RESEARCH ARTICLE

Soil bacterial communities interact with silicon fraction transformation and promote rice yield after long-term straw return

Alin Song, Zimin Li, Yulin Liao, Yongchao Liang, Enzhao Wang, Sai Wang, Xu Li, Jingjing Bi, Zhiyuan Si, Yanhong Lu, Jun Nie, Fenliang Fan

Soil Ecology Letters, 

doi:10.1007/s42832-021-0076-4.

硅是水稻等作物健康生长发育的有益元素，但大多数土壤供有效硅能力不足。秸秆中含有丰富的硅，是稻田土壤有效硅素的主要来源。秸秆还田后土壤有效硅生成和转化除受其理化因素影响外，微生物可能对土壤硅素形态转化亦起着十分关键的作用。然而，在秸秆还田条件下，土壤微生物驱动农田土壤硅形态转化的机制仍不清楚。因此，本研究选取具有39年长期秸秆还田历史的定位实验为对象，评估长期秸秆还田对土壤硅形态和微生物群落的影响。

结果表明：秸秆还田显著提高了土壤有效硅、有机结合态硅、铁/锰氧化态硅及无定型硅形态的含量，并显著提高了土壤肥力和水稻产量。长期秸秆还田显著影响了微生物群落分布，如提高了Chloroflexi的相对丰度，但降低了Deltaproteobacteria的相对丰度。Actinobacteria，作为影响秸秆降解的优势菌门，其丰度也显著增加，进而提高了秸秆生物硅向土壤中的迁移。通过Spearman 相关性分析，本研究还发现在门水平下，Acidobacteria与无定型硅形态含量呈显著正相关；在纲水平下，Deltaproteobacteria和Holophagae与土壤中有机结合态硅和铁/锰氧化态硅含量呈显著负相关。通过方差分解和网络分析，本研究也进一步证明了土壤微生物群落分布和土壤硅形态的迁移有着相互作用和影响的关系。在它们的相互作用下，秸秆还田不仅维持了生物有效硅库和生物源硅库，而且也影响了微生物群落组成，从而促进硅生物有效性，平衡土壤养分循环，提高了土壤质量。这种耦合效应能维持土壤的健康发展，加强了硅的生物地球化学循环，从而影响了农业的可持续发展。