休耕对小麦和油菜田土壤生物学特性的影响（二）

2.3 休耕对土壤微生物OTU数量和α多样性指数变化的休耕响影响

对2016，2017年2a试验田土壤细菌和真菌测序结果的对小的影覆盖度分别在98%，99%以上(表2)，麦和表明测序得出的油菜细菌和真菌OTU数量基本覆盖了各处理土壤中的绝大多数细菌和真菌物种。

2016年，田土特性FW和FR处理检测到的壤生土壤细菌OTU数量分别为3114，3093，物学比RW和WR分别提高7.96%，休耕响3.10%；真菌的对小的影OTU数量为1385，1362，麦和比RW和WR分别低7.23%，油菜8.09%。田土特性2017年，壤生FW和FR处理检测到的物学土壤细菌OTU数量分别为3628，3445，休耕响比RW和WR分别高4.89%，2.41%；真菌的OTU数量为1066，980，比RW和WR分别低3.53%，12.97%。2a试验中FW和FR2种处理土壤细菌OTU数量没有显著差异。

Chao1指数和Shannon指数分别代表物种的丰富度和多样性。2016年，FW的细菌Chao1指数和Shannon指数大于RW，而FR则表现为小于WR，但都无显著差异。2017年FW的细菌Chao1指数和Shannon指数分别大于RW，并且FW与RW的Chao1指数比较达显著性水平(P＜0.05)，FR的细菌Chao1指数大于WR，而Shannon指数基本相同。真菌的Chao1指数和Shannon指数表现为FW和FR轮作模式分别低于RW和WR。细菌与真菌的比值(B/F)也表现为FW和FR轮作模式分别高于RW和WR轮作模式，且在2016年差异显著。

综合分析微生物数量和α多样性指数的变化可以看出，休耕提高了后茬作物田土壤的细菌物种数、丰富度和多样性指数，而降低了真菌物种数、丰富度和多样性指数，同时提高了B/F值。

2.4作物产量对休耕的响应

由表3可知，FW和FR处理作物生物产量和经济产量分别高于RW和WR，差异达到了显著水平(P＜0.05)。2016年FW和FR处理作物的生物产量分别比RW和WR处理高33.44%，42.09%，经济产量比RW和WR处理高32.46%，69.66%；2017年FW和FR处理作物的生物产量分别比RW和WR处理高24.33%，27.00%，经济产量比RW和WR处理高43.23%，40.39%。2a试验中，除了FW与RW的经济系数在2016差异不显著外，小麦和油菜经济系数表现为FW和FR分别显著高于RW和WR(P＜0.05)。可见休耕提高了后茬作物的生物产量和经济产量，与土壤生物学指标对休耕的响应一致。

2.5 土壤酶活性、微生物量及微生物多样性与产量的相关性分析

表4，5为休耕对后茬小麦和油菜生物产量和经济产量与土壤酶活性、微生物量碳氮以及细菌和真菌种群数量的相关性分析，总体表现为作物的生物产量和经济产量与土壤酶活性、微生物量碳氮和细菌的OTU呈正相关，而与真菌的OTU呈负相关。由表4可知，小麦的生物产量和经济产量与过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、微生物量碳和氮含量的正相关性在2a间都达到了显著性或极显著水平，与细菌OTU呈正相关，与真菌OTU呈负相关或相关性很小，但在2016年达到极显著水平。

由表5可知，油菜的生物产量和经济产量与过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性、微生物生物量碳和氮的含量在2016，2017年都达到了显著和极显著水平，与细菌OTU呈正相关，与真菌OTU呈负相关，但在2016年达到极显著水平。由相关性分析得出，小麦和油菜的生物产量和经济产量与土壤的蔗糖酶活性、微生物量碳和氮的相关性达到了显著和极显著水平，虽与细菌和真菌OTU相关性的显著性水平在年际间有差别，但都与细菌OTU呈正相关性，与真菌OTU呈负相关。

3 讨论与结论

土壤酶是土壤中最活跃的部分，在土壤物质代谢过程发挥着重要作用，其活性可作为土壤质量变化的早期预警指标。本研究在休耕后分别种植油菜和小麦，与常规轮作相比提高了农田土壤各项酶活性，特别是蔗糖酶活性增长幅度最大。这可能是由于上茬作物秸秆在裸地休耕期间，特别是在夏季良好的水热协同作用下加速分解，提高了土壤有机质，促进了酶活性的增加。同时作物秸秆的分解也为酶促反应提供了充足的底物和碳源。小麦和油菜田土壤酶活性的年际间比较发现，2016年的酶活性显著高于2017年，可能是由于2016年在作物生长发育期间的降雨量偏少，对土壤的酶活性造成了一定程度的水分胁迫，激发了土壤酶活性，这与周芙蓉等的研究结果相同。

微生物量是土壤活性养分的储存库，且能在土壤有机物含量发生变化之前灵敏的反应土壤环境的变化。本研究表明，经过2a的重复试验，休耕后茬的小麦田和油菜田的微生物量碳和氮都高于常规轮作模式下的小麦田和油菜田，这是因为在休耕期间还田秸秆分解积累了丰富的有机质，在休耕后种植当季所使用化肥的配合下促进了土壤微生物的活动和繁殖。

土壤微生物是土壤物质代谢循环的动力。不同耕作措施、不同轮作制度和不同的田间管理等都对微生物的种群特性有影响。本研究中休耕后茬小麦田和油菜田的细菌OTU和B/F值都高于常规轮作，虽年际间表现不同，但丰富度和多样性也总体表现为休耕后茬高于常规轮作。真菌表现与细菌相反，这可能是因为休耕延长了秸秆的腐解时间，加之裸地休耕期间土壤温度比作物遮蔽的农田土壤高，雨水蓄积量比常规轮作农田大，为前茬的秸秆腐解提供了理想的环境，同时休耕期间秸秆的腐解，为土壤细菌的生长和繁殖提供了充足的有机营养，利于细菌繁殖，从而提高了土壤质量。

土壤酶活性、微生物量和微生物数量与植物生产力密切相关。有研究表明，土壤酶活性和微生物量与作物产量之间存在显著或极显著的相关关系，细菌数量与产量呈正相关，真菌数量与产量呈负相关。本研究通过相关性分析也得出相同的结论，总体表现为小麦和油菜田土壤酶活性、微生物量以及细菌的物种数都与作物生物产量和经济产量呈正相关，表明休耕延长了农田秸秆的腐解，改善了土壤质量，为作物生长创造了良好的土壤环境，促进了作物生长和产量的增加。

本研究中，休耕提高了小麦和油菜田土壤酶活性、微生物生物量、细菌的丰富度和多样性，降低了真菌的丰富度和多样性，有利于改善农田土壤微环境，提升土壤质量，增加作物产量，由此可见，以小麦-油菜轮作模式下应用休耕是值得推广的一种农作制度。

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