【目的】分析不同外源有机物料(稻草、葡萄糖)及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK(对照,不添加有机物料和氮)、稻草等量添加并配施不同量氮素(分别表示为Rs、RsN1和RsN2,对应C/N比分别为66、25和13);等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素(即Glc、GlcN1、GlcN2)、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN2处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN1处理土壤NO3--N含量与CK类似,但RsN2处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO3--N含量整体较高(增幅为35%—79%);稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%—24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×106—140.5×106 g-1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应(RsN1和RsN2)处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%—11%和13%—15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异:慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度(12.3%—19.7%)小于葡萄糖添加处理(31.6%—40.5%);第二优势菌属(地杆菌,Geobacter)对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度(170%—270%)明显大于秸秆添加处理(25.0%—54.6%)。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO3--N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类(或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异)影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。

为揭示间作体系中土壤微生物对根系分泌物的响应机制，设计桶栽试验，于2020-2021年在江西农业大学科技园种植冬季作物，探索紫云英与油菜间作根系分泌物与土壤微生物群落变化的互作机制。结果显示，紫云英和油菜不同种植模式下根系分泌物特征差异明显，与单作紫云英相比，间作显著增加了单糖类化合物含量，降低神经递质类化合物含量。氨基酸、单糖、神经递质类等化合物与土壤微生物显著相关，其中，单糖类化合物与酸杆菌门、绿弯菌门等微生物呈显著正相关；神经递质类化合物与绿弯菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、蓝藻细菌等微生物呈显著正相关。紫云英单作（A）、油菜单作（R）和紫云英与油菜间作（AR）3种模式的相关性结果显示，油菜单作模式下分泌物与微生物的相关性和整体结果差异最大，同时，紫云英单作和油菜单作模式下单糖类化合物与酸杆菌、绿弯菌均没有显著相关性，而紫云英与油菜间作模式下单糖类化合物与酸杆菌、绿弯菌呈极显著正相关。紫云英与油菜间作模式中酸杆菌群落相对丰度显著高于紫云英单作，微生物覆盖度指数也显著大于紫云英单作。因此，根系分泌物很可能是紫云英和油菜间作改变土壤微生物群落结构的重要因素，单糖化合物在这个过程中发挥了主要作用。

采用田间试验方法,探讨紫云英-有机肥配施对土壤团聚结构、有机碳和全氮分布及水稻产量的影响。试验设置了有机肥1 500 kg/hm2+0 kg/hm2紫云英翻压量(CK)、有机肥1 500 kg/hm2+紫云英翻压量30 000 kg/hm2(B1)、有机肥1 500 kg/hm2+紫云英翻压量45 000 kg/hm2(B2)和有机肥1 500 kg/hm2+紫云英翻压量60 000 kg/hm2(B3)共4个处理。结果表明,翻压紫云英未显著提高大团聚体的含量,却明显提高了团聚体稳定性,改善了土壤结构,且团聚体稳定性与土壤有机碳含量呈正相关;随着紫云英翻压量增加,水稻生育期逐渐延长(CK

关键词： 紫云英  土壤团聚体  团聚体稳定性  有机碳  全氮  水稻产量