摘要
连作种植和化肥、农药施用过量导致棉花土壤质地恶化、病害严重、产量和质量均下降。本研究为明确棉花秸秆还田与施用有机肥对土壤的影响，以及不同处理之间的差异与特点，针对棉花秸秆还田和施用有机肥对连作棉田土壤养分含量、棉花产量、微生物数量、微生物种群多样性和酶活性的影响等问题，依托山西农业科学院棉花研究所始于2007年牛家凹棉花长期定位试验站，设置了氮磷化肥+秸秆清茬(NP)、氮磷化肥+秸秆还田(NPS)、氮磷化肥+有机肥(NPM)及氮磷化肥+秸秆还田+有机肥(NPSM)共4个处理，测定不同处理在棉花不同生育期对土壤微生物、土壤化学性质和酶活性的影响，并对它们之间的关系进行了探究。旨在评选出能促进棉花健康生长的优良方案，同时为推广棉花秸秆还田和推广施用有机肥提供了基础。研究结果如下： 1.相比于单施化肥而言，长期棉花秸秆还田与施用有机肥对棉花产量、棉田土壤pH、土壤化学性质均有显著的提升和改善，其中棉花秸秆还田配施有机肥效果尤为突出。长期的秸秆还田和施有机肥提高了棉花结铃数、铃重和衣分，从而提高了棉花产量。相比于NP处理,NPSM处理在棉花不同生育期棉田pH分别显著降低1.86%～3.41%(P＜0.05),有机质含量分别显著增加28.06%～63.07% (P＜0.05) ,全氮含量分别提高48.8%～60.18%( P＜0.05 ) ,全磷含量分别提高91.23%～112.18% ( P＜0.05 ) ,碱解氮含量增加140.63%～229.17% (P＜0.05) ,速效钾含量增加 35.86%～60.54% (P＜0.05) ,有效磷含量增加 146.92%～483.34% (P＜0.05)。 2.试验结果表明秸秆还田和施入有机肥均能显著提高土壤中脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性(P＜0.05),尤其是NPSM处理，对4种酶活性提升效果最大。与NP处理相比在棉花不同生育期使棉田土壤脲酶活性值显著提高了 118.50%～151.84%(P＜0.05) , 土壤碱性磷酸酶的活性值显著提高了 76.81%～93.11% (P＜0.05), 土壤过氧化氢酶活性显著提高了 30.53%～41.33% (P＜0.05) , 土壤蔗糖酶活性显著提高83.41%～129.32% (P＜0.05) 。除全氮与脲酶呈不显著的正相关外，全氮、全磷、速效钾、有效磷、碱解氮与蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶均呈极显著正相关(P＜0.01),pH与蔗糖酶和过氧化氢酶呈极显著负相关关系(P＜0.01) ,与脲酶和碱性磷酸酶呈显著负相关关系(P＜0.05);有机质与蔗糖酶、脲酶、磷酸酶均呈不显著正相关，与过氧化氢酶呈显著正相关关系(P＜0.05) 3.长期的棉秆还田和施用有机肥均能显著增加了土壤细菌、真菌、放线菌、固氮菌、氨化细菌等微生物数量(P＜0.05)。与NP处理相比，NPSM处理土壤中细菌数量在各个生育期显著增加119.28％～177.21％(P＜0.05),真菌数量显著增加了 156.64％～233.42％(P＜0.05),放线菌数量显著增长107.40％～158.66％(P＜0.05),固氮菌数量显著增加95.23％～155.53％(P＜0.05),氨化细菌数量显著增加 279.39％～357.29％(P＜0.05)。相关分析表明碱解氮、速效钾、速效磷与细菌、真菌、放线菌、氨化细菌、固氮菌的数量均呈显著的正相关(P＜0.05);pH与细菌、真菌、氨化细菌数量呈显著负相关(P＜0.05),与放线菌和固氮菌呈不显著负相关。有机质与氨化细菌显著正相关(P＜0.05),有机质与细菌、真菌、放线菌的数量呈正相关，与固氮菌呈负相关，但未达到显著性差异水平。 4.长期的秸秆还田和施有机肥改变了微生物组成、种群结构和多样性。与NP处理相比，各处理增加了土壤细菌菌群的丰度和多样性。秸秆还田和施有机肥提高了土壤真菌的丰度，却降低土壤真菌的多样性。4个处理共检测到5167个细菌OTU,共享率为56.78％,共检测到1127个真菌OTU,共享率为26.00％。各处理鉴定出优势细菌门有变形菌门(Proteobacteria 占 21.1 ％~31.33％)、酸杆菌门(Acidobacteriota 占 16.36％～26.59％)、放线菌门(Actinobacteriot 占 9.6％~15.37％)、浮霉菌门(Planctomycetota 占 7.99％~11.96％)、绿弯菌门(Chloroflexi占6.77％-9.69％)等。各处理鉴定出优势真菌门有子囊菌门(Ascomycote 占 66.95％-87.18％)、毛霉菌门(Mucoromycote 占 8.29％~21.34％)、担子菌门(Basidiomycote 占 1.21％～14.94％)、壶菌门(Chytridiomycote 占 0.03％～8.42％)。根据LEfSe分析可知，在4个处理中检测到40个细菌显著生物标记，NP有3个目、2个科、2个属和2个种，NPM有1个科，NPS有1个目和3个种，NPSM有1个纲，3个目，7个科,6个属和8个种。在4个处理中检测到34个真菌显著生物标记，其中NP处理有1个纲、2个科、5个属和5个种，处理NPM有1个属和1个种，NPS有1个纲、1个目、2个科、2个属和3个种，NPSM有1个纲、1个目、1个科、1个属和6个种。
NETL