不同沼液施用年限土壤养分含量和微生物群落结构差异

[目的]研究连续施用沼液替代全部化肥对耕层土壤物理、化学以及生物性质的影响,为沼液安全施用提供依据.[方法]沼液全量替代化肥田间试验在浙江湖州进行,以推荐化肥施用量为对照,并设置施用等氮量的沼液1年、2年和3年处理,共4个处理.每季水稻施用沼液2次,分别在6月和9月,每次施用量约300 t/hm2.水稻收获后采集植株和土壤样品,分析水稻产量、氮磷钾含量和蛋白质含量,以及0—20 cm土层土壤理化性状,采用Miseq高通量测序技术分析了土壤微生物群落结构.[结果]施用沼液1年、2年和3年的稻米平均产量分别为9669、9765、9823 kg/hm2,均显著高于化肥对照(7800 kg/hm2),年度之间产量差异不显著.施用沼液显著增加了稻米中的蛋白质和氮、磷、钾含量,对直连淀粉含量无显著影响.施用沼液改善了土壤养分状况,与CK相比,沼液施用2年后降低了土壤pH,但施用3年后,对pH无明显影响;速效磷含量增加显著,但施用年限间无显著差异;有效钾逐年显著提高;沼液施用2年和3年后显著降低了铵态氮含量而硝态氮含量则显著增加;全氮和有机质含量在施用3年后显著增加.土壤微生物群落分析结果表明,沼液施用年限越长,微生物标志物丰度越高,其中氮循环相关微生物越多.施用沼液1年显著提高了微生物群落丰富度、系统发育多样性以及香农指数,而施用沼液2年后群落α多样性逐渐下降,沼液施用3年后恢复至原始水平(P>0.05),且群落β多样性随着沼液施用年限的延长也呈现逐渐恢复趋势.[结论]沼液施用可显著提高水稻产量和营养品质,而不会降低稻米的口感.施用沼液可以维持高且稳定的土壤有机质、全氮和有效磷含量,增加有效钾的积累,降低铵态氮和硝态氮含量,因此,提高土壤肥力但不会增加养分淋失的风险.沼液短期施用会影响土壤pH,提高微生物菌落的多样性,继续施用对pH和微生物群落多样性的影响逐渐降低,说明施用沼液可维持土壤微生态环境的稳定性.