





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (5): 1020-1033.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.05.008
魏圆慧1,2(
), 余益辉1,2, 李子钧1,2, 丁文杰1,2, 涂文龙1,2, 毛艳玲1,2,3(
)
收稿日期:2025-04-19
接受日期:2025-06-16
出版日期:2026-03-01
发布日期:2026-03-06
通信作者:
联系方式:
魏圆慧,E-mail:13239931900@163.com。
基金资助:
WEI YuanHui1,2(
), YU YiHui1,2, LI ZiJun1,2, DING WenJie1,2, TU WenLong1,2, MAO YanLing1,2,3(
)
Received:2025-04-19
Accepted:2025-06-16
Published:2026-03-01
Online:2026-03-06
摘要:
【目的】 土壤有机碳(SOC)稳定性受官能团组成和固碳微生物的影响,通过比较长期不同施肥对黄泥田土壤有机碳结构和固碳细菌cbbL基因群落结构影响的差异,全面认识黄泥田土壤固碳潜力及其机制。【方法】 基于农业农村部福建耕地保育科学观测实验站长期定位稻田,设不施肥(CK)、化肥(NPK)、化肥+稻草还田(NPKS)和化肥+牛粪(NPKM)处理,利用13C核磁共振和傅里叶技术测定土壤有机碳结构,及利用高通量测序技术测定固碳细菌群落结构。【结果】 化肥配施有机肥(NPKS和NPKM处理)显著提高了黄泥田土壤有机碳含量,土壤有机碳含量随土层加深而降低。矿质结合态有机碳的含量、颗粒态有机碳的含量及颗粒态有机碳占土壤有机碳的比例均随土层加深而降低,而矿质结合态有机碳占土壤有机碳比例则随土层加深而增加。NPKS和NPKM处理增加了SOC中烷烃及芳香碳化合物含量,提高了土壤有机碳的稳定性及复杂程度,亚表层土壤有机碳稳定性高于表层。土壤固碳细菌α多样性指数分析结果显示,施肥显著提高了黄泥田土壤固碳细菌多样性指数,其中NPKM处理表现最好。土壤优势菌纲为β-变形菌纲,施肥不同程度地提高β-变形菌纲的相对丰度。Sulfuricaulis和Sulfuritortus为优势菌属。亚表层土壤相较于表层土壤降低了光自养微生物相对丰度,而提高了化能自养微生相对丰度。【结论】 稻草、牛粪与化肥配施不仅促进了黄泥田土壤有机碳的稳定性,而且显著增加了土壤固碳细菌的多样性和丰度,改变了土壤固碳细菌群落的结构。其中,牛粪配施化肥更有利于黄泥田土壤有机碳结构稳定和固碳细菌群落的多样性。
魏圆慧, 余益辉, 李子钧, 丁文杰, 涂文龙, 毛艳玲. 长期施肥对黄泥田土壤有机碳化学结构与固碳细菌群落结构的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(5): 1020-1033.
WEI YuanHui, YU YiHui, LI ZiJun, DING WenJie, TU WenLong, MAO YanLing. Effects of Long-Term Fertilization on Soil Organic Carbon Structure and Carbon-Fixing Bacterial Community Structure in Yellow-Mud Paddy Soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(5): 1020-1033.
表1
长期施肥下黄泥田土壤有机碳吸光度"
| 土层 Soil layer (cm) | 处理 Treatment | 醇、酚类 Alcohols and phenols (3697-3000 cm-1) | 烷烃类 Alkanes (2928 cm-1) | 芳香类 Aromatics (1630+694 cm-1)1) | 碳水化合物 Carbohydrate (1032 cm-1) | 有机态硅 Organo silicone (792 cm-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0-20 | CK | 0.19±0.04c | 0.01±0.01b | 0.07±0.01d | 0.35±0.02c | 0.06±0.01d |
| NPK | 0.56±0.01b | 0.01±0.01b | 0.17±0.02c | 1.00±0.01b | 0.16±0.01c | |
| NPKS | 0.58±0.01b | 0.02±0.01ab | 0.20±0.02b | 1.01±0.01b | 0.20±0.02b | |
| NPKM | 0.96±0.01a | 0.03±0.02a | 0.28±0.01a | 1.71±0.02a | 0.31±0.02a | |
| 20-40 | CK | 0.65±0.02b | 0.02±0.01c | 0.26±0.01c | 1.26±0.01c | 0.28±0.02c |
| NPK | 0.74±0.02c | 0.03±0.01bc | 0.20±0.01d | 1.21±0.01b | 0.26±0.01c | |
| NPKS | 1.43±0.03b | 0.05±0.02b | 0.35±0.01b | 2.34±0.02b | 0.45±0.01b | |
| NPKM | 1.96±0.01a | 0.17±0.01a | 0.61±0.02a | 2.66±0.02a | 0.52±0.02a |
表2
长期施肥下黄泥田土壤有机碳各官能团组分相对含量及质量特征指数"
| 土层 Soil layer (cm) | 处理 Treatment | 化学位移 Chemical shift | 质量特征指数 Quality characteristic index | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 烷基碳 Alkyl C (0-45 cm-1) | 烷氧碳 O-alkyl C (45-110 cm-1) | 芳香碳 Aromatic C (110-160 cm-1) | 羰基碳 Carbonyl C (160-200 cm-1) | 腐殖化系数 Humification index | 芳香性 Aromaticity | 疏水性 Hydrophobicity | ||
| 0-20 | CK | 32.54±0.21b | 44.03±0.14a | 11.40±0.05b | 12.02±0.01b | 0.74±0.01b | 0.13±0.02b | 0.78±0.02c |
| NPK | 30.60±0.57c | 42.71±0.17b | 13.55±0.08a | 13.14±0.05a | 0.72±0.01b | 0.16±0.01a | 0.79±0.01bc | |
| NPKS | 31.01±0.15c | 42.19±0.05c | 13.65±0.11a | 13.15±0.03a | 0.74±0.02b | 0.16±0.01a | 0.81±0.01b | |
| NPKM | 34.86±0.05a | 42.01±0.11c | 11.42±0.03b | 11.70±0.06c | 0.83±0.01a | 0.13±0.02b | 0.86±0.02a | |
| 20-40 | CK | 27.70±0.02d | 38.83±0.01b | 18.74±0.03d | 14.73±0.03a | 0.71±0.02c | 0.22±0.03b | 0.87±0.02d |
| NPK | 30.06±0.03b | 39.69±0.02a | 19.04±0.01c | 11.21±0.02c | 0.76±0.01b | 0.21±0.03b | 0.96±0.01c | |
| NPKS | 29.69±0.02c | 37.87±0.02c | 20.37±0.03b | 12.08±0.02b | 0.78±0.02b | 0.23±0.01a | 1.00±0.01b | |
| NPKM | 30.55±0.01a | 37.25±0.02d | 21.49±0.03a | 10.71±0.02d | 0.82±0.01a | 0.24±0.01a | 1.09±0.01a | |
表3
长期施肥下黄泥田土壤固碳细菌多样性"
| 土层 Soil layer (cm) | 处理 Treatment | Chao1 | Observed species | PD whole tree | Shannon |
|---|---|---|---|---|---|
| 0-20 | CK | 572.77±84.01b | 406.62±46.55c | 15.49±1.96c | 4.45±0.40c |
| NPK | 647.03±67.43ab | 463.24±25.64bc | 17.85±0.64b | 4.98±0.28b | |
| NPKS | 678.27±56.31a | 520.95±31.65ab | 18.96±0.34ab | 5.27±0.29ab | |
| NPKM | 691.06±52.36a | 557.54±42.14a | 20.38±0.96a | 5.50±0.26a | |
| 20-40 | CK | 547.38±51.87b | 379.95±19.30c | 14.82±1.28c | 4.26±0.41b |
| NPK | 607.02±15.70ab | 438.26±9.25b | 15.86±0.47bc | 4.83±0.16ab | |
| NPKS | 627.38±24.31ab | 448.60±21.12ab | 17.67±1.29ab | 5.12±0.23a | |
| NPKM | 671.84±82.81a | 472.67±22.83a | 18.81±2.87a | 5.37±0.25a |
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