毛叶苕子与燕麦混播对作物产量、土壤酶活性和微生物群落的影响

doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2024.03.10

北方农业学报 ›› 2024, Vol. 52 ›› Issue (3): 88-99.doi: 10.12190/j.issn.2096-1197.2024.03.10

毛叶苕子与燕麦混播对作物产量、土壤酶活性和微生物群落的影响

王宣茗^1,2,3,4, 杨钦忠⁵, 张鹏^1,3, 赵沛义^1,2,3,4, 任永峰^1,3,4, 韩云飞^1,3,4, 杜二小^1,3, 张彪^1,2, 李树生⁶

1.内蒙古自治区农牧业科学院,内蒙古呼和浩特 010031;
2.内蒙古农业大学,内蒙古呼和浩特 010018;
3.内蒙古旱作农业重点实验室,内蒙古呼和浩特 010031;
4.农业农村部武川农业环境科学观测试验站,内蒙古武川 011705;
5.内蒙古烁秋农牧业有限公司,内蒙古呼和浩特 010020;
6.内蒙古自治区农牧业技术推广中心,内蒙古呼和浩特 010010

收稿日期:2023-11-03 出版日期:2024-06-20 发布日期:2024-09-13
通讯作者: 赵沛义（1972—）,男,研究员,博士,硕士生导师,主要从事旱地作物抗旱丰产栽培技术的研究工作。
作者简介:王宣茗（1995—）,男,硕士研究生,研究方向为旱地作物栽培与生理生态。
基金资助:
国家绿肥产业技术体系建设专项资金（CARS-22-Z-04）

The effects of mixed sowing of hairy vetch and oat on crop yield,soil enzyme activity and microbial communities

WANG Xuanming^1,2,3,4, YANG Qinzhong⁵, ZHANG Peng^1,3, ZHAO Peiyi^1,2,3,4, REN Yongfeng^1,3,4, HAN Yunfei^1,3,4, DU Erxiao^1,3, ZHANG Biao^1,2, LI Shusheng⁶

1. Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences,Hohhot 010031,China;
2. Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018,China;
3. Inner Mongolia Key Laboratory of Dryland Farming,Hohhot 010031,China;
4. Wuchuan Scientific Observing and Experimental Station of Agro-environment,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Wuchuan 011705,China;
5. Inner Mongolia Shuoqiu Agriculture and Animal Husbandry Co.,Ltd.,Hohhot 010020,China;
6. Inner Mongolia Autonomous Region Agricultural and Animal Husbandry Technology Extension Center,Hohhot 010010,China

Received:2023-11-03 Online:2024-06-20 Published:2024-09-13

摘要/Abstract

摘要： 【目的】探究内蒙古阴山北麓农业旱作区不同比例毛叶苕子与燕麦混播对作物产量、土壤酶活性和土壤微生物群落的影响。【方法】以毛叶苕子和燕麦为试验对象,设置单播毛叶苕子（DB1）、单播燕麦（DB2）、80%毛叶苕子+20%燕麦（HB1）、60%毛叶苕子+40%燕麦（HB2）、40%毛叶苕子+60%燕麦（HB3）、20%毛叶苕子+80%燕麦（HB3）6个处理,分别在生育前期、生育中期、生育后期采集0~20、20~40 cm土层样品,分析不同混播处理对作物产量和土壤酶活性以及微生物量碳、氮含量的影响;采用高通量测序技术,分析土壤微生物群落多样性和结构的变化。【结果】HB1、HB2、HB3处理较DB1处理毛叶苕子相对籽粒产量提高1%~11%,较DB2处理燕麦相对籽粒产量提高3%~25%。0~20 cm土层下生育中期,与DB1和DB2处理相比,HB2处理土壤过氧化氢酶活性显著提高9.65%和11.55%（P<0.05）、蔗糖酶活性显著提高11.47%和15.44%（P<0.05）,HB1处理脲酶活性提高8.07%和19.41%（P<0.05）;HB2处理微生物量碳含量、HB1处理微生物量氮含量均最高,分别为95.79、21.02 mg/kg。与DB2处理相比,HB2处理土壤细菌OTU指数显著增加15.79%（P<0.05）、Shannon指数增加5.41%;与DB1处理相比,HB2处理真菌OTU指数增加33.58%（P<0.05）、Shannon指数增加36.50%、Chao1指数增加6.56%。在门水平上,HB2处理提高了变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、被孢菌门（Mortierellomycota）的相对丰度,同时降低了放线菌门（Actinobacteriota）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度。【结论】60%毛叶苕子+40%燕麦混播处理为内蒙古阴山北麓农业旱作区较适宜的混播比例,该处理下作物籽粒产量最高,土壤酶活性与微生物量碳、氮含量较高,土壤细菌和真菌多样性、丰富度与有益菌门的相对丰度均有所提高。

关键词: 毛叶苕子, 燕麦, 混播, 作物产量, 土壤酶活性, 微生物群落

Abstract: 【Objective】To investigate the effects of different mixed sowing proportions of hairy vetch and oat on crop yield,soil enzyme activity and microbial communities in the agricultural dry-crop areas at the northern foothills of the Yinshan Mountains in Inner Mongolia.【Methods】Using hairy vetch and oat as experimental objects,six treatments were set up,namely,single sowing of hairy vetch（DB1）,single sowing of oat（DB2）,80% hairy vetch+ 20% oat（HB1）,60% hairy vetch+40% oat（HB2）,40% hairy vetch+60% oat（HB3）,and 20% hairy vetch+80% oat（HB3）. Soil samples were collected from the 0-20 and 20-40 cm soil layers in the early,middle,and late stages of growth,respectively. The effects on crop yield,soil enzyme activity and microbial biomass carbon and nitrogen content were analyzed,and changes in soil microbial community diversity and structure were analyzed by using high-throughput sequencing technology.【Results】HB1,HB2,HB3 treatments were 1%-11% higher than DB1 treatment for the relative grain yield of hairy vetch,and 3%-25% higher than DB2 treatment for the relative grain yield of oat. During the mid growth stage in the 0-20 cm soil layer,compared with DB1 and DB2 treatments,HB2 treatment soil catalase activity significantly increased by 9.65% and 11.55% （P<0.05）,respectively,and sucrase activity significantly increased by 11.47% and 15.44%（P<0.05）,HB1 treatment increased urease activity by 8.07% and 19.41%（P<0.05）,respectively;HB2 treatment had the highest microbial biomass carbon content,while HB1 treatment had the highest microbial biomass nitrogen content,at 95.79 and 21.02 mg/kg,respectively. Compared with the DB2 treatment,the HB2 treatment soil bacterial OTU index was significantly increased by 15.79%（P<0.05）,the Shannon index increased by 5.41%;Compared with DB1 treatment,HB2 treatment increased fungal OTU index by 33.58%（P<0.05）,Shannon index increased by 36.50%,and Chao1 index increased by 6.56%. At the phylum level,HB2 treatment increased the relative abundance of Proteobacteria,Chloroflexi,and Mortierellomycota,while decreasing the relative abundance of Actinobacteriota,Acidobacteriota,Ascomycota,and Basidiomycota.【Conclusion】The mixed sowing treatment of 60% hairy vetch +40% oat is a suitable proportion for agricultural dry-crop areas in the northern foothills of Yinshan Mountains,Inner Mongolia. Under this treatment,crop grain yield is the highest,soil enzyme activity and microbial biomass carbon and nitrogen content are higher,and soil bacterial and fungal diversity,richness,and relative abundance of beneficial bacterial phyla are all increased.

Key words: Hairy vetch, Oat, Mixed sowing, Crop yield, Soil enzyme activity, Microbial community

中图分类号:

S551.2

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WANG Xuanming, YANG Qinzhong, ZHANG Peng, ZHAO Peiyi, REN Yongfeng, HAN Yunfei, DU Erxiao, ZHANG Biao, LI Shusheng. The effects of mixed sowing of hairy vetch and oat on crop yield,soil enzyme activity and microbial communities[J]. Journal of Northern Agriculture, 2024, 52(3): 88-99.

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The effects of mixed sowing of hairy vetch and oat on crop yield,soil enzyme activity and microbial communities

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