Page 49 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第6期
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第 6 期                 李娜 等：稻田不同轮作休耕模式下土壤反硝化功能基因群落结构                                        43

               迎，轮作休耕对稻田土壤反硝化过程的影响值得                            蔗种植密度约为 8 230 株/hm ，移栽时间在 2021 年 5
                                                                                         2
               探索。                                              月，收获时间在 2021 年 12 月；甘薯种植密度约为 5.6
                   本试验通过研究不同轮作休耕模式下土壤理化                         万株/hm ，移栽时间在 2021 年 7月，收获时间在 2021
                                                                       2
               性质、土壤反硝化潜势及土壤反硝化功能基因 nirS                        年 10 月。作物施肥量采用当地习惯施肥量，土壤取
               和 nirK 群落结构的变化，分析土壤反硝化功能微生                       样时间为试验收获后进行取样。
               物种群的丰度和群落组成，并明确其变化的重要影                                           表1   试验设计
               响因子及关键菌属，旨在为提高农田生态系统氮素                                         Table 1  Test design
               利用效率提供科学参考。                                         处理            种植模式                类型
                                                                 Treatment     Cropping pattern   Planting type
               1    材料与方法                                                      紫云英-早稻-晚稻           传统轮作
                                                                   A(CK)     Chinese milk vetch-early  Traditional crop
               1.1  试验地概况                                                        rice-late rice     rotation
                   于2020 年 10 月至 2021 年 11 月在 江西省鹰潭                          紫云英-早稻-玉米||甘薯         水旱轮作
               市 余 江 区 农 业 科 学 研 究 所 试 验 田（28°14′8″N，               B      Chinese milk vetch - early rice -  Water and drought
                                                                                maize || batatas    rotation
               116°51′22″E）进行，该试验地属亚热带气候，周年总太
                                                                               油菜-甘蔗||春大豆          旱旱轮作
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               阳辐射量为4 542.7 kJ/m ，周年平均日照时长1 852.4                   C      Rapeseed-sugarcane || spring  Drought and dry
               h；周年平均气温 17.7 ℃，极端最高温 40.5 ℃，极端最                                   soybeans        crop rotation
               低温 5.1 ℃；周年平均降雨量 1 796.8 mm；试验地为                              紫云英-春大豆-秋大豆           旱旱轮作
                                                                    D      Chinese milk vetch - spring soy‐  Drought and dry
               泥沙淤土，土质肥沃，偏微酸性。种植前的土壤理                                        beans - autumn soybeans  crop rotation
               化 性 质 为 pH 4.28；碱 解 氮 159.6 mg/kg，有 效 磷                             休耕                休耕
                                                                    E
               31.98 mg/kg，速效钾 26.67 mg/kg，全氮 1.86%，有机                          Annual fallow       Fallow
                                                     -
                                 +
               质 36.19 g/kg，NH 4 -N 3.73 mg/kg，NO 3 -N 8.79      注：“-”代表接茬，“||”代表间作。Note：“-”represents connection
                                                                and“||”represents interworking.
               mg/kg，容重2.23 mg/kg，含水率22.56%。
               1.2  试验设计                                        1.3  土壤理化性质分析
                   本研究 5 种种植模式，A（CK）为传统轮作模式，                        用 5点取样法分别取每小区 0~20 cm耕层土，混
               B、C、D为 3个多种作物轮作模式，E处理为休耕模式                       合土样，带回实验室自然风干后分析土壤理化性质。
                                                                用 pH 计测定土壤 pH，采用重铬酸钾法-浓硫酸外加
              （表 1）。每个处理 3 次重复，每个小区面积为 66.7
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               m ，随机区组排列，小区周边设置同步种植同种品种                         热法测定有机质，NH 4 OAc 浸提-火焰光度法测定土
               的水稻保护区。小区间的田埂、保护行和环沟的宽                           壤速效钾含量，NaHCO 3 浸提-钼锑抗比色法测定土
               度分别为 0.5、1.0 和 0.5 m。试验作物品种：紫云英                  壤有效磷含量，半微量凯氏法测定土壤全氮，KCl 浸
              （余江大叶籽），油菜（华赣油1号），早稻（中早33），晚                      提-靛酚蓝比色法测定铵态氮，紫外分光光度法测定
               稻（黄华占），春大豆（沪鲜豆 6 号），秋大豆（奎鲜二                      硝态氮，碱解扩散法测定土壤碱解氮，环刀法测定土
               号），玉米（赣 1号），甘蔗（赣紫皮果蔗），甘薯（赣南瓜                     壤容重和土壤含水率。
               红薯）。紫云英播种量约为 22.5 kg/hm ，播种时间                    1.4  土壤反硝化潜势测定
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               2020 年 10 月，2021 年 4 月紫云英在盛花期直接翻压                    采用乙炔抑制法测定土壤反硝化潜势，参照 Pell
               还田；油菜种植密度约为 11.1 万株/hm ，移栽时间在                    等 ［14］ 的方法进行。
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               2020年12月，收获时间2021年5月；早稻播种量约为                     1.5  土壤反硝化功能基因测定
               45 kg/hm ，移 栽 时 间 在 2021 年 4 月 ，收 获 时 间 在            从每个小区随机挑选 5株作物，用无菌勺子刮取
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               2021 年 7 月；晚稻播种量约为 42 kg/hm ，移栽时间在               其根系表面土壤，装入 50 mL 无菌离心管中，加入液
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               2021年7月，收获时间在2021年11月；大豆种植密度                     氮，用干冰将土壤样品运到实验室于-80 ℃冰箱储
               约为6.7万株/hm ，春大豆移栽时间在 2021 年 4 月，收                存。再将取好的土样委托上海美吉生物医药科技有
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               获期在 6 月，秋大豆移栽时间在 2021 年 6 月，收获                   限公司扩增测序。根据 biowest agArose（biowest，E.
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               时间在 2021 年 11 月；玉米播种量为 6.7 万株/hm ， S.）说明书进行土壤微生物群落总 DNA 抽提。nirS
               播种时期在 2021 年 7 月，收获时间 2021 年 10 月；甘              基因采用的引物为：cd3aF_R3cdR（5' - GTSAAC‐
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