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茄果类蔬菜秸秆原位还田对设施土壤综合质量的影响 谢鹰飞 1 宋梦圆 1 姜 伟 2 刘兴群 1 张子扬 1 田永强 1 高丽红 1 1 中国农业大学园艺学院 设施蔬菜生长发育调控北京市重点实验室 北京 100193 2 内蒙古自治区农牧业科学院 呼和浩特 010031 摘 要 为明确茄果类蔬菜秸秆原位还田对设施土壤综合质量的影响 该研究以番茄 茄子和辣椒秸秆为试材 设置了 秸秆不还田 CK 秸秆原位还田 SR 秸秆原位还田 氰氨化钙 SR C 和秸秆原位还田 微生物菌剂 SR M 4个处理 研究了茄果类蔬菜秸秆不同原位还田方式对土壤化学性质 微生物群落和秸秆降解率的影响 并通过计算土 壤质量指数 soil quality index SQI 对土壤质量进行了综合评价 结果表明 与CK相比 SR SR C和SR M处理 均可提高土壤阳离子交换量 增加土壤有机碳库 改善土壤养分条件 并调节土壤细菌和真菌的群落结构 添加氰氨化 钙抑制了辣椒秸秆的降解 但对番茄和茄子秸秆没有影响 添加微生物菌剂能够促进3种蔬菜秸秆的降解 秸秆原位还 田处理均提高了设施菜田SQI 相较于CK SR SR C和SR M处理的SQI分别提高了15 8 32 5 8 8 56 8 和21 8 51 4 研究结果为茄果类蔬菜秸秆资源化利用和设施蔬菜可持续生产提供了理论参考 关键词 土壤 秸秆 蔬菜 秸秆原位还田 土壤质量 还田方式 doi 10 11975 j issn 1002 6819 202305047 中图分类号 S155 4 文献标志码 A 文章编号 1002 6819 2023 18 0111 12 谢鹰飞 宋梦圆 姜伟 等 茄果类蔬菜秸秆原位还田对设施土壤综合质量的影响 J 农业工程学报 2023 39 18 111 122 doi 10 11975 j issn 1002 6819 202305047 http www tcsae org XIE Yingfei SONG Mengyuan JIANG Wei et al Effects of in situ returning solanaceous vegetable straw on comprehensive quality of facilities soil J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2023 39 18 111 122 in Chinese with English abstract doi 10 11975 j issn 1002 6819 202305047 http www tcsae org 0 引 言 土壤是作物生长的基石 为作物生长提供了机械支 撑 适宜的温度和空气条件 充足的水分和养分 1 但 是 由于化肥农药的不合理使用 土壤复种指数高以及 长期单一种植等 土壤退化问题普遍发生 2 3 进而对作 物生产力产生不利影响 4 中国是蔬菜生产大国 蔬菜 种植面积和产量均居世界第一位 5 截止到2020年 茄 果类蔬菜 主要为番茄 辣椒和茄子 的种植面积和产 量分别达269 7万hm2和1 2亿t 同时也产生了大量无 直接经济价值的蔬菜秸秆 6 据统计 从1995年到 2019年 中国产生的蔬菜秸秆量从1 1亿t 鲜质量 增 加到3 1亿t 7 大量蔬菜秸秆被直接丢弃或焚烧 造成 资源浪费和一系列生态环境问题 此外 蔬菜秸秆中含 有大量的营养元素 其从农田系统中的连续移出导致土 壤养分流失和有机碳库衰减 加快了土壤退化进程 8 9 因此 蔬菜秸秆的资源化利用已成为蔬菜生产中亟需解 决的问题 蔬菜秸秆原位还田是其资源化利用的一种有效方式 秸秆还田能够改善土壤容重和孔隙度 为作物生长创造 良好的水 肥 气等条件 10 11 秸秆中难以被微生物降 解的纤维素 几丁质和木质素等是重要的有机胶结物质 能够促进土壤矿物颗粒和黏粒胶结形成大团聚体 进而 改善土壤结构和稳定性 12 秸秆能够为土壤微生物提供 充足的碳源 提高土壤微生物数量和活性 进一步影响 植物对养分的获取 13 此外 微生物通过利用秸秆降解 的低分子量化合物 如碳水化合物 蛋白质 供自身生 长 使植株残体转变为土壤微生物量碳 14 而土壤微生 物量碳是土壤有机碳的重要来源 15 因此 秸秆还田通 过形成难降解的有机物质和增加土壤微生物量碳提高了 土壤有机碳的含量 土壤质量下降最显著的特征是有机碳的损失 16 蔬 菜秸秆作为一种高碳物质 其还田能够增加土壤有机碳 的含量 在提高菜田土壤质量和作物生产力方面具有巨 大潜力 17 18 但是 蔬菜秸秆可能会携带病原菌或虫卵 直接还田可能会加重土传病害传播风险 进而影响作物 生长 7 19 茄果类蔬菜秸秆的木质化程度较高 其在自然 状态下不易降解 20 因此 需要找到一种有效的蔬菜秸 秆管理方式 以确保蔬菜生产的可持续性 氰氨化钙是 一种对土壤中的植物寄生线虫和病原菌有良好杀灭作用 的土壤消毒剂 能有效降低土壤中病原微生物的丰度 抑制土传病害的发生 已被广泛应用于农业生产 21 24 有研究表明 微生物菌剂能够改善辣椒秸秆堆肥的微生 物群落结构 减少氮的损失 提高堆肥质量 25 在秸秆 还田中添加微生物菌剂 可有效增加土壤有机质和腐殖 酸的含量 并且提高土壤酶活性和微生物多样性 26 有关茄果类蔬菜秸秆原位还田对土壤质量影响及氰 氨化钙和微生物菌剂在茄果类蔬菜秸秆原位还田中的作 用鲜有报道 本研究通过田间试验 探究了茄果类蔬菜 秸秆不同原位还田方式 秸秆不还田 秸秆原位还田 收稿日期 2023 05 08 修订日期 2023 09 05 基金项目 设 施 蔬 菜 秸 秆 废 弃 物 无 害 化 利 用 技 术 研 究 与 应 用 2022YFDZ0052 国家大宗蔬菜产业技术体系项目 CARS 23 北京 市设施蔬菜创新团队项目 BAIC01 2023 作者简介 谢鹰飞 研究方向为设施蔬菜栽培生理与环境调控 Email 405746394 通信作者 高丽红 博士 教授 研究方向为设施蔬菜栽培生理与环境 调控 Email gaolh 第 39 卷 第 18 期 农 业 工 程 学 报 Vol 39 No 18 2023 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sept 2023 111 秸秆原位还田 氰氨化钙和秸秆原位还田 微生物菌剂 对土壤化学性质 微生物群落和秸秆降解率的影响 并 对土壤质量进行了综合评价 以期为茄果类蔬菜秸秆的 资源化利用提供理论依据和技术支撑 1 材料与方法 1 1 试验地概况 试验于2020年7月至2021年1月在北京市房山区 弘科农场的3座日光温室中进行 3座日光温室的占地面 积均为680 m2 长85 m 宽8 m 已经连续种植番茄 茄子和辣椒5 a 该地区处于暖温带半湿润大陆性季风气 候区 年平均降雨量为448 mm 年平均潜在蒸发量为 1 786 mm 年平均气温为15 年平均日照时长为2 619 h 年平均太阳总辐射为1 458 kWh m2 无霜期长达190 d 3座日光温室分别种植番茄 茄子和辣椒 试验地土壤 0 30 cm 的基本化学性质如表1所示 表 1 试验地土壤的基本化学性质 Table 1 Soil basic physicochemical properties in experimental sites 蔬菜类型 Vegetable types pH 值 pH value 电导率 Electrical conductivity uS cm 1 阳离子交换量 Cation exchange capacity mol kg 1 有机碳 Organic carbon g kg 1 全氮 Total nitrogen g kg 1 矿质氮 Mineral nitrogen mg kg 1 速效磷 Available phosphorus mg kg 1 速效钾 Available potassium mg kg 1 番茄 Tomato 8 12 279 67 23 02 17 85 1 33 77 92 174 27 121 82 茄子 Eggplant 7 97 298 36 20 74 13 74 0 79 17 89 166 43 108 92 辣椒 Pepper 7 91 311 21 23 11 20 59 1 62 19 22 540 26 327 40 注 试验地土壤0 30cm Note The soil of the test site is 0 30cm 1 2 试验设计 试验共设4个处理 分别为 CK 秸秆不还田 SR 秸秆原位还田 SR C 秸秆原位还田 氰氨化 钙 SR M 秸秆原位还田 微生物菌剂 每个处理包 含3次重复 小区面积为36 4 m2 7 0 m 5 2 m 每 个小区种植5畦 采用随机区组设计布置各小区 试验 于2020年8月20日开始定植 每畦定植两行 株间距 为40 cm 宽行间距为110 cm 窄行间距为30 cm 供 试番茄 茄子和辣椒品种分别为 京采8号 绿裤 长茄 和 欧丽600 栽培密度均为 2 382株 667 m2 氰氨化钙购自宁夏祥美农业科技有限公司 微生物菌剂 为本试验室从秸秆降解中分离获得 含有Niabella Leadbetterella Solitalea Truepera Proteiniphilum Microbacterium Luteolibacter Acholeplasma Devosia Lysinibacillus Sphingobacterium 和 Thermomonas等菌群 在上一茬种植结束后 将CK处理的秸秆全部移出温室 其余处理的秸秆使用秸秆粉碎还田机就地粉碎 秸秆长 度小于5 cm 对于SR C和SR M处理 将氰氨化钙 用量为43 8 g kg秸秆 和微生物菌剂 OD600 nm 0 8 用量为50 ml kg秸秆 均匀撒在土壤表层 并与粉碎的 蔬菜秸秆一同翻入到0 30 cm土层中 随后进行覆膜灌 水处理 使土壤含水量达到最大田间持水量 为了测定 蔬菜秸秆的降解率 取相当于30 g干质量的新鲜秸秆与 2 5 kg的鲜土充分混合 SR C和SR M处理分别额外 添加1 3 g和1 5 ml的氰氨化钙和微生物菌剂 一起装 进34 cm 24 cm的100目 孔径大小为0 15 mm 网袋 中 每个小区包含15个网袋 在秸秆原位还田的同时 将网袋埋在0 30 cm土层之中 整个温室进行高温闷棚 闷棚时间为20 d左右 于定植前5 10 d揭开地膜 通 风换气 施撒有机肥 腐熟牛粪 用量为3 3 t 667 m2 后进行旋耕 个网袋 在秸秆原位还田的同时 将网袋 埋在0 30 cm土层之中 在蔬菜整个生长期间 保持各 小区管理一致 1 3 样品采集与分析 1 3 1 土壤样品采集 在番茄 茄子和辣椒盛果期 使用直径为4 cm的土 钻采集距离植株根部10 cm处0 30 cm深的土壤 每个 小区随机选取10个点采集土壤 混匀作为一个土壤样品 装进自封袋 带回实验室后 立即过2 mm网筛 去除 杂质和均质化 一部分土壤保存在 80 冰箱 用于测 定土壤微生物性质 一部分自然风干 用于测定土壤化 学性质 1 3 2 土壤理化性质 参照土壤农化分析 27 采用电位计法 土 水 1 2 5 测定土壤pH 采用电导仪法 土 水 1 5 测定土壤电导 率 采用乙酸铵交换法测定土壤阳离子交换量 采用重 铬酸钾外加热法测定土壤有机碳 采用半微量凯氏法测 定土壤全氮 使用连续流动分析仪测定土壤矿质氮 铵 态氮 硝态氮 采用钼蓝比色法测定土壤速效磷 采 用火焰光度计法测定土壤有效钾 1 3 3 土壤微生物性质 使用PowerSoil DNA试剂盒 QIAGEN Inc CA USA 并按照产品的使用说明 从0 25 g的新鲜土壤中 抽提土壤DNA 使用1 的琼脂糖凝胶电泳检测提取 DNA的完整性 使用纳米分光光度计 Drop2000 Thermo Fisher Scientific USA 测定提取DNA的浓度和 纯度 细菌16S rRNA基因的V4区域使用引物515F 5 GTGCCAGCMGCCGCGG 3 806R 5 GGACTACHV GGGTWTCTAAT 3 扩增 真菌ITS基因使用引物ITS1F 5 CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA 3 ITS2R 5 G CTGCGTTCTTCATCGATGC 3 扩增 PCR扩增程序 为95 初始变性3 min 95 变性30 s 循环27次 55 退火30 s 72 延伸45 s 最后72 延伸10 min 使用2 的琼脂糖凝胶电泳对扩增PCR产物进行鉴定 使用 QIAquick PCR purification kit 试 剂 盒 Qiagen Valencia CA USA 对PCR polymerase chain reaction 产物进行纯化 纯化后的PCR产物在Illumina MiSeq平 台 Illumina Inc San Diego CA USA 上测序 去除 低质量和包括不明确碱基的序列 随后在97 的序列相 似性水平下 将测序序列聚类为OTU operational taxonomic unit 从数据集中去除叶绿体和线粒体的 OTU以消除宿主对细菌测序造成的污染 基于最小样本 序列数对数据集进行抽平 抽平后的数据集用于后续的 微生物分析 112 农业工程学报 http www tcsae org 2023 年 1 3 4 秸秆降解率 在蔬菜秸秆原位还田后的15 30 60 90和150 d 从每个小区取出埋入土中的3个网袋 并用清水将秸秆 冲洗干净 随后在65 烘箱内烘干至恒质量 并称质 量 根据秸秆降解前后的干质量计算蔬菜秸秆降解率 1 3 5 土壤质量综合评估 通过计算土壤质量指数 soil quality index SQI 对 土壤质量进行综合评估 首先 对土壤指标进行标准化 主成分分析 principal component analysis PCA 提 取特征值大于1 且能够解释至少5 方差的主成分 提 取所有主成分的累计贡献率能够反应80 以上的方差变 异 其次 在每个PC principal component 中 因子 载荷绝对值在最高因子载荷90 以上的高权重指标为关 键土壤质量指标 其保留在最小数据集 minimum data set MDS 中 将关键土壤质量指标转化为0 1的无 量纲值 对于 越高越好 的指标 包括阳离子交换量 有机碳 全氮 矿质氮 速效磷 速效钾 微生物OTU 丰富度和香农指数 无量纲值用式 1 计算 Si Xi XminX max Xmin 1 式中Si Xi Xmin和Xmax分别为关键土壤质量指标的无 量纲值 实际测量值 测量最小值和测量最大值 对于 最适范围 的指标 包括pH值和电导率 无量纲值用式 2 计算 Si 1 1 X i Xm b 2 式中Xm是测量平均值 b是方程的斜率为2 5或 2 5 28 29 土壤质量指数使用式 3 计算 F n i 1Wi Si 3 式中F为土壤质量指数 Wi为关键土壤质量指标的权重 n为MDS中的指标数 1 4 数据处理 采用Microsoft Excel 2019 软件对试验数据进行整理 采用SPSS Statistics 22 0软件对试验数据进行单因素方差 分析和主成分分析 使用Tukey s法对数据进行多重比 较 检验差异显著性 使用R包vegan v 2 5 6计算土壤 微生物的OTU丰富度和香农指数 基于Bray Curtis距 离 使用R包vegan v 2 5 6中的 pcoa 函数对土壤微 生物进行主坐标分析 PCoA 2 结果与分析 2 1 蔬菜秸秆不同原位还田方式对土壤化学性质的影响 图1为蔬菜秸秆不同原位还田方式下土壤的化学性质 CK SR SR C SR M a ab aa ab aa a aa a a 0 4 8 12 16 pH 值 pH value c b a a a cb c dd d b 0 300 600 900 1 200 电导率 Electrical conductivity uS cm 1 c b c bc b b a a a b b b 0 50 100 150 200 矿质氮 Mineral nitrogen mg kg 1 d a a b a a a a b c a a 0 200 400 600 800 速效钾 Available potassium mg kg 1 c c cb c ba a aa b a 0 1 2 3 4 全氮 Total nitrogen g kg 1 b c c b b b b a a a a a 0 300 600 900 1 200 速效磷 Available phosphorus mg kg 1 a pH值 a pH value b 电导率 b Electrical conductivity d c bc b ba b ab a a 0 10 20 30 40 50 阳离子交换量 Cation exchange capacity mol kg 1 c 阳离子交换量 c Cation exchange capacity b b bb ab bb a ba ab a 0 10 20 30 40 有机碳 Organic carbon g kg 1 d 有机碳 d Organic carbon e 全氮 e Total nitrogen f 矿质氮 f Mineral nitrogen g 速效磷 g Available phosphorus h 速效钾 h Available potassium 番茄 Tomato 茄子 Eggplant 辣椒 Pepper 作物 Crop 番茄 Tomato 茄子 Eggplant 辣椒 Pepper 作物 Crop 番茄 Tomato 茄子 Eggplant 辣椒 Pepper 作物 Crop 番茄 Tomato 茄子 Eggplant 辣椒 Pepper 作物 Crop 番茄 Tomato 茄子 Eggplant 辣椒 Pepper 作物 Crop 番茄 Tomato 茄子 Eggplant 辣椒 Pepper 作物 Crop 番茄 Tomato 茄子 Eggplant 辣椒 Pepper 作物 Crop 番茄 Tomato 茄子 Eggplant 辣椒 Pepper 作物 Crop 注 CK 秸秆不还田 SR 秸秆原位还田 SR C 秸秆原位还田 氰氨化钙 SR M 秸秆原位还田 微生物菌剂 不同小写字母表示处理间存在显著差 异 P 0 05 下同 Note CK non straw returning SR in situ straw returning SR C in situ straw returning calcium cyanamide SR M in situ straw returning microbial agent different lowercase letters mean the significant difference among treatments at 0 05 level The same as blew 图1 蔬菜秸秆不同原位还田方式对土壤化学性质的影响 Fig 1 Effects of different in situ returning s of vegetable straw on soil chemical properties 与CK相比 番茄的SR和SR C处理显著提高了土 壤电导率 P1 00 的类群 这些类群的相对丰度占全部细菌门 的95 40 97 55 其中优势细菌门为Proteobacteria Actinobacteriota Chloroflexi Firmicutes和Acidobacteri ota 这些优势菌门的相对丰度占全部细菌门 68 38 81 75 其他相对丰度1 00 的 类 群 分 别 是Ascomycota unclassified k Fungi Basidiomycota Mortierellomycota Rozellomycota Chytridiomycota和 Basidiobolomycota 这7个类群的相对丰度占全部真菌门的98 54 99 93 其中优势真菌门为Ascomycota unclassified k Fungi和 Basidiomycota 占总真菌门相对丰度的90 57 98 26 其他相对丰度 1 00 的类群占全部真菌门的0 07 1 46 土壤真菌属级水平上的群落Heatmap图 图6 表 明 种植番茄和辣椒土壤的优势菌属均为Chaetomium unclassified o Sordariales unclassified f Microascaceae 和Schizothecium 而 种 植 茄 子 土 壤 的 优 势 菌 属 为 Chaetomium unclassified o Pezizales unclassified f Chaetomiaceae和Neocosmospora 不同秸秆还田方式土 壤的真菌群落结构在属级水平上存在明显差异 例如 与CK相比 SR SR C和SR M处理分别提高了番茄 秸 秆 还 田 土壤 Metarhizium 茄 子 秸 秆 还 田 土 壤 Aphanoascus和辣椒秸秆还田土壤Lophotrichus的相对丰 度 SR C和SR处理分别提高了番茄和辣椒秸秆还田土 壤中Schizothecium的相对丰度 3种秸秆原位还田处理 均降低了辣椒秸秆还田土壤中unclassified o Sordariales 的相对丰度 0 20 40 60 80 100 相对丰度 Relative abundance Other Ascomycota unclassified k Fungi Basidiomycota Mortierellomycota Rozellomycota Chytridiomycota Basidiobolomycota 番茄 Tomato茄子 Eggplant辣椒 Pepper 作物 Crop CK SRSR C SR M CK SRSR C SR M CK SRSR C SR M 图5 蔬菜秸秆不同原位还田方式对门水平土壤 真菌群落组成的影响 Fig 5 Effects of different in situ returning s of vegetable straw on soil fungal community composition at phyla level Alpha多样性分析结果表明 SR处理显著降低了茄子 秸秆还田土壤的OTU丰富度 而SR SR C和SR M 处理均显著提高了辣椒秸秆还田土壤的香农指数 表3 此外 从土壤真菌OTU的PCoA结果 图7 看 不同 处理之间的真菌群落整体结构明显分离 表明蔬菜秸秆 原位还田方式对土壤真菌群落具有不同的影响 第 18 期 谢鹰飞等 茄果类蔬菜秸秆原位还田对设施土壤综合质量的影响 115 Chaetomium unclassified o Pezizales unclassified o Sordariales unclassified f Microascaceae unclassified f Chaetomiaceae Neocosmospora Aspergillus Gymnascella unclassified f Pyronemataceae Sodiomyces Acaulium Humicola Leucothecium Mycothermus Kernia unclassified p Ascomycota unclassified o Coniochaetales Aphanoascus Lophotrichus Metarhizium Gibberella Microascus Cladorrhinum Uncinocarpus Ascobolus Fusarium Penicillium Trichoderma Cephaliophora unclassified o Onygenales unclassified c Sordariomycetes Cladosporium unclassified f Nectriaceae Hapsidospora Madurella Thielavia Acremonium Albifimbria Alternaria Chrysosporium Clonostachys Peziza Schizothecium Gibellulopsis unclassified f Aspergillaceae Basidiomycota Mortierellomycota Rozellomycota Basidiobolomycota Ascomycota unclassified k Fungi 0 28 54 相对丰度 Relative abundance 番茄 Tomato茄子 Eggplant辣椒 Pepper 作物 Crop CK SR SR C SR M CK SR SR C SR M CK SR SR C SR M 图6 蔬菜秸秆不同原位还田方式对属水平土壤真菌群落组成的影响 Fig 6 Effects of different in situ returning s of vegetable straw on soil fungal community composition at genus level 表 3 蔬菜秸秆不同原位还田方式对土壤真菌Alpha 多样性指数的影响 Table 3 Effects of different in situ returning s of vegetable straw on soil fungal Alpha diversity index 作物 Crop 处理 Treatment OTU丰富度 OTU richness 香农指数 Shannon index 番茄 Tomato CK 400 33 18 32 a 3 49 0 11 ab SR 416 00 31 66 a 3 90 0 11 a SR C 336 33 23 50 a 3 20 0 25 b SR M 357 33 24 50 a 3 45 0 10 ab 茄子 Eggplant CK 441 00 8 96 a 3 54 0 06 a SR 374 00 27 00 a 3 64 0 22 a SR C 407 33 22 36 a 3 30 0 12 a SR M 445 33 12 98 a 3 50 0 12 a 辣椒 Pepper CK 427 00 31 09 a 3 09 0 10 c SR 500 33 30 69 a 3 62 0 11 bc SR C 469 33 45 67 a 4 22 0 18 a SR M 551 67 47 98 a 4 06 0 03 ab 2 4 不同原位还田方式下蔬菜秸秆的降解率 不同原位还田方式下 3种蔬菜秸秆的降解率如图8 所示 与SR相比 番茄秸秆在还田30和150 d时 SR M处理显著提高了秸秆的降解率 分别提高了1 30 和0 52个百分点 图8a和图8d 茄子秸秆在还田90 和150 d时 SR M处理的秸秆降解率分别达92 09 和92 20 比SR处理显著提高了5 54和3 81个百分点 图8b和图8e 辣椒秸秆在还田60和150 d时 SR C 处理的秸秆降解率显著低于SR处理 分别降低了3 66 和1 26个百分点 而在还田150 d时 SR M处理比SR 显著提高了秸秆的降解率 P 0 05 提高了0 96个 百分点 图8c和图8f 2 5 蔬菜秸秆不同原位还田方式对土壤质量指数的影响 将土壤指标测定值标准化为0 1之间的无纲量值 随后对标准化的土壤指标进行PCA分析 提取了4个特 征值大于1的主成分 这些主成分的累计方差贡献率为 84 12 其中 PC1的方差贡献率为34 66 有机碳 116 农业工程学报 http www tcsae org 2023 年 速效磷和速效钾在PC1中的载荷较大 分别为0 899 0 943和0 883 PC2的方差贡献率为26 12 阳离子交换 量和矿质氮在PC2中具有较大的载荷 分别为0 810和 0 845 PC3的方差贡献率为12 93 pH 细菌OTU丰 富度 真菌OTU丰富度和真菌香农指数在PC3中的载荷 较大 分别为0 524 0 567 0 522和0 532 PC4的方 差贡献率为10 41 电导率和细菌OTU丰富度在PC4 中具有较大的载荷 分别为0 565和0 575 表4 a 番茄 a Tomato b 茄子 b Eggplant c 辣椒 c Pepper 0 3 0 1 0 5 0 3 0 1 0 5 0 4 0 0 4 PCoA1 42 17 PCoA2 24 11 0 2 0 0 2 0 3 0 0 3 PCoA2 27 17 PCoA1 29 96 0 3 0 0 3 PCoA1 24 09 PCoA2 18 10 CK SR CSR SR M 图7 不同处理土壤真菌群落PCoA图 Fig 7 PCoA of soil fungal community among different treatments a 番茄秸秆降解率 a Degradation rate of tomato straw b 茄子秸秆降解率 b Degradation rate of eggplant straw c 辣椒秸秆降解率 c Degradation rate of pepper straw a b ab a ba b b a aa a a a a 60 70 80 90 100 110 15 30 60 90 150 秸秆降解率 Straw degradation rate 还田天数 Days of returning to the field d SR SR C SR M ab ab a b b b b a ab ab a a a a a 60 70 80 90 100 110 15 30 60 90 150 秸秆降解率 Straw degradation rate 还田天数 Days of returning to the field d a a a a b a a b a c a a a a a 60 70 80 90 100 110 15 30 60 90 150 秸秆降解率 Straw degradation rate 还田天数 Days of returning to the field d 15 d 30 d 150 d 60 d 90 d SR SR C SR M 处理Treatments SR SR C SR M 处理Treatments SR SR C SR M 处理Treatments 15 d 30 d 150 d 90 d 60 d 15 d 30 d 150 d 90 d 60 d d 不同还田天数的番茄秸秆 d Tomato straw with different returning days e 不同还田天数的茄子秸秆 e Eggplant straw with different returning days f 不同还田天数的辣椒秸秆 f Pepper straw with different returning days 图8 不同原位还田方式下蔬菜秸秆的降解率和蔬菜秸秆残留 Fig 8 Degradation rates of vegetable straw under different in situ returning s and remained vegetable straw 4个主成分中载荷较大 载荷绝对值在最高因子载 荷90 以上 的土壤指标为关键土壤质量指标 并保存 在MDS中 根据这些关键土壤质量指标计算了土壤质 量指数 结果表明 番茄和辣椒所有秸秆原位还田方式 均提高了SQI 土壤质量指数 soil quality index 且 在秸秆原位还田的基础上 增施氰氨化钙和微生物菌剂 进一步提高了番茄和辣椒秸秆还田土壤的SQI 而茄子 仅SR M秸秆还田处理提高了SQI 图9 相较于CK SR SR C和SR M处理的SQI分别提高了15 8 32 5 8 8 56 8 和21 8 51 4 综上 SR C SR M和SR M处理分别对番茄 茄子和辣椒秸秆还田 后土壤综合质量的提升效果最佳 第 18 期 谢鹰飞等 茄果类蔬菜秸秆原位还田对设施土壤综合质量的影响 117 表 4 土壤指标的主成分分析结果 Table 4 Results of principal component analysis of soil indicators 项目 Items PC1 PC2 PC3 PC4 特征值 Eigenvalue 4 160 3 134 1 551 1 249 方差贡献率 Variance contribution rate 34 664 26 117 12 926 10 409 累计方差贡献率 Cumulative variance contribution rate 34 664 60 781 73 706 84 115 pH值 pH value 0 161 0 559 0 524 0 105 电导率 Electrical conductivity 0 016 0 550 0 122 0 565 阳离子交换量 Cation exchange capacity 0 117 0 810 0 233 0 283 有机碳 Organic carbon 0 889 0 169 0 198 0 044 全氮 Total nitrogen 0 813 0 472 0 280 0 134 矿质氮 Mineral nitrogen 0 271 0 845 0 327 0 015 速效磷 Available phosphorus 0 943 0 235 0 052 0 063 速效钾 Available potassium 0 883 0 045 0 310 0 173 细 菌 OTU丰富度 Bacterial OTU richness 0 037 0 514 0 567 0 575 细菌香农指数 Bacterial Shannon index 0 414 0 697 0 088 0 511 真 菌 OTU丰富度 Fungal OTU richness 0 689 0 290 0 522 0 145 真菌香农指数 Fungal Shannon index 0 528 0 081 0 532 0 414 注 粗体数值表示保留在最小数据集中的关键土壤质量指标对应的因子载荷 Note The bold values represent the factor loadings corresponding to the key soil quality indicators retained in the MDS minimum data set c bc cb c ba ab b b a a 0 1 2 3 番茄 Tomato 茄子 Egg