秸秆颗粒还田对黑土不同空间微生境与CAZy功能基因特征影响

摘要

[目的]秸秆还田是提升黑土有机碳水平、改善耕层结构的重要措施，常规还田方式普遍存在腐解速率慢、利用效率低等问题。秸秆颗粒化还田通过改变其物理形态，达到加速分解的目的。[方法]以内蒙古东部4个典型黑土区为对象，设置秸秆还田(JG)、秸秆+微生物菌剂(JJ)、秸秆颗粒还田(KL)、秸秆颗粒+微生物菌剂(KJ) 4个处理，通过测定秸秆腐解率，土壤理化特性、酶活性及宏基因组CAZy功能基因组成的空间差异，并利用随机森林与冗余分析揭示其驱动机制。[结果]秸秆腐解率在空间尺度上存在显著差异，空间效应显著强于处理效应。土壤理化性质及酶活性优先按空间聚类，反映出空间环境背景对土壤微生境的主导作用。微生物CAZy功能基因在不同地区间显著分化，形成糖苷水解酶(GH)和糖基转移酶(GT)为优势的类群，但关键木质纤维素降解家族在空间上呈现差异性富集。驱动分析表明，土壤有机碳、蔗糖酶活性及理化特性是塑造CAZy功能结构和秸秆分解过程的关键因素，而单一功能基因的直接贡献度有限。[结论]综上，秸秆分解进程受空间环境背景主导，微生物功能基因在既定理化条件下进行适应性调节，上述结果为黑土区秸秆还田技术的应用与优化提供了理论依据。

关键词

黑土区 / 秸秆颗粒化 / 微生境 / CAZy功能基因