秸秆还田与腐解剂对西藏青稞产量及土壤微生物群落的影响机制研究

本研究系统探讨了高海拔地区青稞秸秆还田及腐解剂施用对作物产量和土壤微生物群落的调控作用。通过两年田间试验发现，腐解剂可显著加速低温环境下秸秆降解（SRD），提升土壤有机质转化效率，并促进酸杆菌门（Acidobacteria）与绿弯菌门（Chloroflexi）丰度，最终实现青稞增产7.75%（T6处理）。研究为高原农业秸秆资源化利用提供了理论与实践依据。

　　

引言

西藏青稞（Hordeum vulgarevar. coelesteL.）作为中国高原地区主要作物，种植面积达38.6万公顷，占全球总产量的三分之二以上。传统农业模式下，青稞秸秆多用于牲畜饲料，而牲畜排泄物则作为燃料，导致农田有机质输入严重不足。为维持产量，农民过度依赖化肥，反而加剧土壤板结与肥力退化。秸秆还田作为提升土壤有机质的有效手段，其在高海拔地区的应用潜力及对微生物群落的影响尚未明确。本研究通过两年田间试验，系统分析秸秆还田与腐解剂施用对青稞产量和土壤微生物群落的协同效应。

试验设计与方法

试验位于西藏拉萨（海拔3662 m），土壤呈碱性（pH 8.28），有机质含量为9.20 g kg^?1。设置8种处理：无秸秆还田无施肥（CK）、常规施肥（CF）、25%/50%/100%秸秆还田+施肥（T1-T3）、以及对应比例秸秆还田+腐解剂（T4-T6）。腐解剂主要含解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）、纤维素酶等活性成分（20亿CFU/g）。秸秆粉碎至3–5 cm后还田，腐解剂稀释后喷洒于表层，通过旋耕混入土壤（深度20–30 cm）。

秸秆微观结构与环境因子变化

扫描电镜显示：未还田秸秆（S0）表面蜡质层完整且结构致密；常规还田（SR）处理后蜡层分解，出现不规则孔洞与纤维网状结构；添加腐解剂（SRD）的秸秆表面附着物增多，表皮结构破坏显著，降解程度更高。

环境监测表明：土壤温度随深度增加而升高（10–40 cm），年均温度范围–2.29°C至16.84°C，低温期温差达2.68°C；土壤湿度波动于27.0%–76.2%，10 cm表层变化最显著。尽管温度低于微生物最适活性范围，但湿度条件仍支持降解过程。

青稞产量与农艺性状

第一年还田后，各处理间株高、穗长等性状无显著差异，但T6（100%还田+腐解剂）的籽粒产量达4372.4 kg ha^?1，显著高于T3（无腐解剂）。第二年数据表明，T4–T6处理产量较CF组提升0.17%–7.75%，其中T6生物产量最高。连续两年还田并添加腐解剂可显著促进增产，而单一还田未结合腐解剂则可能导致减产。

土壤微生物群落与多样性分析

在门水平上，优势菌群为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）等。秸秆还田处理后，Acidobacteria与Chloroflexi相对丰度上升，Actinobacteria下降，而Proteobacteria随还田量增加呈降低趋势。属水平上，Vicinamibacter、RB41等丰度提升，Blastococcus等随还田量增加而减少。

Alpha多样性分析显示：添加腐解剂的处理（T4–T6）Chao1、Shannon指数高于无腐解剂组，表明微生物多样性显著提升。T4处理（25%还田+腐解剂）多样性最高。聚类分析揭示秸秆还田量与特定菌属（如Ellin6067、Pedosphaeraceae）呈正相关，而与Nitrospira等负相关。

讨论

低温高湿环境虽延缓秸秆降解，但腐解剂通过富集功能性微生物（如纤维素分解菌）加速这一过程。长期还田配合腐解剂可同步提升土壤有机质与养分释放效率，促进青稞生长。微生物群落变化进一步印证了秸秆输入对碳循环菌群的调控作用，而多样性提升有助于抑制土传病害（如镰刀菌属）。本研究为高原地区秸秆资源化与土壤健康管理提供了关键数据支撑。

结论

西藏青稞秸秆在自然条件下降解缓慢，腐解剂可有效加速其分解。连续两年还田结合腐解剂施用显著提高产量，并调控土壤微生物群落结构（如提升Acidobacteria丰度、降低Proteobacteria）。该策略适用于高原农业可持续发展，未来需关注长期效应对土壤生态的深层影响。