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        氮肥減量配施有機(jī)肥對庫爾勒香梨園土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

        2025-07-31 00:00:00張曦瑜沈幸李偉謝文歌李杰楊昌浩柴仲平
        關(guān)鍵詞:全氮菌門負(fù)相關(guān)

        中圖分類號:S152.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1008-0864(2025)07-0217-12

        Influence of Reduced Nitrogen Fertilizer Combined with Organic Fertilizer on Soil Bacterial Community Structure in KorlaPearOrchards

        ZHANG Xiyu1,SHEN Xing12,LI Wei1,XIE Wengel,LI Jie1, YANG Changhao’, CHAI Zhongping1,2* (1.CollgeofRsousdEvioent,XjnAlturalUiversity,UuOna;.XinglandPlantolcal Processes Laboratory,CollgeofResourcesandEnvironment,XinjiangAgricultural University,Urumqi83o52,Chia)

        Abstract:Inordertoexplore theeffctsof nitrogenreductioncombinedwithorganic fertilizeronsoil bacterial communitystructureand diversityinKorla fragrant pearorchard (Oto 20cm ),conventional fertilization treatment was used as the control (CK),and 3 nitrogen reduction gradients of 10% (N1), 20% (N2)and 30% (N3)and 2 organic fertilizer gradients were set,that is,sheep manure 22 5OO(F1)and 33750kg*hm-2 (F2)were applied, respectively,toformacombinationofnitrogenreductionandorganicfertilizertesttreatment.High-throughput sequencing technology was used todetermine soil bacterial community structure compositionand community diversity,and toanalyzeitscorrelationwith soilphysicaland chemical properties.Theresultsshowed that the dominantphylaofsoilbacteriawereActinobacteria,Proteobacteria,F(xiàn)irmicutes,Gemmatimonadetes,Chloroflexi, Acidobacteriaand Bacteroidetes.Thedominant bacterial genera were Bacilus,Kocuria,Halomonas,Subgroup_6, S0134_terrestrial_group,Arthrobacterand Kineosporia.N1F2treatment couldincreasetherelativeabundanceof Bacteroidetes,N1F2and N2F2 treatments could promote the relativeabundanceof Kocuria,and N2F2 treatment could promote the relative abundance of Arthrobacter.The N3F2 treatment notably increased the α -diversity of the bacterial community.Nitrogen reduction combined with organic fertilizer significantlypromoted soil organic matter, total nitrogen,alkali-hydrolyzed nitrogen,available phosphorus andavailable potassium,andsignificantlyinhbited pHand electrical conductivity.Keyenvironmentalfactors afecting soil microbialcommunitystructure included total nitrogen,soil organic matter,alkali-hydrolysisnitrogen,available potassium,available phosphorus,electrical conductivityandpH.To promote the improvementof soil qualityandthestabilityof soil ecosystemdiversity,it was recommendedtoapply240\~270kg·hm2nitrogenfertilizerand33750kg·hm2organicfertilizerfor10\~12years old Korla fragrant pear.

        KeyWords:Korlafragrantpear;nitrogen fertilizerreduction;organicfertilizer;bacterialcommunity;soilnutrients

        細(xì)菌在土壤微生物中豐度最高,是衡量土壤健康程度和土壤環(huán)境條件的標(biāo)志之一,細(xì)菌的數(shù)量、多樣性以及群落結(jié)構(gòu)組成特征的變化等均會(huì)影響土壤肥力和可持續(xù)生產(chǎn)力,因此,維持高水平的細(xì)菌群落多樣性對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。氮肥在保持土壤肥力、提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)等方面發(fā)揮著重要作用,但是長期過量施用化肥會(huì)引起土壤酸化板結(jié)、供肥能力下降等問題2]。施用有機(jī)肥有利于提高土壤細(xì)菌數(shù)量和多樣性。有機(jī)肥施入對土壤中細(xì)菌與真菌的生物量比例有促進(jìn)作用,其比值影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康性和穩(wěn)定性[3]。化肥配施有機(jī)肥對土壤團(tuán)聚體的形成、土壤理化特性、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)以及作物對養(yǎng)分的吸收均有促進(jìn)作用4。因此,通過施肥調(diào)控土壤微生物群落結(jié)構(gòu)可有效改善農(nóng)田土壤肥力狀況。馬宜林等研究表明,氮肥配施40% 和 60% 羊糞最適宜煙株的生長發(fā)育。趙力光等研究表明,化肥減量配施生物有機(jī)肥可改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性指數(shù)??傮w而言,施用有機(jī)肥能夠促進(jìn)有益微生物的生長發(fā)育,改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。

        庫爾勒香梨(PyrusbrestschneideriRehd.)作為新疆特色果樹品種,種植面積不斷擴(kuò)大。在生產(chǎn)過程中,因氮肥施用過量和不平衡等,使肥料利用效率降低,導(dǎo)致果品產(chǎn)量不穩(wěn)定等多種問題。過量施用氮肥對土壤微生物生長、組成和功能產(chǎn)生負(fù)面影響,導(dǎo)致土壤微生物多樣性下降、土壤肥力退化等風(fēng)險(xiǎn)8,嚴(yán)重制約了庫爾勒香梨產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。自2004年起,中央一號文件連續(xù)19年聚焦“三農(nóng)”,切實(shí)將綠色、安全、可持續(xù)作為發(fā)展理念。因此,建立有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的科學(xué)施肥制度,實(shí)現(xiàn)培肥與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展是我國生態(tài)農(nóng)業(yè)的大勢所趨。本研究以10\~12年生庫爾勒香梨園為研究對象,設(shè)置氮肥減量配施有機(jī)肥的大田試驗(yàn),研究土壤細(xì)菌群落多樣性對施肥的響應(yīng),分析土壤細(xì)菌群落的變化及多樣性與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系,提出以改善土壤環(huán)境為目標(biāo)的氮肥最佳減施用量與有機(jī)肥配比,以期為有機(jī)肥部分替代化肥在庫爾勒香梨生產(chǎn)中的應(yīng)用推廣、改善土壤理化性質(zhì)和肥力狀況、提升香梨產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提供理論依據(jù)。

        1材料與方法

        1.1 試驗(yàn)區(qū)概況及試驗(yàn)材料

        以10\~12年生庫爾勒香梨為試驗(yàn)材料進(jìn)行氮肥減量配施有機(jī)肥處理的大田試驗(yàn)。試驗(yàn)在新疆庫爾勒市阿瓦提農(nóng)場 (41°4028′′N,86°0712′′E) 進(jìn)行,海拔 900m ,該區(qū)為暖溫帶大陸性干旱氣候,年均氣溫 10~11°C ,年均降水量 50~55mm ,年均日照時(shí)數(shù) 2800~3000h ,年總計(jì)輻射總量5700MJ?cm-2 以上,有效積溫 4100~4400°C 年無霜期 210~230d 試驗(yàn)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)(soilorganicmatter,SOM)和全氮(totalnitrogen,TN)含量本底值分別為 20.94,0.86g?kg-1 ,堿解氮(alkali-hydrolyzednitrogen,AN)、有效磷(availablephosphorus,AP)、速效鉀(availablepotassium,AK)的含量本底值分別為62.91、63.95、226.71mg?kg-1,pH7.86c 2

        1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        研究以常規(guī)施肥處理為對照(CK),設(shè)置3個(gè)氮肥減量梯度,即分別較常規(guī)施氮量減少 10% (N1)、 20% (N2)、 30% (N3),設(shè)置2個(gè)有機(jī)肥梯度[1],即分別施用羊糞 22500(F1).33750kg?hm-2 (F2),組合形成氮肥減量配施有機(jī)肥試驗(yàn)處理,共7個(gè)處理,具體施肥量見表1。肥料選擇氮肥(尿素 N46% 、磷肥(重過磷酸鈣 P2O546% 、鉀肥(硫酸鉀 K2051% 0;有機(jī)肥為半腐熟羊糞,有機(jī)質(zhì)和全氮含量分別為 25.65% 和 0.76% 。選取生長勢相似、健康并且能正常結(jié)果的果樹,依據(jù)株行距大小,每處理選取5株香梨樹,單株香梨樹作為1次重復(fù)。在香梨萌芽前施入氮肥的 60% ,膨果前追施 40% 。磷肥、鉀肥和羊糞作為基肥在萌芽前一次性施入,施肥方式為環(huán)狀溝施,施肥溝距主干50~80cm ,寬 30cm ,深 30~60cm 。施肥后,果園參照常規(guī)管理。

        表1氮肥減量配施有機(jī)肥試驗(yàn)方案Table1Experiment scheme with nitrogen reduction combinedwithorganicfertilizer

        1.3樣品采集及測定方法

        1.3.1土樣處理分別于萌芽前期(T1,3月24日)坐果期(T2,6月6日)膨果期(T3,8月3日)和成熟期(T4,9月6日)在庫爾勒香梨園進(jìn)行土壤樣品采集。去除地表凋落物后,在樹體施肥溝2側(cè)采集 0-20cm 土層的土壤,除去石礫等雜物,將土壤樣品混勻后保存在自封袋中,將采集的土樣存放于干冰箱中,密封帶回實(shí)驗(yàn)室。新鮮土樣過 2mm 土篩并混勻,將所有土樣分成2部分,一部分儲存于 4°C 冰箱保存,并在1周內(nèi)送至上海派森諾生物科技有限公司測定土壤微生物群落多樣性,另一部分經(jīng)室內(nèi)風(fēng)干后,過1.00和0.25mm 土篩,用于測定土壤理化性質(zhì)。

        1.3.2土壤理化指標(biāo)測定參照鮑士旦的方法測定土壤理化指標(biāo), pH 采用 pH 計(jì)測定;電導(dǎo)率(electricalconductivity,EC)使用電導(dǎo)率儀(DDS-11A,雷磁)測定;全氮(TN)有機(jī)質(zhì)(SOM)、堿解氮(AN)、有效磷(AP)速效鉀(AK分別采用半微量凱氏法、重鉻酸鉀外加熱法、堿解擴(kuò)散法、碳酸氫鈉浸提-硫酸鉬銻抗比色法、乙酸銨浸提-火焰光度法測定。

        1.3.3土壤DNA提取與PCR擴(kuò)增使用OMEGA Soil DNA Kit(M5635-02)(OMEGA Bio-Tek,Norcross,GA,USA)按照說明書提取總基因組DNA,于 -20°C 保存。提取DNA的數(shù)量和質(zhì)量分別用NanoDrop NC2000分光光度計(jì)(Thermo FisherScientific,Waltham,MA,USA)和瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行測定[]。上述操作均由上海派森諾生物科技有限公司完成。

        1.3.4高通量測序分析PCR產(chǎn)物定量、混樣,利用Quant-iTPicoGreendsDNA AssayKit對PCR產(chǎn)物在Microplatereader (BioTek,F(xiàn)Lx8OO)上進(jìn)行定量,利用Ilumina公司的TruSeq Nano DNALTLibraryPrepKit進(jìn)行建庫。對合格的文庫,在MiSeq機(jī)器上利用MiSeq Reagent KitV3(600cycles)進(jìn)行 2×250bp 的雙端測序[12]。上述操作均由上海派森諾生物科技有限公司完成。

        1.4數(shù)據(jù)處理

        用Excel2019對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,采用SPSS進(jìn)行單因素方差檢驗(yàn),對不同處理間的物種組成相對豐度及 ∝ -多樣性指數(shù)進(jìn)行比較,并進(jìn)行顯著性標(biāo)記。王壤理化性質(zhì)與細(xì)菌群落 ∝ -多樣性指數(shù)以及細(xì)菌門(屬)水平優(yōu)勢物種相對豐度的相關(guān)分析、冗余分析均在Genescloud平臺進(jìn)行分析與作圖(https://www.genescloud.cn)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1減氮配施有機(jī)肥對土壤門水平細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

        挑選相對豐度排名前10的細(xì)菌菌門分析其變化(圖1),坐果期、膨果期和成熟期均存在且平均相對豐度大于 1% 的優(yōu)勢細(xì)菌菌門共7種,分別為放線菌門(Actinobacteria, 16.09%~41.90% )、變形菌門(Proteobacteria, 19.25%~38.42% )、厚壁菌門(Firmicutes, 6.77%~37.64% 、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes, 1.17%~8.43% 、綠彎菌門(Chloroflexi, 1.04%~7.52% )、酸桿菌門(Acidobacteria,0.09%~8.36% 和擬桿菌門(Bacteroidetes, 0.87% 212.31% )

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        在坐果期,減氮配施有機(jī)肥處理使厚壁菌門的相對豐度較CK有不同程度上升,其中N3F2處理較CK增加 206.38% ;綠彎菌門的相對豐度較CK有不同程度下降,其中N3F1處理較CK降低47.48% 。在膨果期,減氮配施有機(jī)肥處理酸桿菌門的相對豐度較CK上升或下降,無明顯規(guī)律性,其中N1F1較CK增加 72.95% 。在成熟期,減氮配施有機(jī)肥處理使擬桿菌門的相對豐度較CK有不同程度上升,其中N1F2較CK增加 969.98% ;厚壁菌門的相對豐度較CK有不同程度下降,其中N2F1處理較CK降低 67.40% 。

        2.2減氮配施有機(jī)肥對土壤屬水平細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

        對相對豐度排名前20的細(xì)菌菌屬進(jìn)行分析(圖2),坐果期、膨果期和成熟期平均相對豐度大于 1% 的優(yōu)勢菌屬共7種,分別為芽孢桿菌屬(Bacillus, 1.54%~13.37% )、考克氏菌屬(Kocuria,0.55%~8.57% )、嗜鹽單胞菌屬(Halomonas,0.07%~13.05% )、Subgroup_6( 0.03%~3.18% )、S0134_terrestrial_group 0.15%~2.76% 和節(jié)桿菌屬(Arthrobacter, 0.22%~4.09% )和動(dòng)孢菌屬(Kineosporia 0.09%~3.67% )。

        在坐果期,減氮配施有機(jī)肥處理使考克氏菌屬的相對豐度較CK有不同程度上升,其中N1F2較CK增加 1 342.81% ;Subgroup_6的相對豐度較CK有不同程度下降,其中N1F2較CK降低57.50% 。在膨果期,減氮配施有機(jī)肥處理使節(jié)桿菌屬的相對豐度較CK有不同程度上升,其中N2F2較CK增加 868.45% ;考克氏菌屬的相對豐度較CK有不同程度的上升或下降,其中N2F2較CK增加 603.15% 。

        2.3減氮配施有機(jī)肥對土壤細(xì)菌群落多樣性的影響

        ∝ 多樣性指數(shù)包含Chao1、Shannon、Pielou’sevenness、Good'scoverage,分別用來評價(jià)細(xì)菌群落豐富度、群落多樣性、群落均勻度以及樣本中物種的檢出率。本研究中,細(xì)菌16SrRNA測序文庫覆蓋度整體超過 96% ,表明各處理測序數(shù)據(jù)達(dá)到飽和,可反映真實(shí)樣本條件。由圖3可知,坐果期、膨果期和成熟期減氮配施有機(jī)肥處理的Chao1、Shannon、Pielou’sevenness、Good’scoverage 指數(shù)與CK相比表現(xiàn)出上升或下降,無明顯規(guī)律性。其中,Chao1、Shannon、Good'scoverage指數(shù)在減氮配施有機(jī)肥與CK處理間無顯著差異,膨果期的Pielou'sevenness指數(shù),N3F2處理較CK處理顯著增加 0.32%(Plt;0.05) 。

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        為進(jìn)一步衡量微生物群落結(jié)構(gòu)的差異,使用Bray-Curtis距離算法分析細(xì)菌群落的 β 多樣性。從主坐標(biāo)分析(principal co-ordinatesanalysis,PCoA)結(jié)果(圖4)可以看出,減氮配施有機(jī)肥處理在坐果期、膨果期以及成熟期的最大解釋的主坐標(biāo)成分分別是 32.1%.30.1%.39.5% 。不同減氮配施有機(jī)肥處理下土壤細(xì)菌群落有部分的分異,但是其相異度未達(dá)到顯著水平。通過Permanova檢驗(yàn)方法進(jìn)行組間差異分析,3個(gè)時(shí)期各施肥處理間均無顯著差異。減氮配施有機(jī)肥對細(xì)菌β多樣性無顯著影響,3個(gè)生育期土壤樣品之間較分散,說明減氮配施有機(jī)肥對樣品的菌落組成結(jié)構(gòu)影響較弱。

        2.4土壤細(xì)菌群落 ∝ 多樣性與土壤理化性質(zhì)的 相關(guān)分析

        由表2可知,N1F1、N2F1、N1F2、N2F2、N3F2處理能顯著提升土壤有機(jī)質(zhì)含量,N1F2、N2F2處理能顯著提升土壤全氮含量,N1F2、N2F2、N3F2處理能顯著提升土壤堿解氮含量,N2F1、N3F1、N3F2處理能顯著降低土壤有效磷含量,N1F1、N1F2、N2F2、N3F2處理能顯著提升土壤速效鉀含量,而N2F1、N3F1、N3F2處理能顯著降低 pH 含量,N1F1、N2F1、N1F2、N2F2、N3F2處理能顯著降低電導(dǎo)率含量。以上說明,減氮配施有機(jī)肥處理對土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量促進(jìn)作用顯著,而對pH、電導(dǎo)率抑制作用顯著。

        由圖5可知,坐果期Chao1、Pielou_e、Goods_coverage分別與電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)、顯著負(fù)相關(guān)、極顯著負(fù)相關(guān)。膨果期,Pielou_e指數(shù)與電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān),與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān),與pH呈極顯著負(fù)相關(guān),與有效磷呈顯著負(fù)相關(guān)。成熟期,Chao1指數(shù)與 pH 呈顯著正相關(guān),Goods_coverage指數(shù)與 pH 呈極顯著負(fù)相關(guān)、與有效磷呈顯著負(fù)相關(guān)。由此表明, pH 、電導(dǎo)率對群落的豐富度有促進(jìn)作用,有機(jī)質(zhì)、電導(dǎo)率對群落的均勻度有促進(jìn)作用,而有效磷、速效鉀和 pH 對群落的均勻度有抑制作用,有效磷、pH、電導(dǎo)率對群落的檢出率有抑制作用。

        2.5土壤細(xì)菌群落門水平優(yōu)勢物種與土壤理化 性質(zhì)的相關(guān)分析

        冗余分析(redundancyanalysis,RDA)結(jié)果(圖6)顯示,在門水平,在坐果期、膨果期、成熟期土壤理化性質(zhì)各解釋了細(xì)菌群落變異的 71.49% 、41.00%,43.41% 。其中,在坐果期有效磷對細(xì)菌門水平影響達(dá)到顯著水平 (Plt;0.05) ,堿解氮和電導(dǎo)率對細(xì)菌門水平群落影響達(dá)到極顯著水平4 (Plt;0.01) ;在膨果期有機(jī)質(zhì)、堿解氮和電導(dǎo)率對細(xì)菌門水平群落影響達(dá)到顯著水平 (Plt;0.05) ;在成熟期全氮和速效鉀對細(xì)菌門水平群落影響達(dá)到顯著水平 (Plt;0.05) ,有機(jī)質(zhì)和電導(dǎo)率對細(xì)菌門水平群落影響均達(dá)到極顯著水平 (Plt;0.01 )。

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        由圖7可知,放線菌門與全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀呈顯著正相關(guān),與電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)。變形菌門與全氮、堿解氮、速效鉀、 ?pH 電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)。厚壁菌門與全氮、堿解氮、有效磷呈顯著負(fù)相關(guān)。芽單胞菌門與全氮、有效磷和pH 呈顯著正相關(guān),與電導(dǎo)率呈極顯著負(fù)相關(guān)。綠彎菌門與有效磷、pH呈極顯著正相關(guān),與有機(jī)質(zhì)、堿解氮、電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)。酸桿菌門與堿解氮呈顯著負(fù)相關(guān)。擬桿菌門與堿解氮 ?pH 呈顯著正相關(guān),與有效磷和電導(dǎo)率呈極顯著負(fù)相關(guān)。土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀 Φ?pH 和電導(dǎo)率是影響細(xì)菌門水平群落組成的主要因素,其中全氮、有機(jī)質(zhì)、速效鉀 ?pH 與土壤細(xì)菌群落呈顯著正相關(guān),堿解氮、有效磷、電導(dǎo)率與土壤細(xì)菌群落呈顯著負(fù)相關(guān),說明全氮、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、pH對細(xì)菌群落有顯著促進(jìn)作用,堿解氮、有效磷、電導(dǎo)率對細(xì)菌群落有顯著抑制作用。

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        2.6土壤細(xì)菌群落優(yōu)勢物種(屬水平)與土壤理 化性質(zhì)的相關(guān)分析

        冗余分析(RDA結(jié)果(圖8)顯示,在屬水平,土壤理化性質(zhì)在坐果期、膨果期、成熟期各解釋了細(xì)菌群落變異的 55.63%.27.62%.68.35% 。在坐果期,全氮對細(xì)菌屬水平群落影響達(dá)到極顯著性水平( Plt;0.01 ,堿解氮和電導(dǎo)率對細(xì)菌屬水平群落影響達(dá)到顯著水平( Plt;0.05 )。在膨果期,全氮、pH 和電導(dǎo)率對細(xì)菌屬水平群落影響達(dá)到極顯著水平 Plt;0.01 ,堿解氮對細(xì)菌屬水平群落影響達(dá)到顯著水平( (Plt;0.05) 。在成熟期,有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀和電導(dǎo)率對細(xì)菌屬水平群落影響達(dá)到極顯著水平( (Plt;0.01) ,全氮對細(xì)菌屬水平群落影響達(dá)到顯著水平 (Plt;0.05 )。

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        由圖9可知,芽孢桿菌屬與 pH 呈顯著正相關(guān),與電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)??伎耸暇鷮倥c全氮和 pH 呈顯著正相關(guān)。嗜鹽單胞菌屬與堿解氮、速效鉀呈顯著正相關(guān),與全氮、有效磷和電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)。Subgroup_6與有效磷呈顯著正相關(guān),與堿解氮和速效鉀呈顯著負(fù)相關(guān)。S0134_terrestrial_group與堿解氮、pH呈顯著正相關(guān),與電導(dǎo)率呈極顯著負(fù)相關(guān)。節(jié)桿菌屬與全氮、堿解氮和電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān),與速效鉀呈顯著正相關(guān),與有機(jī)質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)。動(dòng)孢菌屬全氮、有效磷和 pH 呈顯著正相關(guān),與電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)。土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH和電導(dǎo)率是影響細(xì)菌屬水平群落組成的主要因素,全氮、有效磷、pH與細(xì)菌群落呈顯著正相關(guān),有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、電導(dǎo)率與細(xì)菌群落呈顯著負(fù)相關(guān),說明全氮、有效磷、pH對細(xì)菌群落有顯著促進(jìn)作用,而有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、電導(dǎo)率對細(xì)菌群落有顯著抑制作用。

        3討論

        3.1土壤細(xì)菌群落在門水平對減氮配施有機(jī)肥的響應(yīng)

        本研究中,優(yōu)勢菌門有放線菌門、變形菌門、厚壁菌門、芽單胞菌門、綠彎菌門、酸桿菌門、擬桿菌門,已有研究所得優(yōu)勢菌門為放線菌門、變形菌門、綠彎菌門和酸桿菌門[13-14],與本研究不盡相同,說明細(xì)菌群落的差異可能受土壤理化性質(zhì)、作物種類和栽培方式的影響[15]。N1F2處理對擬桿菌門的相對豐度提升效果最好,但對酸桿菌門的相對豐度有抑制效果。N3F2對厚壁菌門的相對豐度提升效果最好,而N2F1對厚壁菌門的相對豐度提升效果最好,N3F1對綠彎菌門的相對豐度有抑制效果。研究表明,厚壁菌門僅存在于高鹽樣品中[,本研究區(qū)土壤養(yǎng)分含量相對較低,施用有機(jī)肥可提高厚壁菌門相對豐度,參與土壤養(yǎng)分分解,供香梨生長所需,更適合厚壁菌門生存,有利于促進(jìn)其相對豐度。綠彎菌門是一類通過光合作用產(chǎn)生能量的細(xì)菌,適宜在養(yǎng)分含量較低的土壤中生長,隨著有機(jī)肥羊糞的施入,增加了土壤中有機(jī)質(zhì)含量,進(jìn)而抑制了綠彎菌門的相對豐度。酸桿菌門適宜生長于可溶性有機(jī)碳含量較低的酸性土壤中[8],本研究區(qū)是干旱石灰性土壤,偏堿性,抑制了醋桿菌門的相對豐度。擬桿菌門適合在富營養(yǎng)的有機(jī)環(huán)境中生長,這可能與土壤中有機(jī)質(zhì)含量 ??pH 以及堿解氮含量有關(guān)。徐忠山等[20]研究表明,有機(jī)肥的施用對土壤細(xì)菌群落數(shù)量和種類的多樣性有促進(jìn)作用,與本研究結(jié)果相似,說明減氮配施有機(jī)肥有利于土壤細(xì)菌優(yōu)勢菌群,同時(shí)可以改變細(xì)菌優(yōu)勢群落的結(jié)構(gòu)變化,施用不同類型的肥料會(huì)對細(xì)菌優(yōu)勢群落產(chǎn)生不同程度的影響。

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        3.2土壤細(xì)菌群落在屬水平對減氮配施有機(jī)肥的響應(yīng)

        本研究中,優(yōu)勢菌屬為芽孢桿菌屬、考克氏菌屬、嗜鹽單胞菌屬、Subgroup_6、SO134_terrestrial_group、節(jié)桿菌屬、動(dòng)孢菌屬。顧美英等[2、徐賽等[22]研究發(fā)現(xiàn),優(yōu)勢菌屬中僅有芽孢桿菌屬與本研究的優(yōu)勢菌屬相同。芽孢桿菌屬能夠產(chǎn)生部分植物激素供植物生長利用,并通過誘導(dǎo)植物抗性和抑制病原菌來維持植物健康生長,能夠產(chǎn)生對不利條件具有特殊抵抗力的芽孢[23]。因芽孢桿菌屬的抵抗力較強(qiáng),在干旱土壤中為優(yōu)勢菌屬,說明不同有機(jī)無機(jī)肥配施改變了土壤中優(yōu)勢細(xì)菌屬的組成。N1F2處理對考克氏菌屬有促進(jìn)效果,但對Subgroup_6有較強(qiáng)抑制效果。N2F2處理對節(jié)桿菌屬、考克氏菌屬有促進(jìn)效果。Subgroup_6屬于酸桿菌門24且一般出現(xiàn)在酸性較高的土壤中,本研究的研究區(qū)域處于偏堿性土壤中,N1F2處理的pH高于完全施氮處理,因此減氮配施有機(jī)肥對Subgroup_6的相對豐度有抑制作用。前期研究發(fā)現(xiàn),有機(jī)無機(jī)肥配施有利于改善和維持優(yōu)勢菌屬的群落豐度[22],與本研究結(jié)果相似,說明無機(jī)有機(jī)肥配施不僅有利于作物生長,還能改變土壤中的優(yōu)勢菌屬種類。

        3.3土壤細(xì)菌群落與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

        本研究表明,減氮配施有機(jī)肥處理對土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量有顯著提升作用,而對pH、電導(dǎo)率有顯著抑制作用,這與前人研究一致[25]。有機(jī)肥羊糞施入土壤中為土壤提供大量的有機(jī)質(zhì),使土壤養(yǎng)分大幅提高,對土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀有顯著的促進(jìn)作用。門水平上,土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、電導(dǎo)率對土壤細(xì)菌群落的影響較大。屬水平上,土壤全氮、堿解氮、速效鉀 Φ?pH 電導(dǎo)率對細(xì)菌群落有顯著或極顯著影響,這與前人研究結(jié)論有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀是土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子一致[14,26],施用有機(jī)肥給土壤增加了外源有機(jī)物,促進(jìn)了細(xì)菌群落養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化,進(jìn)而促進(jìn)土壤速效養(yǎng)分循環(huán),增加有機(jī)質(zhì)含量,改善土壤質(zhì)量2。不同的施肥處理對土壤細(xì)菌群落的功能具有顯著影響,有機(jī)無機(jī)肥配施有助于土壤有益細(xì)菌的富集。

        3.4細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響因子

        本研究表明,N3F2處理對細(xì)菌群落的均勻度促進(jìn)作用較顯著。葉盛嘉等[4]、張平究等[28]研究表明,化肥配施有機(jī)肥對土壤細(xì)菌群落 ∝ 多樣性有促進(jìn)作用。這與本研究結(jié)果相似,可能是由于有機(jī)肥的施入為土壤提供了營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)微生物的大量繁殖2],因此提高了土壤中微生物的數(shù)量和多樣性。靳曉拓等3研究表明,在芒果園土壤中化肥減量配施有機(jī)肥對細(xì)菌群落的豐富度和多樣性有促進(jìn)作用。本研究表明,減氮配施有機(jī)肥對土壤微生物群落豐富度和均勻度有促進(jìn)作用,也有助于提高土壤細(xì)菌群落 ∝ 多樣性。這與李猛等[31]、徐萬里等[32]在土壤微生物群落研究方面的結(jié)論相似。有機(jī)肥施入土壤中,為微生物生長提供大量的養(yǎng)分,對土壤細(xì)菌群落 ∝ 多樣性產(chǎn)生了影響,使土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)受到改變[33]。本研究中,有機(jī)質(zhì)和 pH 對細(xì)菌群落的 ∝ 多樣性有顯著促進(jìn)作用,而有效磷和電導(dǎo)率對細(xì)菌群落的∝ 多樣性有顯著抑制作用,說明土壤細(xì)菌群落的多樣性與土壤理化性質(zhì)關(guān)系較為密切,減氮配施有機(jī)肥通過影響土壤理化性質(zhì),進(jìn)一步影響了王壤細(xì)菌群落的多樣性和土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。

        綜上,推薦10\~12年樹齡的庫爾勒香梨的適宜氮肥施用量為 240~210kg?hm-2 ,同時(shí)配施有機(jī)肥羊糞 33750kg?hm-2 。該研究結(jié)果可為優(yōu)化庫爾勒香梨園施肥管理,解決氮肥施用量過多,施肥配比不合理等問題提供理論依據(jù)。

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