中圖分類號：S541.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-0435（2025）07-2150-12

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2025.07.011

引用格式：，等．紫花苜蓿氮效率差異對其根際土壤養(yǎng)分特性及微生物群落特征的影響[J].草地學(xué) 報(bào)，2025，33（7） ：2150—2161 HE Sheng-ran，LIU Xiao-jing，HAN Tian-hu，etal.Efctsof Alfalfa NitrogenEfficiency DifferencesonNutrient Characteristicsand Microbial Community Characteristicsof Rhizosphere Soil[J].ActaAgrestia Sinica，2O25，33（7）： 2150—2161

Effects of Alfalfa Nitrogen Efficiency Differences on Nutrient Characteristics and Microbial Community Characteristics of Rhizosphere Soil

HE Sheng-ran1，LIU Xiao-jingl*，HAN Tian-hu2，ZHAO Ya-jiao1，HANYan-longl

（1.PratacultallsalUsiKbortataculostucairc

neringLaboratoryfGsuProviceTheSinU..CentersfoGraziglandEossteSustainabilityLanzou，GansuProvice， China;2.ColegeofastoralAgricultureScienceandTechnologyLanzouUniversityanzhou，GansuProvince730ina）

Abstract：Toexplore the effects of diferent nitrogen eficiency ofalfalfa onnutrient characteristics and microbial community characteristics of rhizosphere soil，this study took alfalfa with high nitrogen effciency （ ?_LW6010， ） and alfalfawith low nitrogen eficiency（‘Longdong’alfalfa）as experimental materials，and studied the effects of nitrogen application on its rhizosphere soil nutrients and enzymes under the conditions of no nitrogen （N₀ ）and 103.5kg?hm^-2 （pure N）. The results showed that under two nitrogen levels，the rhizosphere soil total nitro gen，available nitrogen，organic matter，microbial biomasscarbon content and enzyme activityof nitrogen-efficient type alfalfa ‘ LW6010^′ were significantly higher than those of nitrogen-inefficient alfalfa type‘Longdong' alfalfa，while pH value was significantly lower than‘Longdong’alfalfa （ ?Plt;0.05） .Under the treatment of nitrogen application，the richnessand diversity index of rhizosphere soil bacterial communityof nitrogen-efficient type alfalfa ^°LW6010^° were higher than those of nitrogen-inefficient type alfalfa‘Longdong’alfalfa.In summary，nutrient content and soil enzyme activity of nitrogen-eficient alfalfa ‘ LW6010^′ were significantly higher than those of nitrogen-ineficient alfalfa‘Longdong’alfalfa，and theabundance of beneficialbacteria， such as Proteobacteria，Bacteroidetes and Pseudomonas，etc.，in rhizosphere soil of ?_LW6010， was higher than that of‘Longdong’ alfalfa，which was more conducive to improving soil fertility.

Keywords：Alfalfa;Nitrogen eficiency type;Rhizosphere soil nutrients;Rhizosphere microbial community char acteristics

氮素在作物產(chǎn)量和品質(zhì)等方面起著至關(guān)重要的作用，近年來人們?yōu)榱俗非蟾弋a(chǎn)，在農(nóng)田環(huán)境中大量施加氮肥，氮肥施用量逐年攀升。然而，這種做法在提高產(chǎn)量的同時(shí)也帶來了嚴(yán)峻的環(huán)境問題[1]。氮肥的過量使用不僅會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本大幅度上升2，還會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化、土壤板結(jié)，以及土壤污染等問題[3-4]。研究表明同一作物不同品種對氮素吸收和利用效率存在著顯著差異[5-6]。因此，在基于增產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的雙重需求下，選育氮高效品種已經(jīng)成為當(dāng)前作物高效生產(chǎn)的研究熱點(diǎn)。

根際是指植物根系與土壤緊密接觸并且相互影響的微生態(tài)環(huán)境，也是土壤-根系-微生物相互作用最為活躍的區(qū)域，它是實(shí)現(xiàn)土壤和植物營養(yǎng)交換的門戶，對于維持土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定具有重要意義[7-8]。在根際微域中，植物根系向根際溢泌根系分泌物、質(zhì)子以及大量的有機(jī)物質(zhì)，而根際微生物分解植物殘?bào)w并參與有機(jī)物的分解、礦化等過程，為植物提供必需的養(yǎng)分[9]，此外根際微生物還能夠通過抑制病原菌的生長和繁殖來抵御逆境脅迫，保護(hù)植物免受病害的侵襲[10]。不同氮效率作物的遺傳特性及其對土壤中營養(yǎng)元素的選擇吸收存在差異，進(jìn)而對其的生長發(fā)育產(chǎn)生影響[11-12]。同時(shí)宿主品種的不同也會(huì)使得根系分泌物種類和數(shù)量產(chǎn)出發(fā)生變化，并改變了其根際土壤酶活性和根區(qū)微生物群落的組成[13-14]。如Kavamura等[15]研究發(fā)現(xiàn)高稈小麥（Triticumaestiuum）品種根際土壤中放線菌門（Actinobacteria）和變形菌門（Proteobacteria）的相對豐度較高，而矮稈品種的疣微菌門（Verrucomicrobia）和酸桿菌門（Acidobacteria）相對豐度較高，高桿品種根際更容易招募與促進(jìn)植物生長相關(guān)的微生物。宋曉等16對小麥的研究結(jié)果表明：在不施氮和正常施氮條件下，氮高效小麥品種的根系形態(tài)指標(biāo)、根系活力和根際土壤酶活性整體均顯著高于氮低效小麥，良好的根系是氮高效的基礎(chǔ)，且較高的土壤酶活性可以促進(jìn)小麥對土壤氮素的高效利用。因此，深入研究作物氮效率基因型差異與根際土壤養(yǎng)分、微生物的相互作用，為提高作物生產(chǎn)力和改善土壤生態(tài)環(huán)境提供了新途徑。

紫花苜蓿（Medicagosatiua）作為一種優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白飼料，對我國畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[17]。研究表明不同品種紫花苜蓿對氮素的吸收利用效率存在差異[18]，因此，課題組前期對不同來源的紫花苜蓿品種進(jìn)行系統(tǒng)研究，并將其劃分成4個(gè)氮效率類型：氮高效型、氮常效型、氮反效型和氮低效型[19]。目前，針對紫花苜蓿氮效率類型差異在根際土壤養(yǎng)分特性及微生物群落多樣性方面的影響研究未見報(bào)道。為此，本研究以不同氮效率類型紫花苜蓿為材料，通過田間試驗(yàn)探討其根際土壤理化性質(zhì)與酶活性的差異，并進(jìn)一步研究其根際土壤微生物群落的特征，以期為紫花苜蓿氮高效品種的選育和高產(chǎn)栽培提供參考。

1 材料與方法

1. 1 供試材料與肥料

本試驗(yàn)以前期已篩選的2個(gè)氮效率類型[19的紫花苜蓿品種為試驗(yàn)材料：氮高效型 ?_LW6010， （無論環(huán)境氮水平充足或是缺乏時(shí)，均表現(xiàn)為氮營養(yǎng)高效）和氮低效型‘隴東'苜蓿（無論環(huán)境氮水平充足或是缺乏時(shí)，均表現(xiàn)為氮營養(yǎng)低效）。

供試肥料：氮肥使用尿素CO （NH₂）₂ （含 N? 46% ，磷肥使用過磷酸鈣 Ca（H₂PO₄）₂ （含 P₂O₅? 12% ）。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘肅省武威市民勤縣 （38^°13^′N 102^°44^′E） ，平均海拔 1400m ，試驗(yàn)區(qū)為溫帶大陸性干旱氣候區(qū)，降水較少，晝夜溫差大，年日照時(shí)數(shù)為3134.5h，無霜期152d，年均氣溫為 8.8^°C ，年平均降水量 113.2mm ，年均蒸發(fā)量 2675.6mm ，約為降水量的24倍。土壤主要類型為灰棕漠土和風(fēng)沙土，且鹽堿化程度較高。試驗(yàn)前土壤基本理化性質(zhì)為：全氮含量 0.88g?kg^-1 ，全磷含量 0.27g?kg^-1 ，全鉀含量 0.62g?kg^-1 ，堿解氮含量 67.56mg?kg^-1 ，有效磷含量 16.76mg?kg^-1 ，速效鉀含量 114.40mg^-1kg^-1 ，有機(jī)質(zhì)含量為 5.52g?kg^-1 ，pH值為8.51。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。主區(qū)設(shè)置2個(gè)氮水平，分別為不施氮 （N₀） 和施氮 103.5kg?hm^-2 （純N，記為 N_103.5， ，為當(dāng)?shù)赝扑]施肥量，轉(zhuǎn)化尿素為 225kg?hm^-2） ，副區(qū)設(shè)置2個(gè)氮效率類型紫花苜蓿，分別為氮高效型和氮低效型，每個(gè)處理重復(fù)3次，共12個(gè)小區(qū)。試驗(yàn)小區(qū)面積為 5m×4.5m=22.5m² ，并隨機(jī)排列。為減少試驗(yàn)誤差，各小區(qū)單排單灌，且小區(qū)間以0.75m 田埂將其隔離。2020年4月播種，采用覆膜穴播，行距 0.2m ，株距 0.15m ，播種量為 15kg?hm^-2 播種深度 1.5～2cm 。初花期劉割，播種當(dāng)年（2020年）劉割2次，第二年（2021年）和第三年（2022年）均刈割4次。磷肥（過磷酸鈣，含 P₂O₅?12%） 作為底肥，播種前全部小區(qū)基施，施用量為 900kg?hm^-2 ：氮肥在種植當(dāng)年平均分成2次施入，分別為播種前和第1次劉割后，第二年和第三年每年平均分成4次施人，分別為返青期和前3次刈割后，每次施肥后充分灌溉。試驗(yàn)期間各小區(qū)除施氮肥不同外，除草、防治病蟲害等管理方法同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

試驗(yàn)于種植第三年（2022年）第1次劉割（5月29日）后取樣。采用“抖根法\"進(jìn)行五點(diǎn)取樣以獲取根際王壤樣品，取樣深度為 0～50cm 根系土層。將所取土樣混合并去除雜物后分成2份，一份裝入20mL 無菌離心管中，利用裝有干冰的泡沫箱帶回實(shí)驗(yàn)室并暫存于一 80^°C 超低溫冰箱，隨后寄送至北京諾禾致源生物公司進(jìn)行IlluminaMiSeq高通量測序；另一份放入冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室，用于根際土壤微生物生物量及根際土壤養(yǎng)分和土壤酶活性的測定。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1根際土壤養(yǎng)分特性pH值采用pH計(jì)（雷磁pHs-3c，上海）（土液比為1：2.5）利用電位法測定；有機(jī)質(zhì)（Soilorganicmatter，SOM含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；全氮（Totalnitrogen，TN）含量采用凱氏定氮法測定；堿解氮（Availablenitrogen，AN）含量采用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷（Avail-ablephosphorus，AP）含量采用O.5mol L^-1 ΔNaHCO₃ 浸提-鉬銻抗顯色法測定；速效鉀（Avail-ablepotassium，AK）含量采用測定NHOAc浸提-火焰光度法測定[20]

1.4.2根際土壤酶活性脲酶（Ureaseactivity，UE）活性采用靛酚比色法測定；堿性磷酸酶（Alkalinephosphataseactivity，ALP）活性采用磷酸苯二鈉比色法（pH值為10的硼酸鹽緩沖液）測定；過氧化氫酶（Catalaseactivity，CAT）活性采用高錳酸鉀滴定法測定；蔗糖酶（Invertaseactivity，INV）活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定;蛋白酶（Protease，PRO）活性采用芘三酮比色法測定[21]。

1.4.3根際土壤微生物量微生物量碳（Microbialbiomasscarbon，MBC）和微生物量氮（Microbialbiomassnitrogen，MBN）含量采用氯仿熏蒸 -K₂SO₄ 浸提法測定；微生物量磷（Microbialbiomassphosphorus，MBP）含量采用氯仿熏蒸 -NaHCO₃ 浸提法測定[22]。

1.4.4根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征根際土壤樣品經(jīng)過預(yù)處理后，利用OMEGA（美國）試劑盒抽提基因組DNA。采用16SrRNA（V4-V5區(qū)）高通量測序法測定根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及其多樣性，由北京諾禾致源有限公司利用Illumina-HiSeq平臺(tái)建庫完成測序并獲取有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Qiime2軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪、拼接及去嵌合體后進(jìn)行物種注釋與聚類，得到操作性分類單元（Operational taxonomic unit，OTU）。使用QIIME2軟件計(jì)算Alpha多樣性指數(shù)；使用MicrosoftExcel2016對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總與整理，利用SPSS26.0進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（顯著性水平設(shè)定為 Plt;0.05） 。

2 結(jié)果與分析

2.1氮高效型和氮低效型紫花苜蓿在不同施氮水平下的根際土壤養(yǎng)分特性

由表1可知，氮高效型紫花苜蓿 ?_LW6010 的根際土壤pH值均顯著低于氮低效型‘隴東'苜蓿 ?Plt; 0.05），而有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮含量均顯著高于‘隴東'苜蓿 （Plt;0.05） ，根際土壤有效磷含量在N_103.5 水平下顯著高于氮低效品種‘隴東'苜蓿（ Plt; 0.05），而速效鉀含量在氮效率類型間無明顯差異。

2.2氮高效型和氮低效型紫花苜蓿在不同施氮水平下的根際土壤酶活性

由圖1可知， ?_LW6010 和‘隴東'苜蓿的根際土壤酶活性在不同氮水平下均存在顯著差異。其中在 N₀ 水平下，LW6010’的根際土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性均極顯著高于‘隴東'苜蓿 ?Plt;0.01 或 Plt;0.001） ，而堿性磷酸酶顯著高于‘隴東'苜蓿（ ?Plt;0.05） ；在 N_103.5 水平下， ?_LW6010 中和‘隴東’首蓿的根際土壤酶活性均呈極顯著差異（Plt;0.001） ，且 Π_LW6010^， 的根際土壤酶活性較高。

Note： N₀ indicates no nitrogen application; N_103.5 indicates nitrogen application 103.5kg?hm^-2 .In the table，different lowercase letters indicated the significance of different varieties withthe same nitrogen level （ .Plt;0.05 ，and different uppercase letters indicated the significance of the same variety withdifferent nitrogen levels（ Plt;0.05 ）.The same asbelow

注：圖中*表示同一氮水平不同品種在 ΔPlt;0.05 水平差異顯著，**表示同一氮水平不同品種在 Plt;0.01 水平差異極顯著，***表示同一氮水平不同品種在 Plt;0.001 水平差異極顯著。下同

Note：In the figure， * indicated that there isasignificant difference in Plt;0.05 between different varieties with the same nitrogen level， ^** indicates that there is a significant difference in Plt;0.01 between different varieties with the same nitrogen level，and ^*** indicates that there isasignificant differencein Plt;0.001 betweendifferent varietieswith the same nitrogenlevel.The sameasbelow

2.3氮高效型和氮低效型紫花苜蓿在不同施氮水平下的根際土壤微生物量含量

由表2可知，無論施氮與否， ?_LW6010， 的根際土壤微生物量碳含量均顯著高于‘隴東'首蓿（ Plt;0.05），同時(shí)在 N₀ 水平下， ?_LW6010 的根際土壤微生物量氮和磷含量均顯著高于‘隴東'苜蓿（ Plt; 0.05）。施氮提高了 ?_LW6010 和‘隴東'苜蓿的根際土壤微生物量碳、氮和磷的含量。

表2不同氮效率類型紫花苜蓿的根際土壤微生物量碳氮磷含量

Table2Rhizosphere soil microbial biomasscarbon，nitrogenand phosphorus content ofalfalfa withdiferent nitrogen efficiency types

2.4氮高效型和氮低效型紫花苜蓿在不同施氮水平下的根際土壤細(xì)菌群落特征

2.4.1 根際土壤細(xì)菌的高通量測序結(jié)果如表3所示，從12個(gè)紫花苜蓿根際土壤樣本中總共獲得了775472個(gè)總序列數(shù)，經(jīng)過過濾，去除在OTU聚類過程中與任何一條序列的相似度都達(dá)不到閾值（97% 的序列后，得到的注釋到的序列數(shù)目為737615，約占總序列數(shù)的 95.12% 。12個(gè)樣本的紫花苜蓿根際土壤中細(xì)菌分屬于69個(gè)門，139個(gè)綱，283個(gè)目，393個(gè)科，561個(gè)屬。

Note：LW.Mrepresented the rhizosphere soil of the nitrogen-efficient type alfalfa ?_LW6010， under nitrogen fertilization （N_103，5） ，LD.M rep resented the rhizosphere soilof thenitrogen-ineficient alfalfa‘Longdong'alfalfa under nitrogen fertilization （N_103，5） treatment，LW.L represented the rhizosphere soil of the nitrogen-efficient alfalfa type ?_LW6010， under no nitrogen application （N₀） treatment，and LD.L represented therhizosphere soil of the nitrogen-ineficient alfalfa‘Longdong’alfalfa under no nitrogenapplication （N₀） treatment.1，2，and 3 represent the number of repetitions for each treatment. The sameas below

2.4.2根際土壤細(xì)菌韋恩圖如圖2所示，氮高效和氮低效類型紫花苜蓿根際土壤細(xì)菌群落OTU的組成表現(xiàn)出相似性和差異性。4個(gè)處理所共有的OTU有2605個(gè)，分別占施氮處理下氮高效品種1 LW6010 根際土壤細(xì)菌OTU總數(shù)的 64.15% 和氮低效品種‘隴東'苜蓿根際土壤細(xì)菌OTU總數(shù)的62.65% ；同時(shí)，這些共有的OTU也分別占據(jù)了不施氮處理下 ?_LW6010， 根際土壤細(xì)菌OTU總數(shù)的67.19% 和‘隴東'苜蓿根際土壤細(xì)菌OTU總數(shù)的63.54% 。

其中施氮處理下 ?_LW6010 根際土壤特有的OTU373個(gè)，占其OTU總數(shù)的 9.18% ，‘隴東'苜蓿根際土壤特有的OTU376個(gè)，占其OTU總數(shù)的9.04% ；不施氮處理下 ?_LW6010 根際土壤特有的OTU264個(gè)，占其OTU總數(shù)的 6.81% ，‘隴東'苜蓿根際土壤特有的OTU390個(gè)，占其OTU總數(shù)的9.51% 。

2.4.3根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性分析不同氮效率類型紫花苜蓿的根際土壤細(xì)菌群落多樣性指數(shù)見表4。通過對所有序列進(jìn)行OTU聚類劃分，4個(gè)處理的測序深度指數(shù)均達(dá)到0.98。各處理的微生物多樣性指標(biāo)中，在 N_103.5 水平下， ?_LW6010 根際土壤細(xì)菌菌群的豐富度指數(shù)（ACE和Chao1指數(shù)）以及Shannon指數(shù)均高于‘隴東'苜蓿；在 N₀ 水平下，‘隴東'苜蓿根際土壤的Shannon指數(shù)顯著大于5 C Plt;0.05） ；同時(shí)施氮顯著提高了0 LW6010 根際土壤觀測到的物種數(shù)（ ?Plt;0.05） 。

2.4.4根際土壤細(xì)菌群落門水平的群落特征如圖3所示，除其他（Others）外，各處理相對豐度占比前10的菌門分別為變形菌門（Proteobacteria，26.76%～33.37%） 、放線菌門（Actinobacteria，9.72%～13.27%） Unidentified_Bacteria（10. 28% ＼～13. 15% ）、擬桿菌門（Bacteroidetes， 6.12% ＼～9.73% ）、綠彎菌門（Chloroflexi， 5.24%～9.54%） 、酸桿菌門（Acidobacteria， 5.21%～8.62% 、厚壁菌門（Firmicutes， 0.18%～5.15%） 、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes， 2.92%～4.92% ）、黏細(xì)菌門（Myxococcota，2. 43%～4.79% 和浮霉菌門（Planc-tomycetes， 1.29%～4.55%） ?？傮w來看，各處理的主要優(yōu)勢菌門為變形菌門和放線菌門。同時(shí)，無論施氮與否，氮高效類型紫花苜蓿 ?_LW6010 根際土壤變形菌門和擬桿菌門的相對豐度均高于氮低效類型‘隴東'苜蓿，其中在施氮處理下，分別高14. 16% 和 5.92% ，在不施氮處理下，分別高 8.67% 和 26.35% 。

2.4.5根際土壤細(xì)菌群落屬水平的群落特征如圖4所示，利用聚類熱圖分析前35個(gè)細(xì)菌菌屬的差異性。結(jié)果表明，在4種根際土壤中，侏囊菌屬（Nanno-cystis，1.12% 副球菌屬 （Paracoccus，1.02%） 、交替赤桿菌屬（Altererythrobacter， 0.64% ）、假單胞菌屬（Pseudomonas， 1. 35% ）和鹵囊菌屬（Haliangium，1.21% 在施氮處理下氮高效品種 ?_LW6010 根際土壤（LW.M）中的相對豐度較高;類諾卡氏菌屬（Nocar-dioides，1. 92% UTCFX1菌屬 （3.06%） 和未鑒定的葉綠體菌屬（Unidentified_Chloroplast，O. 64% ）在施氮處理下氮低效品種‘隴東'苜蓿根際土壤（LD.M）中的相對豐度較高；貪噬菌屬（Variouorax， 1.07% 、Adhaeribacter菌屬 （0.54% 、根瘤桿菌屬（Rhizobacter， 0.69% 、土地桿菌屬（Pedobacter， 0.92% ）和纖維弧菌屬（Celluibrio， 0.71%） 在不施氮處理下?LW6010^， 根際土壤（LW.L）中的相對豐度較高；鏈霉菌屬（Streptomyces，0. 45% ）和溶桿菌屬（Lysobacter，

0.75% 在不施氮處理下‘隴東'苜蓿根際土壤（LD.L）中的相對豐度較高。同一菌屬在不同處理中的相對豐度差異較大，且在2種施氮水平下，具有硝化反硝化作用的有益菌屬副球菌屬和假單胞菌屬的豐度均表現(xiàn)為‘LW6010'根際土壤大于‘隴東'首蓿。

通過多序列比對得到前100菌屬的代表序列，構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹，如圖5所示。各處理根際土壤微生物主要分布在節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）、鞘鞍醇單胞菌屬（Sphingomonas）、UTCFX1菌屬、類諾卡氏菌屬（Nocardioides）Subgroup_lO菌屬和馬賽菌屬（Massilia）中。

2.4.6根際土壤微生物物種組成的組間差異分析如圖6所示，基于LDA（閾值為3.5）的LEfSe分析進(jìn)行組間比較，分析不同處理下根際土壤微生物群落之間穩(wěn)定的差異物種，結(jié)果表明各處理共有25個(gè)物種具有顯著差異性。其中施氮處理下，中 LW6010 根際土壤中3個(gè)，‘隴東'苜蓿根際土壤中4個(gè)；不施氮處理下，‘LW6010’根際土壤中8個(gè)，‘隴東'苜蓿根際土壤中10個(gè)。其中，施氮處理下，‘LW6010’根際土壤主要顯著富集到了黏細(xì)菌門（p_Myxococcota）和隸屬于黏細(xì)菌門分支之一的多囊菌綱（c_Polyangia），‘隴東'苜蓿主要顯著富集到了與放線菌有關(guān)的微生物，如放線菌門（p_Actinobacteria）和未鑒定的放線菌綱（c_unidentified_Acti-nobacteria）；在不施氮處理下， ?_LW6010 根際土壤主要顯著富集到了與擬桿菌有關(guān)的微生物[擬桿菌門（p_Bacteroidota）和擬桿菌綱（c_Bacteroidia）]，而‘隴東'苜蓿主要顯著富集到了厚壁菌門（p_Firmicutes）和隸屬于厚壁菌門的梭菌綱（c_Clostridia）。

2.4.7根際土壤細(xì)菌Beta多樣性指數(shù)分析如圖7所示，PCoA分析結(jié)果顯示，第一主坐標(biāo)軸（PC1）和第二坐標(biāo)軸（PC2）分別解釋了 30.53% 和19.93% 的樣品變異，累計(jì)解釋率達(dá) 50.46% 。在4種根際土壤中，施氮處理下氮高效 LWGO10^′ 和氮低效‘隴東'苜蓿的根際土壤樣本點(diǎn)呈交叉分布且距離較近，并且與不施氮處理下 ?_LW6010 和‘隴東'苜蓿的根際土壤樣本點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，說明施氮處理下‘LW601O'和‘隴東'苜蓿的根際土壤物種組成更為相似。同樣，在NMDS圖中也反映出一致的結(jié)論。

3討論

在本研究中，2個(gè)氮效率類型的紫花首蓿根際土壤pH值均存在差異，無論施氮與否，氮高效類型紫花苜蓿的根際土壤pH值整體顯著低于氮低效類型，這可能是因?yàn)椴煌暑愋妥匣ㄜ俎Ｆ贩N的基因不同，因此其自身遺傳特性和對土壤中營養(yǎng)元素的選擇吸收存在差異，導(dǎo)致了其根系分泌物的產(chǎn)出發(fā)生了變化，影響了根系對土壤陰陽離子的吸收[23]，使得不同氮效率紫花苜蓿間根際土壤的酸堿度不同。同時(shí)施氮處理下的根際土壤pH值較不施氮更低，其原因可能是本研究中尿素在水解和硝化作用的過程中生成了 H⁺ ，從而降低了土壤pH值[24]。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，在2個(gè)氮水平下，氮高效類型紫花苜蓿的根際土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量均顯著高于氮低效類型。這一結(jié)果表明不同氮效率類型紫花苜蓿對土壤養(yǎng)分的需求程度存在明顯差異?？赡艿脑蚴堑咝偷母敌螒B(tài)較其他氮低效型更優(yōu)[19]，進(jìn)而加強(qiáng)了其對根際周圍營養(yǎng)元素活化與利用的能力25，同時(shí)其發(fā)達(dá)的根系有利于產(chǎn)生更多的根系分泌物，促進(jìn)了根際土壤養(yǎng)分的循環(huán)和微生物的生長，使得根際土壤有機(jī)質(zhì)含量和氮素利用率提高[8.26]，因此，紫花苜蓿氮高效型較氮低效型可以更好地改善根際土壤鹽堿度和提高土壤質(zhì)量。本試驗(yàn)中的2個(gè)氮效率類型紫花苜蓿的根際土壤有效磷和速效鉀含量在整體上無顯著差異，這也說明不同氮效率類型紫花苜蓿僅在氮效率方面存在差異，而在其他養(yǎng)分效率方面無差異。最后，在本研究中，施氮后2個(gè)氮效率類型紫花苜蓿根際土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮含量均有所增加，這是因?yàn)槭┯玫士梢蕴嵘寥赖V化速率，提高土壤的氮素積累，并使土壤有機(jī)碳的聚集增加[27-28]。吳勇等29的研究也發(fā)現(xiàn)施氮后根際土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量較不施氮均增加。本研究發(fā)現(xiàn)2個(gè)氮效率類型紫花苜蓿的根際土壤有效磷和速效鉀含量在施氮后均有所減少。這一現(xiàn)象可能源于施氮促進(jìn)了紫花苜蓿的生長發(fā)育，從而導(dǎo)致紫花苜蓿對速效養(yǎng)分的需求變大，從土壤中汲取了更多的有效磷和速效鉀含量。

土壤酶主要由土壤中動(dòng)物、植物和微生物分泌，其為土壤養(yǎng)分循環(huán)提供了主要驅(qū)動(dòng)力[30]。本研究中，無論施氮與否，氮高效類型的根際土壤酶活性總體較高，均顯著高于氮低效類型，這可能是因?yàn)樽匣ㄜ俎８捣置谖锏漠a(chǎn)生和釋放在不同氮效率類型品種間存在差異，從而影響了土壤酶活性的大小。并且，本研究中氮高效類型紫花苜蓿在2個(gè)氮水平下的根際土壤微生物量碳氮磷含量均較高，說明其根際土壤微生物更為活躍，因?yàn)榈咝ь愋妥匣ㄜ俎］^氮低效類型具有更加龐大和發(fā)達(dá)的根系，為其根系分泌物的產(chǎn)生和微生物的活動(dòng)提供了充分的養(yǎng)分環(huán)境[31]，因此氮高效類型紫花苜蓿的根際土壤酶活性表現(xiàn)最好，并促進(jìn)了作物的良好生長。宋曉等1對不同氮效率小麥的研究中也發(fā)現(xiàn)，在兩種施氮處理下，氮高效小麥的根際土壤酶活性整體顯著高于氮低效小麥。這也進(jìn)一步說明了氮高效類型紫花苜蓿在低氮脅迫逆境下具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。同時(shí)，本研究還發(fā)現(xiàn)施氮后各氮效率類型紫花苜蓿的根際土壤脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性均有不同程度的提升，這可能是因?yàn)樵鍪┑蕿橥寥捞峁┝俗銐虻牡床⒃黾恿擞袡C(jī)質(zhì)的含量，刺激了根際代謝物的分泌，為土壤微生物的活動(dòng)提供了足夠的氮源和碳源以供自身生長，進(jìn)而使得土壤酶的活性增加[32-33]。朱琳等34的研究也發(fā)現(xiàn)施氮后能夠顯著增加根際土壤MBC，MBN含量以及脲酶和硝酸還原酶活性。

根際土壤微生物作為土壤微生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的一部分，其群落多樣性和豐富度的大小能夠反映出土壤的健康狀態(tài)，對作物的生長發(fā)育具有重要意義[35]。在本研究中，基于16SrRNA高通量測序分析結(jié)果表明，不論品種和施氮水平，各處理間的主要細(xì)菌群落組成種類基本相似，其差異集中表現(xiàn)菌群相對豐度上。在施氮處理下，氮高效類型紫花苜?！甃W601O'的物種菌群豐富度指數(shù)（ACE和Chao1指數(shù)）以及多樣性指數(shù)中的Shannon指數(shù)均高于氮低效類型‘隴東'苜蓿，而在不施氮處理下，隴東'苜蓿根際土壤細(xì)菌的Shannon指數(shù)顯著大于 ?_LW6010， .這可能是因?yàn)椴煌首匣ㄜ俎５幕蛐筒町?，?dǎo)致其根系分泌物、生長代謝特性以及根際土壤養(yǎng)分和酶活性不同，為土壤微生物活動(dòng)提供碳源和氮源也產(chǎn)生了變化，同時(shí)不同根系分泌物所釋放的有機(jī)物種類和數(shù)量差異也會(huì)導(dǎo)致根際土壤中微生物的活動(dòng)和生態(tài)位發(fā)生變化，從而影響根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征的構(gòu)成。此外，在本研究中，4個(gè)處理下的紫花苜蓿根際土壤細(xì)菌主要由變形菌門、放線菌門、unidentified_Bacteria、擬桿菌門、綠彎菌門和酸桿菌門組成。王曉春等36對鹽堿地紫花苜蓿根際土壤細(xì)菌群落的研究也有類似發(fā)現(xiàn)。大量研究表明，變形菌門和擬桿菌門均是植物根際土壤中普遍存在的細(xì)菌[37-38]，變形菌門能夠促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化、分解過程，從而改善土壤結(jié)構(gòu)[39]，提高土壤質(zhì)量。擬桿菌門具備活化根際養(yǎng)分的能力，如其可通過促進(jìn)磷素的轉(zhuǎn)化和利用，為作物生長供應(yīng)豐富的磷素，可有效維持與周邊環(huán)境之間的穩(wěn)定[40]。在本研究中，2個(gè)氮水平下氮高效紫花苜蓿 ^*LW6010^° 的根際土壤變形菌門和擬桿菌門的相對豐度均高于氮低效型‘隴東'苜蓿，說明氮高效型紫花苜蓿根際土壤細(xì)菌群落更有利于提高土壤肥力。這可能是因?yàn)椴煌暑愋妥匣ㄜ俎８捣置谖锏慕M成和數(shù)量不同，而植物可以通過調(diào)控根系分泌物的變化使得根際區(qū)系與外界環(huán)境相適應(yīng)[41-42]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，無論施氮與否，氮高效型的 ?_LW6010 的根際土壤副球菌屬和假單胞菌屬的豐度均高于氮低效型‘隴東’苜蓿，而副球菌屬是參與反硝化作用的有益微生物，且對自然界中的污染物具有活性降解作用[43]，假單胞菌屬能夠分解活化根際土壤中難溶性的磷酸鹽，并促進(jìn)植物對磷素的吸收[44]，說明紫花苜蓿氮高效型較氮低效型更有利于改善根際土壤環(huán)境。

4結(jié)論

本研究中，紫花苜蓿氮高效型與氮低效型根際土壤養(yǎng)分特性存在顯著差異，氮高效型紫花苜蓿‘LW6010根際土壤pH值顯著低于氮低效型‘隴東苜?！?、堿解氮含量、有機(jī)質(zhì)含量、土壤酶活性和微生物量碳含量均顯著高于氮低效型‘隴東苜蓿’。

無論施氮與否，2個(gè)氮效率類型紫花苜蓿的根際土壤細(xì)菌優(yōu)勢菌門均為變形菌門、放線菌門、unidentified_Bacteria、擬桿菌門、綠彎菌門和酸桿菌門，且氮高效型紫花苜?！甃W6010'的根際土壤優(yōu)勢菌群的豐度高于氮低效型‘隴東苜蓿’，更有利于提高土壤肥力。

參考文獻(xiàn)

[1]白燕燕，王儲(chǔ)，陳芬，等．施氮量和施氮頻次對野牛草種子產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2024，32（8）：2630-2637

[2]范虹，殷文，胡發(fā)龍，等．綠洲灌區(qū)密植對氮肥減量玉米產(chǎn)量的補(bǔ)償潛力[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，57（9）：1709-1721

[3]ZANGHD，BLAGODATSKAYAE，WENY，etal.Temperaturesensitivity of soil organic matter mineralizationdecreases with long-termN fertilization：evidence from four Q₁₀ estimation approaches[J].LandDegradationamp;Development，2020，31（6）：683-693

[4]張心怡，何菲菲，張亮，等．不同披堿草種質(zhì)對低氮脅迫的形態(tài)和生理響應(yīng)分析及耐低氮性評價(jià)[J].草地學(xué)報(bào)，2024，32（7）：2128-2142

[5] 王建偉，李東曉，王千一，等.黃淮北部不同冬小麥品種（系）產(chǎn)量和氮素利用效率差異[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2024，39（2）：143-152

[6] TYAGIBS，F(xiàn)OULKESJ，SINGHG，etal.Identificationofwheatcultivars for lownitrogen toleranceusingmultivariablescreeningapproaches[J].Agronomy，202O，10（3）：417

[7]許代香，楊建峰，蘇杭，等．間作模式下作物根際土壤代謝物對微生物群落的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2023，32（11）：65-80

[8] 昝看卓，阿山江·伊來尼江，劉叢，等，不同秋眠類型紫花苜蓿根際與非根際土壤理化性質(zhì)及化學(xué)計(jì)量特征[J].草地學(xué)報(bào)，2022，30（4）：957-965

[9]甘國渝，陳佛文，鄒家龍，等．長期不同養(yǎng)分缺乏對冬油菜土壤微生物群落組成及多樣性的影響[J].中國土壤與肥料，2022（4）：37-46

[10]GUY A，BANERJEE S，DINI-ANDREOTEF，et al. Smallchanges in rhizosphere microbiome composition predict diseaseoutcomes earlier than pathogen density variations [J].TheISME Journal，2022，16（10）：2448-2456

[11］付泓宇，楊俁，楊佳，等．川西低山丘陵區(qū)不同品種植茶土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳及養(yǎng)分特征[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2025，42（1）：130-138

[12］孔垂思，李友勇，孫云南，等．不同茶樹品種新梢氮磷鉀含量與根際土壤細(xì)菌群落多樣性差異[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2023，36（12）：2763-2770

[13］鄭玉沖，張琳琦，劉彬彬．不同小麥品種根區(qū)微生物特征及對土壤氮素水平的響應(yīng)[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)（中英文），2023，31（11）：1708-1720

[14］邱麗麗，張佳寶，趙炳梓．土壤干旱對兩品種小麥根際土壤微生物群落組成和酶活性的影響[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2022，36（2）：116-122

[15]KAVAMURAV N，ROBINSONRJ，HUGHESD，etal.Wheat dwarfing influences selection of the rhizosphere microbi-ome[J].Scientific Reports，2020，10：1452

[16］宋曉，張珂珂，黃晨晨，等．不同氮效率小麥品種根系特征及根際土壤酶活性的分析[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2023，37（3）：617-625

［17］王龍然，王偉，蒲小劍，等．青海東部干旱區(qū)不同紫花苜蓿品種飼用品質(zhì)和生產(chǎn)性能比較[J].草地學(xué)報(bào)，2024，32（6）：1936-1943

[18］王靜，劉曉靜，郝鳳，等．不同氮效率紫花苜蓿各生育期氮利用特征研究[J]．草地學(xué)報(bào)，2021，29（11）：2461-2469

[19］劉曉靜，趙雅姣，郝鳳，等．紫花苜蓿氮效率及其類型特征研究[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2021，30（12）：90-102

[20］魯如坤．土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2000：12-196

[21］關(guān)松蔭．土壤酶及其研究法［M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986：260-353

[22]吳金水，林啟美，黃巧云，等．土壤微生物生物量測定方法及其應(yīng)用[M].北京：氣象出版社，2006：54-88

[23］鮑廣靈，陶榮浩，張慧敏，等．硫鐵礦區(qū)污染土壤鎘鉛高富集蓖麻品種篩選[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2021，40（12）：2693-2703

[24]SAMAD M S，GANASAMURTHY S，HIGHTON M P，etal.Urea treatment decouples intrinsic pH control over N₂O （204號emissions in soils[J]．Soil Biology and Biochemistry，2021，163：108461

[25］鐘思榮，龔絲雨，張世川，等．作物不同基因型耐低氮性和氮效率研究進(jìn)展[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2018，32（8）：1656-1663

[26］徐文嫻，李金秋，孟磊，等．葛藤覆蓋對幼齡橡膠園表層土壤理化性狀和酶活性的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2020，26（9）：1740-1748

[27]PENG Y，SONG S Y，LI Z Y，et al. Influences of nitrogenadditionand aboveground litter-inputmanipulations on soil respiration and biochemical properties in a subtropical forest[J].Soil Biology and Biochemistry，2020，142：107694及小麥產(chǎn)量的影啊[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，57（9）：1766-1778

[29］吳勇，劉曉靜，葡芳，等．河西灌區(qū)蔬菜地輪作紫花苜蓿的施氮效應(yīng)及土壤碳氮特征[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2021，32（11）：4011-4020

[30]MAY H，F(xiàn)U SL，ZHANG X P，et al. Intercropping improvessoil nutrient availability，soil enzyme activity and tea quantityand quality[J]. Applied Soil Ecology，2017，119：171-178

[31］郝鳳，于鐵峰，劉曉靜，等．不同氮效率型苜蓿氮素吸收差異與根系形態(tài)的關(guān)系及其對氮的響應(yīng)[J]．草地學(xué)報(bào)，2021，29（11）：2428-2434

[32］吳建波，王小丹．藏北高寒草原土壤酶活性對氮添加的響應(yīng)及其影響因素[J].草地學(xué)報(bào)，2021，29（3）：555-562

[33]李琳，向丹，武亞芬，等．長期不同施肥方式對日光溫室番茄土壤養(yǎng)分和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2022，33（2）：415-422

[34］朱琳，李玉璽，王寅，等．苗期干旱脅迫下施氮對玉米氮素吸收和土壤生物化學(xué)性質(zhì)的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2021，35（4）：267-274

[35]HARTMANN M，SIX J. Soil structure and microbiome func-tions in agroecosystems[J]. Nature Reviews Earth amp; Environ-ment，2023，4：4-18

[36］王曉春，楊煒迪，高婷．鹽堿地紫花苜蓿根際土壤細(xì)菌群落多樣性分析[J].北方園藝，2023（23）：75-82

[37]DAILX，ZHANGGC，YUZP，etal.Effect of drought stressand developmental stages on microbial community structure anddiversity in peanut rhizosphere soil[J].International Journal ofMolecular Sciences，2019，20（9）：2265

[38]梁鵬飛，李景峰，南麗麗，等．‘清水'紫花苜蓿根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)對銅鎳脅迫的響應(yīng)[J].草地學(xué)報(bào)，2023，31（7）：2170-2176

[39]張蕾，吳文強(qiáng)，王維瑞，等．土壤調(diào)理劑及其配施微生物菌肥對設(shè)施菜田次生鹽漬化土壤改良效果研究[J].中國土壤與肥料，2021（3）：264-271

[40］劉月，楊樹青，張萬鋒，等．磷石膏和堿蓬對鹽漬化土壤水鹽及細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2023，44（4）：2325-2337

[41]WILLIAMSA，DEVRIESFT.Plant root exudation underdrought： implications for ecosystem functioning[J].New Phytologist，2020，225（5）：1899-1905

[42]XIEHT，CHENZM，F(xiàn)ENGXX，et al.L-theanine exudedfrom Camellia sinensis roots regulates element cycling in soil byshaping the rhizosphere microbiome assembly[J].Scienceofthe Total Environment，2022，837：155801

[43]賈秀雯，李曉雪，王盼盼，等．典型六六六污染土壤熱脫附修復(fù)后的生物響應(yīng)效應(yīng)[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，45（2）：59-66

[44]BABALOLA O O，GLICK B R. The use of microbial inoculantsin African agriculture：current practice and future prospects [J].Journal of Food，Agriculture and Environment，2Ol2，1O（3/4）：540-549

[28］韓瀟杰，任志杰，李雙靜，等，不同施氮量對土壤團(tuán)聚體碳氮含量

（責(zé)任編輯 閔芝智）