化學(xué)氮肥與綠肥對(duì)麥田土壤細(xì)菌多樣性和功能的影響*

包 明 何紅霞 馬小龍 王朝輝 邱煒紅

（農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100）

施用化學(xué)氮肥對(duì)糧食產(chǎn)量的提高起著重要的作用，是提高農(nóng)作物產(chǎn)量最迅速、最有效的方法之一。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)［1］，全球化學(xué)氮肥2015年消費(fèi)總量達(dá)到N 1.09×108t，其中中國(guó)消費(fèi)3.10×107t，占全球總消費(fèi)的28.5%，較1978年的7.5×106t 增加3.15倍。化學(xué)氮肥在增加糧食產(chǎn)量的同時(shí)，亦對(duì)全球環(huán)境如溫度（溫室效應(yīng)［2］）、土壤（酸化［3］）、生態(tài)環(huán)境（面源污染［4］）等方面產(chǎn)生重要影響。此外，長(zhǎng)期大量的化學(xué)氮肥施用對(duì)土壤物理、化學(xué)、生物性質(zhì)產(chǎn)生影響［5-9］，進(jìn)而影響到土壤微生物群落多樣性。有研究表明，長(zhǎng)期化學(xué)氮肥施用降低了旱地土壤真菌的豐度和多樣性［10］，增加了水稻土細(xì)菌的豐度和多樣性［11-12］，同時(shí)也改變了不同生態(tài)系統(tǒng)的細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)［10,13］。

綠肥是一種養(yǎng)分完全的生物肥源，也是目前化學(xué)肥料零增長(zhǎng)計(jì)劃和土壤有機(jī)質(zhì)提升計(jì)劃的重要替代肥源，對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。研究表明，綠肥可促進(jìn)后茬作物（小麥）生長(zhǎng)并提高產(chǎn)量，提供大量的碳源和養(yǎng)分，改善土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性狀，緩解化肥資源緊張并節(jié)約化肥投入成本［14］。同時(shí)，綠肥也改變了土壤細(xì)菌多樣性及群落組成［15］。

黃土高原旱地是我國(guó)西北地區(qū)重要的耕地資源，但土壤全氮含量和有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低，其中有機(jī)質(zhì)含量平均值僅有1.1%［16］，且超過(guò)1/2的土壤有機(jī)質(zhì)含量低于1%。在此條件下，為了提高作物產(chǎn)量，化學(xué)氮肥往往會(huì)過(guò)量施用［17］，利用綠肥部分替代化肥既可以培肥又可以改善土壤性質(zhì)和替代部分化肥［14］，是提高作物產(chǎn)量的重要措施之一。但在此區(qū)域，關(guān)于長(zhǎng)期化學(xué)氮肥和綠肥施用對(duì)土壤的生化性質(zhì)、微生物多樣性及其功能的研究相對(duì)較少。因此，本研究基于8年的定位試驗(yàn)，利用高通量測(cè)序技術(shù)研究分析了化學(xué)氮肥和綠肥施用對(duì)土壤細(xì)菌多樣性及其功能的影響，以期為該區(qū)域旱地土壤肥料管理提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于渭北旱塬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)陜西省長(zhǎng)武縣丁家鎮(zhèn)十里鋪村（35°12′N(xiāo)，107°45′E，海拔1 200 m）。該地區(qū)年均氣溫9.1℃，年均降水量579 mm，降水主要集中在7—9月，占全年降水量的50%～60%。試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平坦，供試土壤為黑壚土，母質(zhì)為中壤質(zhì)馬蘭黃土。定位試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)耕層土壤（0～20 cm）基本理化性質(zhì)為：pH 8.17、容重1.35 g cm-3、有機(jī)碳8.52 g kg-1、全氮0.78 g kg-1、硝態(tài)氮13.1 mg kg-1、有效磷（Olsen-P）4.5 mg kg-1、速效鉀129.6 mg kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)開(kāi)始于2008年9月，以冬小麥為研究作物，一年一季，于9月底播種、翌年6月底收獲。設(shè)置3個(gè)處理：對(duì)照（CK）、化學(xué)氮肥（FP）、氮肥+綠肥（FGM）。其中CK處理僅施過(guò)磷酸鈣（P2O5105 kg hm-2a-1），F(xiàn)P處理施用尿素（N 150 kg hm-2a-1）與過(guò)磷酸鈣（P2O5105 kg hm-2a-1），F(xiàn)GM處理化肥施用量同F(xiàn)P，并于小麥?zhǔn)斋@后不施肥硬茬播種綠肥（大豆，地方品種），播種量75 kg hm-2，下季小麥播前2周將綠肥打碎后翻壓入土壤，耕深為30 cm。所有處理的秸稈在冬小麥?zhǔn)斋@后移出小區(qū)，不還田。冬小麥品種為長(zhǎng)武521，播種密度為150 kg hm-2，行距20 cm。小區(qū)面積 6 m×22 m=132 m2。每處理重復(fù)4次，采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)。冬小麥整個(gè)生育期不灌水，田間管理與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)一致。

1.3 樣品采集與分析

于2016年9月18日小麥播種前隨機(jī)選取各處理3個(gè)區(qū)組，按五點(diǎn)采樣法采集耕層0～20 cm的土樣，混勻后立即帶回實(shí)驗(yàn)室，去除根系等雜物后分為3部分：一部分土樣作為鮮土用來(lái)測(cè)定土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有機(jī)碳、可溶性有機(jī)氮、土壤礦質(zhì)氮（硝態(tài)氮和銨態(tài)氮）；一部分–80 ℃冷凍保存用于測(cè)定細(xì)菌多樣性；一部分土樣經(jīng)過(guò)風(fēng)干后過(guò)篩，用于土壤理化性質(zhì)測(cè)定。土壤pH、有機(jī)碳、礦質(zhì)氮采用常規(guī)方法測(cè)定［18］。土壤微生物生物量氮、微生物生物量碳采用氯仿熏蒸-K2SO4提取法測(cè)定［19-20］?？扇苄杂袡C(jī)氮、可溶性有機(jī)碳采用0.5 mol L-1K2SO4提取后利用碳自動(dòng)分析儀、流動(dòng)分析儀測(cè)定。

1.4 DNA提取及高通量測(cè)序

稱(chēng)取0.3 g土壤樣品，采用C TA B改進(jìn)方法對(duì)土壤樣本基因組D N A進(jìn)行提取，之后利用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)D N A的純度和濃度，取適量的樣品于離心管中，使用無(wú)菌水稀釋樣品至1 mgL-1。以稀釋后的基因組DNA為模板，使用帶B a r c o d e的特異引物（5 1 5 F（5′-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3′）和806R（5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′），利用Phusion? High-Fidelity PCR Master Mix with GC Buffer（New England Biolabs公司）和高效高保真酶對(duì)細(xì)菌V4區(qū)進(jìn)行PCR。PCR反應(yīng)程序?yàn)?8 ℃預(yù)變性1 min；30個(gè)循環(huán)為（98 ℃，10 s；50 ℃，30 s；72 ℃，30 s）；然后72 ℃，延伸5 min（所用儀器為Bio-rad T100梯度PCR儀）。PCR產(chǎn)物使用2%的瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測(cè)，然后根據(jù)PCR產(chǎn)物濃度進(jìn)行等量混樣，充分混勻后使用2%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)PCR產(chǎn)物，對(duì)目的條帶使用膠回收試劑盒（Qiagen公司）回收產(chǎn)物。使用TruSeq?DNA PCR-Free Sample Preparation Kit（Illumina公司）建庫(kù)試劑盒進(jìn)行文庫(kù)構(gòu)建，經(jīng)Qubit和Q-PCR定量合格后，使用HiSeq2500 PE250進(jìn)行上機(jī)測(cè)序（委托北京諾禾致源科技股份有限公司測(cè)定）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

測(cè)序后的序列按照標(biāo)準(zhǔn)方法處理后，利用Uparse軟件（Uparse v7.0.1001）對(duì)樣品有效序列進(jìn)行聚類(lèi)，以97%的一致性將序列聚類(lèi)成為OTU（基本分類(lèi)單元）。然后對(duì)OTU序列進(jìn)行物種注釋?zhuān)肕othur方法與SILVA（Release128，http://www.arb-silva.de/）的SSUrRNA數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行物種注釋分析，獲得分類(lèi)學(xué)信息并分別在各個(gè)分類(lèi)水平統(tǒng)計(jì)各樣本的群落組成。然后利用Qiime軟件（Version 1.7.0）計(jì)算基本分類(lèi)單元數(shù)、豐度指數(shù)（Chao1指數(shù)）和多樣性指數(shù)（Shannon指數(shù)），利用R軟件（Version 3.2.5）和相關(guān)軟件包進(jìn)行細(xì)菌群落組間差異分析（主坐標(biāo)分析、非度量多維尺度分析和Anosim分析）、組間差異物種分析和細(xì)菌功能預(yù)測(cè)分析（FAPROTAX（http://www.zoology.ubc.ca/louca/FAPROTAX）、Tax4Fun（http://tax4fun.gobics.de/））。其他數(shù)據(jù)采用Excel 2016、DPS（v7.05）進(jìn)行處理分析，多重比較采用LSD法，顯著性水平為α=0.05。

2 結(jié) 果

2.1 土壤生物化學(xué)性質(zhì)

化學(xué)氮肥和綠肥施用對(duì)旱地麥田土壤性質(zhì)有不同影響（表1）。與對(duì)照（CK）相比，化學(xué)氮肥處理（FP）僅顯著增加了土壤有機(jī)碳含量（8.0%），而對(duì)其他土壤性質(zhì)均無(wú)顯著性影響。氮肥+綠肥處理（FGM）顯著增加了土壤有機(jī)碳（20.0%）、微生物生物量碳（62.0%）、微生物生物量氮（35.9%）、可溶性有機(jī)碳（7.27%）和可溶性有機(jī)氮（56.3%）含量，而對(duì)土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量無(wú)顯著性影響。

表1 不同處理?xiàng)l件下土壤生物化學(xué)性質(zhì)Table 1 Biochemical properties of the soil relative to treatment

2.2 細(xì)菌群落豐度與多樣性

高通量測(cè)序后獲得691 724條有效序列，CK、FP和FGM處理的平均有效序列分別為76 689、80 774、73 112。經(jīng)過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)注釋后，共獲得34 134個(gè)OTU（基本分類(lèi)單元），CK、FP和FGM的平均OTU數(shù)為3 792，各處理之間無(wú)顯著性差異（表2）。細(xì)菌群落豐度指數(shù)（Chao1）和多樣性指數(shù)（Shannon）各處理之間均無(wú)顯著性差異。說(shuō)明與對(duì)照相比，化學(xué)氮肥和綠肥施用并未顯著改變細(xì)菌群落豐度及多樣性。

表2 不同處理細(xì)菌群落豐度與多樣性指數(shù)Table 2 Bacterial community richness （OTU number） and diversity indices （Chao1, Shannon） relative to treatment

2.3 細(xì)菌群落組成與群落結(jié)構(gòu)

細(xì)菌1 6 S r D N A 高通量測(cè)序序列經(jīng)物種注釋后共獲得49個(gè)門(mén)、101個(gè)綱、200個(gè)目、3 6 0個(gè)科和5 5 2個(gè)屬類(lèi)細(xì)菌。在門(mén)和屬水平上，細(xì)菌群落組成如圖1所示。可以看出在門(mén)水平，C K、F P和F G M處理的相對(duì)豐度＞1%的細(xì)菌分別占總細(xì)菌總數(shù)的95.0%、94.5%和94.3%。CK、FP和FGM各處理的菌群相對(duì)豐度無(wú)顯著性差異，其中優(yōu)勢(shì)菌群為變形菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteria）、放線(xiàn)菌門(mén)（Actinobacteria）、芽單胞菌門(mén)（Gemmatimonadetes）和擬桿菌門(mén)（Bacteroidetes），各處理的平均相對(duì)豐度分別為35.6%、18.6%、12.6%、7.2%和6.7%。在屬水平上，CK、FP和FGM各處理相對(duì)豐度≥0.5%的屬占總細(xì)菌屬的15.6%、13.3%和13.8%，其中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬為鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、乳酸菌屬（Lactobacillus）、節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）、Haliangium和Gaiella，各處理平均相對(duì)豐度分別為3.5%、0.8%、1.1%、1.2%和0.9%。這些優(yōu)勢(shì)菌群屬中，僅有乳酸菌屬（Lactobacillus）在CK、FP和FGM處理中存在顯著性差異，即FGM處理顯著低于CK和FP處理。此外，有部分其他細(xì)菌屬（相對(duì)豐度＜0.5%）在CK、FP、FGM處理之間存在著顯著性差異（表3），說(shuō)明化學(xué)氮肥和綠肥施用顯著改變了土壤細(xì)菌在屬水平上的群落組成。但從整體來(lái)看，排序分析（圖2）和Anosim分析（p（CK-FP）=1；p（CK-FGM）=1；p（FP-FGM）=0.7）均表明CK、FP、FGM處理之間的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)并無(wú)顯著性差異，說(shuō)明化學(xué)氮肥和綠肥施用并未改變土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。

圖1 不同處理?xiàng)l件下土壤細(xì)菌在門(mén)水平（A）和屬水平（B）上的優(yōu)勢(shì)物種豐度圖Fig. 1 Dominant species abundance map at the phylum（A） and genus （B）levels relative to treatment

表3 不同處理間相對(duì)豐度達(dá)到差異顯著的細(xì)菌屬（相對(duì)豐度＞0.1%）列表Table 3 List of soil bacterial genera （with abundance ＞ 0.1%） with significant difference between treatments

圖2 基于主坐標(biāo)（PCoA）（A）和非度量多維尺度（NMDS）（B）的群落結(jié)構(gòu)分析Fig. 2 The principal coordinate analysis （PCoA） （A） and non-metric multi dimensional scale （NMDS） analysis （B） of soil microbial community structures relative to treatment

2.4 細(xì)菌功能

根據(jù)16S序列的分類(lèi)注釋結(jié)果采用FAPROTAX工具對(duì)微生物群落功能注釋后共獲得63種功能分組，這些功能菌群包含1301個(gè)OTU，占全部OTU的16.3%，而其序列數(shù)占總序列數(shù)的27.7%。相對(duì)豐度較高的功能分組信息如圖3所示?？梢钥闯?，化能異養(yǎng)（包括chemoheterotrophy和aerobic chemoheterotrophy）、硝化作用（nitrification）、氨氧化作用（aerobic ammonia oxidation）、亞硝酸鹽氧化作用（aerobic nitrite oxidation）、硝酸鹽還原作用（nitrate reduction）功能類(lèi)細(xì)菌相對(duì)豐度較高，分別占總細(xì)菌群落的14.9%、3.3%、2.0%、1.2%和1.1%。采用Tax4Fun功能預(yù)測(cè)工具對(duì)微生物群落功能注釋后共獲得41種二級(jí)（Level 2）功能分組和271種三級(jí)（Level 3）功能分組，其相對(duì)豐度排名前10的功能分組如圖4所示。可以看出二級(jí)和三級(jí)分組中優(yōu)勢(shì)功能菌群的相對(duì)豐度在CK、FP、FGM各處理中均無(wú)顯著性差異。綠肥C/N比相對(duì)較低，還田后易被微生物快速分解，但分析數(shù)據(jù)表明參與碳氮代謝的微生物功能菌群（包括碳水化合物代謝、氨基酸代謝、氮代謝、氮循環(huán)等功能菌群）（圖3和圖4）在各處理之間并無(wú)差異，說(shuō)明在本研究條件下綠肥施用并未改變土壤微生物功能。

圖3 不同處理?xiàng)l件下基于FAPROTAX預(yù)測(cè)的細(xì)菌功能分組豐度圖Fig. 3 Abundance of soil bacterial function groups predicted with the FAPROTAX tool relative to treatment

3 討 論

3.1 化學(xué)氮肥和綠肥施用對(duì)土壤生物化學(xué)性質(zhì)的影響

本研究表明多年化學(xué)氮肥施用顯著提高了旱地土壤有機(jī)碳的含量，而對(duì)土壤微生物生物量氮、微生物生物量碳、可溶性有機(jī)氮、可溶性有機(jī)碳含量無(wú)顯著影響（表1），而王慧等［6］研究表明在黃土高原南部旱地，與對(duì)照相比，長(zhǎng)期化學(xué)氮肥施用除了顯著增加旱地土壤有機(jī)碳含量外，還顯著提高了土壤有機(jī)氮、微生物生物量氮含量。此外，化學(xué)氮肥施用提高了玉米-小麥輪作體系土壤有機(jī)碳和有機(jī)氮含量［5］、潮土有機(jī)氮含量［8］、淮河中游水稻土［9］和黃淮海平原潮土［7］土壤微生物生物量碳氮含量。同時(shí)也有研究表明化學(xué)氮肥施用對(duì)旱地土壤有機(jī)碳、微生物生物量碳含量無(wú)顯著性影響［21］。可以看出，化學(xué)氮肥施用對(duì)不同生態(tài)區(qū)土壤生物化學(xué)性質(zhì)影響不一，與不同區(qū)域土壤性質(zhì)與氣候有關(guān)。

圖4 不同處理?xiàng)l件下基于Tax4Fun預(yù)測(cè)的細(xì)菌功能分組豐度圖（A.二級(jí)功能分組，B.三級(jí)功能分組）Fig. 4 Abundance of soil bacterial function groups predicted with the Tax4Fun tool relative to treatment（A.functional groups at level 2, B. functional groups at level 3）

與化學(xué)氮肥施用處理不同，氮肥+綠肥處理顯著提高了土壤有機(jī)碳、微生物生物量氮、微生物生物量碳、可溶性有機(jī)氮、可溶性有機(jī)碳（表1）。與處于該區(qū)域的綠肥研究結(jié)果一致［22-24］，他們研究也表明在化學(xué)氮肥施用基礎(chǔ)上種植綠肥翻壓后土壤有機(jī)碳、微生物生物量碳含量較只施用化學(xué)氮肥處理顯著提高。此外，冬閑期間綠肥作物種植（紫云英、油菜和黑麥草）顯著提高了湖南祁陽(yáng)紅壤水稻土土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮含量［25-26］；夏閑期間種植綠肥（籽粒莧）翻壓后同樣在一定程度上提高了河北廊坊日光溫室蔬菜大棚土壤可溶性有機(jī)碳、有機(jī)氮含量［27］。由此可知，種植綠肥處理可改善不同生態(tài)系統(tǒng)土壤性質(zhì)，提高土壤肥力。

3.2 化學(xué)氮肥和綠肥施用對(duì)土壤細(xì)菌群落多樣性與功能的影響

化學(xué)氮肥施用對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)土壤細(xì)菌多樣性及群落組成有不同的影響［10,28-31］。本研究中，與對(duì)照相比，化學(xué)氮肥施用處理并未顯著改變旱地土壤的細(xì)菌多樣性（表2），與Koyama等［32］在美國(guó)北極苔原（Arctic tundra）和Shi等［30］在我國(guó)黑土土壤上的研究結(jié)果一致。同時(shí)亦有研究表明化學(xué)氮肥施用顯著提高［12］或降低了土壤細(xì)菌多樣性［10,28,33］。研究結(jié)果的差異可能與不同生態(tài)區(qū)土壤性質(zhì)如有機(jī)碳、pH等因素有關(guān)。本研究中，土壤有機(jī)碳含量相對(duì)較低，盡管氮肥施用提高了土壤有機(jī)碳含量，但該土壤有機(jī)碳的絕對(duì)值相對(duì)較低（如對(duì)照處理僅有6.96 mg kg-1），有機(jī)質(zhì)含量的提高不足以改變土壤細(xì)菌豐度及多樣性。而在我國(guó)東北的黑土上，土壤有機(jī)碳含量相對(duì)較高（15.8 mg kg-1），氮肥施用也提高了土壤有機(jī)碳含量，但其細(xì)菌多樣性反而下降，這與氮肥施用降低了土壤pH密切相關(guān)［33］。此外，化學(xué)氮肥施用處理還會(huì)影響到土壤中細(xì)菌群落組成。本研究中，化學(xué)氮肥施用處理未改變細(xì)菌門(mén)水平的群落組成（圖1 A），但改變了屬水平的群落組成（圖1B），與Zhong等［10］研究結(jié)果一致，說(shuō)明在黃土高原旱地，氮肥包括綠肥的合理使用對(duì)土壤微生物的多樣性影響較小。

與化學(xué)氮肥施用不同，現(xiàn)有多數(shù)研究均表明綠肥施用處理可增加土壤中細(xì)菌的豐度和多樣性。如綠肥施用處理顯著增加了黃土高原旱區(qū)土壤中微生物總數(shù)、細(xì)菌和放線(xiàn)菌數(shù)量［34］，明顯提高了湖北山地黃棕壤中細(xì)菌及微生物總的磷脂脂肪酸（PLFAs）含量（即微生物總數(shù)）［35］，顯著增加了湖南紅壤性水稻土細(xì)菌群落豐度與多樣性［23］和湘西煙田土壤細(xì)菌群落多樣性，其中黑麥草綠肥還田處理提高幅度最大［36］。此外，綠肥施用也改變了細(xì)菌群落組成，如在湘西煙田中，綠肥施用增加了變形菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteria）、放線(xiàn)菌門(mén)（Actinobacteria）和綠彎菌門(mén)（Chloroflexi）相對(duì)豐度［36］；在湖南紅壤性水稻土上，綠肥施用改變了變形菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteria）、放線(xiàn)菌門(mén)（Actinobacteria）、綠彎菌門(mén)（Chloroflexi）、厚壁菌門(mén)（Firmicutes）和浮霉菌門(mén)（Planctomycetes）的相對(duì)豐度［23］。而在本研究中，綠肥施用并未顯著影響到細(xì)菌的豐度、多樣性（表2）以及門(mén)水平的細(xì)菌群落相對(duì)豐度（圖1），僅改變了在屬水平的細(xì)菌群落相對(duì)豐度（圖1、表3）。研究結(jié)果的差異可能與不同生態(tài)區(qū)土壤性質(zhì)和氣候等因素有關(guān)。

細(xì)菌在土壤養(yǎng)分循環(huán)中起著重要作用，其功能在一定程度上決定土壤肥力高低，但同時(shí)易受外界環(huán)境條件如施肥的影響。李曉慧［37］研究表明長(zhǎng)期施氮肥導(dǎo)致了東北黑土土壤中氨氧化古菌豐度的下降和功能的退化，以及氨氧化細(xì)菌豐度的增加和功能的強(qiáng)化；卞碧云［38］研究表明長(zhǎng)期高量施氮肥（N870、N696）明顯降低了太湖地區(qū)設(shè)施栽培蔬菜地土壤氨單加氧酶功能基因（amoA）的數(shù)量，導(dǎo)致土壤氨氧化作用顯著降低，主要是由土壤酸化引起的。此外，綠肥施用也可在一定程度改變土壤中細(xì)菌功能，袁秀梅［39］研究表明蠶豆綠肥覆蓋或翻壓均促進(jìn)了土壤固氮功能細(xì)菌、氨化作用細(xì)菌、硝化作用細(xì)菌和反硝化作用等功能細(xì)菌數(shù)量的增長(zhǎng)，即綠肥施用促進(jìn)了土壤的固氮作用和氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程。但在本研究中，與對(duì)照相比，化學(xué)氮肥和綠肥施用并未改變土壤中參與氮循環(huán)功能（如氮代謝、氨基酸代謝、氨氧化作用、硝化作用等）、碳代謝功能（如碳水化合物代謝、維生素代謝、淀粉和蔗糖代謝等）和其他功能細(xì)菌相對(duì)豐度（圖3和圖4），這與不同研究中的土壤性質(zhì)和生態(tài)條件差異有關(guān)，亦可能與土壤細(xì)菌空間變異和高通量測(cè)序分析變異較大有關(guān)，導(dǎo)致處理之間變異較大，差異不顯著。

4 結(jié) 論

與對(duì)照相比，化學(xué)氮肥處理可顯著增加土壤有機(jī)碳含量，而氮肥+綠肥處理顯著提高了土壤有機(jī)碳、微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有機(jī)碳和有機(jī)氮含量?；瘜W(xué)氮肥和綠肥施用并未顯著影響細(xì)菌群落豐度、多樣性，未改變?cè)陂T(mén)水平上的細(xì)菌群落組成以及主要功能基因細(xì)菌相對(duì)豐度，但改變了細(xì)菌在屬水平的群落組成。因此，化學(xué)氮肥和綠肥施用對(duì)該區(qū)域旱地土壤的細(xì)菌多樣性、群落組成和功能影響相對(duì)較小，但可在一定程度上提高土壤肥力。

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