河套灌區(qū)不同秋澆年限對土壤細(xì)菌群落的影響

張曉麗，張宏媛，盧闖，逄煥成，靳存旺，高喜，程挨平，李玉義

河套灌區(qū)不同秋澆年限對土壤細(xì)菌群落的影響

張曉麗1，張宏媛1，盧闖1，逄煥成1，靳存旺2，高喜3，程挨平3，李玉義1

（1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2五原縣農(nóng)牧業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古五原 015100；3內(nèi)蒙古河套灌區(qū)義長灌域管理局義和渠管理所，內(nèi)蒙古五原 015100）

【】針對內(nèi)蒙古河套灌區(qū)農(nóng)民自愿放棄秋澆造成干地面積逐漸增多的現(xiàn)象，通過調(diào)查研究不同秋澆年限對鹽堿土壤細(xì)菌群落組成差異的影響，為灌區(qū)鹽堿地改良與秋澆制度改革提供科學(xué)依據(jù)。選取鹽荒地（CK）、一直秋澆（AUI1）、隔2—3年秋澆（AUI2）、3—4年不秋澆（AUI3）以及6—7年不秋澆（AUI4）5種類型的典型地塊，采用高通量測序（Illumina HiSeq）技術(shù)，分析不同秋澆年限處理下土壤細(xì)菌群落的變化特征，并對土壤化學(xué)性質(zhì)與細(xì)菌群落進(jìn)行了冗余分析以及與群落組成的相關(guān)性分析。AUI1和AUI2處理對降低0—30 cm土層鹽分含量最顯著，分別比CK、AUI3、AUI4降低了128.82%和29.04%、108.76%和17.72%、108.44%和17.55%，在30—40 cm土層AUI1處理的鹽分含量顯著低于其他處理；各個土層的pH值均以AUI2處理最低，其0—40 cm土層pH平均值較CK、AUI1、AUI3、AUI4處理分別顯著降低了0.28、0.32、0.16、0.88個單位（＜0.05）。另外，AUI2處理0—40 cm土層微生物量碳平均含量分別較CK、AUI1、AUI3、AUI4提高了252.89%、148.59%、58.10%和60.10%，可溶性有機碳平均含量分別提高了48.41%、29.42%、6.01%和14.27%（＜0.05）。AUI1與AUI2處理間的豐富度指數(shù)（ACE和Chao1）顯著高于CK、AUI3和AUI4處理（＜0.05）。變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）和擬桿菌門（Bacteroidetes）為不同秋澆年限處理的3大優(yōu)勢菌門，占所有菌門的53.93%，而AUI2、AUI3處理分別有利于增加擬桿菌門、酸桿菌門的豐度（＜0.05）。相關(guān)性分析結(jié)果表明，變形菌門（Proteobacteria）和綠彎菌門（Chloroflexi）與土壤微生物量碳和可溶性有機碳均具有很強的負(fù)相關(guān)性，其中與微生物量碳的相關(guān)系數(shù)分別為（=-0.559**和-0.522*），與可溶性有機碳的相關(guān)系數(shù)分別為（=-0.795**和-0.820**）；而放線菌門（Actinobacteria）、奇古菌門（Thaumarchaeota）、厚壁菌門（Firmicutes）和疣微菌門（Verrucomicrobia）均與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤微生物量碳和可溶性有機碳呈顯著正相關(guān)。因子分析顯示，土壤鹽分、pH、微生物量和可溶性有機碳總共解釋了97%的群落變化，成為土壤細(xì)菌群落組成變化的主控因子，貢獻(xiàn)率依次為：土壤鹽分＞pH＞微生物量碳＞可溶性有機碳。隔2—3年秋澆（AUI2）處理不僅可以有效降低耕層土壤鹽分并能使0—40 cm土層微生物量碳和可溶性有機碳含量顯著增加，而且還可提高土壤優(yōu)勢菌群中擬桿菌門的相對豐度。綜上所述，隔2—3年秋澆（AUI2）是河套地區(qū)兼顧鹽堿土壤改良與節(jié)水的優(yōu)化措施。

秋澆；土壤細(xì)菌；群落結(jié)構(gòu)；多樣性；鹽堿土；高通量測序；內(nèi)蒙古河套灌區(qū)

0 引言

【研究意義】內(nèi)蒙古河套地區(qū)是我國西部地區(qū)重要的糧油基地，同時也是我國重要的生態(tài)屏障。河套地區(qū)地處生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)域，極高的蒸降比、封閉地形以及長期引黃灌溉造成嚴(yán)重的土壤次生鹽漬化，鹽堿化耕地比例接近50%[1-3]?！扒餄病笔呛犹椎貐^(qū)特定的自然氣候條件下，為適應(yīng)當(dāng)?shù)赝寥栏?、作物種植、鹽堿地改良和水資源合理利用，在長期經(jīng)驗積累中形成的一種有效灌溉制度[4]，其目的是在于通過每年10—11月份進(jìn)行的一次大規(guī)模灌溉淋洗田間鹽分和調(diào)整土壤墑情，為來年春播創(chuàng)造良好的土壤水鹽條件。但是，近年來河套地區(qū)受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動，種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，特別是短生育期的向日葵種植面積大幅度增加，使得部分農(nóng)民不再秋澆，或改秋澆為春灌等等[5]。目前，不秋澆的勢頭越來越猛，造成干地面積逐年大幅度增加。據(jù)統(tǒng)計，河套地區(qū)現(xiàn)有灌溉面積71.5萬hm2，自2014年開始每年秋澆干地面積基本保持13.3萬hm2左右[6]。灌溉制度改變后多年形成的水鹽動態(tài)平衡打破，必然影響整個河套地區(qū)水鹽平衡狀況，導(dǎo)致排入烏梁素海的總鹽量減少，而留在灌區(qū)內(nèi)的總鹽量增加，長此以往可能會引起耕地鹽堿化程度加劇[1]。土壤微生物在一定程度上能夠反映土壤質(zhì)量，通過調(diào)查不同秋澆年限對土壤環(huán)境和微生物群落多樣性及組成的影響，確定一個合理的秋澆間隔年限，以期為河套灌區(qū)鹽堿地改良與秋澆制度改革提供科學(xué)依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】有研究表明，秋澆后的土壤溫度適宜，在微生物的作用下可以加速枯枝敗葉的腐爛，有利于提高土壤肥力，減輕病蟲危害[6]。但是隨著秋澆的發(fā)展以及灌水量的增大，使之排水不暢，造成地下水位大幅度上升以及次生鹽堿化問題[3]。土壤的鹽堿度變化直接影響其微生物的數(shù)量及群落結(jié)構(gòu)。我國學(xué)者在研究濱海和內(nèi)陸鹽堿地的微生物數(shù)量時發(fā)現(xiàn)，隨著土壤鹽堿化程度的加重，土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量及微生物總數(shù)呈現(xiàn)顯著降低的趨勢[7-9]。而對于鹽堿地來說一個適度的灌溉量是微生物數(shù)量增長的必要條件，過少和過多的灌溉量均不利于微生物繁殖[10]。目前對于河套地區(qū)鹽堿土壤秋澆的研究集中在節(jié)水潛力、脫鹽效果、養(yǎng)分淋溶等方面[11-13]，而秋澆制度變化對鹽堿土壤微生物方面的研究鮮見報道?！颈狙芯壳腥朦c】細(xì)菌是土壤微生物中最主要和最活躍的類群，直接參與土壤中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化與循環(huán)。目前有關(guān)不同鹽堿程度對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及組成的影響研究較多[14-15]，但針對不同秋澆年限條件下土壤細(xì)菌群落多樣性及其組成，以及秋澆引發(fā)的細(xì)菌群落組成差異與土壤環(huán)境因子的關(guān)系研究鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以鹽荒地為對照（CK），通過選擇不同秋澆年限地塊，采用高通量測序技術(shù)明確不同秋澆年限對土壤細(xì)菌群落多樣性及組成的影響，闡明不同秋澆年限農(nóng)田土壤細(xì)菌群落組成差異及其與土壤鹽分、pH、微生物量碳、可溶性有機碳等的相互關(guān)系，研究結(jié)果可為河套灌區(qū)鹽堿地改良與秋澆制度改革提供相應(yīng)的科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于內(nèi)蒙古五原縣勝豐鎮(zhèn)（41.07°N、108.00°E，海拔1 022 m），該地區(qū)屬于中溫帶大陸性氣候，全年日照時數(shù)3 263 h，年均溫6.1℃，≥10℃的積溫3 392℃，無霜期117—136 d。該地區(qū)位于河套平原腹地，處于黃河灌溉區(qū)，具有光能豐富、日照充足、晝夜溫差大、降雨量少而集中的特點，土壤類型以粉砂壤土為主。

1.2 試驗處理

2017年9月20日，作物收獲后且秋澆未開始前，在農(nóng)田基本理化性狀一致的典型示范區(qū)中，以鹽荒地為對照（CK），選取一直秋澆（AUI1）、隔2—3年秋澆（AUI2）、3—4年不秋澆（AUI3）、6—7年不秋澆（AUI4）等5種不同秋澆年限處理的地塊，每塊樣地667 m2以上，為確保取樣點的代表性，取樣時包含了路邊、溝渠與田埂的結(jié)合部等環(huán)境。樣點分布示意圖如圖1所示：即不管地塊是否緊鄰溝渠或路邊，都會采取如下等距離法進(jìn)行取樣，每個點用土鉆取0—10、10—20、20—30和30—40 cm 4個土層的土壤樣品，取完分別將1、5、7、9、11；3、6、10、13、15；2、4、8、12、14不同土層的土壤樣品混在一起，視作3次重復(fù)。

圖1 樣點分布示意圖

1.3 取樣方法與數(shù)據(jù)測定

1.3.1 土壤鹽分、pH的測定 作物收獲后，在兩行作物中間位置（地膜下）取土進(jìn)行土壤鹽分、pH測定，取土層次為0—10、10—20、20—30、30—40 cm，帶回實驗室自然風(fēng)干，磨碎，過2 mm篩，以1﹕5的土水比提取土壤溶液上清液，用pH計（FE20）和電導(dǎo)率儀（DDS-307）分別測定土壤pH和電導(dǎo)率，電導(dǎo)率根據(jù)經(jīng)驗公式換算為土壤鹽分含量。

土壤鹽分含量（g·kg-1）=電導(dǎo)率×0.064×5×10/1000

1.3.2 土壤可溶性有機碳、微生物量碳含量的測定 作物收獲后，取0—40 cm土層的土壤樣品，每10 cm一層，用移動保溫箱帶回實驗室。土壤微生物量碳（MBC）和可溶性有機碳（DOC）采用氯仿熏蒸-K2SO4提取法測定[16]。以不熏蒸土樣提取的有機碳作為土壤可溶性有機碳（DOC）；以熏蒸土樣與不熏蒸土樣提取的有機碳差值除以轉(zhuǎn)換系數(shù)KC（本研究取值為0.38）計算土壤微生物量碳（MBC）。

1.3.3 土壤細(xì)菌群落測定 在食葵收獲后取0—30 cm土層土壤樣品，將土樣放入牛皮紙袋并迅速保存于4℃冷藏箱帶回實驗室進(jìn)行土壤細(xì)菌群落的測定。稱取約0.33 g經(jīng)冷凍干燥處理的土壤樣品，使用 Fast DNA Spin Kit for Soil DNA 提取試劑盒（MP Biomedicals，USA），參照試劑盒使用說明提取樣品中的總DNA。并用1% 凝膠電泳檢測提取的DNA質(zhì)量，同時用Nano Drop 2000 UV-Vis Spectrophotometer（Thermo Fisher Scientific, USA）測定濃度。

細(xì)菌使用16S rRNA基因通用引物515F（5￠-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3￠）和 907R （5￠-CCGTCAATTCCTTTGAGTTT-3￠）進(jìn)行目的基因擴增。PCR反應(yīng)條件為：98℃預(yù)變性1 min，98℃變性10 s，50℃退火30 s，72℃延伸30 s，共30個循環(huán)，最后在72℃下延伸5 min。反應(yīng)產(chǎn)物用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測。通過Hiseq 2500平臺（Illumina，SanDiego，CA，USA）進(jìn)行測序（諾禾致源生物信息科技有限公司，北京）。

原始序列使用 Pandaseq（V 2.7）軟件進(jìn)行拼接，再用 Trimmomatic（V 0.30）軟件去除引物和接頭序列，使用 Usearch（V 8.0）軟件將拼接過濾后的序列與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，去除嵌合體序列（chimera sequence），最終得到有效序列數(shù)據(jù)。利用 RDP classifier 貝葉斯算法對97% 相似水平上進(jìn)行操作分類單元（operational taxonomic units，OTUs）聚類[17-19]，根據(jù) OTUs聚類結(jié)果，對每個 OTUs的代表序列做物種注釋，得到對應(yīng)的物種信息和基于物種的相對豐度分布情況，同時，對OTUs進(jìn)行相對豐度、Alpha多樣性計算等分析[19]，得到樣品內(nèi)物種豐富度和均勻度信息、不同樣品或分組間的共有和特有OTUs信息等。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與圖表制作，使用DPS 6.55軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的方差比較，采用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗（＜0.05）。使用CANOCO4.5 軟件進(jìn)行土壤化學(xué)性質(zhì)與細(xì)菌群落組成的主分量分析（PCA）以及對土壤化學(xué)性質(zhì)和細(xì)菌群落多樣性進(jìn)行了冗余分析（RDA）；土壤微生物群落組成與土壤理化性質(zhì)之間的 Pearson 相關(guān)性分析采用 SPSS 13.0 計算。圖表數(shù)據(jù)均為 3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果

2.1 不同秋澆年限對土壤鹽分、pH及微生物量碳與可溶性有機碳含量的影響

2.1.1 土壤鹽分 由表1可以看出，AUI1處理的鹽分含量整體偏低，主要聚集在土壤表層0—10 cm處，隨著土層的加深鹽分含量基本呈下降趨勢；AUI2和AUI3處理的鹽分含量隨著土層的加深在逐漸增大；而CK和AUI4處理的鹽分表聚性較強。

在0—10 cm土層，AUI1處理的鹽分含量最低，為1.57 g·kg-1，顯著低于其他4個處理，其次鹽分含量比較低的是AUI2處理，而鹽分含量最高的是CK和AUI4處理；在10—20 cm土層，鹽分含量的高低順序是CK＞AUI4＞AUI3＞AUI2＞AUI1處理，且AUI1處理的鹽分含量分別比CK、AUI4、AUI3和AUI2處理顯著降低了143.82%、176.31%、192.45%和218.40%（＜0.05）；在20—30 cm土層，鹽分含量最低的仍為AUI1處理，其次為AUI2處理，接下來是CK和AUI4處理，而鹽分含量最高的為AUI3處理，為2.29 g·kg-1，且AUI1、AUI2、AUI4和CK處理的鹽分含量分別比AUI3處理顯著降低了188.13%、15.21%、11.61%和8.32%（＜0.05）；在30—40 cm土層，鹽分含量的高低順序為AUI1＜AUI4＜CK＜AUI3＜AUI2處理，AUI1、AUI3、AUI4和CK處理的鹽分含量分別比AUI2處理顯著降低了313.47%、11.36%、70.79%和41.00%（＜0.05）。且在每個土層各個處理間的鹽分含量是有顯著差異的。

總體來說，在0—30 cm土層處，AUI1和AUI2處理的鹽分含量最低，而在30—40 cm土層處AUI1處理的鹽分含量依然是最低的，可見除了一直秋澆（AUI1）是降低鹽分最好的措施之外，隔2—3年秋澆處理（AUI2）對于降低0—30 cm土層的鹽分是可行的。

2.1.2 土壤pH 收獲后各處理0—40 cm土層pH值的變化如表1所示，各處理在0—10 cm表層存在顯著差異，其中以AUI2處理的pH值最低，較CK、AUI1、AUI3、AUI4處理分別顯著降低了0.29、0.19、0.11、0.78個單位（＜0.05），AUI1與AUI3之間沒有顯著差異；在10—20和30—40 cm土層，除了CK與AUI1處理間的pH值無顯著差異外，其他各處理間均存在顯著差異，其中AUI2處理的pH值最低，分別平均較CK、AUI1、AUI3、AUI4處理分別顯著降低了0.43、0.66、0.25、1.72個單位（＜0.05）；而在20—30 cm土層，AUI2處理的pH值較CK、AUI1、AUI3、AUI4處理分別顯著降低了0.10、0.25、0.12、0.87個單位（＜0.05）；CK與AUI3處理間差異不顯著。總的來說各個土層的pH值均以AUI2處理最低，其均值為8.33，其次為AUI3、AUI1、CK處理，而AUI4處理的pH值最高且為9.22，AUI2處理的pH值較CK、AUI1、AUI3、AUI4處理在0—40 cm土層分別顯著降低了0.28、0.32、0.16、0.88個單位（＜0.05）。

2.1.3 土壤微生物量碳與可溶性有機碳 由表1還可以看出，各處理土壤微生物量碳含量在0—10 cm土層依次表現(xiàn)為AUI2＞AUI1＞AUI4＞AUI3＞CK且AUI2處理的微生物量碳含量較AUI1、AUI3、AUI4和CK處理顯著增加了13.10%、63.82%、13.83%和78.52%（＜0.05）；而在10—40 cm土層，AUI1處理的微生物量碳含量最高，AUI2處理次之，AUI2處理較AUI3、AUI4和CK處理分別平均顯著增加了54.38%、86.41%、203.18%（＜0.05）；除了AUI1處理的微生物量碳含量是隨著土層的加深在逐漸增大，且在20—30 cm土層處達(dá)到最大外，其他各處理的微生物碳含量都隨著土層的加深在減小，并且除0—10 cm表層的AUI2和AUI4處理外，各個處理在各個土層間的微生物碳含量的差異顯著。

表1 收獲后不同處理0—40cm土層鹽分、pH及活性有機碳含量

土壤可溶性有機碳含量在0—20和30—40 cm土層表現(xiàn)為AUI1處理最高，AUI2處理次之，且AUI1和AUI2處理的土壤可溶性有機碳含量在0—20和30—40 cm土層平均較CK、AUI3和AUI4分別提高了55.04%和28.58%、45.29%和20.49%、38.89%和15.19%；各處理土壤可溶性有機碳含量在20—30 cm土層依次表現(xiàn)為AUI2＞AUI1＞AUI4＞AUI3＞CK且AUI2處理較CK、AUI1、AUI3、AUI4處理顯著增加了32.09%、3.80%、27.30%和7.65%（＜0.05）。

2.2 不同秋澆年限處理的高通量測序方法分析

2.2.1 土壤細(xì)菌多樣性分析 通過高通量測序，AUI1、AUI2、AUI3、AUI4、CK 5個樣品原始序列條數(shù)分別為92 266、89 039、89 639、95 582、80 806，過濾掉低質(zhì)量的序列后，有效序列分別為89 950、87 116、87 947、93 294、78 958。將這些序列在 97%相似度聚類為用于物種分類的 OTU，然后通過最小樣本序列數(shù)對其進(jìn)行抽平，再通過隨機抽樣的方法抽取一定數(shù)量的個體，以抽到的序列數(shù)與它們所代表的 OTU 數(shù)目構(gòu)建稀釋性曲線。從圖2可知，OTU 數(shù)均隨序列的增加而增大，不同處理之間表現(xiàn)為CK＞AUI4＞AUI1＞AUI2＞AUI3。隨 OTU數(shù)的增大，5種處理細(xì)菌稀釋曲線均基本趨于平緩，但仍未達(dá)到飽和，說明測序數(shù)據(jù)量漸進(jìn)合理，更多的測序數(shù)據(jù)對發(fā)現(xiàn)新的OTU貢獻(xiàn)率較小，另外，測序覆蓋率均高于90%，也表明本次測序深度合理，基本能代表樣本的真實情況（圖2）。

微生物多樣性是一個群落穩(wěn)定性的標(biāo)尺，反映環(huán)境的生態(tài)機制和外界脅迫對群落的影響。通過表2所示的不同處理土壤樣品細(xì)菌多樣性發(fā)現(xiàn)，各個處理的土壤細(xì)菌群落Shannon、Simpson指數(shù)差異均不顯著（＞0.05）。而AUI1、AUI2、AUI3處理的土壤細(xì)菌群落Chao1和ACE豐富度指數(shù)分別較CK顯著提高了30.14%和29.24%、14.02%和12.51%、9.93%和8.95%，較AUI4顯著提高了28.63%和28.41%、12.69%和11.79%、8.65%和8.26%（＜0.05），且CK與AUI4處理間差異未達(dá)到顯著水平，而AUI1、AUI2、AUI3處理間存在顯著差異。

圖2 細(xì)菌稀釋曲線分析

表2 不同處理細(xì)菌群落多樣性分析

2.2.2 土壤細(xì)菌群落組成 由門水平的細(xì)菌群落組成（圖3）可知，變形菌門（Proteobacteria）相對豐度最高，占19.98%—34.01%，平均為25.57%，其次為酸桿菌門（Acidobacteria），占12.22%—23.48%，平均為15.97%，隨后依次為擬桿菌門（Bacteroidetes，7.98%—12.34%）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes，6.53%—12.97）、放線菌門（Actinobacteria，8.02%— 10.48%）、奇古菌門（Thaumarchaeota，1.05%—8.00%）、綠彎菌門（Chloroflexi，4.05%—7.98%）、浮霉菌門（Planctomycetes，2.30%—6.55%）、疣微菌門（Verrucomicrobia，1.89%—4.52%）、厚壁菌門（Firmicutes，1.05%—2.61%）。CK處理中只有變形菌門的相對豐度均高于其他4個處理，而其余菌門在AUI1、AUI2、AUI3和AUI4處理間的響應(yīng)不同。具體表現(xiàn)為，AUI1處理有利于增加放線菌門、奇古菌門、疣微菌門和厚壁菌門的相對豐度；AUI2處理有利于擬桿菌門和芽單胞菌門的相對豐度；AUI3處理有利于增加酸桿菌門、綠彎菌門和浮霉菌門的相對豐度；而AUI4處理不利于增加任何一門細(xì)菌的相對豐度。說明在細(xì)菌群落組成前10的菌門中，AUI3處理增加了相對豐度較大的擬桿菌門和相對豐度較小的綠彎菌門和浮霉菌門；AUI1處理增加了相對豐度居中和最小的放線菌門、奇古菌門和疣微菌門、厚壁菌門；而AUI2處理增加了相對豐度第三和第四的擬桿菌門和芽單胞菌門相對豐度。

Proteobacteria：變形菌門，Acidobacteria：酸桿菌門，Bacteroidetes：擬桿菌門，Gemmatimonadetes：芽單胞菌門，Actinobacteria：放線菌門，Thaumarchaeota：奇古菌門，Chloroflexi：綠彎菌門，Planctomycetes：浮霉菌門，Verrucomicrobia：疣微菌門，F(xiàn)irmicutes：厚壁菌門，Others：其他

2.2.3 影響不同秋澆年限土壤細(xì)菌群落的因子分析 由土壤化學(xué)性質(zhì)參數(shù)與細(xì)菌群落組成的主分量分析（圖4-a）可知，相同處理的土壤都聚集在一起，且不同處理的土壤都彼此分開。這說明不同秋澆年限處理對土壤細(xì)菌群落組成的影響具有顯著差異性。土壤鹽分、pH、微生物量碳與可溶性有機碳4個土壤環(huán)境因子變量覆蓋了78.83%的土壤環(huán)境信息，這足以說明是這些因素的共同作用影響了不同秋澆年限土壤細(xì)菌群落的組成，將AUI1、AUI2、CK、AUI4和AUI3土壤區(qū)分開，但AUI4和CK、AUI1和AUI2處理的土壤較為接近。

通過對不同秋澆年限土壤細(xì)菌群落多樣性與土壤環(huán)境關(guān)系冗余分析（圖4-b）發(fā)現(xiàn)，土壤鹽分（SC）和pH對細(xì)菌群落的豐富度（chao1、ACE）指數(shù)呈現(xiàn)較強的負(fù)相關(guān)性，說明土壤鹽分和pH的改變可以顯著影響土壤細(xì)菌菌群變化。4個理化因子總共解釋了97.9%的群落變化，影響順序依次為：土壤鹽分＞pH＞微生物量碳＞可溶性有機碳，其中土壤鹽分解釋了91.3%，土壤pH解釋了4.9%，因此土壤鹽分和pH是改變不同秋澆年限土壤細(xì)菌群落多樣性的主控環(huán)境因子。

不同秋澆年限中優(yōu)勢細(xì)菌群落（門水平）與土壤化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性分析（表3）表明，除了相對豐度較高的酸桿菌門（Acidobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）和浮霉菌門（Planctomycetes）與4個化學(xué)性質(zhì)都不具有相關(guān)性外，其他優(yōu)勢細(xì)菌群落對土壤化學(xué)性質(zhì)的響應(yīng)不同，并且每個細(xì)菌群落與土壤pH均無顯著相關(guān)性。其中，相對豐度靠前的變形菌門與土壤微生物量碳和可溶性有機碳均具有很強的負(fù)相關(guān)性（分別為-0.559**和-0.522*）；放線菌門、奇古菌門和疣微菌門均與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)（分別為-0.620*、-0.719*和-0.679**），與土壤微生物量碳和可溶性有機碳呈顯著正相關(guān)；而綠彎菌門與土壤鹽分呈顯著正相關(guān)（為0.765**），與土壤微生物量碳和可溶性有機碳呈顯著負(fù)相關(guān)（分別為-0.795**和-0.820**）；厚壁菌門僅與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)（為-0.559*）。這說明土壤鹽分含量的增加不利于放線菌門、奇古菌門、疣微菌門和厚壁菌門細(xì)菌菌群的生長繁殖，有利于綠彎菌門細(xì)菌菌群的生長繁殖；微生物量碳和可溶性有機碳含量的提高不利于變形菌門、綠彎菌門細(xì)菌菌群的生長繁殖，有助于放線菌門、奇古菌門和疣微菌門細(xì)菌菌群的生長繁殖。

DOC：可溶性有機碳；MBC：微生物量碳；SC：鹽分；CK：鹽荒地；AUI1：一直秋澆；AUI2：隔2—3年秋澆；AUI3：3—4年不秋澆；AUI4：6—7年不秋澆

表3 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)相關(guān)關(guān)系

*表示相關(guān)顯著（＜0.05），**表示相關(guān)極顯著（＜0.01） *and** indicate significance differences at 0.05 and 0.01 levels

3 討論

3.1 不同秋澆年限對土壤理化性質(zhì)的影響

有研究表明，秋澆可以充分改變鹽分在土體中的空間分布，起到良好的淋鹽、保墑作用，但由于該地區(qū)較小的排灌比導(dǎo)致秋澆僅能將耕作層中的鹽分淋洗到深層土壤、地下水及鹽荒地中[20]，第二年經(jīng)過凍融交替、整個作物生育期至秋季作物收獲后鹽分又返回地表[21]。而不秋澆地塊由于缺乏大水壓鹽往往鹽分分布在表層0—20 cm處，所以這使得該地區(qū)不秋澆農(nóng)田的土壤鹽分高于秋澆農(nóng)田土壤[22]，本研究中鹽荒地（CK）與6—7年不秋澆（AUI4）處理在0—20 cm處秋澆鹽分含量顯著高于其他處理的結(jié)果也印證這一觀點。本研究結(jié)果還表明，一直秋澆（AUI1）處理的土壤鹽分含量隨著土層的加深在逐漸減小，隔2—3年秋澆（AUI2）和3—4年不秋澆（AUI3）的土壤鹽分含量隨著土層的加深在逐漸增大。但一直秋澆（AUI1）和隔2—3年秋澆（AUI2）處理的土壤鹽分含量在0—30 cm土層平均顯著低于CK、AUI3和AUI4處理，從單純節(jié)水角度考慮，隔2—3年秋澆是該地區(qū)淋洗耕層鹽分以及減少灌溉優(yōu)先考慮的措施。土壤pH值是反映鹽堿土壤改良狀況的重要指標(biāo)，與土壤微生物的活性、有機質(zhì)的分解、土壤養(yǎng)分的釋放與固定等密切相關(guān)[23]。本研究發(fā)現(xiàn)隔2—3年秋澆（AUI2）處理的土壤pH值最低，且顯著低于一直秋澆（AUI1）處理，并且隨著不秋澆年限的增加，土壤pH值逐漸增高，同時6—7年不秋澆（AUI4）處理的pH值顯著高于鹽荒地（CK），由此可見，一直秋澆以及長時間不秋澆處理均對降低pH值效果不顯著，太長時間不秋澆會造成pH值顯著升高。綜上所述，隔2—3年秋澆（AUI2）有利于降低0—30 cm土層鹽分，從而達(dá)到淋洗鹽分及降低土壤pH的作用。

土壤微生物量碳與可溶性有機碳碳含量與鹽堿化程度有關(guān)[24]，本研究所涉及的不同秋澆年限對活性有機碳的影響，歸根結(jié)底是鹽堿化程度不同造成的。有研究表明，隨著鹽漬化程度的加重土壤微生物碳和可溶性有機碳顯著減少[15]，本研究中結(jié)果也表明，一直秋澆（AUI1）和隔2—3年秋澆（AUI2）處理的微生物碳和可溶性有機碳顯著高于3—4年不秋澆（AUI3）、6—7年不秋澆（AUI4）以及鹽荒地（CK）。這反映了鹽分脅迫對微生物量碳與可溶性碳具有抑制效應(yīng)，與康健等[25]對不同植被類型對濱海鹽堿地土壤有機碳庫的影響的研究結(jié)果相似。所以一直秋澆（AUI1）和隔2—3年秋澆（AUI2）處理對提高土壤活性有機碳的效果最顯著。

3.2 不同秋澆年限對土壤細(xì)菌群落多樣性及組成的影響

不同秋澆年限對微生物的影響也是由于鹽堿差異造成的。有研究表明，不同鹽堿脅迫對土壤細(xì)菌群落多樣性（Shannon和Simpson）指數(shù)和豐富度（Chao1和ACE）指數(shù)無顯著影響[26]，Andronov等[27]對哈薩克斯坦Akkol湖附近鹽漬土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的研究中也表明細(xì)菌群落多樣性（Shannon和Simpson）和豐富度（Chao1和ACE）指數(shù)不隨鹽度的增加而降低，這可能是因為細(xì)菌對鹽漬化環(huán)境有很快的適應(yīng)能力[26]。但同時也有研究表明，隨著鹽堿化程度的加劇，土壤細(xì)菌群落的（Shannon和Simpson）指數(shù)和豐富度（Chao1和ACE）指數(shù)都顯著降低[14]，孫佳杰等[9]的研究也指出土壤微生物數(shù)量隨著鹽堿化程度的增加而減少。而本研究發(fā)現(xiàn)，不同秋澆年限處理的土壤細(xì)菌多樣性（Shannon和Simpson）指數(shù)無顯著差異，一直秋澆（AUI1）和隔2—3年秋澆（AUI2）處理的土壤細(xì)菌豐富度（Chao1和ACE）指數(shù)顯著高于其他處理，且隨著不秋澆年限的增加，其豐富度（Chao1和ACE）指數(shù)逐漸減小，逐漸接近于鹽荒地?？梢娨恢鼻餄玻ˋUI1）和隔2—3年秋澆（AUI2）處理可以顯著提高土壤細(xì)菌豐富度（Chao1和ACE）指數(shù)。

通過對不同秋澆年限處理的10大優(yōu)勢菌門分析（圖3）發(fā)現(xiàn)，變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）和擬桿菌門（Bacteroidetes）是不同秋澆年限處理中相對豐度最高的3個菌門，占所有優(yōu)勢菌門的53%以上，這表明變形菌、酸桿菌和擬桿菌在鹽堿土壤中的生長能力較強。變形菌門在鹽堿土壤中相對豐度最高與大部分研究類似[28—29]，這是由于變形菌門具有較好的耐鹽性[30]，以及其包括多種病原菌和固氮菌，可以利用有機物分解產(chǎn)生的氨氣、甲烷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長代謝活動[28]，這與本研究中所表明的變形菌門在CK和AUI4處理中相對豐度最高的結(jié)果一致。而本研究中酸桿菌門和擬桿菌門相對豐度的提高可能與不同秋澆年限造成的鹽堿程度有關(guān)。一些研究表明擬桿菌門細(xì)菌相對豐度與土壤鹽度呈顯著正相關(guān)，對高鹽環(huán)境具有較強的抗性，是鹽堿土中的優(yōu)勢種群，屬于中度嗜鹽菌[26]。而本研究也發(fā)現(xiàn)擬桿菌門在AUI2處理中的相對豐度最高，在CK、AUI1和AUI4處理中相對豐度居中，而在AUI3處理中的相對豐度最低，可見擬桿菌門細(xì)菌的生長是有一個適宜的鹽分范圍的，鹽分過高或過低均不利于其生長繁殖。但就本研究而言，擬桿菌門最適宜在隔2—3年秋澆（AUI2）處理中繁殖。而酸桿菌門是嗜酸性細(xì)菌，堿性土壤環(huán)境不利于其生長，所以在堿性環(huán)境中酸桿菌門細(xì)菌豐度相對較低[31]，但本研究結(jié)果卻表明酸桿菌門細(xì)菌是僅次于變形菌門細(xì)菌的第二優(yōu)勢種群，這可能是因為酸桿菌門可以生長在土壤養(yǎng)分較缺的環(huán)境中[32]。

3.3 土壤化學(xué)性質(zhì)與細(xì)菌群落多樣性的冗余分析以及與群落組成的相關(guān)性分析

細(xì)菌群落多樣性與土壤化學(xué)性質(zhì)參數(shù)的冗余分析（圖4）表明，土壤鹽分對細(xì)菌群落多樣性的影響最顯著，這與丁新景等[33]的研究結(jié)果一致。而土壤pH、微生物量碳和可溶性有機碳也對細(xì)菌群落有一定的影響，其中土壤pH對細(xì)菌群落多樣性指數(shù)（Simpson和Simpson）呈現(xiàn)較強的負(fù)相關(guān)性，土壤微生物量碳對細(xì)菌群落的豐富度指數(shù)（Chao1和ACE）呈現(xiàn)比較強的正相關(guān)性，其中土壤鹽分解釋了91.3%的群落變化，土壤pH解釋了4.9%的群落變化，而土壤微生物量碳和可溶性有機碳總共解釋了1.7%的群落變化，這說明土壤鹽分和pH是引起土壤細(xì)菌群落多樣性變化的重要因子。有研究發(fā)現(xiàn)擬桿菌門與土壤鹽分呈顯著正相關(guān)，浮霉菌門與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)，而變形菌門具有較好的耐鹽性，是鹽堿土壤中的優(yōu)勢種群[26]。本研究對優(yōu)勢細(xì)菌群落（門水平）與土壤化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性分析（表3）表明，除了酸桿菌門、擬桿菌門和芽單胞菌門與土壤化學(xué)性質(zhì)無顯著相關(guān)性外，其他優(yōu)勢菌門與土壤化學(xué)因子都有一定的相關(guān)性。其中放線菌門、奇古菌門和疣微菌門與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與土壤可溶性有機碳呈顯著正相關(guān)關(guān)系；綠彎菌門與土壤鹽分呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；變形菌門、綠彎菌門與土壤微生物量碳和可溶性有機碳呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；這表明土壤鹽分可能是影響放線菌門、奇古菌門、綠彎菌門、疣微菌門和厚壁菌門豐度的重要因子；微生物量碳和可溶性有機碳可能是影響變形菌門、放線菌門、奇古菌門、綠彎菌門和疣微菌門豐度的重要因子；而土壤pH對任何一種菌門的豐度都無顯著影響。因此，不同秋澆年限處理可能是通過影響土壤鹽分、微生物量碳和可溶性有機碳這些化學(xué)性質(zhì)與土壤細(xì)菌菌群的相互作用來改變其群落組成的。

4 結(jié)論

4.1 隔2—3年秋澆可以促進(jìn)耕層鹽分淋洗，顯著地降低0—40 cm土層的pH值，在一定程度上調(diào)節(jié)土壤酸堿度，同時提高0—40 cm土層微生物量碳和可溶性有機碳含量。

4.2 不同秋澆年限處理的細(xì)菌門水平相對含量及組成發(fā)生了一定的變化，其中隔2—3年秋澆可顯著增加擬桿菌門（Bacteroidetes）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、浮霉菌門（Planctomycetes）細(xì)菌的相對豐度。

4.3 變形菌門與土壤微生物量碳和可溶性有機碳呈顯著負(fù)相關(guān)；放線菌門、奇古菌門和疣微菌門與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)，與微生物量碳和可溶性有機碳呈顯著正相關(guān)；綠彎菌門與土壤鹽分呈極顯著正相關(guān)，與微生物量碳和可溶性有機碳呈極顯著負(fù)相關(guān)；而厚壁菌門僅與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)。

4.4 不同秋澆年限明顯改變了土壤細(xì)菌多樣性與群落組成，土壤鹽分、pH、微生物量碳和可溶性有機碳是改變土壤細(xì)菌群落變化的重要環(huán)境因子，其中土壤鹽分和pH又是提高土壤細(xì)菌群落豐富度的主控環(huán)境因子。

綜上所述，隔2—3年秋澆（AUI2）處理不僅可以有效降低耕層土壤鹽分并能使0—40 cm土層微生物量碳和可溶性有機碳含量增加，而且還可提高土壤優(yōu)勢菌群中擬桿菌門的相對豐度。綜合考慮節(jié)水、改土等效果，隔2—3年秋澆（AUI2）是河套地區(qū)兼顧鹽堿土壤改良與節(jié)水的優(yōu)化措施。

[1] 馮保清, 崔靜, 吳迪, 管孝艷, 王少麗. 淺談西北灌區(qū)耕地鹽堿化成因及對策. 中國水利, 2019(9): 43-46.

FENG B Q, CUI J, WU D, GUAN X Y, WANG S L. Preliminary studies on causes of salinization and alkalinization in irrigation districts of northwest China and countermeasures., 2019(9): 43-46. (in Chinese)

[2] 郭姝姝, 阮本清, 管孝艷, 王少麗, 李云鵬. 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)近30年鹽堿化時空演變及驅(qū)動因素分析. 中國農(nóng)村水利水電, 2016(9): 159-162, 167.

GUO S S, RUAN B Q, GUAN X Y, WANG S L, LI Y P. Analysis on spatial-temporal evolution of soil salinity and its driving factors in Hetao Irrigation District during recent 30 Years., 2016(9): 159-162, 167. (in Chinese)

[3] 楊勁松, 姚榮江, 王相平, 謝文萍. 河套平原鹽堿地生態(tài)治理和生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式. 生態(tài)學(xué)報, 2016, 36(22): 7059-7063.

YANG J S, YAO R J, WANG X P, XIE W P. Research on ecological management and ecological industry development model of saline- alkali land in the Hetao Plain, China., 2016, 36(22): 7059-7063. (in Chinese)

[4] 彭振陽, 伍靖偉, 黃介生. 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)局部秋澆條件下農(nóng)田水鹽運動特征分析. 水利學(xué)報, 2016, 47(1): 110-118.

PENG Z Y, WU J W, HUANG J S. Water and salt movement under partial irrigation in Hetao Irrigation District, Inner Mongolia., 2016, 47(1): 110-118. (in Chinese)

[5] 楊麗清, 劉燕鳳, 劉坤. 淺談義長灌域春灌面積增大的成因. 內(nèi)蒙古水利, 2017(4): 66-67.

YANG L Q, LIU Y F, LIU K. Talking about the causes of the increase of spring irrigation area in Yichang irrigation area., 2017(4): 66-67. (in Chinese)

[6] 劉媛超. 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)秋澆灌水作用及秋澆節(jié)水潛力淺析. 內(nèi)蒙古水利, 2017(5): 51-52.

LIU Y C. Analysis of autumn irrigation and irrigation water potential and water saving potential of autumn irrigation in Hetao Irrigation District of Inner Mongolia., 2017(5): 51-52. (in Chinese)

[7] 李鳳霞, 王學(xué)琴, 郭永忠, 許興, 楊建國, 季艷清. 寧夏不同類型鹽漬化土壤微生物區(qū)系及多樣性. 水土保持學(xué)報, 2011, 25(5): 107-111.

LI F X, WANG X Q, GUO Y Z, XU X, YANG J G, JI Y Q. Microbial flora and diversity in different types of saline-alkali soil in Ningxia., 2011, 25(5): 107-111. (in Chinese)

[8] 牛世全, 龍洋, 李海云, 達(dá)文燕, 胡山, 李渭娟, 朱學(xué)泰, 孔維寶. 應(yīng)用IlluminaMiSeq高通量測序技術(shù)分析河西走廊地區(qū)鹽堿土壤微生物多樣性. 微生物學(xué)通報, 2017, 44(9): 2067-2078.

NIU S Q, LONG Y, LI H Y, DA W Y, HU S, LI W J, ZHU X Q, KONG W B. Microbial diversity in saline alkali soil from Hexi Corridor analyzed by Illumina MiSeq high-throughput sequencing system., 2017, 44(9): 2067-2078. (in Chinese)

[9] 孫佳杰, 尹建道, 解玉紅, 楊永利, 舒曉武, 劉保東. 天津濱海鹽堿土壤微生物生態(tài)特性研究. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2010, 34(3): 57-61.

SUN J J, YIN J D, XIE Y H, YANG Y L, SHU X W, LIU B D. Study on microbial ecological characteristics of coastal saline-alkali soil in Tianjin., 2010, 34(3): 57-61. (in Chinese)

[10] 樊金萍, 張建麗, 王婧, 逄煥成, 李玉義, 李二珍, 靳存旺. 節(jié)水灌溉對鹽漬土鹽分調(diào)控與土壤微生物區(qū)系的影響. 土壤學(xué)報, 2012, 49(4): 835-840.

FAN J P, ZHANG J L, WANG J, PANG H C, LI Y Y, LI E Z, JIN C W. Effects of water saving irrigation on salinity control and soil microbial., 2012, 49(4): 835-840. (in Chinese)

[11] 張云, 張相柱. 適宜河套灌區(qū)的四種田間節(jié)水灌溉技術(shù). 內(nèi)蒙古水利, 2018(10): 33-34.

ZHANG Y, ZHANG X Z. Four field water-saving irrigation techniques suitable for Hetao Irrigation District., 2018(10): 33-34. (in Chinese)

[12] 張曉紅, 侯利, 劉永河, 郝愛枝. 河套灌區(qū)壩楞試區(qū)葵花灌溉前后水鹽變化研究. 內(nèi)蒙古水利, 2018(6): 8-10.

ZHANG X H, HOU L, LIU Y H, HAO A Z.Water and salt changes before and after sunflower irrigation in the dam test area of Hetao irrigation district., 2018(6): 8-10. (in Chinese)

[13] 王美榮, 史海濱, 閆建文, 李仙岳, 竇旭, 丁宗江. 水氮調(diào)控對休耕期土壤養(yǎng)分遷移及翌年土壤肥力的影響. 水土保持學(xué)報, 2019, 33(2): 146-154.

WANG M R, SHI H B, YAN J W, LI X Y, DOU X, DING Z J. Effects of water and nitrogen regulation on soil nutrient transfer during fallow period and soil fertility in the following year., 2019, 33(2): 146-154. (in Chinese)

[14] 李新, 焦燕, 代鋼, 楊銘德, 溫慧洋. 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)不同鹽堿程度的土壤細(xì)菌群落多樣性. 中國環(huán)境科學(xué), 2016, 36(1): 249-260.

LI X, JIAO Y, DAI G, YANG M D, WEN H Y. Soil bacterial community diversity under different degrees of saline-alkaline in the Hetao area of Inner Mongolia.2016,36(1): 249-260. (in Chinese)

[15] 景宇鵬, 李躍進(jìn), 年佳樂, 宋瑤. 土默川平原不同鹽漬化程度土壤微生物生態(tài)特征研究. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2013, 22(7): 1153-1159.

JING Y P, LI Y J, NIAN J L, SONG Y. Study on ecological characteristics of microbes under different soil salinization degrees in Tumochuan plain., 2013, 22(7): 1153-1159. (in Chinese)

[16] VANCE E D, BROOKES P C, JENKLMON D S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C., 1987, 19(6): 703-707.

[17] BOKULICH N A, SUBRAMANIAN S, FAITH J J, GEVERS D, GORDON J I, KNIGHT R. Quality-filtering vastly improves diversity estimates from Illumina amplicon sequencing., 2012, 10(1): 57-59.

[18] QUAST C, PRUESSE E, YILMAZ P, GERKEN J, SCHWEER T, YARZA P. The SILVA ribosomal RNA gene database project: improved data processing and web-based tools., 2013, 41(D1): D590- D596.

[19] SCHLOSS P D, WESTCOTT S L, RYABIN T, HALL J R, HARTMANN M, HOLLISTER E B. Introducing mothur: open-source, platform-independent, community-supported software for describing and comparing microbial communities., 2009, 75(23): 7537-7541.

[20] 劉顯澤, 岳衛(wèi)峰, 倪寶鋒, 陳愛萍. 秋澆對內(nèi)蒙古義長灌域地下水動態(tài)的影響. 北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2016, 52(3): 380-386.

LIU X Z, YUE W F, NI B F, CHEN A P. Impact of autumn irrigation on groundwater dynamics in Yichang Irrigation Sub-district, Inner Mongolia., 2016, 52(3): 380-386. (in Chinese)

[21] 倪東寧, 李瑞平, 史海濱, 苗慶豐, 梁建財. 秋灌對凍融期土壤水鹽熱時空變化規(guī)律影響及灌水效果評價. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2015, 33(4): 141-145.

NI D N, LI R P, SHI H B, MIAO Q F, LAING J C. Temporal and spatial variation of soil water-salt-heat during freezing and thawing period and the irrigation effect under the autumn irrigation., 2015, 33(4): 141-145. (in Chinese)

[22] 王文達(dá), 蘭敬芳. 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)耕地與鹽荒地鹽分變化規(guī)律研究. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2017(3): 156-158.

WANG W D, LAN J F. Salinity change rule of cultivated land and salt wasteland in Hetao irrigation district in Inner Mongolia., 2017(3): 156-158. (in Chinese)

[23] 王軍, 頓耀龍, 郭義強, 竇森. 松嫩平原西部土地整理對鹽漬化土壤的改良效果. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2014, 30(18): 266-275.

WANG J, DUN Y L, GUO Y Q, DOU S. Effects of land consolidation on improvement of salinity soil in Western Songnen Plain., 2014, 30(18): 266-275. (in Chinese)

[24] 朱陽春, 張振華, 趙學(xué)勇, 連杰, 童非, 張娜. 河套灌區(qū)土壤有機碳和總碳的空間異質(zhì)性及相關(guān)性分析. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2017, 33(6): 1294-1300.

ZHU Y C, ZHANG Z H, ZHAO X Y, LIAN J, TONG F, ZHANG N. Spatial heterogeneity and relationship between soil total organic carbon and total carbon in the Hetao irrigation district., 2017, 33(6):1294-1300. (in Chinese)

[25] 康健, 孟憲法, 許妍妍, 欒婧, 隆小華, 劉兆普. 不同植被類型對濱海鹽堿土壤有機碳庫的影響. 土壤, 2012, 44(2): 260-266.

KANG J, MENG X F, XU Y Y, LUAN J, LONG X H, LIU Z P.Effects of different vegetation types on soil organic carbon pool in coastal saline-alkali soils of Jiangsu Province., 2012, 44(2): 260-266. (in Chinese)

[26] 張慧敏, 郭慧娟, 侯振安. 不同鹽堿脅迫對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2018, 55(6): 1074-1084.

ZHANG H M, GUO H J, HOU Z A. Effects of saline and alkaline stress on soil bacterial community structure., 2018, 55(6): 1074-1084. (in Chinese)

[27] ANDRONOV E E, PETROVA S N, PINAEV A G. Analysis of the structure of microbial community in soils with different degrees of salinization using T-RFLP and real-time PCR techniques., 2012, 45(2): 147-156.

[28] NULL N. Correction: salinity and bacterial diversity: to what extent does the concentration of salt affect the bacterial community in a saline soil?, 2014, 9(11): e114658.

[29] CAMPBELL B J, KIRCHMAN D L. Bacterial diversity, community structure and potential growth rates along an estuarine salinity gradient., 2013, 7(1): 210-220.

[30] ZHENG W, XUE D, LI X, DENG Y, RUI J, FENG K. The responses and adaptations of microbial communities to salinity in farmland soils: a molecular ecological network analysis., 2017(120): 239-246.

[31] GRIFFITHS B S, PHILIPPOT L. Insights into the resistance and resilience of the soil microbial community., 2013, 37(2): 112-129.

[32] 丁新景, 黃雅麗, 敬如巖, 馬風(fēng)云, 安然, 田琪, 陳博杰. 基于高通量測序的黃河三角洲4種人工林土壤細(xì)菌結(jié)構(gòu)及多樣性研究. 生態(tài)學(xué)報, 2018, 38(16): 5857-5864.

DING X J, HUANG Y L, JING R Y, MA F Y, AN R, TIAN Q, CHEN B J. Soil bacterial structure and diversity of four artificial forests in the Yellow River Delta based on high-throughput sequencing., 2018, 38(16): 5857-5864. (in Chinese)

[33] 丁新景, 敬如巖, 黃雅麗, 陳博杰, 馬風(fēng)云. 黃河三角洲刺槐根際與非根際細(xì)菌結(jié)構(gòu)及多樣性. 土壤學(xué)報, 2017, 54(5): 1293-1302.

DING X J, JING R Y, HUANG Y L, CHEN B J, MA F Y. Bacterial structure and diversity of rhizosphere and bulk soil offorests in Yellow River Delta., 2017, 54(5): 1293-1302. (in Chinese)

Effects of the Different Autumn Irrigation Years on Soil Bacterial Community in Hetao Irrigation District

ZHANG XiaoLi1, ZHANG HongYuan1, LU Chuang1, PANG HuanCheng1, JIN CunWang2, GAO Xi3, CHENG AiPing3, LI YuYi1

(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081;2Wuyuan County Agricultural and Animal Husbandry Technology Promotion Center, Wuyuan 015100, Inner Mongolia;3Yihe Canal Center of Yichang Experimental Station of Inner Mongolia Hetao Irrigation District, Wuyuan 015100, Inner Mongolia)

【】Considering the phenomenon that farmers voluntarily gave up the water irrigation in autumn, We investigated the effects of different autumn irrigation years on soil bacterial community composition in Inner Mongolia Hetao irrigation district, so as to provide corresponding scientific support for the improvement of saline-alkali land and reformation of autumn irrigation system.【】By selecting five types of typical plots, including wasteland (CK), always irrigation in autumn (AUI1), 2-3 years with autumn irrigation (AUI2), 3-4 years without autumn irrigation (AUI3) and 6-7 years without autumn irrigation (AUI4), the characteristics of soil bacteria in different autumn irrigation years were analyzed by high-throughput sequencing (Illumina HiSeq), and redundantly and correlation analysis of the soil chemical properties with bacterial communities and with community composition were followed.】The results showed that the salt content of AUI1 and AUI2 treatments were significantly reduced in 0-30 cm soil layer, compared with CK, AUI3 and AUI4, which were reduced by 128.82% and 29.04%, 108.76% and 17.72%, 108.44% and 17.55%, respectively. The salt content of AUI1 treatment was significantly reduced than that of other treatments in 30-40cm soil layer; the pH of AUI2 treatment was the lowest in each soil layer, and compared with CK, AUI1, AUI3 and AUI4 treatments, which reduced by 0.28, 0.32, 0.16 and 0.88 units, respectively (＜0.05). Compared with CK, AUI1, AUI3 and AUI4 treatments, the soil microbial biomass carbon content of AUI2 treatment were increased by 252.89%, 148.59%, 58.10% and 60.10%, respectively, and the soluble organic carbon content increased by 48.41%, 29.42%, 6.01% and 4.27%, respectively (＜0.05). The abundance index (ACE and Chao1) of AUI1 and AUI2 treatments were significantly higher than CK, AUI3 and AUI4 treatments (＜0.05). Proteobacteria, Acidobacteria and Bacteroidetes were the three dominant bacteria that were treated in different autumn years, accounting for 53.93% of all bacteria, while AUI2 and AUI3 treatment are beneficial to increase the Bacteroidetes and Acidobacteria relative abundance (＜0.05). Correlation analysis showed that Proteobacteria and Chloroflexi were significantly negatively correlated with soil microbial biomass carbon and soluble organic carbon, and the correlation coefficient with microbial biomass carbon were (=-0.559** and -0.522*), the correlation coefficients with soluble organic carbon were (=-0.795** and -0.820**), respectively; Actinobacteria, Thaumarchaeota, Firmicutes and Verrucomicrobia were significantly negatively correlated with soil salinity and significantly positively correlated with soil microbial biomass carbon and dissolved organic carbon. Factor analysis showed that soil salinity, pH, microbial biomass and soluble organic carbon were main environmental factors on the soil bacterial community structure, total explaining 97% of the community changes. The order of contribution rate was soil SC＞pH＞MBC＞SOC.【】Comprehensive consideration, the 2-3 years with autumn irrigation (AUI2) treatment could not only effectively reduce the soil salinity and significantly increase the microbial biomass carbon and soluble organic carbon content in 0-40cm soil layer, but also improve the relative abundance of the dominant bacteria. In summary, the autumn irrigation (AUI2) was an optimization measure for the improvement of saline soil and water conservation in Hetao area.

autumn irrigation; soil bacterial; community structure; bacterial diversity; saline-alkali soil; IlluminaMiSeq; Inner Mongolia Hetao Irrigation District

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.19.009

2019-03-25；

2019-06-10

國家自然科學(xué)基金（31871584，31471455）、國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFC0501302）

張曉麗，E-mail：1695952120@qq.com。

李玉義，E-mail：liyuyi@caas.cn

（責(zé)任編輯 李云霞）