玉米根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性季節(jié)變化特征

楊澤良，李萍芳，薛 濤，向書琴，向國(guó)紅

(1.湖南科技學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，湖南 婁底 417000；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

【研究意義】作為人類直接的生存載體，陸地生態(tài)的變化將產(chǎn)生重大的影響，直接影響著人類及其他動(dòng)植物的生存環(huán)境，制約著人類生存生活[1-3]。森林、土壤、微生物等作為陸地生態(tài)的重要組成部分，各自發(fā)揮著不可或缺的角色。作為植被種植的載體[4-6]，土壤的存在能夠?qū)B(yǎng)分源源不斷地向植被輸送，維持著植被整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育各個(gè)階段，在此過程中也離不開微生物的作用，在微生物的參與之下[7-8]，有機(jī)質(zhì)等被分解為可供吸收利用的能量，提升了土壤養(yǎng)分，同時(shí)降低了土壤板結(jié)等問題的發(fā)生，微生物活動(dòng)也能夠增強(qiáng)土壤孔隙度，同時(shí)參與土壤礦化等，成為土壤生化循環(huán)的重要組分部分[9]，可以說(shuō)，在整個(gè)能量轉(zhuǎn)化過程中，微生物起著積極作用，對(duì)于改善根際土壤質(zhì)量作用尤為關(guān)鍵。植被能量的獲取離不開發(fā)達(dá)的根系，因此根際土壤顯得尤為關(guān)鍵，直接制約著根系對(duì)養(yǎng)分及水分的利用，這也是土壤與植被的緊密結(jié)合區(qū)，也是微生物活躍的區(qū)域，三者共同構(gòu)成了植被生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵場(chǎng)所，制約著能量交換和物質(zhì)循環(huán)，對(duì)于根際土壤而言，根系分泌物能夠顯著影響之，對(duì)于微生物及植被交互作用起著直接制約效應(yīng)，二者的協(xié)同發(fā)展會(huì)形成良好的互惠發(fā)展，充分滿足各自所需。一方面，根際土壤的養(yǎng)分條件受到微生物及根系的雙重制約，另一方面，土壤理化特點(diǎn)也受到二者的制約，同時(shí)，植被生長(zhǎng)發(fā)育也會(huì)對(duì)根際微生物群落分布產(chǎn)生重要影響效果[10]；對(duì)于植被生長(zhǎng)而言，其不僅離不開土壤養(yǎng)分及水分的供應(yīng)，也離不開根際微生物的分解及降解作用，其菌類PGPR在促進(jìn)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化方面的效果尤為顯著，同時(shí)對(duì)于植被適應(yīng)性的增強(qiáng)起著積極作用，加強(qiáng)了植被對(duì)干旱等逆境的耐受性[11-12]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】由于根際所處位置具有獨(dú)特性，因此其作用也尤為關(guān)鍵，直接制約著植被對(duì)于養(yǎng)分等能量的吸收利用，更是與微生物交互作用的場(chǎng)所，是吸收能量的載體[6-8]，此外，其分泌物對(duì)于微生物活動(dòng)也起著較顯著的作用，能夠影響根際土壤質(zhì)量，反哺于植被生長(zhǎng)發(fā)育，開展根際及土壤等方面的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)內(nèi)對(duì)于這方面的研究相對(duì)來(lái)說(shuō)起步較晚，可追溯至20世紀(jì)80年代，前期的研究主要集中在農(nóng)作物及林木等方面，隨著研究的不斷深入，根際養(yǎng)分及微生物研究不斷增多，并取得了較為豐碩的研究成果，同時(shí)對(duì)于分泌物及簇根等方面開展了相關(guān)分析，但是對(duì)于油料作物的相關(guān)研究并不多見[13-14]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】基于此，本研究開展此方面的相關(guān)研究，并將玉米作為探究對(duì)象，對(duì)于玉米研究而言，以往常注重育種及栽培等方面的分析，對(duì)于根際土壤特性的變化并未進(jìn)行充分的大量研究，對(duì)于其根際微生物活動(dòng)等探究也相對(duì)較少，尤其的季節(jié)變化下的根際土壤，這對(duì)于玉米養(yǎng)分獲取及結(jié)實(shí)等方面起著明晰的制約效果，對(duì)于強(qiáng)化玉米種植具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)能夠強(qiáng)化土壤相關(guān)研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】因此本研究立足于玉米的不同生長(zhǎng)季節(jié)，從而一方面探究其根際土壤養(yǎng)分及其理化特征，另一方面對(duì)根際微生物特性加以分析，從而促進(jìn)玉米種植，強(qiáng)化土壤保護(hù)，促進(jìn)玉米的產(chǎn)業(yè)化種植，同時(shí)對(duì)根際土壤的養(yǎng)分特點(diǎn)進(jìn)行比較，以尋求更為適宜的養(yǎng)分利用方法，注重土壤利用策略，加強(qiáng)土壤保護(hù)，促進(jìn)玉米的合理種植和土壤的有序保護(hù)，以提供有益參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

將玉米種植區(qū)作為研究對(duì)象，使用先玉335，并于2018年2月開始正式的實(shí)驗(yàn)分析，并進(jìn)行根際土壤的采樣，后續(xù)對(duì)之開展相應(yīng)的指標(biāo)分析，由于其花期利于微生物活動(dòng)，此時(shí)開展土樣采集及測(cè)樣較為合適；在土樣采集過程中注重土樣的混合均勻，以便于準(zhǔn)確進(jìn)行指標(biāo)分析，具體來(lái)說(shuō)通過抖根法進(jìn)行，之后將之在4 ℃下的實(shí)驗(yàn)室溫度保持，在正式的指標(biāo)測(cè)定前將其分為兩個(gè)部分，其中部分采樣風(fēng)干后測(cè)定，另一部分直接進(jìn)行相應(yīng)的DNA測(cè)序。

1.2 研究方法

分別于2、7、10、12月的中旬開展植株取樣，相當(dāng)于在不同的季節(jié)進(jìn)行了隨機(jī)取樣，數(shù)量為30株，然后進(jìn)行根際土樣采集，首先將完整根系及其周邊土壤挖出，接下來(lái)將其中不含根系的大塊土壤抖落，之后才借助于小刀將周邊土壤取出，這是非根際土S，為了進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，需要將之置于密封袋保存，并進(jìn)行充分的混合；而根際土樣需通過刷子取樣，也就是附著在根圍5 mm范圍內(nèi)的土壤，這就是根際土R，在此過程中注意根系的保護(hù)，同時(shí)去除土樣的雜物以及根系等，這樣區(qū)分根際土的情況下共獲取土樣60份，并在4 ℃的常溫下保存，以便于后續(xù)開展相應(yīng)的指標(biāo)測(cè)定。正式測(cè)量各項(xiàng)指標(biāo)前需要進(jìn)行過篩處理，同時(shí)對(duì)理化特征加以分析記錄。

1.3 樣品測(cè)定

對(duì)于樣品的具體測(cè)定方法如下：對(duì)于pH值、有機(jī)碳SOC、全氮STN的測(cè)定分別借助于pH測(cè)量計(jì)、容重法及硝化法進(jìn)行；通過P4電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)率，并通過其估算含鹽量；對(duì)于磷、速效氮的測(cè)定分別借助于比色法、光度計(jì)法[15]。

1.4 土壤總DNA提取

對(duì)于土壤DNA的提取，本研究需要依賴于DNA試劑盒開展，在此過程中還需要進(jìn)行洗脫處理，待其體積為50 μl的情況下，將1 %的瓊脂糖凝膠融入其中，同時(shí)利用電泳條帶特性開展相應(yīng)的質(zhì)量測(cè)定，利用ND-1000光度計(jì)進(jìn)行濃度分析。

1.5 土壤微生物基因組DNA的提取

為了進(jìn)行基因指標(biāo)提取，首先需要在溶液中加入根際土樣，并混合均勻，取樣1 mL進(jìn)行離心處理30 s，并在無(wú)菌狀況下進(jìn)行，溫度不超過5 ℃，待上清液去除后將DNA基因組予以提取。

1.6 DNA擴(kuò)增及測(cè)序

為了完成細(xì)菌的擴(kuò)增測(cè)量，需要進(jìn)行兩輪的操作，尤其要注意V3～V4區(qū)；首先，在barcode通用引物的參與下，能夠進(jìn)行第一輪的擴(kuò)增處理，尤其是要注重引物的結(jié)合，對(duì)于引物而言，要求上游達(dá)到341F，而下游為805R；對(duì)于真菌而言，要求18S rDNA，分別在NS1、Fung條件下進(jìn)行；在此過程中共進(jìn)行了5個(gè)循環(huán)，反應(yīng)體系及模板分別達(dá)到30 μl、20 ng。

從二輪擴(kuò)增的角度來(lái)看，主要集中在PCR產(chǎn)物的橋式引物，此過程中開展5次循環(huán)，要求達(dá)到5 min的延伸處理，溫度在72 ℃，同時(shí)及時(shí)將相關(guān)的產(chǎn)物回收，在此過程中做好數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果記錄分析，最后還需要進(jìn)行產(chǎn)物混合，并測(cè)序高通量。

1.7 數(shù)據(jù)分析

在開展測(cè)序分析的過程中，對(duì)于其接頭序列需要去除，同時(shí)將堿基拼接后降非特異擴(kuò)增造成的制約剔除，從而獲取有效序列，作為其數(shù)據(jù)源，將97 %作為分析闞值；此外，坐標(biāo)也會(huì)和群落分布密切相關(guān)，對(duì)其相似性加以比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤理化性質(zhì)

由圖1可知，不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤理化性質(zhì)隨季節(jié)變化趨勢(shì)一致，玉米根際、非根際土壤電導(dǎo)率隨季節(jié)呈先增加后降低趨勢(shì)，大致表現(xiàn)為夏季>秋季>春季>冬季，以夏季根際、非根際土壤電導(dǎo)率達(dá)到最大，玉米根際和非根際土壤電導(dǎo)率在不同季節(jié)差異均顯著(P<0.05)，夏季、秋季和冬季玉米根際土壤電導(dǎo)率極顯著高于非根際土壤(P<0.01)，春季玉米根際土壤電導(dǎo)率則顯著高于非根際土壤電導(dǎo)率(P<0.05)。由春季到冬季，玉米根際、非根際pH值呈先降低后增加趨勢(shì)，大致表現(xiàn)為春季>冬季>秋季>夏季，以夏季玉米根際、非根際土壤pH值最低，其中玉米根際土壤pH值在不同季節(jié)差異均顯著(P<0.05)，非根際土壤pH值夏季顯著低于其他季節(jié)(P<0.05)；不同季節(jié)玉米根際土壤pH值極顯著低于非根際土壤pH值(P<0.01)。

2.2 不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤養(yǎng)分含量

由圖2可知，不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤養(yǎng)分含量隨季節(jié)變化趨勢(shì)相一致，由春季到冬季，玉米根際、非根際養(yǎng)分含量均呈先增加后降低趨勢(shì)，以夏季玉米根際、非根際土壤養(yǎng)分含量最高，冬季玉米根際、非根際土壤養(yǎng)分含量最低，并有所波動(dòng)。其中玉米根際、非根際土壤有機(jī)碳含量在不同季節(jié)差異均顯著(P<0.05)，并且夏季、秋季和冬季玉米根際土壤有機(jī)碳含量極顯著高于非根際土壤(P<0.01)，春季玉米根際土壤有機(jī)碳含量則顯著高于非根際(P<0.05)。玉米根際、非根際土壤全氮含量在不同季節(jié)差異均顯著(P<0.05)，并且夏季、秋季和冬季玉米根際土壤全氮極顯著高于非根際土壤(P<0.01)，春季玉米根際土壤全氮含量則顯著高于非根際(P<0.05)。玉米根際、非根際土壤全磷含量在不同季節(jié)差異均不顯著(P>0.05)，并且夏季、秋季和冬季玉米根際土壤全磷含量與非根際土壤全磷含量差異不顯著(P>0.05)，春季玉米根際土壤全磷含量則顯著高于非根際(P<0.05)。玉米根際、非根際土壤全鉀含量在不同季節(jié)差異均顯著(P<0.05)，并且夏季、秋季和冬季玉米根際土壤全鉀極顯著高于非根際土壤(P<0.01)，春季玉米根際土壤全鉀含量則顯著高于非根際(P<0.05)。

“*”“**”分別表示同一季節(jié)不同處理間在0.05、0.01水平上差異顯著；不同季節(jié)同一處理間不同大寫字母表示不同季節(jié)玉米根際土壤在0.01水平上差異顯著。下圖同‘*’ and ‘**’ mean that the difference between different treatments in the same season is significant at the level of 0.05 and 0.01, respectively.Different capital letters in the same treatment in different seasons indicated that the difference of maize rhizosphere soil at 0.01 level was significant in different seasons.The same as below圖1 不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤理化性質(zhì)Fig.1 Physicochemical properties of maize rhizosphere and non-rhizosphere soil in different seasons

圖2 不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤養(yǎng)分含量Fig.2 Soil nutrient contents in rhizosphere and non-rhizosphere of maize in different seasons

表1 玉米根際與非根際土壤細(xì)菌多樣性

2.3 不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤微生物群落多樣性

由表1可知，對(duì)于土壤細(xì)菌多樣性，不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤細(xì)菌覆蓋度、豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener 指數(shù)、均勻度Evenness、ACE、Chao 1指數(shù)、Simpson指數(shù)隨季節(jié)變化趨勢(shì)相一致，由春季到冬季，玉米根際、非根際土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)均呈先增加后降低趨勢(shì)，以夏季玉米根際、非根際土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)最高，冬季玉米根際、非根際土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)最低，并有所波動(dòng)。玉米根際土壤細(xì)菌覆蓋度、豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener 指數(shù)、ACE、Chao 1指數(shù)均顯著高于非根際(P<0.05)，而根際土壤均勻度Evenness和Simpson指數(shù)與非根際差異不顯著(P>0.05)。

由表2可知，對(duì)于土壤真菌多樣性，不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤細(xì)菌覆蓋度、豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener 指數(shù)、均勻度Evenness、ACE、Chao 1指數(shù)、Simpson指數(shù)隨季節(jié)變化趨勢(shì)相一致，由春季到冬季，玉米根際、非根際土壤真菌多樣性指數(shù)均呈先增加后降低趨勢(shì)，以夏季玉米根際、非根際土壤真菌多樣性指數(shù)最高，冬季玉米根際、非根際土壤真菌多樣性指數(shù)最低，并有所波動(dòng)。玉米根際土壤真菌覆蓋度、豐富度指數(shù)、均勻度Evenness、Shannon-Wiener 指數(shù)、ACE、Chao 1指數(shù)均顯著高于非根際(P<0.05)，而根際土壤Simpson指數(shù)與非根際差異不顯著(P>0.05)。

表2 玉米根際與非根際土壤真菌多樣性

圖3 不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤細(xì)菌群落組成Fig.3 Composition of rhizosphere and non-rhizosphere soil bacterial community in different seasons

2.4 不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤微生物群落組成

由圖3可知，不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)隨季節(jié)變化趨勢(shì)相一致，細(xì)菌群落組成沒有發(fā)生較大變化，其中玉米根際土壤細(xì)菌群落中，優(yōu)勢(shì)類群主要是變形菌門(33.26 %～37.268 %)、酸桿菌門(25.03 %～27.03 %)和芽單胞菌門(8.16 %～11.26 %)，還包括浮霉菌門(3.15 %～6.78 %)、放線菌門(2.15 %～5.19 %)、擬桿菌門(1.96 %～2.15 %)、后壁菌門(2.58 %～4.69 %)、綠彎菌門(5.36 %～8.96 %)、疣微菌門(2.15 %～4.58 %)。非根際土壤細(xì)菌群落中，優(yōu)勢(shì)類群主要是變形菌門(45.32 %～49.25 %)、酸桿菌門(18.95 %～23.17 %)和芽單胞菌門(11.05 %～13.05 %)。其中根際土壤細(xì)菌酸桿菌門相對(duì)豐度高于非根際，變形菌門相對(duì)豐度低于非根際。

由圖4可知，不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)隨季節(jié)變化趨勢(shì)相一致，細(xì)菌群落組成沒有發(fā)生較大變化，其中玉米根際土壤真菌群落中，優(yōu)勢(shì)類群主要是子囊菌門(52.69 %～54.69 %)和擔(dān)子菌門(23.04 %～26.17 %)，還包括結(jié)合菌門(3.26 %～6.12 %)、壺菌門(0.51 %～1.56 %)、新麗鞭毛菌門(6.25 %～8.94 %)、球囊菌門(2.14 %～4.12 %)、芽枝菌門(1.19 %～3.19 %)。非根際土壤真菌群落中，優(yōu)勢(shì)類群主要是子囊菌門(48.26 %～50.16 %)和擔(dān)子菌門(29.87 %～32.16 %)，其中根際土壤細(xì)菌酸桿菌門相對(duì)豐度高于非根際，變形菌門相對(duì)豐度低于非根際。

由圖5可知，主坐標(biāo)分析(PCoA)分析表明：不同季節(jié)玉米土壤根際和非根際細(xì)菌群落具有很好的相似性，并且根際和非根際細(xì)菌群落產(chǎn)生明顯的分離效應(yīng)；玉米土壤根際和非根際真菌群落具有很好的相似性，并且根際和非根際真菌群落產(chǎn)生明顯的分離效應(yīng)。

圖4 不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤真菌群落組成Fig.4 Composition of rhizosphere and non-rhizosphere soil fungus community in different seasons

2.5 土壤養(yǎng)分與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)性

相關(guān)性分析(表3)表明：玉米土壤細(xì)菌和真菌Coverage、ACE與土壤養(yǎng)分均沒有顯著的相關(guān)性(P>0.05)；土壤pH與土壤細(xì)菌和真菌多樣性呈負(fù)相關(guān)，土壤電導(dǎo)率和全磷與土壤細(xì)菌和真菌多樣性均沒有顯著的相關(guān)性(P>0.05)。土壤有機(jī)碳與細(xì)菌Richness、Shannon呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與細(xì)菌Chao 1和Simpson呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；土壤有機(jī)碳與真菌Shannon呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與真菌Richness、Chao 1和Simpson呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)。土壤全氮與細(xì)菌Richness、Shannon呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與細(xì)菌Chao 1和Simpson呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；土壤全氮與真菌Shannon呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與真菌Richness、Chao 1和Simpson呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)。土壤速效氮與Richness、Shannon、Evenness、Chao 1和Simpson呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)，與真菌Shannon、Evenness、Chao 1和Simpson呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)。土壤速效磷與細(xì)菌Shannon、Chao 1和Simpson呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與Evenness呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；土壤速效磷與真菌Shannon、Evenness、Chao 1和Simpson呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)。

3 討 論

通過研究分析得知，對(duì)于玉米種植區(qū)而言，無(wú)論是根際土壤，還是非根際土壤，雖然季節(jié)不同，但是其變化趨勢(shì)基本一致，對(duì)于其pH值而言，其先降后升的態(tài)勢(shì)較為明顯，尤其是春季表現(xiàn)更為突出，其次是冬季、秋季，而夏季變化最小，其值最低。而電導(dǎo)率則與之呈現(xiàn)截然不同的變化，且在夏秋季節(jié)，根際與非根際之間是存在較大差異的，其差異達(dá)到了顯著水平，也就是我們常說(shuō)的根際富集現(xiàn)象比較明顯。對(duì)于玉米種植區(qū)土壤養(yǎng)分而言，隨著季節(jié)的變化，其先升后降的變化態(tài)勢(shì)較為明顯，尤其是有機(jī)碳等養(yǎng)分，且最高值出現(xiàn)在夏季，無(wú)論是根際土壤還是非根際均是如此。隨著季節(jié)的轉(zhuǎn)換，堿性鹽離子被植被吸收，這使得土壤的酸性更為明顯，在其根際的不斷發(fā)展之下，可溶性離子顯著增加，有機(jī)酸分泌增多，加之微生物活動(dòng)的影響，降低了土壤pH值。從中也可以看出，為了促進(jìn)土壤養(yǎng)分，可以采取降低其pH值的方法進(jìn)行，這將明顯利于有效養(yǎng)分的利用效率，在可溶離子不斷增多的情況下，電導(dǎo)率也隨之上升[16-17]。

圖5 基于Weighted unifrac 距離的土壤微生物群落的主坐標(biāo)分析(PCoA)Fig.5 Principal coordinate analysis of soil microbial community based on Weighted unifrac distance (PCoA)

不少學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析得知，對(duì)于根際及非根際土壤而言，其雖然都是與根系關(guān)系密切的土壤分布，但是其養(yǎng)分含量并不相同，且存在的差異較為明顯[18-19]。通過本實(shí)驗(yàn)分析得知，在季節(jié)變化的情況下，二者的養(yǎng)分含量水平相差明顯，且二者隨著季節(jié)變化而呈現(xiàn)出較為明顯的規(guī)律，其先升后降的態(tài)勢(shì)較為明顯，尤其是夏季表現(xiàn)更為突出，呈現(xiàn)出峰值，其次是秋季、春季，而冬季變化最小，其值最低。對(duì)于玉米根際土壤而言，夏秋季節(jié)養(yǎng)分含量明顯較高，且與春冬季節(jié)的差異呈現(xiàn)顯著水平[20]。在季節(jié)變化影響之下，玉米土壤的菌群分布特點(diǎn)呈現(xiàn)較大差異，尤其是細(xì)菌及真菌分布，其蓋度、豐度及均勻度都呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)特點(diǎn)，其先升后降的變化態(tài)勢(shì)明顯，且根際土壤分布明顯較高，二者呈現(xiàn)較大差異；對(duì)于ACE、Chao 1指數(shù)亦是如此[22-23]。主要原因在于夏秋季節(jié)屬于玉米生長(zhǎng)旺盛期，根系生長(zhǎng)旺盛的同時(shí)分泌較多根系分泌物，對(duì)于促進(jìn)生物量增長(zhǎng)作用明顯，加之養(yǎng)分富集效應(yīng)，形成了更高水平的根系養(yǎng)分含量[22]。此外，對(duì)于玉米根系而言，其在降塵物質(zhì)的作用下及腐殖質(zhì)影響下，根際沉積更為明顯，這對(duì)于微生物活動(dòng)也起著積極作用[21-22]，能夠促進(jìn)微生物生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而加快有機(jī)質(zhì)分解和降解，對(duì)于養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化起著積極作用，因此形成更高的養(yǎng)分含量[23-25]。

表3 土壤養(yǎng)分與土壤細(xì)菌和真菌多樣性相關(guān)性

注：*，**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。

Note: * and ** indicate significant differences at the level of 0.05 and 0.01, respectively.

通過此次玉米種植試驗(yàn)，無(wú)論是根際土壤還是非根際土壤，其pH值與養(yǎng)分之間的相關(guān)程度較高，養(yǎng)分與微生物之間的相關(guān)程度也較高，對(duì)于玉米根系而言，其能夠分泌一定的有機(jī)酸，該物質(zhì)對(duì)于養(yǎng)分的活化起著積極作用。在pH值不斷降低的情況下，養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化得以提升，其活化效果更為顯著，在根系呼吸作用下，大量的二氧化碳被釋放，有機(jī)酸水平提升，形成了更低的pH值[18-19]。過高或過低的酸性水平均不利于植被生長(zhǎng)，也對(duì)微生物活動(dòng)起著不利影響，在其值不斷下降的情況下，根區(qū)更容易酸化[20-21,24]。對(duì)于玉米而言，春季屬于萌芽期，其長(zhǎng)勢(shì)并不快，光合作用相對(duì)較弱，也并無(wú)大量的根際微生物活動(dòng)；但是到了夏秋季節(jié)，長(zhǎng)勢(shì)逐漸旺盛，生長(zhǎng)加速，新陳代謝加快，各項(xiàng)生理特點(diǎn)達(dá)到高峰，對(duì)于養(yǎng)分及微生物來(lái)說(shuō)均呈現(xiàn)了較為明晰的根際效應(yīng)，這有利于植被對(duì)于養(yǎng)分的吸收利用效率提升，同時(shí)對(duì)于微生物活動(dòng)也起著積極作用[25]。進(jìn)入秋冬季節(jié)，玉米生長(zhǎng)狀況下降，養(yǎng)分含量呈現(xiàn)大幅下降，微生物活動(dòng)明顯降低，影響了根際土壤各項(xiàng)指標(biāo)。

4 結(jié) 論

(1)不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤養(yǎng)分含量(有機(jī)碳、全氮和全鉀)隨季節(jié)變化趨勢(shì)相一致，由春季到冬季，玉米根際、非根際養(yǎng)分含量均呈先增加后降低趨勢(shì)，以夏季玉米根際、非根際土壤養(yǎng)分含量最高，冬季玉米根際、非根際土壤養(yǎng)分含量最低，并有所波動(dòng)。

(2)不同季節(jié)玉米根際與非根際土壤細(xì)菌和真菌覆蓋度、豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener 指數(shù)、均勻度Evenness、ACE、Chao 1指數(shù)、Simpson指數(shù)隨季節(jié)變化趨勢(shì)相一致，由春季到冬季，根際、非根際土壤細(xì)菌和真菌多樣性指數(shù)均呈先增加后降低趨勢(shì)，并且不同季節(jié)根際土壤細(xì)菌和真菌多樣性指數(shù)均顯著高于非根際。

(3)玉米土壤細(xì)菌和真菌Coverage、ACE與土壤養(yǎng)分均沒有顯著的相關(guān)性(P>0.05)；土壤pH與土壤細(xì)菌和真菌多樣性呈負(fù)相關(guān)，土壤電導(dǎo)率和全磷與土壤細(xì)菌和真菌多樣性均沒有顯著的相關(guān)性(P>0.05)。玉米土壤根際和非根際細(xì)菌和真菌群落具有很好的相似性，并且根際和非根際細(xì)菌群落產(chǎn)生明顯的分離效應(yīng)。