不同秸稈還田方式對(duì)旱地紅壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)的影響①

欒 璐，鄭 潔，程夢(mèng)華，胡凱婕，孔培君，蔣瑀霽，孫 波

不同秸稈還田方式對(duì)旱地紅壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)的影響①

欒 璐1,2，鄭 潔1,2，程夢(mèng)華3，胡凱婕3，孔培君1,2，蔣瑀霽1*，孫 波1

(1土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所)，南京 210008；2中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3 南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，南京 210023)

為明確不同秸稈還田方式下土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化特征，以南方典型旱地紅壤為研究對(duì)象，基于中國(guó)科學(xué)院鷹潭紅壤生態(tài)實(shí)驗(yàn)站玉米單作系統(tǒng)不同秸稈還田方式的長(zhǎng)期試驗(yàn)，利用高通量測(cè)序明確了不同秸稈還田方式對(duì)土壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：①秸稈還田對(duì)土壤肥力提升顯著，以秸稈豬糞配施(NPKSM)處理提升效果最佳；②常規(guī)化肥處理(NPK)對(duì)細(xì)菌多樣性無顯著影響，但秸稈還田(NPKS)、秸稈豬糞配施(NPKSM)以及生物質(zhì)炭(NPKB)處理均顯著提升土壤細(xì)菌多樣性；③土壤有效磷和有機(jī)碳變化是影響細(xì)菌多樣性指數(shù)的主要因素，而速效鉀、pH、全磷以及全氮均顯著驅(qū)動(dòng)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變異。研究結(jié)果從培育紅壤肥力和增加微生物多樣性的角度，為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物功能和土壤健康的協(xié)同提升提供了科學(xué)依據(jù)。

旱地紅壤；秸稈還田；細(xì)菌多樣性；細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

土壤是人類賴以生存的基礎(chǔ)，隨著人口增長(zhǎng)對(duì)糧食和農(nóng)產(chǎn)品的需求增加，如何提高糧食產(chǎn)量成為人類面臨的難題。化肥施用可極大提高作物產(chǎn)量，Norman E.Borlaug曾指出“20世紀(jì)作物產(chǎn)量增加的一半可歸因于化肥施用”[1]。然而，化肥大量施用也帶來了土壤酸化、溫室效應(yīng)以及生物多樣性喪失等嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題[2]。我國(guó)具有豐富的玉米秸稈資源[3]，有效利用玉米秸稈對(duì)維護(hù)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及建立環(huán)境友好型社會(huì)具有重要意義。不同的秸稈利用方式與化肥配施能在很大程度上改善土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤肥力、增加生物多樣性、保持土壤健康[4]。秸稈直接還田和秸稈炭化還田能夠提高土壤保水能力，增加土壤有機(jī)碳含量并促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成[5-6]，但土壤微生物群落對(duì)不同秸稈還田方式如何響應(yīng)仍有待明確。

土壤微生物是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，參與了多種生態(tài)系統(tǒng)功能，包括物質(zhì)分解、元素循環(huán)，并影響地上部植物健康和生產(chǎn)力[7]。土壤微生物多樣性的連續(xù)減少可能導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)功能不斷降低，例如參與生態(tài)功能的物種數(shù)量減少或者關(guān)鍵物種的喪失，會(huì)造成植物多樣性減少、秸稈分解能力降低[7]。而土壤微生物多樣性的增加則有助于維持土壤生態(tài)功能穩(wěn)定[8]。土壤微生物對(duì)環(huán)境變化尤其是對(duì)有機(jī)物料施用十分敏感，在土壤微生物多樣性、群落結(jié)構(gòu)、生物量，以及功能活性等多層面均可快速響應(yīng)[9]，因此土壤微生物多樣性常被用作評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)變化以及衡量土壤健康的重要指標(biāo)[10]。關(guān)于秸稈還田對(duì)微生物多樣性的影響已有大量研究，但土壤微生物對(duì)不同秸稈還田方式的響應(yīng)不一致，秸稈直接還田能提高土壤微生物活性，秸稈還田配施有機(jī)肥能增強(qiáng)土壤碳代謝能力，秸稈生物質(zhì)炭還田能促進(jìn)微生物群落顯著分異，并促使微生物群落向“細(xì)菌型”發(fā)展[11]。

在不同區(qū)域、氣候、土壤以及作物條件下，土壤微生物對(duì)秸稈還田方式的響應(yīng)有所不同[12]，這可能與土壤本底肥力具有密切的關(guān)系。對(duì)于土壤肥力較高的區(qū)域，由于微生物自身的功能冗余作用[7]，秸稈還田對(duì)微生物多樣性以及生態(tài)功能的增加有限，但是在土壤較為貧瘠的地方，秸稈還田則可能極大增加土壤微生物多樣性并提高土壤生態(tài)功能。我國(guó)南方旱地紅壤養(yǎng)分貧瘠、微生物多樣性低且功能紊亂，嚴(yán)重制約了南方糧食作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提升[13]。因此，如何提高微生物的生態(tài)功能以及維持紅壤健康對(duì)保障南方糧食生產(chǎn)與安全具有極為重要的意義?；诖耍狙芯酷槍?duì)第四紀(jì)紅黏土母質(zhì)發(fā)育的紅壤，設(shè)置不同秸稈還田方式處理的田間試驗(yàn)，以探明：①不同秸稈還田方式下紅壤肥力的變化規(guī)律；②不同秸稈還田方式下紅壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)特征；③紅壤細(xì)菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子，從而為提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多功能性和保障土壤健康提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

長(zhǎng)期試驗(yàn)位于江西省鷹潭市中國(guó)科學(xué)院紅壤生態(tài)實(shí)驗(yàn)站(116°55′E，28°13′N)，其屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量1 795 mm，年均溫17.8 ℃。試驗(yàn)設(shè)置于2010年，試驗(yàn)小區(qū)面積為100 m2(5 m × 20 m)。試驗(yàn)地土壤為發(fā)育自第四紀(jì)紅黏土的黏化濕潤(rùn)富鐵土，其原始植被為稀疏馬尾松林，土壤強(qiáng)酸性、養(yǎng)分貧瘠、有機(jī)質(zhì)含量低、陽離子交換量(CEC)低。供試表層土壤(0 ～ 20 cm)基本性質(zhì)為：有機(jī)碳2.52 g/kg，全氮0.40 g/kg，全磷0.23 g/kg，全鉀11.95 g/kg，速效氮38.30 mg/kg，有效磷0.76 mg/kg，速效鉀47.58 mg/kg，緩效鉀135.38 mg/kg，CEC 12.12 cmol/kg，pH 4.73。

1.2 試驗(yàn)處理

本研究設(shè)置6種秸稈還田方式處理：①空白(Ref)，不施肥不種植；②對(duì)照(CK)，不施肥，種植作物；③氮磷鉀(NPK)，施用氮磷鉀化肥；④氮磷鉀+秸稈還田(NPKS)，施用氮磷鉀化肥，配合秸稈還田；⑤氮磷鉀+秸稈/豬糞配施(NPKSM)，施用氮磷鉀化肥，秸稈∶豬糞按9∶1碳用量投入配比施用；⑥氮磷鉀+秸稈生物質(zhì)炭(NPKB)，施氮磷鉀化肥和秸稈生物質(zhì)炭(在生物炭爐中450 ℃下厭氧悶燒玉米秸稈而得)。除Ref處理外，其余各處理均種植單季玉米，每年4月種植，7月收獲，供試玉米品種為蘇玉24。各處理按隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)處理3次重復(fù)。秸稈還田處理(NPKS、NPKSM和NPKB)的秸稈輸入量均為C 1 000 kg/hm2，其中NPKS處理秸稈用量為2.51 t/hm2；NPKSM處理秸稈用量為2.26 t/hm2，豬糞用量為0.31 t/hm2；NPKB處理秸稈生物質(zhì)炭用量為2.42 t/hm2。除Ref和CK處理外，其余處理化肥施用量均為：尿素N 150 kg/hm2，鈣鎂磷肥P2O575 kg/hm2、氯化鉀K2O 60 kg/hm2，氮磷鉀化肥于播種前一次性施入。玉米秸稈、豬糞和玉米秸稈生物質(zhì)炭養(yǎng)分含量如表1所示。

表1 玉米秸稈、豬糞和玉米秸稈生物質(zhì)炭主要養(yǎng)分含量

1.3 樣品采集及分析方法

2019年于玉米收獲后按S型采樣法分10個(gè)樣點(diǎn)采集0 ～ 20 cm表層土壤樣品，混合均勻后用四分法取600 g土樣，一部分風(fēng)干后用于分析土壤化學(xué)性質(zhì)，一部分鮮樣保存在–80 ℃冰箱用于測(cè)定土壤細(xì)菌群落多樣性。

土壤pH采用電位計(jì)法測(cè)定[14]，有機(jī)碳(SOC)采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定，全氮(TN)采用凱氏消煮法測(cè)定，全磷(TP)采用高氯酸–硫酸酸溶–鉬銻抗比色法測(cè)定，有效磷(AP)采用碳酸氫鈉提取–鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀(AK)采用原子吸收分光光度法測(cè)定。

1.4 16S rRNA基因高通量測(cè)序

土壤樣品DNA按照土壤基因組DNA提取試劑盒(MoBio Laboratories, Inc., CA, USA)的標(biāo)準(zhǔn)步驟進(jìn)行提取。使用Nano Drop分光光度計(jì)檢查DNA的質(zhì)量和含量。使用細(xì)菌通用引物515F(5′-GTGCC AGCMGCCGCGGTAA-3′)和907R(5′-CCGTCAATT CCTTTGAGTTT-3′)擴(kuò)增細(xì)菌16S rRNA基因的V4 ～ V5區(qū)，515F引物序列含有特異性識(shí)別樣品的標(biāo)簽。PCR反應(yīng)混合物(20 μl)包含5 × FastPfu緩沖液4 μl，正、反向引物(10 μmol/L)各0.25 μl，dNTP(2.5 mmol/L)2 μl，10 ng模板DNA和FastPfu聚合酶0.4 μl，補(bǔ)純水至20 μl。PCR反應(yīng)條件：95 ℃ 5 min，94 ℃ 30 s，55 ℃ 30 s，72 ℃ 45 s，共20個(gè)循環(huán)，72 ℃ 10 min。清洗所有擴(kuò)增子，以等摩爾濃度收集在單個(gè)試管中，然后在Illumina MiSeq平臺(tái)(Illumina Inc., San Diego, CA)上進(jìn)行文庫制備和高通量測(cè)序。

對(duì)原始序列進(jìn)行質(zhì)量篩選，并使用Quantitative Insights into Microbial Ecology(QIIME)流程(v1.9.1)進(jìn)行分析。將質(zhì)量低于20，長(zhǎng)度小于200 bp的序列去除，根據(jù)特異性標(biāo)簽將序列匹配到不同的樣品中，并將其分配到細(xì)菌16S rRNA基因的單獨(dú)文件中。使用Usearch算法按照97% 的相似性對(duì)序列進(jìn)行聚類并去除嵌合體，將聚類的樣品劃分為不同的OTU，每個(gè)OTU選擇豐度最高的序列作為代表序列，并選擇SILVA119數(shù)據(jù)庫對(duì)代表序列進(jìn)行物種注釋。為了比較不同樣品的多樣性，將所有樣品的序列統(tǒng)一抽平到相同條數(shù)，利用QIIME軟件的命令“alpha_ diversity.py”計(jì)算細(xì)菌Alpha多樣性(Richness、Chao1、ACE、Shannon)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)差異顯著性分析采用方差分析法(ANOVA)和Turkey法。基于Bray-Curtis距離的非度量多維尺度分析(NMDS)和聚類分析(hclust)用以表征群落結(jié)構(gòu)差異，置換多元方差分析(PERMANOVA)用以檢驗(yàn)群落結(jié)構(gòu)差異的顯著性。典型相關(guān)分析(canonical correlation analysis，CCA)用以表征細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的相關(guān)性。皮爾森相關(guān)性分析用以表征細(xì)菌群落多樣性與環(huán)境因子的相關(guān)性。以上分析均使用R語言的“vegan”包。利用R語言的程序包“randomForest”進(jìn)行隨機(jī)森林模型構(gòu)建，程序包“rfUtilities”和“rfPermute”分別檢驗(yàn)每個(gè)變量以及模型的值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秸稈還田方式下土壤化學(xué)性質(zhì)變化

不同秸稈還田方式下，除CK處理的土壤pH顯著大于其他處理外，其他處理之間土壤pH無顯著性差異(圖1，>0.05)。秸稈還田顯著提高了土壤SOC含量，其中NPKB處理顯著高于NPK處理，SOC含量上升了1.96倍。土壤SOC含量依次為NPKB > NPKSM > NPKS > NPK > CK > Ref。NPKB處理顯著提高了土壤TN和AK含量，分別較CK處理提高了1.62倍和2.42倍，土壤TN和AK的含量依次為NPKSM > NPKB > NPKS > NPK > CK > Ref。NPKSM 處理顯著提高了土壤TP和AP含量，分別較CK 處理提高了2.94倍和36.68倍，TP和AP的含量依次為NPKSM > NPK > NPKB > NPKS > CK > Ref。

2.2 不同秸稈還田方式下土壤細(xì)菌多樣性變化

種植玉米及秸稈還田均顯著提高了土壤細(xì)菌多樣性(圖2，<0.05)。NPKSM、NPKB及NPKS處理下的Richness和Shannon多樣性指數(shù)顯著高于NPK、CK及Ref處理。NPKSM和NPKB處理的Chao1和ACE指數(shù)顯著高于其他處理，而Ref處理的Chao1和ACE指數(shù)顯著低于其他處理，CK和NPK處理的Chao1和ACE指數(shù)無顯著性差異但均顯著低于NPKS處理。

2.3 不同秸稈還田方式下土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化

基于Bray-Curtis距離矩陣的NMDS分析和聚類分析結(jié)果表明，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)隨秸稈還田方式呈現(xiàn)顯著分異(圖3，<0.05)，其中Ref處理與CK處理的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與其他處理顯著分異(<0.05)。NPK和NPKB處理的群落相似性較高，NPKS和NPKSM處理的群落相似性較高。但NPK、NPKB、NPKS和NPKSM處理之間的群落結(jié)構(gòu)無顯著性差異(> 0.05)。

2.4 土壤環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌多樣性的影響

皮爾森相關(guān)性分析表明，AP、SOC、TP、AK和TN均與細(xì)菌多樣性指數(shù)呈顯著正相關(guān)性(<0.01，圖4)。隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)結(jié)果表明，AP、SOC和TN是土壤細(xì)菌Richness指數(shù)的主要決定因素(<0.05)。當(dāng)分別除去AP、SOC和TN預(yù)測(cè)值時(shí)，Richness指數(shù)的均方差分別增加10.96、7.94和7.18。AP、SOC和AK是影響土壤細(xì)菌Chao1指數(shù)的主要決定因素(<0.05)，去掉AP、SOC和AK，Chao1指數(shù)的均方差分別增加了10.08、7.54和8.29。AP和SOC是影響細(xì)菌Shannon指數(shù)的主要因素(<0.05)，去掉AP和SOC后，Shannon指數(shù)的均方差分別增加了10.11和7.23。AP、SOC、TN和AK是影響細(xì)菌多樣性ACE指數(shù)的主要影響因子，其分別影響了ACE指數(shù)均方差的10.69、8.21、8.07和7.34。

2.5 土壤環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌群落組成的影響

CCA用于檢驗(yàn)土壤環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響(圖5)。Ref和CK處理的群落結(jié)構(gòu)分別與其他處理顯著分異(<0.05)，而NPK、NPKB、NPKS和NPKSM處理之間的群落結(jié)構(gòu)無顯著性差異。主坐標(biāo)1(CCA1)解釋了總變異的60.93%，主坐標(biāo)2(CCA2)解釋了總變異的21.34%，二者共同解釋了細(xì)菌群落變異的82.27%。土壤環(huán)境因子AK(2= 0.86)、pH(2= 0.80)、TP(2= 0.73)、TN(2= 0.62)、AP(2= 0.45)和SOC(2= 0.39)均顯著驅(qū)動(dòng)了微生物群落結(jié)構(gòu)變異(<0.05)，其中AK對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變異的影響最大，其次依次是pH和TP。pH主要驅(qū)動(dòng)了CK處理細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變異，而AK、TP、TN、AP和SOC是驅(qū)動(dòng)NPK、NPKS、NPKSM和NPKB處理細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變異的主要影響因素。

3 討論

秸稈還田能顯著提高土壤肥力，這可能是土壤微生物多樣性提高的重要原因。秸稈還田尤其是秸稈還田配施各種有機(jī)物料不僅能夠?yàn)橥寥牢⑸镏苯犹峁┴S富的資源，還能改善土壤性狀為微生物生長(zhǎng)提供有利的環(huán)境[12,15]。本研究中，不同秸稈還田方式均顯著提高了SOC、TN、TP、AP和AK的含量，其中NPKB處理對(duì)土壤SOC的影響最顯著，這可能是因?yàn)樯镔|(zhì)炭作為一種土壤改良劑，不易被微生物分解利用，殘存時(shí)間長(zhǎng)[16]。NPKSM處理對(duì)土壤TP和AP的影響最為顯著，已有研究表明長(zhǎng)期有機(jī)肥配合秸稈還田能夠顯著增加土壤TP及AP含量[17]。

多樣性指數(shù)Richness、Chao1和ACE表征細(xì)菌多樣性的豐富度，而Shannon指數(shù)表征細(xì)菌多樣性的均勻度和豐富度[18]。本研究表明，不同秸稈還田方式均能顯著提高微生物多樣性的豐富度和均勻度，其中NPKSM處理對(duì)細(xì)菌多樣性的影響最大，能夠顯著提高細(xì)菌多樣性的豐富度和均勻度。已有研究表明，豬糞配合秸稈能夠提升微生物豐富度、多樣性、碳代謝利用能力、反硝化細(xì)菌數(shù)量等[19-20]。豬糞配合秸稈處理含有微生物生長(zhǎng)所需的大量氮源，能夠調(diào)節(jié)秸稈碳氮比，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，增加具有秸稈分解功能的微生物多樣性。通過隨機(jī)森林模型發(fā)現(xiàn)，AP和SOC是影響所有細(xì)菌多樣性指數(shù)的重要環(huán)境因子，其中AP貢獻(xiàn)最大，這可能與貧瘠紅壤中磷素有效性低有關(guān)[21]。紅壤“缺磷”嚴(yán)重制約著紅壤農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，一些研究表明提高紅壤磷有效性不僅能夠直接提高微生物多樣性，還能通過增加土壤可利用碳源(氨基酸類、胺類和酚酸類物質(zhì))來促進(jìn)微生物活性[22]。本研究表明，NPKSM處理能夠極顯著提高土壤AP含量并促進(jìn)土壤細(xì)菌多樣性增加。鑒于磷素對(duì)紅壤地區(qū)土壤肥力以及微生物多樣性的重要作用[23]，因此如何提高紅壤地區(qū)磷素供應(yīng)是培育紅壤生物肥力的重要步驟。另外，提高土壤SOC含量不僅能直接提高土壤細(xì)菌多樣性，還能通過促進(jìn)細(xì)菌相互作用間接提高細(xì)菌多樣性[5]。

本研究表明，秸稈還田能顯著驅(qū)動(dòng)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變異，其中不同秸稈還田處理下的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與對(duì)照具有顯著差別。與其他研究結(jié)果相同，秸稈還田會(huì)顯著改變微生物的群落結(jié)構(gòu)[24]。長(zhǎng)期秸稈還田為微生物生長(zhǎng)提供了豐富資源的同時(shí)，也驅(qū)動(dòng)了相應(yīng)微生物種群的變化，例如土壤優(yōu)勢(shì)菌種從α-變形菌綱向δ-變形菌綱轉(zhuǎn)變[25]。與細(xì)菌多樣性的影響因子不同，AK、pH、TP、TN、AP和SOC均顯著驅(qū)動(dòng)了細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變異，其中pH是影響CK處理細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變異的主要因子，而AK、TP、TN、AP和SOC是影響NPK、NSPK、NPKSM以及NPKB處理細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變異的主要因子。大量研究表明，pH是影響微生物群落結(jié)構(gòu)的主要因子[26]，因此土壤pH變化會(huì)極大改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。另外，不同秸稈還田方式的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)較為相似，這可能與紅壤特殊的生境有關(guān)。一般認(rèn)為施用化肥導(dǎo)致微生物群落結(jié)構(gòu)變異主要是因?yàn)殚L(zhǎng)期施用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤pH下降，而pH被認(rèn)為是影響微生物群落結(jié)構(gòu)的主要影響因子[26]。但紅壤是酸性土壤，由化肥導(dǎo)致的土壤pH下降并不顯著[27]，而化肥配施秸稈提供的“養(yǎng)料”則能極大改善紅壤貧瘠的特性，顯著提高AK、TP、TN、AP和SOC含量，進(jìn)而增強(qiáng)土壤肥力[28]，使土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)趨同。與秦紅靈等[29]研究結(jié)果一致，本研究發(fā)現(xiàn)AK是促進(jìn)紅壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變異最主要的影響因子，這可能與解鉀微生物活性提高有關(guān)[30]。解鉀微生物較為耐酸，能夠促進(jìn)紅壤地區(qū)無效鉀向速效鉀轉(zhuǎn)化，并提高土壤肥力和植物生產(chǎn)力進(jìn)一步影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化。

4 結(jié)論

本研究基于長(zhǎng)期定位試驗(yàn)對(duì)紅壤地區(qū)不同秸稈還田措施對(duì)土壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)的影響開展研究，結(jié)果表明，不同秸稈還田方式對(duì)土壤肥力、細(xì)菌群落多樣性及結(jié)構(gòu)影響顯著，尤其秸稈/豬糞配施處理(NPKSM)對(duì)提升土壤肥力及細(xì)菌多樣性效果最佳。本研究可從土壤微生物多樣性角度為提升紅壤肥力、生物多生態(tài)功能以及增強(qiáng)土壤健康提供科學(xué)參考。

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Effects of Different Types of Straw Returning on Bacterial Diversity and Community Structure in Dryland Red Soil

LUAN Lu1,2, ZHENG Jie1,2, CHENG Menghua3, HU Kaijie3, KONG Peijun1,2, JIANG Yuji1*, SUN Bo1

(1 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 College of Life Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China)

The purpose of this study was to investigate the effects of different types of straw returning on the microbial community structure in a dryland red soil.The field experiment was conducted with different types of straw returning in corn mono-cropping system at the National Agro-Ecosystem Observation and Research Station in Yingtan.The sequencing of 16S rRNA gene was used to investigate the effects of different types of straw returning on the diversity and structure of soil bacteria community.The results showed that: 1) the straw returning treatments (NPKS, NPKSM and NPKB) significantly promoted soil fertility, with the highest effects under the NPKSM treatment (straw plus pig manure) ; 2) the straw returning treatments significantly increased the bacterial diversity compared to the chemical fertilization treatment; and 3) soil available phosphorus and organic carbon were the two most important predictors of the bacterial diversity, while available potassium, pH, total phosphorus and total nitrogen were the significant predictors of the bacterial community structure.The results provide the scientific basis for the synergistic improvement of biological functions and soil health in agricultural ecosystem from the perspective of promoting soil fertility and microbial diversity.

Dryland red soil; Straw returning; Bacterial diversity; Bacterial community structure

S154.36

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.05.014

欒璐, 鄭潔, 程夢(mèng)華, 等.不同秸稈還田方式對(duì)旱地紅壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)的影響.土壤, 2021, 53(5): 991–997.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41922048，41771297)和江蘇省杰出青年基金項(xiàng)目(BK20180049)資助。

通訊作者(yjjiang@issas.ac.cn)

欒璐(1991—)，女，四川成都人，博士研究生，主要從事土壤微生物多樣性研究。E-mail: lluan@issas.ac.cn