腐熟羊糞有機(jī)肥配施無(wú)機(jī)肥對(duì)植煙土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響①

溫?zé)@琳，馬宜林，周俊學(xué)，高佳凱，張水源，張 楓，申 欣，王悅?cè)A，申洪濤，元 野，李友軍，劉 領(lǐng)*

腐熟羊糞有機(jī)肥配施無(wú)機(jī)肥對(duì)植煙土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響①

溫?zé)@琳1，馬宜林1，周俊學(xué)2*，高佳凱1，張水源3，張 楓3，申 欣4，王悅?cè)A1，申洪濤5，元 野6，李友軍1，劉 領(lǐng)1*

(1 河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南洛陽(yáng) 471023；2 河南省煙草公司洛陽(yáng)市公司技術(shù)中心，河南洛陽(yáng) 471000；3 河南省煙草公司洛陽(yáng)市公司宜陽(yáng)縣分公司，河南宜陽(yáng) 471600；4 河南省煙草公司洛陽(yáng)市公司嵩縣分公司，河南嵩縣 471400；5 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，鄭州 450000；6 黑龍江省煙草公司牡丹江煙草科學(xué)研究所，黑龍江牡丹江 157011)

為了探究腐熟羊糞有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)洛陽(yáng)煙區(qū)植煙土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤肥力特性的影響，采用盆栽控制試驗(yàn)和高通量測(cè)序技術(shù)，研究了不施肥(CK)、100% 無(wú)機(jī)氮肥(T0)、50% 羊糞有機(jī)肥氮+50% 無(wú)機(jī)氮肥(T50)和100% 羊糞有機(jī)肥氮(T100)4個(gè)處理下植煙土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的差異，并結(jié)合土壤理化性質(zhì)分析了土壤肥力指標(biāo)與土壤微生物多樣性的關(guān)系。結(jié)果表明：植煙土壤細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌門為變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)，土壤真菌優(yōu)勢(shì)菌門為子囊菌門(Ascomycota)和擔(dān)子菌門(Basidiomycota)；T50處理的變形菌門、酸桿菌門和子囊菌門相對(duì)豐度最高，但放線菌門和擔(dān)子菌門相對(duì)豐度最低；NMDS分析和相似性分析發(fā)現(xiàn)，T50處理的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與其他處理差異顯著；Alpha多樣性分析也表明，T50處理土壤細(xì)菌和真菌群落的豐富度和多樣性最高。不同處理土壤理化性質(zhì)和土壤關(guān)鍵酶活性差異顯著，以T50處理土壤養(yǎng)分含量和土壤碳氮代謝酶的活性最高；Pearson相關(guān)性分析顯示，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量及蛋白酶和脲酶活性與植煙土壤微生物多樣的關(guān)系最為密切。總之，采用腐熟羊糞有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施通過影響植煙土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性，促進(jìn)了土壤養(yǎng)分的釋放和轉(zhuǎn)化，有利于土壤養(yǎng)分的供應(yīng)和土壤質(zhì)量的提升，研究結(jié)果為洛陽(yáng)煙區(qū)應(yīng)用羊糞有機(jī)肥改良土壤提供了理論依據(jù)。

腐熟羊糞有機(jī)肥；烤煙；土壤養(yǎng)分；土壤酶活性；細(xì)菌；真菌；多樣性和群落組成

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成成分，在維持土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡、促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)、保障作物正常生長(zhǎng)發(fā)育方面發(fā)揮著重要作用，是反映土壤健康的重要指標(biāo)[1]。前人研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥與化肥配施，能夠增加土壤細(xì)菌和真菌群落的豐富度和多樣性指數(shù)，改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[2-3]。但是由于有機(jī)肥種類和土壤類型的不同，有機(jī)肥和化肥配施對(duì)土壤微生物的影響目前還存在較大差異。王慶等[4]研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量配施有機(jī)肥能夠增加土壤細(xì)菌的多樣性，但對(duì)土壤真菌多樣性沒有影響；而李正輝等[5]研究則表明，羊糞有機(jī)肥的施用對(duì)土壤真菌的群落結(jié)構(gòu)影響尤為顯著。

烤煙是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一。近年來(lái)，由于無(wú)機(jī)肥料的不合理施用，造成土壤酸堿平衡失調(diào)、土壤生物活性降低以及土壤肥力下降等問題，嚴(yán)重影響了煙田的土壤健康和煙區(qū)的可持續(xù)發(fā)展[6]。施用有機(jī)肥能夠降低土壤容重，改善土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力，有利于土壤培肥和健康[7-8]。羊糞有機(jī)肥是常見的有機(jī)肥類型之一。前人研究表明，羊糞有機(jī)肥替代化肥減量配施，能夠改善土壤肥力，增加土壤微生物多樣性，建立更適合作物生長(zhǎng)的微生物區(qū)系[9]。然而，煙田配施羊糞有機(jī)肥對(duì)植煙土壤的改良效應(yīng)及其微生態(tài)機(jī)制，仍不十分清楚。本課題前期研究發(fā)現(xiàn)，40% ～ 60% 羊糞有機(jī)肥替代化肥與化肥配施能夠促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，維持土壤肥力[10]，但是并未對(duì)土壤微生物多樣性進(jìn)行深入探究。因此，本研究采用高通量測(cè)序技術(shù)，進(jìn)一步分析了腐熟羊糞有機(jī)肥與化肥配施對(duì)植煙土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響，旨在為洛陽(yáng)煙區(qū)合理利用羊糞有機(jī)肥改良煙田土壤提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年在河南省洛陽(yáng)市河南科技大學(xué)進(jìn)行。供試土壤釆自河南科技大學(xué)農(nóng)場(chǎng)0 ～ 20 cm耕層，除去石子等雜物后風(fēng)干過2 mm篩備用。土壤類型為黃潮土，基本理化性質(zhì)為pH 7.6，有機(jī)質(zhì)12.32 g/kg，全氮0.84 g/kg，堿解氮43.70 mg/kg，有效磷14.10 mg/kg，速效鉀102.10 mg/kg。供試烤煙品種為中煙101，煙苗由洛陽(yáng)市宜陽(yáng)縣煙草公司集中漂浮育苗。供試羊糞有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)497.0 g/kg、氮14.2 g/kg、磷13.2 g/kg、鉀24.4 g/kg)由河南正輝肥業(yè)有限公司生產(chǎn)；供試無(wú)機(jī)肥為復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=18∶18∶18)、過磷酸鈣(P2O5，160 g/kg)和硫酸鉀(K2O，500 g/kg)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取盆栽受控試驗(yàn)，共設(shè)4個(gè)處理，分別為：CK(不施肥)、T0(100% 無(wú)機(jī)氮肥)、T50(50% 羊糞有機(jī)肥氮+50% 無(wú)機(jī)氮肥)、T100(100% 羊糞有機(jī)肥氮)，每處理重復(fù)4次，共16盆。3個(gè)施肥處理T0、T50和T100，按N∶P2O5∶K2O=1∶1.5∶3進(jìn)行配施，確保各處理氮、磷、鉀等量施用，具體施肥比率和用量見表1。于煙苗移栽60 d后，用抖根法采集烤煙根際土壤，混合均勻，一部分風(fēng)干用于測(cè)定土壤養(yǎng)分含量和土壤酶活性，另一部分裝入無(wú)菌離心管，放入液氮保存，用于DNA提取。

表1 不同處理肥料配比和用量

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

參照鮑士旦[11]的方法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。參照關(guān)松萌[12]的方法測(cè)定土壤酶活性。其中，土壤蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，以1 g土壤在37℃ 培養(yǎng)24 h后生成的葡萄糖的質(zhì)量(mg/(g·d))表示；土壤蛋白酶活性采用加勒斯江法測(cè)定，以1 g土壤在37℃ 培養(yǎng)24 h后生成的甘氨酸的質(zhì)量(mg/(g·d))表示；土壤脲酶活性采用苯酚鈉–次氯酸鈉比色法測(cè)定，以1 g土壤在37℃ 培養(yǎng)24 h后產(chǎn)生的NH3-N的質(zhì)量(mg/(g·d))表示。

采用土壤DNA提取試劑盒(Fast DNA? Spin Kit for Soil)進(jìn)行土壤DNA提取，將純化后的基因組DNA作為聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)的模板。細(xì)菌擴(kuò)增引物采用515F (5′-GTGCCAGCMGCCGCGG-3′)和907R(5′-CC GTCAATTCMTTTRAGTTT-3′)，真菌ITS1區(qū)段擴(kuò)增引物采用ITS5(5′-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAG G-3′)和ITS4(5′-TCCTCC GCTTATTGATATGC-3′)。PCR采用25 μL反應(yīng)體系：10倍PCR buffer 5 μL，dNTP 0.5 μL，正向反向引物各0.5 μL，Tap酶0.25 μL (250 U)，DNA模板1 μL，dH2O補(bǔ)齊至25 μL。PCR反應(yīng)策略：98℃預(yù)變性3 min，98℃ 15 s，50℃ 30 s和72℃ 30 s，共27個(gè)循環(huán)；72℃延伸10 min，4℃保存。

Illumina PE250測(cè)序：將同一樣本的PCR產(chǎn)物混合后用2% 瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，使用AxyPrepDNA凝膠回收試劑盒(AXYGEN公司)切膠回收PCR產(chǎn)物，Tris-HCl洗脫；2% 瓊脂糖電泳檢測(cè)。并用QuantiFluor?-ST藍(lán)色熒光定量系統(tǒng)(Promega公司)進(jìn)行檢測(cè)定量。使用Illumina PE250構(gòu)建文庫(kù)：①連接“Y”字形接頭；②使用磁珠篩選去除接頭自連片段；③利用PCR擴(kuò)增進(jìn)行文庫(kù)模板的富集；④氫氧化鈉變性，產(chǎn)生單鏈DNA片段。利用Illumina公司的PE250平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序(上海元莘生物醫(yī)藥科技有限公司)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用fastp[13]軟件對(duì)原始測(cè)序序列進(jìn)行質(zhì)控，使用FLASH[14]軟件進(jìn)行拼接：①過濾read尾部質(zhì)量值20 bp以下的堿基，設(shè)置50 bp的窗口，如果窗口內(nèi)的平均質(zhì)量值低于20 bp，從窗口開始截去后端堿基，過濾質(zhì)控后50 bp以下的read；②根據(jù)PE reads之間的overlap關(guān)系，將成對(duì)reads拼接(merge)成一條序列，最小overlap長(zhǎng)度為10 bp；③拼接序列的overlap區(qū)允許的最大錯(cuò)配比率為0.2，篩除不符合序列；④根據(jù)序列首尾兩端的barcode和引物區(qū)分樣品，并調(diào)整序列方向，barcode允許的錯(cuò)配數(shù)為0，最大引物錯(cuò)配數(shù)為2。然后，使用Usearch[15]軟件對(duì)所有序列進(jìn)行OTU在97% 相似水平下的劃分，采用RDP classifier貝葉斯算法對(duì)97% 相似水平的OTU代表序列進(jìn)行分類學(xué)分析，使用Mothur軟件計(jì)算細(xì)菌和真菌群落的Alpha多樣性指數(shù)(ACE、Chao1、Shannon和Simpson指數(shù))。

采用Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)土壤養(yǎng)分、土壤微生物Alpha多樣性和群落結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較、方差分析和相關(guān)性分析，使用Origin 9.5對(duì)土壤微生物群落多樣性與土壤環(huán)境因子的Pearson分析、土壤微生物群落組成和NMDS (非度量多維尺度)分析進(jìn)行作圖，采用圖圖云平臺(tái)(https://www.cloudtutu.com)和Adobe Illustrator 2021對(duì)ANOSIM相似性分析進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐熟羊糞有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤養(yǎng)分含量和酶活性的影響

由表2可知，不同施肥處理間土壤養(yǎng)分含量和酶活性存在顯著差異。土壤有機(jī)質(zhì)含量和蔗糖酶活性表現(xiàn)為T100>T50>T0>CK，以單施有機(jī)肥的T100處理最高，且T100處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其他處理，但蔗糖酶活性在T100和T50處理之間沒有顯著差異；有效磷含量、速效鉀含量和蛋白酶活性均表現(xiàn)為T50>T100>T0>CK，以有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施的T50處理最高，且顯著高于其他處理；堿解氮含量和脲酶活性表現(xiàn)為T50>T0>T100>CK，均以T50處理最高，且顯著高于其他處理。

表2 腐熟羊糞有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤養(yǎng)分含量和酶活性的影響

注：表中同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)；下同。

2.2 腐熟羊糞有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤微生物群落多樣性的影響

土壤微生物的豐富度用ACE和Chao1指數(shù)表征，多樣性用Shannon和Simpson指數(shù)表征。由表3可知，T50處理的土壤細(xì)菌和真菌OTU數(shù)量最多，ACE、Chao1和Shannon指數(shù)最高，Simpson指數(shù)最低。土壤細(xì)菌的OTU數(shù)量、ACE和Chao1指數(shù)均表現(xiàn)為T50>T100>CK>T0；土壤細(xì)菌的Shannon指數(shù)以及土壤真菌的OTU數(shù)量、ACE和Chao1和Shannon指數(shù)均表現(xiàn)為T50>T0>T100>CK；土壤細(xì)菌的Simpson指數(shù)表現(xiàn)為T50

2.3 土壤微生物群落多樣性與土壤環(huán)境因子的關(guān)系

通過Pearson分析(圖1)發(fā)現(xiàn)，土壤細(xì)菌的OTU數(shù)量、ACE、Chao1和Simpson指數(shù)與土壤環(huán)境因子相關(guān)性不明顯，Shannon指數(shù)與堿解氮、有效磷、速效鉀含量和脲酶活性均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與蛋白酶活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤真菌的OTU數(shù)量、ACE、Chao1和Shannon指數(shù)均與堿解氮、有效磷、速效鉀含量和蛋白酶活性呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與脲酶活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系；Simpson指數(shù)與堿解氮、有效磷、速效鉀含量和脲酶活性均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與蛋白酶活性呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明土壤環(huán)境因子變化對(duì)土壤真菌的豐富度和多樣性影響更為明顯，其中土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量和蛋白酶、脲酶活性的變化是影響土壤微生物群落多樣性的重要環(huán)境因子。

(圖A：細(xì)菌；圖B：真菌；*和**表示在P<0.05和P<0.01水平上顯著相關(guān))

2.4 腐熟羊糞有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤微生物群落組成的影響

由圖2A可知，各處理土壤細(xì)菌群落的優(yōu)勢(shì)菌門為變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)，平均相對(duì)豐度分別為24.76%、23.94% 和14.71%。由圖2B可知，T50處理的變形菌門、酸桿菌門、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)和裝甲菌門(Armatimonadetes)的相對(duì)豐度最高，放線菌門、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、綠彎菌門(Chloroflexi)和擬桿菌門(Bacteroidetes)的相對(duì)豐度最低，其中T50處理的放線菌門顯著低于其他3個(gè)處理。浮霉菌門(Planctomycetes)的相對(duì)豐度表現(xiàn)為T100CK>T50>T0。

由圖3A可知，各處理土壤真菌群落的優(yōu)勢(shì)菌門為子囊菌門(Ascomycota)和擔(dān)子菌門(Basidiomycota)，平均相對(duì)豐度分別為62.85% 和31.31%。由圖3B可知，與CK處理相比，施肥處理顯著提高了子囊菌門和接合菌門(Zygomycota)的相對(duì)豐度，顯著降低了擔(dān)子菌門的相對(duì)豐度，T50處理具有最高的子囊菌門和接合菌門相對(duì)豐度，最低的擔(dān)子菌門相對(duì)豐度。

(圖A：細(xì)菌門水平的相對(duì)豐度；圖B：細(xì)菌門水平的顯著差異分析；不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同)

(圖A：真菌門水平的相對(duì)豐度；圖B：真菌門水平的顯著差異分析)

2.5 腐熟羊糞有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

由圖4A所示，沿X軸CK、T0、T50和T100處理之間有一定距離，但是分離不明顯，說(shuō)明施肥與否能夠改變土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)，但不同處理對(duì)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響差異不明顯。相比土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)，4個(gè)處理土壤真菌的群落結(jié)構(gòu)分離趨勢(shì)更明顯；沿X軸CK處理與施肥處理分離明顯，但各施肥處理間分離趨勢(shì)不明顯(圖4B所示)，說(shuō)明施肥能夠明顯改變土壤真菌的群落結(jié)構(gòu)，但不同的施肥處理對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)影響差異不明顯。由圖5可知，當(dāng)組間距離大于處理距離時(shí)，說(shuō)明組間差異大于組內(nèi)差異，值與值則說(shuō)明組間差異達(dá)到了顯著水平。由圖5A可知，對(duì)于土壤細(xì)菌，施肥處理與CK處理相比差異不顯著，但T50處理與T0、T100處理差異顯著；由圖5B可知，對(duì)于土壤真菌，各處理間具有顯著差異。

圖5 腐熟羊糞有機(jī)肥配施無(wú)機(jī)肥下土壤細(xì)菌(A)和真菌(B)相似性分析

3 討論

土壤速效養(yǎng)分含量反映了土壤的供肥能力，與煙株的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成密切相關(guān)[10]。本研究表明，相比于不施肥(CK)、單施化肥(T0)和單施有機(jī)肥(T100)處理，50% 羊糞有機(jī)肥氮+50% 無(wú)機(jī)氮肥(T50)處理顯著地提高了煙株移栽60 d后土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的含量，而且相比于CK和T0處理也顯著地提高了土壤有機(jī)質(zhì)的含量，說(shuō)明T50處理兼具供肥和土壤改良效果。土壤酶是土壤中較為活躍的有機(jī)成分，在土壤養(yǎng)分循環(huán)中發(fā)揮著重要作用，其中土壤蔗糖酶、脲酶和蛋白酶是驅(qū)動(dòng)土壤碳氮元素循環(huán)的關(guān)鍵酶[16]。趙霞等[17]在甘肅省張掖市通過施用不同比例的羊糞有機(jī)肥發(fā)現(xiàn)，施用羊糞有機(jī)肥處理土壤蔗糖酶和脲酶活性與單施化肥處理相比顯著增加。秦秦等[18]在常州市研究不同量生物有機(jī)肥與化肥減量配施發(fā)現(xiàn)，高量生物有機(jī)肥與化肥配施可以增加土壤蔗糖酶和蛋白酶的活性。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，不同施肥處理對(duì)土壤酶活性的影響有明顯差異，T50處理土壤蔗糖酶、脲酶和蛋白酶活性均最高。究其原因，羊糞有機(jī)肥和化肥配施一方面兼顧了無(wú)機(jī)氮源對(duì)土壤微生物的啟動(dòng)作用，另一方面施入土壤后的腐熟羊糞有機(jī)肥為微生物生長(zhǎng)提供了大量碳源，有利于微生物增殖，從而提高土壤酶活性[19]。

土壤微生物是土壤微生態(tài)的重要組成成分，是驅(qū)動(dòng)土壤養(yǎng)分循環(huán)的關(guān)鍵因子，對(duì)維持土壤質(zhì)量及促進(jìn)植物生長(zhǎng)等具有重要作用[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，相較其他處理，T50處理的土壤細(xì)菌豐富度和多樣性最高。王亞麟等[21]在貴州的長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)也表明，有機(jī)肥與化肥配施能夠提高土壤細(xì)菌多樣性和豐富度。本研究結(jié)果還表明，施肥處理均較不施肥處理顯著增加了土壤真菌的多樣性，且以T50處理土壤真菌多樣性最高，這與Luo等[22]通過研究豬糞、礦質(zhì)氮、磷酸鹽和鉀肥混合施入土壤能夠顯著增加土壤真菌多樣性的結(jié)果是一致的。有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤細(xì)菌和真菌的促生作用與無(wú)機(jī)肥的啟動(dòng)作用(氮源)和有機(jī)肥的底物作用(碳源)耦合有關(guān)[23]。本研究通過分析不同處理土壤細(xì)菌群落的組成發(fā)現(xiàn)，植煙土壤細(xì)菌群落的優(yōu)勢(shì)菌門主要為變形菌門、酸桿菌門和放線菌門；T50處理能夠提高變形菌門和酸桿菌門的相對(duì)豐度，降低放線菌門的相對(duì)豐度。由于變形菌門的主要功能為提高土壤氮肥利用率[24]，而酸桿菌門的主要功能為參與腐殖質(zhì)分解的碳循環(huán)過程及維持土壤生態(tài)系統(tǒng)健康[25]，進(jìn)一步印證了腐熟羊糞有機(jī)肥與化肥配施在提升植煙土壤供肥能力和維持土壤碳氮平衡方面的作用。放線菌門的變化則可能與土壤團(tuán)聚體大小有關(guān)。有研究表明，有機(jī)肥與化肥配施能夠顯著提高土壤的團(tuán)聚性，而土壤團(tuán)聚體粒徑的增加則會(huì)導(dǎo)致放線菌門的相對(duì)豐度降低[26]。通過分析不同處理土壤真菌群落的組成發(fā)現(xiàn)，子囊菌門和擔(dān)子菌門是本研究植煙土壤真菌群落的優(yōu)勢(shì)菌門，T50處理提高了子囊菌門的相對(duì)豐度，但降低了擔(dān)子菌門的相對(duì)豐度。子囊菌門的主要功能為參與土壤有機(jī)質(zhì)分解，尤其具有分解木質(zhì)纖維素的能力，因此子囊菌門的相對(duì)豐度升高有利于植煙土壤外源有機(jī)質(zhì)的礦化和養(yǎng)分釋放[27]。擔(dān)子菌門主要出現(xiàn)在貧瘠的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中，與土壤的C/N比呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[28]。本研究中，羊糞有機(jī)肥的添加通過影響土壤C/N比，導(dǎo)致了擔(dān)子菌門相對(duì)豐度的降低。

Pearson相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，供試植煙土壤的速效養(yǎng)分含量和酶活性與土壤中細(xì)菌的Shannon指數(shù)、真菌的多樣性和豐富性指數(shù)(ACE、Chao1和Shannon指數(shù))呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與土壤真菌的Simpson指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的豐富度和多樣性較土壤細(xì)菌群落更容易受到施肥的影響。這是因?yàn)橥寥勒婢饕嬖谟趫F(tuán)聚體表面，相對(duì)于細(xì)菌更容易受到微環(huán)境變化的影響[29]。Suzuki等[30]研究也發(fā)現(xiàn)，土壤真菌群落結(jié)構(gòu)對(duì)有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施的響應(yīng)比土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)更為敏感。

4 結(jié)論

腐熟羊糞有機(jī)肥配施無(wú)機(jī)肥顯著影響植煙土壤肥力、酶活性及土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)。土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量及蛋白酶和脲酶活性與土壤微生物群落多樣性的關(guān)系密切。有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施通過調(diào)控土壤有機(jī)質(zhì)含量和微生物的多樣性，進(jìn)而影響植煙土壤的供肥能力和土壤質(zhì)量。腐熟羊糞有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施(T50)處理增加了土壤微生物的多樣性和豐富度(尤其是土壤真菌)，顯著提高了土壤優(yōu)勢(shì)菌門的相對(duì)豐度，有利于改善植煙土壤的供肥能力，提升土壤質(zhì)量，在豫西煙區(qū)具有較大的推廣價(jià)值。

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Effects of Combined Application of Organic Manure and Inorganic Fertilizer on Structure and Diversity of Microbial Community in Tobacco-growing Soil

WEN Xuanlin1, MA Yilin1, ZHOU Junxue2*, GAO Jiakai1, ZHANG Shuiyuan3, ZHANG Feng3, SHEN Xin4, WANG Yuehua1, SHEN Hongtao5, YUAN Ye6, LI Youjun1, LIU Ling1*

(1 College of Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan 471023, China; 2 Technology Center, Luoyang Branch of Henan Provincial Tobacco Corporation, Luoyang, Henan 471000, China; 3 Yiyang Branch, Luoyang Company of Henan Tobacco Company, Yiyang, Henan 471600, China; 4 Songxian Branch, Luoyang Company of Henan Tobacco Company, Songxian, Henan 471400, China; 5 Technology Center, China Tobacco Henan Industrial Limited Company, Zhengzhou 450000, China; 6 Mudanjiang Tobacco Science Research Institute, Heilongjiang Provincial Tobacco Company, Mudanjiang, Heilongjiang 157011, China)

In order to explore the influences of combined application of sheep manure-derived organic fertilizer and chemical fertilizer on soil microbial community structure and soil fertility in tobacco-growing area of Luoyang, a pot experiment was conducted and high-throughput sequencing techniques was used to study the differences in community structure and diversity of soil bacteria and fungi under four fertilization treatments, no fertilizer (CK), 100% inorganic nitrogen fertilizer (T0), 50% sheep manure organic nitrogen fertilizer +50% inorganic nitrogen fertilizer (T50), and 100% sheep manure organic nitrogen fertilizer (T100). And the relationship between soil physiochemical properties and soil microbial diversity were analyzed. And the results showed that the dominant soil bacteria phyla were Proteobacteria, Acidobacteria and Actinobacteria, while the dominant soil fungi phyla were Ascomycota and Basidiomycota. Compared with other treatments, T50 had the highest relative abundances in Proteobacteria, Acidobacteria and Ascomycota and the lowest relative abundances of in Actinobacteria and Basidiomycota. NMDS analysis and similarity analysis showed that soil microbial community structure of T50 was significantly different from those of other treatments. Alpha diversity analysis also showed that T50 had the highest richness and diversity of bacterial and fungal communities. Soil physicochemical properties and soil key enzyme activities were significantly different under the four treatments, and T50 had the highest soil nutrient contents and soil carbon and nitrogen metabolizing enzyme activities. Pearson correlation analysis showed that soil alkali-hydrolyzed nitrogen, available phosphorus, available potassium, protease and urease activities were most closely related to soil microbial diversity. In summary, combined application of sheep manure-derived organic fertilizer and chemical fertilizers can promote the release and transformation of soil nutrients by affecting the community structure and diversity of soil bacteria and fungi, which are conducive to the supply of soil nutrients and the improvement of soil quality. The results provide a theoretical basis for the application of sheep manure-derived organic fertilizer to improve soil quality in tobacco-growing areas of Luoyang.

Sheep manure-derived organic fertilizer; Flue-cured tobacco; Soil nutrients; Soil enzyme activities; Soil bacteria; Soil fungi; Diversity and community composition

S572；S158

A

10.13758/j.cnki.tr.2023.04.014

溫?zé)@琳, 馬宜林, 周俊學(xué), 等. 腐熟羊糞有機(jī)肥配施無(wú)機(jī)肥對(duì)植煙土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響. 土壤, 2023, 55(4): 804–811.

河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)(科技攻關(guān))項(xiàng)目(212102110286)，河南省煙草公司洛陽(yáng)市公司項(xiàng)目(LYKJ202003)和河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項(xiàng)目(2020410001340006) 資助。

(910675295@qq.com; liulinghenan@126.com)

溫?zé)@琳(1997—)，女，河南洛陽(yáng)人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闊煵菰耘嗯c土壤生態(tài)。E-mail: 17839373795@163.com