紫花苜蓿種植模式對(duì)干熱河谷咖啡園土壤質(zhì)量的影響

關(guān)鍵詞：豆科覆蓋作物；干熱河谷；種植模式；咖啡園；土壤質(zhì)量

覆蓋作物是在主栽農(nóng)林作物生態(tài)系統(tǒng)中，為避免在時(shí)間和空間上出現(xiàn)土壤裸露期而專(zhuān)門(mén)種植的一類(lèi)作物。研究表明，覆蓋作物可以保持水土、抑制雜草，改變土壤的理化性質(zhì)和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高或抑制土壤中酶的活性，進(jìn)而促進(jìn)土壤養(yǎng)分的分解和利用，提高主栽作物產(chǎn)量。土壤理化性質(zhì)、酶活性和微生物是土壤質(zhì)量的重要?jiǎng)討B(tài)指標(biāo)，會(huì)因地表植物的種類(lèi)和種植模式不同而發(fā)生變化。因此，選擇合適的覆蓋作物、合理的種植模式是需要進(jìn)一步研究和解決的重要問(wèn)題。紫花苜蓿（Medicagosativa L．）是重要的豆科牧草，具有較強(qiáng)的耐旱性，能夠在各種不良環(huán)境中生長(zhǎng)，保水固土，改善土壤質(zhì)量。光葉紫花苕（Vicia villo.sa Roth var）是豆科巢菜屬的草本植物，適應(yīng)性廣，具有固氮特性，抗逆性強(qiáng)，間作光葉紫花苕有助于改善土壤養(yǎng)分和結(jié)構(gòu)。但目前有關(guān)兩種覆蓋作物及其不同種植模式下土壤理化性質(zhì)、酶活、土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的研究較少。

干熱河谷地區(qū)氣候干旱、植被覆蓋度低、水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱。因此，提高干熱河谷地區(qū)的地表植被覆蓋無(wú)疑是當(dāng)下研究的重要內(nèi)容。云南省大理州賓川縣是金沙江干熱河谷在云南境內(nèi)的主要分布地區(qū)之一，但因咖啡多年的集約化種植導(dǎo)致林下植被稀少，地表大面積裸露，水土流失嚴(yán)重，阻礙了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)，亟待解決。

近年來(lái)，針對(duì)干熱河谷地區(qū)生態(tài)恢復(fù)研究大多集中于農(nóng)田或果同的土壤結(jié)構(gòu)、引種試驗(yàn)，而鮮見(jiàn)覆蓋作物種植模式對(duì)咖啡同土壤質(zhì)量影響的相關(guān)報(bào)道。因此，研究覆蓋作物不同種植模式下土壤質(zhì)量的變化特征對(duì)保持干熱河谷地區(qū)咖啡園生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究通過(guò)在云南省大理州賓川縣咖啡試驗(yàn)田種植紫花苜蓿、光葉紫花苕，探究單播、混播不同種植模式下土壤酶活性、理化性質(zhì)、細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及功能的變化，以期獲得覆蓋作物不同種植模式對(duì)土壤質(zhì)量的改善作用，為干熱河谷地區(qū)咖啡園土壤改良及生態(tài)系統(tǒng)功能性可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究的試驗(yàn)地點(diǎn)位于云南省大理州賓川縣金牛鎮(zhèn)朱苦拉咖啡1號(hào)夢(mèng)莊園，該地海拔為1653.2m，經(jīng)緯度（25°53' 32”N，100°37' 01”E），其年平均氣溫為18.4℃，最高氣溫達(dá)38.2℃，年平均降雨量為560mm，是典型的干熱河谷區(qū)。播種前測(cè)定試驗(yàn)地點(diǎn)土壤pH為7.83，土壤密度（SD）為1.26g·cm-3，含水量（SWC）為5%，銨態(tài)氮（NH4-N）含量2.75mg·kg-1、硝態(tài)氮（N03-N）含量46.54mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)（OM）含量11.98g·kg-1、全氮（TN）含量0.32g·kg-1，全鉀（TK）含量0.41g·kg-1，速效鉀（AK）含量59.41mg·kg-1、全磷（TP）含量0.90g·kg-1，有效磷（OP）含量3.96mg·kg-1，堿解氮（AN）含量96.51mg·kg-1。園內(nèi)咖啡樹(shù)的株距為1m，行距2m。2022年10月1日，清耕后在咖啡樹(shù)行間采用條播法進(jìn)行紫花苜蓿單播，紫花苜?！凉馊~紫花苕種子按1：1質(zhì)量比混合后條播，行間距0.25m，播種量40kg·hm-2。試驗(yàn)共設(shè)3種處理：休閑處理（CK），紫花苜蓿單播（A1），紫花苜蓿×光葉紫花苕混播（A2），每個(gè)處理3次重復(fù)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，選取9塊5mx2m的樣方，每個(gè)樣地隨機(jī)地采用一類(lèi)種植模式。2023年4月1日，在咖啡樹(shù)和覆蓋作物開(kāi)花時(shí)期采用五點(diǎn)采樣法進(jìn)行林下土壤樣品采集，用無(wú)菌環(huán)刀取各樣地0-20cm土壤，將五個(gè)點(diǎn)土壤樣品充分混合后作為一個(gè)樣品，每個(gè)處理的土壤樣品各3份。每一份土壤樣本平均分成兩份裝于無(wú)菌管中，立即用液氮儲(chǔ)存，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，一份置于-80℃冰箱保存，用于細(xì)菌多樣性分析，另一份過(guò)2mm篩，測(cè)定土壤酶活和土壤理化性質(zhì)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1土壤理化性質(zhì)和酶活測(cè)定

pH、SD、SWC、OM、TN、TK、AK、TP、OP、AN、NH;-N、N03-N等12項(xiàng)土壤理化指標(biāo)參照鮑士旦的《土壤農(nóng)化分析》進(jìn)行測(cè)定。土壤酶活性測(cè)定參考關(guān)松蔭的方法：采用3，5二硝基水楊酸比色法測(cè)定蔗糖酶（IA）；采用苯酚鈉比色法測(cè)定脲酶（UA）；采用高錳酸鉀滴定容量法測(cè)定過(guò)氧化氫酶（CAT）。

1.2.2土壤細(xì)菌DNA提取與檢測(cè)

用土壤細(xì)菌DNA提取試劑盒（型號(hào)D3142，廣州美基生物科技有限公司）進(jìn)行樣本總DNA的提取。然后對(duì)核酸樣本進(jìn)行1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，根據(jù)A260/A280比值檢驗(yàn)核酸樣本的濃度和純度。

1.2.3 PCR擴(kuò)增、文庫(kù)定量及測(cè)序

以基因組DNA為模板，采用16S rRNA基因的V3-V4可變區(qū)引物341F（5-CCTACGGGNGGCWG-CAG-3’）和806R（5’-GGACTACHVGGGTATCTA-AT-3’）進(jìn)行PCR擴(kuò)增。PCR反應(yīng)體系（50uL），擴(kuò)增程序：95℃變性5min，95℃變性1min，60℃退火1min，72℃延伸1min，30個(gè)循環(huán)，然后72℃延伸7min。參照孫紅霞等的方法進(jìn)行擴(kuò)增產(chǎn)物純化、文庫(kù)定量，根據(jù)Novaseq6000的PE250模式pooling上機(jī)測(cè)序。

1.2.4數(shù)據(jù)分析

土壤理化性質(zhì)和酶活性采用Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)，用GraphPad Prism 8.0制圖，用SPSS 22.0軟件的單因素（One-way ANOVA）LSD法進(jìn)行方差分析和多重比較（Plt;0.05）。

對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控處理，并聚類(lèi)、去嵌合體，獲得OTU（操作分類(lèi)單元）代表序列和豐度信息?；贠TU序列進(jìn)行物種注釋?zhuān)贠TU和物種豐度表，開(kāi)展Alpha多樣性、Beta多樣性分析，將IA、UA、CAT、NH4-N、N03-N、OM、pH、SWC、SD、TN、TP、TK、AN、OP、AK作為環(huán)境因子，以相對(duì)豐度排名前20的屬作為物種分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行RDA環(huán)境因子與細(xì)菌群落關(guān)聯(lián)分析，基于Pearson相關(guān)性系數(shù)，在屬水平上進(jìn)行菌屬與環(huán)境因子的相關(guān)性分析，按照細(xì)菌的相對(duì)豐度進(jìn)行排序，去除無(wú)法確定進(jìn)化來(lái)源的“Unclassified”細(xì)菌，取相對(duì)豐度排名前13的門(mén)屬進(jìn)行群落組成分析，基于weighted_unifrac距離進(jìn)行PCoA分析。PIC-RUSt2 （version 1.1.0）軟件包基于KEGG功能數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)細(xì)菌群落的16S rRNA基因序列進(jìn)行功能通路預(yù)測(cè)，注釋到新陳代謝、遺傳信息處理、環(huán)境信息處理、細(xì)胞過(guò)程、生物體系統(tǒng)、人類(lèi)疾病六大一級(jí)功能。主要的二級(jí)代謝通路（功能基因序列相對(duì)豐度排名前10）包括碳水化合物代謝、氨基酸代謝、萜類(lèi)化合物和聚酮酸的代謝、異生素生物降解和代謝、能量代謝等，進(jìn)一步分析不同處理下的細(xì)菌群落功能差異。

2結(jié)果與分析

2.1土壤理化性質(zhì)差異分析

由表1可知，與CK相比，A2處理組的土壤pH值由8.03降至7.40，促進(jìn)了土壤pH從弱堿性恢復(fù)到中性，更有利于咖啡樹(shù)的生長(zhǎng)。A2處理組的TN、NH4-N、AN、OM、OP顯著高于CK （Plt;0.05），分別是CK的1.8、1.7、4.6、1.6、1.7倍，顯著提高了土壤的養(yǎng)分含量；與CK相比，A1處理組的土壤TN增加1.9倍，TK增加0.3倍，說(shuō)明紫花苜蓿可以顯著增加土壤中N、K的儲(chǔ)量。此外，A1、A2處理組的土壤N03-N含量較CK組降低了28.8%和17.6%，表明覆蓋作物種植可以大量吸收土壤中的N03-N，顯著減少硝態(tài)氮的累積和淋溶，有效降低土壤N素的損失和環(huán)境污染。綜上所述，覆蓋作物種植有利于改善土壤pH及N、K等營(yíng)養(yǎng)元素儲(chǔ)備，能有效提升土壤質(zhì)量。但是，與CK相比，種植覆蓋作物后土壤SWC、TP、AK含量均顯著下降（Plt;0.05），分別降低了27.3%、20.4%、48.7%，表明覆蓋作物種植后減少了土壤中的P含量，生長(zhǎng)過(guò)程中消耗了大量土壤水分，可能不利于咖啡樹(shù)的生長(zhǎng)，還需進(jìn)行長(zhǎng)期試驗(yàn)觀察以更加客觀地反映覆蓋作物對(duì)土壤質(zhì)量的全面影響。

2.2土壤酶活性測(cè)定

覆蓋作物種植模式對(duì)咖啡園土壤酶活性的影響見(jiàn)圖1。由圖1可知，A2處理的IA顯著高于A1和CK（Plt;0.05），CAT活性差異均不顯著（Pgt;0.05），A1組的UA活性顯著（Plt;0.05）高于A2和CK，表明覆蓋作物種植對(duì)過(guò)氧化氫酶影響較小，但紫花苜蓿單播有助于提高咖啡園土壤脲酶活性，紫花苜蓿和光葉紫花苕混播有助于提高土壤蔗糖酶活性。

2.3土壤細(xì)菌多樣性分析

2.3.1土壤細(xì)菌a多樣性分析

土壤細(xì)菌基因通過(guò)Illumina MiSeq測(cè)序后，9個(gè)樣本共獲得有效序列810562條，歸為4698個(gè)OTU。由表2可知，各樣品文庫(kù)的覆蓋度均在98%以上，說(shuō)明測(cè)序數(shù)據(jù)合理，能夠真實(shí)反映土壤細(xì)菌群落的信息。三種處理下，咖啡園土壤細(xì)菌的ACE指數(shù)、Simpson指數(shù)均無(wú)顯著差異（Pgt;0.05），而A1處理的Sobs指數(shù)、Chaol指數(shù)顯著低于A2、CK處理（Plt;0.05）．表明A2、CK的細(xì)菌豐富度更高，A1、A2的Shannon指數(shù)顯著低于CK組（Plt;0.05），CK處理的咖啡同土壤細(xì)菌多樣性顯著高于A1、A2，A2的土壤細(xì)菌多樣性又高于A1。說(shuō)明地表植物的多樣性對(duì)土壤細(xì)菌多樣性有重要影響。

2.3.2環(huán)境因子與細(xì)菌群落關(guān)聯(lián)分析

微生物群落與外界環(huán)境因子緊密相關(guān)，冗余分析常用來(lái)進(jìn)行物種與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)分析。如圖2（a）所示，pH的相對(duì)長(zhǎng)度最長(zhǎng)，CAT的相對(duì)長(zhǎng)度最短，說(shuō)明pH對(duì)物種分布的影響最大，CAT對(duì)物種分布的影響相對(duì)最小。

基于Pearson相關(guān)性系數(shù)，在屬水平上分析相對(duì)豐度排名前20的菌屬與土壤環(huán)境因子之間的相關(guān)性。如圖2（b）所示，鏈霉菌屬與UA顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05），紅桿菌屬與NH4-N、IA、AK、OM顯著正相關(guān)（Plt;0.05），與pH、SWC、TP顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05），Ramli-bacter屬與TN、AN、TK、OM顯著正相關(guān)（Plt;0.05），與N03-N、pH、OP顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05），紅桿菌屬、Ram-libacter屬與N元素、K元素、有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)，而與pH顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05）；相反，Haliangium屬與IA、NH4-N、AN、TK、AK、OM顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05），與pH、SWC、TP顯著正相關(guān)（Plt;0.05），Haliangium屬對(duì)堿性環(huán)境有較強(qiáng)適應(yīng)性。pH影響細(xì)菌的相對(duì)豐度，pH值越高，紅桿菌屬、Ramlibacter屬相對(duì)豐度越低，Haliangium屬的相對(duì)豐度越高。

2.3.3土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成分析

基于weighted_unifrac距離對(duì)土壤細(xì)菌群落進(jìn)行主坐標(biāo)分析（PCoA），如圖3（a）所示，在PC01軸的樣品差異解釋度為53.3%，在PC02軸上的樣品差異解釋度為18.5%，總解釋度為71.8%。圖中，同組的3個(gè)重復(fù)樣本分別聚在一起，而不同組間樣本距離相差較遠(yuǎn)，說(shuō)明CK、A1、A2 3個(gè)處理組之間的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異較大。Adonis非參數(shù)多因素方差分析，結(jié)果如圖3（b）所示，P=0.043，R2=0.4683，表明不同處理組土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異。

9個(gè)土壤樣本共注釋到34門(mén)、91綱、188目、239科、366屬。在門(mén)水平（圖3c），A1的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)是酸桿菌門(mén)，相對(duì)豐度18.2%，比放線菌門(mén)高3.3個(gè)百分點(diǎn)，比變形菌門(mén)高1.0個(gè)百分點(diǎn)；A2、CK組的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)是放線菌門(mén)，在A2中的豐度是19.4%，比酸桿菌門(mén)和變形菌門(mén)分別高0.5、4.3個(gè)百分點(diǎn)，放線菌門(mén)在CK中的豐度是17.5%，比酸桿菌門(mén)高1.5個(gè)百分點(diǎn)，比變形菌門(mén)高0.6個(gè)百分點(diǎn)。

在屬水平（圖3d），酸桿菌門(mén)的RB41是A1、A2、CK三個(gè)處理組的優(yōu)勢(shì)菌屬，相對(duì)豐度比鞘氨醇單胞菌屬分別高4.4、6.1、4.4個(gè)百分點(diǎn)。此外，Blastococcu.s屬在A1、A2、CK中分別占比0.7%、1.1%、0.7%，土生單胞菌屬分別占比1.1%、1.9%、0.7%，紅桿菌屬分別占比0.6%、1.3%、0.3%，相對(duì)豐度均呈現(xiàn)出A2gt; A1gt;CK的規(guī)律，表明種植覆蓋作物可以提高土壤中RB41、Bla.stococcus屬、土生單胞菌屬、紅桿菌屬的相對(duì)豐度。

2.3.4土壤細(xì)菌群落功能預(yù)測(cè)

基于OTU序列利用PICRUST2構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)從而預(yù)測(cè)細(xì)菌群落功能，土壤細(xì)菌群落的一級(jí)代謝通路功能的相對(duì)豐度如表3所示，不同種植模式下細(xì)菌群落的一級(jí)代謝通路功能的相對(duì)豐度無(wú)顯著差異（Pgt;0.05），代謝功能相對(duì)豐度占比82.1%-82.4%，是土壤細(xì)菌群落主要的一級(jí)功能。主要的二級(jí)代謝通路功能如圖4所示。其中，碳水化合物代謝功能豐度最高，占比13.4%-13.6%，其次是氨基酸代謝，相對(duì)豐度占比13.0%-13.1%，土壤酶活性影響土壤的代謝性能，覆蓋作物種植后土壤IA、UA活性有所提高，進(jìn)而提高菌群碳水化合物代謝、氨基酸代謝能力。

3討論

3.1覆蓋作物對(duì)土壤理化性質(zhì)及酶活性的影響

覆蓋作物種植能提高土壤酶活性。本研究中，紫花苜蓿單播顯著提高土壤脲酶活性（Plt;0.05），與汪洋等和王明亮等的研究結(jié)果一致。通過(guò)對(duì)土壤理化性質(zhì)的研究，能夠綜合評(píng)價(jià)覆蓋作物不同種植模式對(duì)土壤質(zhì)量的具體影響。本研究結(jié)果表明，與休閑處理相比，紫花苜蓿單播，紫花苜?！凉馊~紫花苕混播都能顯著提高咖啡同土壤的NH4-N、TN、AN、OP、OM含量，并使土壤pH逐漸從弱堿性恢復(fù)到中性，使其更適合咖啡樹(shù)的生長(zhǎng)。這與前人研究一致，種植豆科覆蓋作物能顯著增加表層土壤中的銨態(tài)氮、全氮、堿解氮、有機(jī)質(zhì)含量，使根際土壤pH降低。此外，覆蓋作物種植后土壤中N03-N、SWC、TP、AK含量顯著降低（Plt;0.05）。覆蓋作物生長(zhǎng)期間會(huì)消耗土壤水分，短期內(nèi)消耗的土壤水分不一定能被生長(zhǎng)過(guò)程中土壤所持留的水分補(bǔ)充，這取決于作物發(fā)育過(guò)程中降水的分布，實(shí)驗(yàn)所在地為干熱河谷地區(qū)，降水量少，覆蓋作物消耗的水分不能及時(shí)補(bǔ)充，故覆蓋作物種植后土壤含水量減少。覆蓋作物自身生長(zhǎng)吸收了土壤氮素，其根系分泌物促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，微生物也吸收硝態(tài)氮，導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮儲(chǔ)量顯著低于休閑處理，進(jìn)而減少因硝態(tài)氮淋溶導(dǎo)致的環(huán)境污染。覆蓋作物對(duì)磷的影響在不同研究中的結(jié)論也不盡相同，這些差異可能是受土壤、氣候、種植年限和管理因素的影響。因此，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥赖臓I(yíng)養(yǎng)背景值及種植需求采用不同的覆蓋作物種植模式，以滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)和土壤改良的需求。

3.2覆蓋作物對(duì)土壤細(xì)菌多樣性、群落組成、細(xì)菌群落功能的影響

土壤微生物在養(yǎng)分循環(huán)中發(fā)揮著重要作用，是土壤質(zhì)量和土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能改善的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。有研究表明，主栽作物行間種植覆蓋作物能改變土壤微生物群落組成以及微生物種間的相互作用。本研究中，覆蓋作物種植后咖啡園土壤細(xì)菌豐富度和多樣性均低于休閑處理對(duì)照組，表現(xiàn)為單播lt;混播lt;休閑，該結(jié)果與Wang等的研究一致，覆蓋作物單播降低了整體微生物豐度和多樣性，而對(duì)照和多混合處理在保持整體微生物組成和多樣性方面更好，可能是地表植物種類(lèi)豐富，產(chǎn)生多種根系分泌物，影響根際微生物的生長(zhǎng)定殖、種群數(shù)量等，有利于土壤微生物多樣性的發(fā)展。

在干熱河谷地區(qū)，不同覆蓋作物種植模式下，酸桿菌門(mén)、放線菌門(mén)、變形菌門(mén)是咖啡園土壤微生物的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，這與丁成翔在西部旱區(qū)紫花苜蓿種植地的研究結(jié)果一致，在西北干旱地區(qū)種植覆蓋作物冬油菜后，酸桿菌門(mén)、放線菌門(mén)、變形菌門(mén)是土壤細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，這三類(lèi)細(xì)菌可能是干旱地區(qū)土壤中的優(yōu)勢(shì)種群。酸桿菌門(mén)的RB41是不同覆蓋作物種植模式的土壤優(yōu)勢(shì)菌屬。但在不同的研究中，不同的覆蓋作物品種和植物生長(zhǎng)階段會(huì)增加或降低細(xì)菌類(lèi)群的相對(duì)豐度，導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)菌屬不盡相同，例如，貧瘠草坪和濱海沙地紫花苜蓿根際微生物的優(yōu)勢(shì)菌屬為根瘤菌，春季鹽堿地返鹽高峰期及苜蓿返青時(shí)，優(yōu)勢(shì)菌屬是鹽單胞菌、假單胞菌、固氮弧菌屬。唐海明等的研究表明，覆蓋作物可提高土壤微生物對(duì)碳源和氮源的利用。本研究中細(xì)菌群落的主要功能是碳水化合物代謝和氨基酸代謝，這些代謝性能與土壤酶活性有關(guān)。覆蓋作物種植提高了土壤IA、UA活性，酶催化調(diào)節(jié)碳水化合物代謝、氨基酸代謝速率，進(jìn)一步影響細(xì)菌群落的代謝能力，從而促進(jìn)土壤中C、N元素的循環(huán)。多種覆蓋作物混合播種可以增強(qiáng)微生物功能的多樣性，增加微生物群之間的相互關(guān)系，提高碳、氮和磷的循環(huán)，從而提高果同的土壤肥力。土壤類(lèi)型、作物生長(zhǎng)階段等因素會(huì)影響微生物群落的組成，且覆蓋作物能調(diào)節(jié)微生物群落的功能，微生物群落有助于植物吸收養(yǎng)分并間接幫助維持植物體內(nèi)礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的平衡，在特定的脅迫條件下，植物根部可以形成一個(gè)特定的微生物群落，該微生物群落可以提高植物對(duì)相應(yīng)脅迫的抵抗力。

3.3覆蓋作物對(duì)土壤環(huán)境因子一土壤細(xì)菌群落相關(guān)性的影響

土壤微生物群落的改變與土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性、植物品種和土壤環(huán)境類(lèi)型密切相關(guān)。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，可以通過(guò)微生物群落影響土壤性質(zhì)，因此，了解微生物群落與土壤環(huán)境因子的關(guān)系至關(guān)重要。本研究結(jié)果顯示pH對(duì)土壤細(xì)菌物種分布的影響最大，IA的影響次之，CAT影響相對(duì)最小，表明土壤pH和氮素含量會(huì)引起微生物群落組成的變化，這與Liu等和王安林等的研究結(jié)果一致。本研究還發(fā)現(xiàn)紅桿菌屬、Ramlibacter屬與pH呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05），Haliangium屬與pH顯著正相關(guān)（Plt;0.05），這些細(xì)菌種群可能通過(guò)自身代謝影響土壤pH，進(jìn)而改變土壤中細(xì)菌的群落組成和多樣性。此外，曹慧等發(fā)現(xiàn)土壤酶活性與土壤微生物之間存在密切聯(lián)系，銨態(tài)氮含量會(huì)影響氨氧化微生物群落結(jié)構(gòu)及豐度，土壤銨態(tài)氮含量會(huì)影響土壤酶活性，故蔗糖酶和銨態(tài)氮同時(shí)影響細(xì)菌物種的分布。微生物群落通過(guò)分解有機(jī)物質(zhì)，釋放出作物所需的養(yǎng)分，如氮、磷、鉀等，為作物提供營(yíng)養(yǎng)。此外，微生物群落還可以通過(guò)參與土壤中的化學(xué)反應(yīng)，調(diào)節(jié)土壤中的pH值等環(huán)境因素，為作物創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。綜上，覆蓋作物種植改變土壤理化性質(zhì)，引起土壤細(xì)菌群落組成的變化，三者協(xié)同互作，進(jìn)而改善土壤質(zhì)量，使土壤環(huán)境形成良性循環(huán)。

4結(jié)論

（1）與休閑相比，紫花苜蓿單播，紫花苜?！凉馊~紫花苕混播都能顯著提高咖啡園土壤的NH4-N、TN、AN、OP、OM含量，促進(jìn)土壤pH從弱堿性恢復(fù)到中性，能有效提升土壤質(zhì)量。

（2）紫花苜蓿單播有助于提高咖啡園土壤脲酶活性，紫花苜?！凉馊~紫花苕混播有助于提高土壤蔗糖酶活性。

（3）與休閑處理相比，單播／混播覆蓋作物種植降低了土壤細(xì)菌多樣性，但紫花苜?！凉馊~紫花苕混播的土壤細(xì)菌多樣性比紫花苜蓿單播更豐富。

（4）pH對(duì)細(xì)菌物種分布的影響最大；不同處理組土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異，紫花苜蓿單播的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)是酸桿菌門(mén)，紫花苜?！凉馊~紫花苕混播、休閑處理的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)是放線菌門(mén)，RB41是3個(gè)處理組的優(yōu)勢(shì)菌屬。

（5）細(xì)菌群落的碳水化合物代謝功能豐度最高，其次是氨基酸代謝，紫花苜蓿不同種植模式會(huì)影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成和功能。

（6）紫花苜?！凉馊~紫花苕混播種植模式是干熱河谷地區(qū)咖啡同覆蓋作物種植的優(yōu)選模式。