施用羊板糞對高寒礦區(qū)土壤微生物群落結構及其功能的影響

摘要：為探究施用羊板糞對高寒礦區(qū)土壤理化性質、微生物群落結構及其功能的影響，本研究設置了不同羊板糞施用量（0 m3·m-2，CK；0.04 m3·m-2，T1；0.05 m3·m-2，T2；0.06 m3·m-2，T3），對施用后第二年的土壤相關參數(shù)進行了測定和分析，發(fā)現(xiàn)施用羊板糞顯著提高了土壤全氮、全磷、土壤有機質、速效氮和速效磷含量，并顯著改變了細菌和真菌群落的Beta多樣性、部分優(yōu)勢微生物菌群及功能微生物的相對豐度。冗余分析發(fā)現(xiàn)，土壤有機質、全氮和全磷是影響高寒礦區(qū)土壤細菌和真菌群落分布的關鍵土壤理化因子。綜合而言，施用羊板糞對高寒礦區(qū)的土壤質量和微生物環(huán)境具有促進作用，建議木里礦區(qū)土壤修復可將羊板糞用量設置為0.06 m3·m-2。

關鍵詞：高寒礦區(qū)；羊板糞；土壤理化性質；微生物群落結構；冗余分析

中圖分類號：S154.36""""""" 文獻標識碼：""""""" 文章編號：1007-0435（2025）02-0654-11

Effects of Applying Sheep Slat Manure on the Structure of Soil Microbial Community and Its Function in Alpine Mining Area

YU Zhong-yang1，2， HU Sheng-bin1， AN Xiao-ting1，2， YANG Ming-chun1， YAO Xi-xi1， SU Xiao-yan1，2，

LI Chang-hui1*

（1.College of Agriculture and Animal Husbandry， Qinghai University， Xining， Qinghai Province 810016， China；

2.Veterinary Medicine and Academy of Animal Science， Qinghai University， Xining， Qinghai Province 810016， China）

Abstract：In order to investigate the effects of sheep slat manure application on soil physicochemical properties， microbial community structure and its function in alpine mining area， this study set different sheep slat manure application rates （0 m3·m-2， CK； 0.04 m3·m-2， T1； 0.05 m3·m-2， T2； 0.06 m3·m-2， T3）， and measured and analyzed the soil-related parameters in the second year after application. The results showed that the application of sheep slat manure significantly increased soil total nitrogen， total phosphorus， soil organic matter， quick-acting nitrogen and quick-acting phosphorus contents， and significantly changed the Beta diversity of bacterial and fungal communities， the relative abundance of some dominant microflora and functional microorganisms. Redundancy analysis revealed that soil organic matter， total nitrogen and total phosphorus were the key soil physicochemical factors affecting the distribution of soil bacterial and fungal communities in alpine mining areas. In summary， the application of sheep slat manure had obvious promotion effects on soil quality and microbial environment in alpine mining areas， and it suggested that the dosage of sheep slat manure should be set to 0.06 m3·m-2 for soil remediation in the Muli mining area.

Key words：Alpine mining area；Sheep slat manure；Soil physicochemical properties；Microbial community structure；Redundancy analysis

木里礦區(qū)位于青藏高原東北部，是我國重要的煤炭開采基地，同時也是青藏高原典型的生態(tài)脆弱區(qū)［1-2］。經(jīng)過多年的煤炭開采，對周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的污染，尤其是土壤污染和水土流失［3］。青海木里地處多年凍土區(qū)和草甸草原區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，退化趨勢難以逆轉［4］。礦區(qū)因煤炭開采形成了大量的泥砂巖，這種礦渣雨淋和風蝕的在作用下進一步形成了大量的渣土，然而，這種渣土相比于一般的土壤又存在很大的差異，其土壤基質很少，養(yǎng)分匱缺，難以生長植物［5］。因此，在這種渣土之上建植人工草地面臨巨大挑戰(zhàn)。近年來，經(jīng)過科研工作者的不懈努力，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到了部分恢復［5-7］。采用客土法能夠有效的恢復退化土壤，改善土壤質量，從而建立高效的栽培草地［6］。然而，客土法在高寒礦區(qū)退化草地治理過程中依舊面臨著諸多問題，例如，優(yōu)質土壤供需量大，運輸路線長，成本高昂等問題［6，8］。因此，采用客土法來恢復高寒礦區(qū)的土壤質量并非最佳的選擇，亟需探索更加科學的途徑來恢復木里礦區(qū)的土壤質量。

木里礦區(qū)周圍分布著大量的牧民，長年以牧羊為主。礦區(qū)周邊地表分布著大量的羊糞，在畜蹄踩踏和雨水的作用下，羊糞和土壤充分混合，形成了大量的羊板糞［6-7］。這些羊板糞通常被周邊的農牧民撿拾用作生活燃料［9］。近年來，隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，農牧民生活質量普遍提升，很少再撿拾羊板糞充當燃料，導致這一資源的浪費［9］。事實上，羊板糞除了充當燃料之外，還具有改善土壤質量，提高土壤養(yǎng)分等關鍵作用［10-11］。羊板糞中含有豐富的有機物質和氮、磷、鉀等植物生長所需的營養(yǎng)元素，可以增加土壤的有機質含量，能夠更好地滿足作物生長的需要。研究發(fā)現(xiàn)，長期施用羊板糞可以改善土壤的物理性質，如通氣性和保水性，有助于作物根系的生長［5，12］。此外，施用羊板糞還可以培育土壤微生物、促進微生物代謝、改善微生物群落結構和提高土壤的生物活性?；蕼p量配施有機肥對土壤養(yǎng)分、物理特性、土壤酶活性及微生物群結構有顯著改善效果［13］。如果將羊板糞和礦區(qū)的渣土結合起來，將會對礦區(qū)土壤的修復和人工草地的建植具有一定的積極作用。羊板糞代替了部分有機肥，極大地節(jié)約了經(jīng)濟成本，而且運輸路線短，是一種經(jīng)濟有效的礦區(qū)植被重建途徑。

在生產(chǎn)實踐中，農牧民將羊糞施入農田以維持作物產(chǎn)量，或用于提升蔬菜瓜果的產(chǎn)量［14-15］。在此過程中，農牧民通常根據(jù)作物產(chǎn)量最高的標準來判斷最佳的羊糞施用量。然而，羊糞對土壤的影響仍不清楚。肥料的施入極大地改善了土壤理化性質和微生物群落結構［16-18］。土壤氮含量是限制作物產(chǎn)量的關鍵土壤理化因子，一定閾值內，土壤全氮含量和作物產(chǎn)量呈顯著正相關［19-20］。此外，土壤微生物在調節(jié)作物產(chǎn)量方面也發(fā)揮著重要的作用［21］。某些調節(jié)作物產(chǎn)量的微生物數(shù)量會在施肥狀態(tài)下表現(xiàn)出明顯的動態(tài)變化，這種變化因不同肥料類型、施肥量和區(qū)域環(huán)境而各有差異［22］。施用氮肥雖然降低了土壤微生物多樣性，但極大地提高了土壤養(yǎng)分含量，促進了微生物功能基因的相對豐富，從而創(chuàng)造了適宜植物生長的土壤環(huán)境［23-25］。然而，關于羊板糞施用量對土壤理化性質和微生物群落結構影響的研究目前還未見報道，進一步探究其影響可對作物生產(chǎn)、高寒礦區(qū)的土壤修復與植被重建起到至關重要的作用。

本研究采用高寒礦區(qū)附近的羊板糞為施肥來源，設置了不同施肥梯度，以普遍用于青藏高原退化草地恢復的‘青?！莸卦缡旌蹋≒oa pratensis‘Qinghai’）、‘青海’冷地早熟禾（Poa crymophila‘Qinghai’）、‘青?！腥A羊茅（Festuca sinensis‘Qinghai’）和‘同德’短芒披堿草（Elymus sibiricus‘Tongde’）為草種為供試材料，進行栽培草地的建植，本研究在建植后的第二年對土壤理化性質和微生物群落結構進行測定，旨在揭示施用羊板糞對高寒礦區(qū)土壤理化性質和微生物群落結構的影響，為高寒礦區(qū)的土壤修復提供科學依據(jù)和理論指導。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗區(qū)位于青藏高原東北部的青海省海西蒙古族藏族自治州天峻縣的木里煤田聚乎更礦區(qū)（100°55'E，36°17'N），平均海拔約3800～4200 m，以高原冰緣地貌類型為主。礦區(qū)天然植被類型分為高寒沼澤類和高寒草甸類，具有高寒地區(qū)形態(tài)特征，植物群落結構簡單，植被稀疏，對人類活動的抗干擾力較弱。聚乎更礦區(qū)為典型的高原大陸性氣候，該區(qū)域氣候寒冷，晝夜溫差極大，6—8月份為雨季，11月至翌年5月以降雪為主，年平均氣溫為-4.2℃，年平均降水量為477.1 mm左右，年平均蒸發(fā)量為1049.9 mm，長冬無夏，屬于祁連山高寒山地多年凍土區(qū)，區(qū)內凍土廣泛發(fā)育，多年凍土厚度40～160 m，平均厚度120 m，多年凍土層深度上限0.95～5.50 m。礦區(qū)渣山植被恢復前表土基況為全氮含量1.17 g·kg-1，全磷含量0.91 g·kg-1，速效氮含量18.00 mg·kg-1，速效磷含量6.70 mg·kg-1，有機質含量93.33 g·kg-1，pH值為8.46。

1.2 試驗設計

于2022年6月29日，選擇儲煤場的平坦區(qū)域作為試驗地塊進行小區(qū)布設。試驗共設置4個羊板糞（N 2.1%，P2O5 0.4%，有機質15.8%）處理（不添加羊板糞，CK；0.04 m3·m-2，T1；0.05 m3·m-2，T2；0.06 m3·m-2，T3）。將羊板糞撒于事先設置好的小區(qū)內，用旋耕機進行翻地，使羊板糞和渣土混合均勻，耕層深度約30 cm。采用隨機區(qū)組試驗設計，每處理重復3次，共12個小區(qū)，小區(qū)面積為6 m×5 m。本研究選取青藏高原的適生鄉(xiāng)土草種：‘青?！莸卦缡旌蹋≒oa pratensis‘Qinghai’）、‘青?！涞卦缡旌蹋≒oa crymophila‘Qinghai’）、‘青?！腥A羊茅（Festuca sinensis‘Qinghai’）和‘同德’短芒披堿草（Elymus sibiricus‘Tongde’），總播量為22.5 g·m-2，比例（重量比）為1∶1∶1，草種均來自青海大學畜牧獸醫(yī)科學院。將同等量的牧草專用肥（總養(yǎng)分≥35%，N 18%，P2O5 12%，K2O 5%）與種子充分混合后均勻撒播，輕耙耱平，使種子埋入表層土壤中。采用人工方式進行鎮(zhèn)壓，并鋪設無紡布以保溫促芽。

1.3.1 樣品采集方法 2023年7月30日，利用五點取樣法，用直徑3.5 cm的土鉆采集各小區(qū)0～10 cm土壤樣品，將5個鉆點的土壤樣品混合均勻后分為2份，其中1份過1 mm篩用于測定土壤養(yǎng)分含量，將另1份土樣裝滿50 mL滅菌離心管并保存在-80℃進行微生物高通量測序。

1.3.2 土壤理化性質測定 參照鮑士旦［26］的土壤農化分析，進行土壤理化性質的測定。使用pH計（德國Sartorius PB-10）測定土壤pH（水土比為1∶2.5）［27］。采用重鉻酸鉀（K2Cr2O7）氧化法測定土壤有機質含量（SOM）［28］。用H2SO4和H2O2濕消解后用比色法測定總磷（TP）（UV2800A紫外分光光度計，UNIC Inc.，China）［29］。速效氮（AN）采用堿解擴散法測定［30］。全氮（TN）含量采用元素分析儀測定（FLASH SMART CHNS/0，Germany）。速效磷（AP）采用鉬酸藍法進行測定［31］。

1.3.3 土壤微生物群落的測定 委托上海美吉生物科技有限公司，通過1.0%瓊脂糖凝膠電泳和NanoDrop2000分光光度計（Thermo Scientific，美國）測定DNA的質量和濃度，并在進一步使用前保持在-80℃。用引物對338F（5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3'）和806R（5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3'分別對土壤細菌和真菌進行基因序列測定。從2%瓊脂糖凝膠中提取PCR產(chǎn)物，并根據(jù)制造商的說明使用PCR純化試劑盒（YuHua，Shanghai，China）純化，并使用Qubit 4.0（Thermo Fisher Scientific，USA）進行定量。FASTQ文件使用內部perl腳本進行多路復用解復用，然后由fastp版本0.19.6進行質量過濾，并由FLASH版本1.2.7合并。然后，使用UPARSE 7.1將優(yōu)化的序列聚類為可操作的分類單元（OTU），序列相似度為97%。選擇每個OTU最豐度的序列作為代表性序列。為了盡量減少測序深度對α和β多樣性測量的影響，將每個樣本的16S rRNA基因序列數(shù)量稀疏到20 000個，平均Good覆蓋率分別為99.09%。純化的擴增子以等摩爾量合并，并根據(jù)Majorbio Bio-Pharm Technology Co.，Ltd.（中國上海）的標準方案在Illumina PE300/PE250平臺（Illumina，San Diego，USA）上進行雙端測序。

1.3 數(shù)據(jù)分析與作圖

采用SPSS 27.0對不同處理下的土壤理化性質和微生物結構及多樣性進行單因素方差分析（ANOVA）。使用基于bray-curtis距離算法的PCoA分析（主坐標分析）檢驗樣本間細菌和真菌群落結構的相似性，并結合PERMANOVA非參數(shù)檢驗分析樣本組間微生物群落結構差異是否顯著；用LEfSe分析（linear discriminant analysis Effect Size）確定不同組間門和屬水平豐度顯著差異的細菌和真菌類群。使用在線分析平臺（https：//cloud.majorbio.com/page/project/overview.html）對不同處理的土壤細菌功能（FAPROTAX）和真菌功能（FUNGuild）做了預測分析。采用冗余分析（redundancy analysis，RDA）來對探究土壤理化指標對土壤細菌和真菌群落結構的影響。使用在線網(wǎng)站（https：//www.omicstudio.cn/tool/140）制作基于Pearson相關系數(shù)的地上生物量與土壤理化性質和微生物多樣性關系的熱圖。文章中的其他圖均在Origin 2022軟件中完成。

2 結果與分析

2.1 羊板糞添加對土壤理化性質的影響

與CK處理相比較，不同羊板糞添加處理下的土壤pH差異不顯著（圖1A）。隨著羊板糞用量的增加，土壤全磷（TP）、土壤有機質（SOM）、速效氮（AN）和速效磷（AP）含量顯著提高（Plt;0.05），且均在T3水平時達到峰值（圖1C-F）。此外，施羊板糞顯著提高了土壤全氮（TN）含量（Plt;0.05），T1處理和T2處理差異不顯著，T3處理達到峰值，T1、T2和T3處理分別較CK處理提高了117.26%，126.06%和211.07%（圖1B）。

2.2 羊板糞添加對土壤微生物群落的影響

2.2.1 OTU數(shù)量分析 基于OTU水平，對不同處理下土壤細菌和真菌群落進行了韋恩分析，并繪制了韋恩圖（圖2）。由細菌群落的韋恩分析可以看出，CK、T1、T2和T3處理分別識別出3035，4998，4440和4306個OTU（圖2A），不同處理共有的細菌OTU總數(shù)有1540個。與CK處理相比較，施用羊板糞增加了土壤中特有細菌的OTU數(shù)量，4種處理下土壤中細菌OTU分布數(shù)目由大到小為：T1gt;T2gt;T3gt;CK。由真菌群落的韋恩分析可以看出，CK、T1、T2和T3處理分別識別出402，872，711和597個OTU（圖2B），不同處理共有的真菌OTU數(shù)目為151個，CK、T1、T2和T3處理所特有的OTU數(shù)目分別為124，320，200和156個，占比分別為8.56%，22.10%，13.81%和10.77%。與CK處理相比較，施用羊板糞增加了土壤中特有真菌的OTU數(shù)量，4種處理下土壤中真菌OTU分布數(shù)目由大到小為：T1gt;T2gt;T3gt;CK。

2.2.2 土壤微生物群落多樣性 對不同羊板糞用量下的土壤細菌和真菌群落的Alpha多樣性進行了分析（表1）。從表1可以看出，不同羊板糞施用量對土壤細菌和真菌群落的Alpha多樣性具有不同程度的影響?？傮w來看，添加羊板糞提高了細菌和真菌群落的OTU指數(shù)、Chao 1指數(shù)和Shannon指數(shù)，降低了細菌和真菌群落的Simpson指數(shù)。相較于CK處理，T1和T2處理顯著提高了細菌群落的OTU指數(shù)、Chao 1指數(shù)和Shannon指數(shù)，以及真菌群落的OTU指數(shù)和Chao 1指數(shù)（Plt;0.05）。施用羊板糞對土壤細菌和真菌群落的Simpson指數(shù)無顯著影響。

基于Bray-Curtis距離，對不同處理下的土壤細菌和真菌群落做了PCoA分析（圖3）。在細菌群落的PCoA分析中，兩個主成分的方差累積解釋率為56.82%，組間差異顯著（R=0.352，P=0.009，圖3A），T2和T3處理樣本聚集在一起，且與T1處理有一定的重疊，3個羊板糞處理下的細菌群落與對照組發(fā)生分離。在真菌群落的PCoA分析中，兩個主成分的方差累積解釋率為69.95%，組間差異不顯著（R=0.151，P=0.086，圖3B），4個處理下的真菌群落聚集在一起，不同群落之間重疊度較高。

2.2.3 土壤微生物群落組成 所有的土壤樣本中觀察到Proteobacteria（變形菌門）、Actinobacteriota（放線菌門）、Chloroflexi（綠彎菌門）、Bacteroidota（擬桿菌門）和Acidobacteriota（酸桿菌門）等細菌門（圖4A）和Ascomycota（子囊菌門）、Basidiomycota（擔子菌門）、Chytridiomycota（壺菌門）、Monoblepharomycota（單毛壺菌門）和Mortierellomycota（被孢霉門）等真菌門（圖4C）。此外，觀察到Sphingomonas（鞘氨醇單胞菌屬）、Norank_JG30-KF-CM45、Norank_A4b、Nocardioides（類諾卡氏菌屬）和Pseudarthrobacter（假節(jié)桿菌屬）等細菌屬（圖4B）和Thelebolus（寡囊盤菌屬）、Schizothecium（裂殼菌屬）、Preussia（光黑殼屬）和Gibberella（赤霉菌屬）等真菌屬（圖4D）。對于細菌門而言，與CK處理相比較，施用羊板糞提高了綠彎菌門、酸桿菌門、Myxococcota（粘菌門）和Gemmatimonadota（芽單胞菌屬）等細菌門的相對豐度，降低了擬桿菌門、Firmicutes（厚壁菌門）和Verrucomicrobiota（疣微菌門）的相對豐度，且隨著羊板糞用量的增加，芽單胞菌屬的相對豐度逐漸增加（圖4A）。對于真菌門而言，與CK處理相比較，施用羊板糞提高了擬桿菌門的相對豐度，降低了壺菌門的相對豐度（圖4C）。對于細菌屬而言，與CK處理相比較，施用羊板糞提高了Norank_A4b、Devosia（德沃斯氏菌屬）和Norank_Vicinamibacteraceae等細菌屬的相對豐度，降低了鞘氨醇單胞菌屬、Norank_JG30-KF-CM45和假節(jié)桿菌屬等的細菌屬的相對豐度，且隨著羊板糞用量的增加，Norank_JG30-KF-CM45和假節(jié)桿菌屬的相對豐度逐漸降低，德沃斯氏菌屬的相對豐度逐漸增加（圖4B）。對于真菌屬而言，與CK處理相比較，施用羊板糞提高了寡囊盤菌屬和Cephalotrichum的相對豐度，降低了光黑殼屬的相對豐度，且隨著羊板糞用量的增加寡囊盤菌屬的相對豐度逐漸增加（圖4D）。

利用LEfSe分析對不同處理下的差異細菌和真菌進行了鑒定（圖5）。在細菌群落中，LDA分析檢測到28個（CK=10， T1=4，T2=3，T3=11）具有顯著生物統(tǒng)計學意義的差異微生物（圖5A）。在分類水平上，CK、T1、T2和T3處理得分最高的生物標記物分別為g_Thermomonas、o_Anaerolineales、g_Marmoricola和g_Norank_Sandaracinaceae（圖5A）。

在真菌群落中，LDA分析檢測到6個（CK=0，T1=1，T2=3，T3=2）具有顯著生物統(tǒng)計學意義的微生物標志物（圖5B）。數(shù)據(jù)過篩時將LDA值設置為2以上，均未顯示其差異標記微生物。在分類水平上，T1、T2和T3處理得分最高的生物標記物分別為g_unclassified_Chaetomiaceae、c_Pezizomycetes和g_unclassified_Pyronemataceae。

2.2.4 土壤微生物功能分析 施用羊板糞改變了土壤細菌和真菌功能微生物的相對豐度。土壤細菌的主要功能類群為Chemoheterotrophy（化能異養(yǎng)）、Aerobic_chemoheterotrophy（好氧化能異養(yǎng)）和Fermentation（發(fā)酵）（圖6）。土壤真菌的主要功能類群為Dung Saprotroph-Endophyte-Undefined Saprotroph（糞腐生菌-內生菌-未定義腐生真菌）、Dung Saprotroph-Plant Saprotroph（糞腐生菌-植物腐生菌）和Dung Saprotroph（糞腐生菌）（圖7）。施用羊板糞增加了Fermentation（發(fā)酵）、Cellulolysis（纖維溶解）、Manganese_oxidation（錳氧化）的相對豐度，降低了Phototrophy（光養(yǎng)）的相對豐度。隨著羊板糞施用量的增加，糞腐生菌-植物腐生菌的相對豐度有增加趨勢。不同處理相比較，T3水平顯著增強了Hydrocarbon_degradation、未定義腐生真菌、糞腐生菌和糞腐生菌-植物腐生菌的相對豐度，T2水平顯著增強了植物腐生菌的相對豐度。

2.4 環(huán)境因子與微生物群落的冗余分析

采用冗余分析對土壤理化因子和土壤細菌、真菌群落之間的相互關系做了進一步分析（圖8），土壤理化性質與細菌優(yōu)勢門的冗余分析中，兩個排序軸共解釋了37.53%的群落變異（圖8A）。TP（r2=0.7255，P=0.003）、TN（r2=0.7081，P=0.005）、SOM（r2=0.8176，P=0.007）、AN（r2=0.5505，P=0.023）和AP（r2=0.5049，P=0.041）是影響優(yōu)勢細菌門分布的關鍵土壤理化因子。土壤理化性質與細菌優(yōu)勢屬的冗余分析中，兩個排序軸共解釋了33.093%的群落變異（圖8B）。SOM（r2=0.6214，P=0.015）、TN（r2=0.5114，P=0.036）、TP（r2=0.4839，P=0.047）是影響優(yōu)勢細菌屬分布的關鍵土壤理化因子。土壤理化性質與真菌優(yōu)勢門的冗余分析中，兩個排序軸共解釋了39.57%的群落變異（圖8C）。TN（r2=0.4134，P=0.065）是影響優(yōu)勢真菌門分布的關鍵土壤理化因子。土壤理化性質與真菌優(yōu)勢屬的冗余分析中，兩個排序軸共解釋了34.19%的群落變異（圖8D）。SOM（r2=0.5741，P=0.022）、TN（r2=0.5404，P=0.024）、TP（r2=0.5369，P=0.026）是影響優(yōu)勢真菌屬分布的關鍵土壤理化因子。綜上所述，SOM、TN和TP是影響細菌和真菌群落分布的關鍵土壤理化因子。

3 討論

高寒礦區(qū)的土壤屬于礦渣土，土壤基質較少，養(yǎng)分含量極低，導致植物難以在此環(huán)境中生存繁殖［32］，解決這一問題的關鍵在于增加土壤基質和提高土壤養(yǎng)分［33］。羊板糞作為一種有機肥料，不僅能夠提供作物所需的養(yǎng)分，還能促進土壤微生物的生長和代謝，從而改善土壤環(huán)境和提高土壤質量［7］。因此，施用羊板糞便成為最有效的方法。羊板糞中含有大量的土壤基質和碳、氮、磷等營養(yǎng)元素［34］，施入土壤后，不僅能改變土壤的物理性質，而且還能有效增強土壤的化學性質，對高寒礦區(qū)土壤的修復具有重要作用［6］。本研究通過設置不同用量的羊板糞施用量，發(fā)現(xiàn)施用羊板糞對土壤pH的影響較小，這可能是因為羊板糞是一種堿性肥料，原本會導致土壤pH值增加［35］，但施用羊板糞后增加了土壤微生物的活性，促進了有機質的分解，促使磷酸鹽溶解，將氫離子釋放出來，從而降低pH值，二者相互抵消導致施用羊板糞對土壤pH的影響較小。隨著羊板糞施用量的增加，土壤中的TN，TP，AN，AP和SOM含量顯著提高。這主要是因為高寒礦區(qū)的土壤養(yǎng)分限制非常嚴重，對肥料的響應及其敏感［36］。在一定閾值內，土壤養(yǎng)分含量會隨著施肥量的增加出現(xiàn)一個峰值而后下降，但本研究中土壤養(yǎng)分含量隨著羊板糞施用水平的提高而逐漸增加，說明本研究的施肥量過低，在后期的研究中應加大施肥量進一步來確定最佳的羊板糞施用量。

不同羊板糞施用量均提高了土壤和真菌群落的OTU數(shù)量，這是因為羊板糞中含有較多的微生物，將其施入土壤后，微生物以土壤為載體進一步繁殖擴增，導致其數(shù)量增加［37］。本研究發(fā)現(xiàn)，盡管施加羊板糞可以提高土壤細菌和真菌群落的OTUs指數(shù)和Chao 1指數(shù)，但總體表現(xiàn)為低施肥量大于高施肥量，這可能是因為在低施肥量條件下，微生物之間的競爭壓力可能較低，有利于共生關系的建立，從而促進微生物活性［38］。高施肥量可能導致土壤中某些化學物質（如硝酸鹽、氨等）的積累，這些物質可能對微生物有毒害作用，從而抑制微生物活性［39］。通過PCoA分析發(fā)現(xiàn)，不同羊板糞施用量下的細菌群落發(fā)生了明顯的分離，而真菌群落整體上聚集在一起，說明施用羊糞對土壤細菌群落的影響明顯大于真菌群落，該結論和溫烜琳等［40］研究結論相似，主要的原因可能是細菌群落對外界環(huán)境的響應較敏感，細菌群落更易受到養(yǎng)分供給的影響［41］。本研究中，施用羊板糞降低了擬桿菌門和假節(jié)桿菌屬的相對豐度，提高了酸桿菌門、Norank_A4b和擔子菌門的相對豐度。此外，不同施用量對微生物相對豐度具有明顯的影響［42］。例如，隨著施肥量的增加，擔子菌門和寡囊盤菌屬的相對豐度逐漸提高，Unclassified_fungi的相對豐度逐漸降低。這些現(xiàn)象充分不同羊板糞施用量對土壤微生物群落具有明明顯的調控作用。擔子菌門對于作物的栽培非常有益，其菌根不僅可以幫助植物吸收養(yǎng)分，還能促進土壤中有機物質的分解［43］；寡囊盤菌屬具有木質素降解功能，加快腐殖質的分解，為土壤提供養(yǎng)分［44］。養(yǎng)分添加會顯著改變土壤微生物的生態(tài)功能［45］，本研究也得到了相似的結論。施用羊板糞增加了發(fā)酵、纖維溶解、錳氧化和糞腐生菌的相對豐度，這些生態(tài)功能都有利于促進土壤養(yǎng)分周轉，從而提高高寒礦區(qū)土壤的生態(tài)系統(tǒng)多功能性。因此，合理施用羊板糞有利于改善高寒礦區(qū)的土壤質量和微生物群落結構及其功能。

土壤微生物與土壤理化性質相互作用，形成一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，這種關系對于土壤肥力的維持具有意義［46］。土壤微生物可以分解土壤中的有機物質，將其轉化為無機物質，從而影響土壤的有機質含量和養(yǎng)分狀況；它還可以通過分解纖維素、木質素等復雜有機物，影響土壤結構，增加土壤孔隙度，改善土壤通氣性和滲透性［47］。土壤理化性質如pH值和含水量等，都會直接影響微生物的生長和代謝活動［48］。本研究通過冗余分析探索了土壤理化性質對微生物群落結構的影響，結果表明，SOM、TN和TP是影響細菌和真菌群落分布的關鍵土壤理化因子，這和以往大多研究結果相似［49-50］。本研究中，T3處理顯著促進了SOM，TN和TP的含量，說明T3處理通過提高土壤養(yǎng)分含量明顯改善了土壤微生物群落結構，可作為高寒礦區(qū)土壤修復的最佳羊板糞施用量。

4 結論

隨著羊板糞施用量的增加，土壤全氮、全磷、土壤有機質、速效氮和速效磷含量均逐漸提高，在T3水平時達到峰值。不同羊板糞施用量對土壤微生物群落的Beta多樣性、部分優(yōu)勢微生物菌群和功能微生物具有顯著影響。土壤有機質、全氮和全磷是影響高寒礦區(qū)土壤細菌和真菌群落分布的關鍵土壤理化因子。因此，施用0.06 m3·m-2的羊板糞有助于改善高寒礦區(qū)的土壤理化性質和微生物群落結構，對高寒礦區(qū)的土壤質量具有顯著的促進作用。

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（責任編輯" 彭露茜）