摘" 要:有機(jī)肥能有效提高設(shè)施栽培土壤肥力、微生物多樣性及其代謝活性,能有效緩解設(shè)施大棚生產(chǎn)存在的水熱失衡、土壤次生鹽漬化、酸堿失調(diào)、微生物多樣性降低、養(yǎng)分供應(yīng)不足等問題,然而,目前有機(jī)肥研究對象多為露地和大田作物,且多使用動物糞便有機(jī)肥。本研究選用海南椰糠有機(jī)肥和生物酵素·活性菌肥為底肥,利用高通量測序技術(shù),研究不同底肥及其用量對設(shè)施大棚土壤養(yǎng)分和微生物變化的影響,以篩選土壤改良的有效施肥方法。結(jié)果表明:(1)14 286 kg/hm2椰糠有機(jī)肥施用量在提升土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀方面效果顯著;生物酵素·活性菌肥在土壤全氮、有效磷和速效鉀等指標(biāo)上具有改善作用,但整體效果弱于椰糠有機(jī)肥;CK的各項指標(biāo)普遍低于種植前水平。(2)種植后的土壤細(xì)菌OTUs數(shù)量普遍下降,但有機(jī)肥處理,尤其是生物酵素處理可部分恢復(fù)或提升微生物多樣性,椰糠有機(jī)肥更利于根瘤菌目(Rhizobiales)、擬青霉屬WSH L07(Paecilomyces sp. WSH L07)等有益菌群增殖;生物酵素·活性菌肥對鞘氨醇單胞菌目(Sphingomonadales)、紅螺菌目(Rhodospirillales)及土曲霉(Aspergillus terreus)的豐度提升效果更好??傮w而言,不同基肥及施用量對土壤微生物的基本種類影響不大,但對豐度的影響較明顯,椰糠有機(jī)肥及施用量為14 286 kg/hm2時,對設(shè)施大棚土壤肥力的改良效果較好。
關(guān)鍵詞:16S rRNA;土壤微生物;基肥;椰糠有機(jī)肥;設(shè)施大棚中圖分類號:S626 """""文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
Effects of Different Base Fertilizers and Application Rates on Soil Nutrients and Microorganisms in Facility Greenhouses
XIA Feng1,2, LIU Yining1, LU Xu1, FU Huizhen1, CHEN Yisong3, WANG Xiaojuan3, WANG Zhiwei1, DENG Qin1*, CHENG Shanhan1*
1. Key Laboratory for Quality Regulation of Tropical Horticultural Crops of Hainan Province / School of Tropical Agriculture and Forestry, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China; 2. Horticulture Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu, Sichuan 610066, China; 3. Vegetable Research Institute, Hainan Academy of Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571100, China
Abstract: Organic fertilizer can effectively improve soil fertility and microbial diversity, as well as metabolic activity, in facility cultivation. It can also alleviate problems such as water-heat imbalance, soil secondary salinization, acid-base imbalance, reduced microbial diversity, and insufficient nutrient supply in facility greenhouses. Currently, however, research on organic fertilizers mostly focuses on open fields and field crops, and most studies use animal manure as the organic fertilizer. This study selected Hainan coir organic fertilizer and bio-enzyme-active bacterial fertilizer as bottom fertilizers. High-throughput sequencing technology was used to study how different bottom fertilizers and their dosages affect soil nutrient and microbial changes in facility greenhouses. The goal was to identify effective fertilization methods for improving soil. The results showed that: (1) The application of 14 286 kg/hm2 of coir organic fertilizer effectively improved soil pH, organic matter, total nitrogen, effective phosphorus, and quick-acting potassium. The bio-enzyme-activated bacterial fertilizer improved the soil's total nitrogen, effective phosphorus, and quick-acting potassium levels, but the effect was weaker than that of the coir organic fertilizer. The CK indicators were generally lower than the pre-planting levels. (2) The number of soil bacterial OTUs generally decreased after planting. However, organic fertilizer treatments, especially bioenzyme treatments, could partially restore or enhance microbial diversity. Coconut coir organic fertilizer was more conducive to the proliferation of beneficial bacterial flora, such as Rhizobiales and Paecilomyces spp. WSH L07. Bioenzyme-activated bacterial fertilizers had an effect on Sphingomonadales, Rhodospirillales, and Aspergillus terreus.
Keywords: 16S rRNA; soil microorganisms; basal fertilizer; coir organic fertilizer; facility greenhouse
DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2025.08.024
土壤是作物賴以生存的基礎(chǔ),是作物高效、優(yōu)質(zhì)、安全、可持續(xù)生產(chǎn)的保證,其質(zhì)量直接關(guān)乎農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。在集約化農(nóng)業(yè)背景下,化學(xué)投入品濫用引發(fā)的土壤退化問題日益凸顯,包括微生物區(qū)系失衡、鹽漬化加劇及土傳病害頻發(fā)等。因此,提高土壤肥力、改善土壤質(zhì)量是當(dāng)前土壤改良的重要方向之一。土壤改良的方法很多,如減少化肥和農(nóng)藥的使用,采用合理的耕作、灌溉制度等。其中,施用生物有機(jī)肥是最重要的改良措施之一。研究表明,有機(jī)-無機(jī)協(xié)同調(diào)控策略可有效改善土壤健康,如化肥減量30%配施生物有機(jī)肥可使土壤速效養(yǎng)分提升17%~24%,同時顯著優(yōu)化細(xì)菌/真菌比值[1]。有機(jī)肥配施生物菌肥能顯著提升土壤中速效養(yǎng)分和酶活性,改善土壤微生物結(jié)構(gòu),豐富細(xì)菌多樣性,有助于降低設(shè)施蔬菜土傳病害的發(fā)生[2]。蔣永梅等[3]研究發(fā)現(xiàn),不同施肥處理下土壤微生物生物量與微生物數(shù)量存在一定程度的正相關(guān)關(guān)系,70%化肥+微生物肥料對青?;ㄒ松L具有良好的促進(jìn)效果。駱曉聲等[4]研究發(fā)現(xiàn),在華北冬小麥和夏玉米輪作農(nóng)田中施用炭基肥,可以顯著提高土壤有機(jī)碳和全氮含量,并提高土壤酶活性和多數(shù)優(yōu)勢真菌門類的相對豐度,從而對作物產(chǎn)量的提高起到積極作用。同樣,國外也有很多關(guān)于施肥對土壤微生物多樣性影響的相關(guān)研究[5-7]。
大多數(shù)的有機(jī)肥研究是基于露地和大田作物,而且是對動物糞便有機(jī)肥的研究。隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,動物糞肥連續(xù)施用帶來的如重金屬、抗生素等危害被發(fā)現(xiàn)[8],植物源有機(jī)肥因其有規(guī)避動物糞肥風(fēng)險的優(yōu)勢,逐漸成為土壤改良研究的焦點。周勛勛等[9]用不同比例的煙沫有機(jī)肥替代化肥,發(fā)現(xiàn)煙沫有機(jī)肥可以顯著改變土壤微生物結(jié)構(gòu),增加土壤中硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌的數(shù)量,從而促進(jìn)玉米生長。利用當(dāng)?shù)靥厣参镏瞥傻挠袡C(jī)肥,不僅能夠有效調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu),提升土壤肥力,還能充分挖掘植物的潛在價值,實現(xiàn)資源高效利用和可持續(xù)發(fā)展。因此,本研究選用海南椰糠有機(jī)肥、活性生物菌肥為底肥,研究不同底肥種類和用量對設(shè)施大棚土壤養(yǎng)分和土壤微生物變化的影響,以篩選海南設(shè)施大棚土壤改良的有效方法。
1.1" 試驗地點
試驗地點為海南省三亞市天涯區(qū)鳳凰鎮(zhèn)妙林洋設(shè)施蔬菜基地。
1.2" 方法
1.2.1 "試驗設(shè)計 "選用生物酵素·活性菌肥(A,河北承德磐豐酵素菌有限公司)、海南椰糠有機(jī)肥(B,海南文昌騰達(dá)生物科技有限公司)2種有機(jī)肥作基肥,以復(fù)合肥(N-P2O5-K2O配比為15-15- 15)為對照,共7個處理:(1)復(fù)合肥405"kg/hm2(CK);(2)生物酵素·活性菌肥9524 kg/hm2(A1);(3)生物酵素·活性菌肥14 286 kg/hm2(A2);(4)生物酵素·活性菌肥19 048 kg/hm2(A3);(5)椰糠有機(jī)肥9524"kg/hm2(B1);(6)椰糠有機(jī)肥14 286 kg/hm2(B2);(7)椰糠有機(jī)肥19 048 kg/hm2(B3)。
1.2.2" 取樣" 采用多點法分別取前茬休耕后基肥施用前土壤和種植豇豆采收后0~20 cm深各處理土壤樣本,于?80"℃下保存,備用。
1.2.3" 土壤基本養(yǎng)分分析" 土壤有機(jī)質(zhì)(OM)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定;全氮(TN)含量采用半微量凱氏定氮法測定;堿解氮(AN)含量采用堿解擴(kuò)散法測定;有效磷(AP)含量采用Bray-l法(0.03"mol/L氟化銨–0.025"mol/L鹽酸提取)-鉬銻抗比色法測定;速效鉀(AK)含量采用NH4OAc浸提-火焰光度計法測定[10]。
1.2.4" 土壤DNA提取、PCR擴(kuò)增及測序 "采用高通量測序的方式對土壤細(xì)菌與真菌進(jìn)行測定分析。分別稱取各處理土壤樣本,按照土壤基因組DNA提取試劑盒HiPure Soil DNA Kits說明書提取土壤中的DNA。
以341F(5'-CCTAYGGGRBGCASCAG-3')和806R(5'-GGACTACNNGGGTATCTAAT-3')為引物,擴(kuò)增土壤細(xì)菌16S rRNA的V3+V4區(qū);以ITS1F(5'-GATGAAGAACGYAGYRAA-3')和ITS2R(5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3')以引物,擴(kuò)增土壤真菌ITS序列的ITS2區(qū)域。PCR擴(kuò)增體系:KOD酶擴(kuò)增體系(50 μL)。然后通過2%瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產(chǎn)物的純度及濃度。采用illumina MiSeq測序儀與illumina建庫試劑盒對得到的片段建庫測序,測序策略為PE250。
1.2.5" Illumina數(shù)據(jù)分析 "采用高通量測序技術(shù)檢測細(xì)菌基因V3+V4區(qū)域、真菌基因ITS區(qū)域。對PCR產(chǎn)物進(jìn)行測序,拼接成tag,采用Mothur(v.1.34.0)軟件在0.03距離(相似度為97%)進(jìn)行OTU聚類、Alpha多樣性分析和Beta多樣性分析,采用R語言進(jìn)行典型相關(guān)分析(CCA)。
1.3" 數(shù)據(jù)處理
采用Microsoft Excel 2013軟件對土壤基本養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行整理。利用SPSS Statistics 21.0軟件,采用LSD法對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。
2.1" 土壤pH及基本養(yǎng)分分析
土壤養(yǎng)分測定結(jié)果表明,種植后施用椰糠有機(jī)肥的各處理土壤pH相較于種植前土壤(P)及CK均有所升高,且B2、B3與P、CK均達(dá)顯著差異;而施用生物酵素·活性菌肥的各處理與P均無顯著差異,但A1、A2顯著高于CK;CK相較于P有所降低,但二者間未達(dá)顯著差異(圖1A)。
施用椰糠有機(jī)肥的處理中,B2處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量極顯著高于P,B1、B2顯著高于CK;施用生物酵素·活性菌肥A1、A2、A3處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均與P、CK無顯著差異;CK相較于P降低1.57%,且CK與P無顯著差異;B1、B2、A2處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于CK,其他處理組與CK無顯著差異。施用椰糠有機(jī)肥B1、B2、B3處理的全氮含量相較于P及CK均顯著提高;施用生物酵素·活性菌肥的處理A2、A3的全氮含量顯著高于P及CK,而A1與P、CK無顯著差異;另外,CK相較于P全氮含量下降2.43%,但二者間無顯著差異(圖1B)。
相較于P,種植后各處理的堿解氮含量顯著降低,但均高于CK,其中B1、B2處理與CK達(dá)顯著差異。施用椰糠有機(jī)肥的各處理中,B2處理的有效磷含量與P、CK均達(dá)顯著差異,B1、B3處理與P、CK間無顯著差異;施用生物酵素·活性菌肥的各處理中,A1、A3處理的有效磷含量均顯著高于P、CK,而A2與P、CK間均無顯著差異,B2顯著高于A1、A3,P與CK無顯著差異。種植后各處理的速效鉀含量均顯著高于P,施用椰糠有機(jī)肥的各處理中,B1處理的速效鉀含量與CK無顯著差異,B2、B3處理均顯著高于CK,其中B2處理的速效鉀含量最高;施用生物酵素·活性菌肥的各處理中,A1處理的速效鉀含量與CK差異不顯著,A2、A3處理顯著高于CK,B2處理與B3、A2處理均存在顯著差異,而與A3處理無顯著差異,但含量略高于A3處理(圖1C)。
2.2" Illumina MiSeq測序基本信息
從土壤樣本中提取DNA后,采用帶有barcode的特異引物341F/806R(細(xì)菌16S rRNA)、ITS1F/ITS2R(真菌ITS rRNA)進(jìn)行擴(kuò)增,經(jīng)過擴(kuò)增產(chǎn)物回收與定量、文庫構(gòu)建、測序,并對原始測序數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、PE reads拼接等?;?.03距離(即相似度為97%),將tags進(jìn)行OTU(operating taxonomic unit)聚類,在目水平共發(fā)現(xiàn)231個細(xì)菌OTUs,在種水平有348個真菌OTUs。其中,種植前土壤(P)與3種肥料處理土壤樣本中,在目水平共有174個細(xì)菌OTUs(圖2),在種水平共有105個真菌OTUs(圖3)。
2.3 "土壤微生物群落組成
在目水平上,不同基肥處理土壤樣本的細(xì)菌組成相似,但有些細(xì)菌的組成比例存在較為明顯的變化(圖4A)。如所有處理的黃單胞菌目(Xanthomonadales)相對豐度均高于種植前土壤(P),而生物酵素·活性菌肥處理(A)和椰糠有機(jī)肥處理(B)的相對豐度均低于CK;鞘氨醇單胞菌目(Sphingomonadales)的豐度呈相似變化趨勢,且在生物酵·活性菌肥處理中表現(xiàn)明顯富集現(xiàn)象,其中A2與A3處理的增幅尤為突出。在種水平上,不同基肥處理的土壤真菌組成群落相似,但有些真菌的相對豐度變化較為明顯(圖4B)。與CK相比,Paecilomyces sp. WSH L07與土曲霉(Aspergillus terreus)在施肥處理中的相對豐度表現(xiàn)出明顯富集趨勢;毛殼菌屬(Chaetomium incomptum)的相對豐度在A3和B2處理中維持較高水平;草酸青霉(Penicillium oxalicum)在椰糠有機(jī)肥處理(B)中的豐度明顯上升,而CK中幾乎不可見。
與種植前土壤(P)相比,生物酵素·活性菌肥處理(A1~A3)與椰糠有機(jī)肥作基肥處理(B1~B3)的鞘氨醇單胞菌目(Sphingomonadales)和紅螺菌目(Rhodospirillales)細(xì)菌的相對豐度均明顯增加,其中A2、A3處理的鞘氨醇單胞菌目相對豐度明顯高于其他處理,而紅螺菌目以A3處理的相對豐度最高,另外,B3處理的根瘤菌目(Rhizobiales)相對豐度明顯高于其他處理,而A1處理的硝化螺旋菌目相對豐度明顯高于其他處理;CK的鞘氨醇單胞菌目、紅螺菌目相對豐度增加,而根瘤菌目、硝化螺旋菌目相對豐度降低。與CK相比,A2、A3處理的鞘氨醇單胞菌目相對豐度明顯增加,其他處理則表現(xiàn)為不同程度的降低;A1、A2、A3、B2處理的紅螺菌目相對豐度增加,而B1、B3處理則表現(xiàn)為降低;所有有機(jī)肥處理中的根瘤菌目、硝化螺旋菌目相對豐度均增加,其中以B3處理的根瘤菌目相對豐度最大,A1處理的硝化螺旋菌目相對豐度最大。與種植前土壤相比,A2、A3、B2處理的放線菌目(Actinomycetales)相對豐度增加,并且A3gt;B2gt;A2,而CK、A1、B1、B3處理的相對豐度下降;種植后各處理的黃單胞菌目(Xanthomonadales)相對豐度明顯增加,CK、A2、A3、B1處理的伯克霍爾德菌目(Burkholderiales)相對豐度增加,而A1、B2、B3處理的基本不變;與CK相比,A1、B1處理放線菌目的相對豐度明顯下降。各有機(jī)肥處理的各土壤樣本中僅展示至少有1個表達(dá)豐度高于2%的物種,其余物種統(tǒng)一歸類到Others,無法注釋到該水平的tags則歸類到Unclassified。
黃單胞菌目相對豐度均明顯降低,其中以B3最低;除A3、B1處理的伯克霍爾德菌目相對豐度明顯增加外,A1、A2、B2、B3處理均表現(xiàn)為降低,其中以A1、B2最低(圖5A)。
相較于種植前的土壤,種植后各處理土壤中簡毛殼菌(Chaetomium incomptum)的相對豐度明顯降低,但施用有機(jī)肥處理的相對豐度高于CK;種植后各處理CK的棘孢木霉(Trichoderma asperellum)、草酸青霉(Penicillium oxalicum)、擬青霉屬WSH L07(Paecilomyces sp. WSH L07)、土曲霉(Aspergillus terreus)的相對豐度有所提高,有機(jī)肥處理的棘孢木霉、草酸青霉的相對豐度均低于CK,但擬青霉屬WSH L07、土曲霉的相對豐度高于CK,其中,B2處理的擬青霉屬WSH L07相對豐度最高,而A3處理的土曲霉相對豐度最高(圖5B)。
2.4" 土壤微生物群落的豐富多樣性
種植后各處理土壤細(xì)菌OTUs數(shù)量相較種植前均有不同程度的降低,與CK相比,生物酵素·活性菌肥處理的細(xì)菌OTUs數(shù)量均增加,尤以A3處理的OTUs數(shù)最大,而椰糠有機(jī)肥處理中的B2略有減少。Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)均以A3處理的最高,而B2處理則最低。Shannon指數(shù)能較好地反映樣本中的細(xì)菌OTUs豐富程度,其中以種植前土壤中的細(xì)菌豐富程度最高,而以生物酵素·活性菌肥A3處理中的細(xì)菌豐富度最低;種植后生物酵素·活性菌肥處理組A1、A2和椰糠有機(jī)肥處理B2、B3均高于CK(表1)。
與種植前相比,種植后各處理土壤的真菌OTUs數(shù)量變化不一,其中B2處理的增幅最大;除A1處理外,其余處理的Shannon指數(shù)均增加。與CK相比,生物酵素·活性菌肥處理A1、A2、A3的真菌OTUs數(shù)量分別降低28.86%、3.72%、16.20%;椰糠有機(jī)肥組中B1降低,B2、B3分別增加24.95%、16.01%;除A1、B1處理的Shannon指數(shù)稍有下降外,其余處理均增加。Chao1指數(shù)與ACE指數(shù)均以B2處理最高,A1處理最低(表2)。
2.5" 土壤微生物群落組成與土壤營養(yǎng)成分的相關(guān)性分析
通過對土壤微生物與土壤營養(yǎng)成分進(jìn)行CCA分析顯示,速效鉀(AK)對土壤細(xì)菌群落分布變化的影響最大,尤其對B2處理影響較大,且二者呈正相關(guān)(圖6A)。堿解氮(AN)對土壤真菌群落分布變化的影響最大,尤其對A1處理影響較大,且二者呈正相關(guān)(圖6B)。
3.1" 施肥對土壤營養(yǎng)成分的影響
本研究結(jié)果表明施用有機(jī)肥有助于補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì),與高萍[11]、周瑞春等[12]的研究結(jié)果一致?;什缓袡C(jī)質(zhì),施用化肥并不能直接增加土壤有機(jī)質(zhì),但張愛君等[13]研究表明施用化肥在一定程度上基本可維持土壤有機(jī)質(zhì)含量的穩(wěn)定。因此,與種植前相比,CK的土壤有機(jī)質(zhì)含量并未顯著下降。而本研究中生物酵素·活性菌肥處理組的土壤有機(jī)質(zhì)增減不一,可能受其中微生物作用的影響,而微生物活動又受土壤酸堿度等其他因素的影響,其影響機(jī)理還需進(jìn)一步研究與探索。彭先容等[14]研究表明,施用有機(jī)肥能增加土壤的堿解氮、有效磷和速效鉀含量。王望等[15]則研究表明,在未施有機(jī)肥的條件下,施用較低量的無機(jī)氮,可能無法完全補(bǔ)償植物根際土壤因作物吸收而流失的堿解氮。本研究中種植后各處理的土壤堿解氮含量均低于種植前,可能是豇豆生產(chǎn)中對氮的需求量大,土壤中可吸收氮素消耗過多,而有機(jī)肥礦化率不足以滿足其需求所致。另外,與種植前相比,種植后有機(jī)肥處理的土壤有效磷和速效鉀含量均有不同程度上升,表明施用有機(jī)肥有助于增強(qiáng)土壤中的速效成分[16]。種植后土壤pH的變化有差異,但椰糠有機(jī)肥處理組的pH均高于種植前,說明椰糠有機(jī)肥對改善土壤酸性有一定作用。這與郭慧婷等[17]、鄒剛?cè)A等[18]的研究結(jié)果一致。綜合種植后7個處理看,除pH外,B2處理的其他土壤營養(yǎng)指標(biāo)均優(yōu)于CK,表明椰糠有機(jī)肥施用量為14 286 kg/hm2時對土壤養(yǎng)分的提高作用最大。
3.2" 施肥對土壤微生物群落的影響
土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不同群落均有其不同的作用,是土壤生態(tài)系統(tǒng)中最為活躍的組成部分,前人研究發(fā)現(xiàn)90%左右的土壤反應(yīng)過程均有土壤微生物的參與,可見土壤微生物對土壤生態(tài)系統(tǒng)有著不可替代的作用[19-20]。自然環(huán)境的變化與人為的農(nóng)業(yè)耕作、施肥等均對土壤中的微生物群落多樣性產(chǎn)生一定的影響[21-25]。研究表明,與化肥相比,施用有機(jī)肥可以顯著提高土壤微生物多樣性和優(yōu)勢度,且施用有機(jī)肥可以顯著改變土壤微生物結(jié)構(gòu)[26-28],抑制某些有害菌群的積累[29-30]。
在本研究中,各處理的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不同程度的差異,表明施用有機(jī)肥對土壤優(yōu)勢菌群結(jié)構(gòu)比例有一定影響。與施用化肥相比,施用椰糠有機(jī)肥與生物酵素·活性菌肥均有利于提高土壤中鞘氨醇單胞菌目、紅螺菌目、根瘤菌目及硝化螺旋菌目的相對豐度,其中以施用生物酵素·活性菌肥9524 kg/hm2(A1)及施用椰糠有機(jī)肥14 286 kg/hm2(B2)的綜合表現(xiàn)最好;而可能在一定程度上抑制黃單胞菌目相對豐度的增加。鞘脂單胞菌、紅螺菌、根瘤菌及硝化螺旋菌均參與土壤中的生物固氮過程,在土壤生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)中起著十分重要的作用。而黃色單胞菌是一種土壤致病菌,研究發(fā)現(xiàn)黃單胞菌屬(Xanthomonas)能感染包括水稻、大豆等在內(nèi)的400多種植物,導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失[31-32]。
與施用化肥相比,施用有機(jī)肥較大程度提高了土壤中有益真菌擬青霉屬WSH L07、土曲霉的相對豐度,在簡毛殼菌相對豐度的保持上也表現(xiàn)較好,其中以施用生物酵素·活性菌肥19 048 kg/hm2(A3)及施用椰糠有機(jī)肥14 286 kg/hm2(B2)的效果較為突出。擬青霉屬WSH L07可用于漆酶的生產(chǎn)[33]。漆酶參與木質(zhì)素的降解及腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化[34],并在土壤污染修復(fù)中發(fā)揮重要作用[35]。很多種類的曲霉對植物都有一定的致病性,而土曲霉對一些植物病原菌具有一定的抑制作用[36]。另外,毛殼菌屬(Chaetomium)、棘孢木霉均為生防菌類[37-38],草酸青霉具有溶解土壤中的難溶磷的作用[39],這些真菌對維持土壤健康具有重要意義。
3.3" 土壤微生物群落分布與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性
土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)受土壤養(yǎng)分的影響,且不同的土壤養(yǎng)分可能通過正向或負(fù)向影響微生物群落結(jié)構(gòu)的變化。本研究結(jié)果表明,速效鉀對土壤細(xì)菌群落分布的變化具有顯著影響,尤其是B2處理中,速效鉀含量與細(xì)菌群落分布呈正相關(guān)。已有研究也證明,速效鉀是塑造土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。如在針葉林土壤中,細(xì)菌群落與速效鉀呈正相關(guān)[40];在柑橘園土壤中,細(xì)菌豐度與速效鉀呈顯著正相關(guān)[41]。本研究中,堿解氮對土壤真菌群落的影響更為突出,尤其對A1處理的影響最大,二者呈正相關(guān)。程躍揚等[42]的研究也證明,在農(nóng)田土壤中,堿解氮與真菌功能類群呈顯著正相關(guān),且堿解氮被確定為影響真菌功能類群的最主要生態(tài)因子。在鹽堿地里,堿解氮也是土壤真菌群落變化的核心因素[43]。
對不同土壤養(yǎng)分作用的評估還需要結(jié)合具體的環(huán)境背景。已有研究顯示,堿解氮對真菌群落的重要性會被其他因子覆蓋。在干旱區(qū)灌溉試驗中,速效鉀對真菌群落的影響(r2=0.804)超過堿解氮[44];西雙版納土壤中堿解氮對微生物影響顯著,而鼎湖山土壤中速效鉀的作用更突出[45]。土壤養(yǎng)分對土壤微生物群落分布的影響,不僅取決于其種類與濃度,還與養(yǎng)分比例、輸入方式及環(huán)境條件密切相關(guān)。這些因素的共同作用使得不同養(yǎng)分對微生物類群產(chǎn)生差異性甚至相反的調(diào)控效應(yīng),最終形成復(fù)雜的群落結(jié)構(gòu)動態(tài)。
本研究結(jié)果表明,施用有機(jī)肥可顯著提升土壤養(yǎng)分含量并優(yōu)化微生物群落結(jié)構(gòu)。在土壤養(yǎng)分方面,有機(jī)肥可有效補(bǔ)充有機(jī)質(zhì),提升速效磷、速效鉀含量,并通過微生物活動維持氮素平衡,其中椰糠有機(jī)肥施用量為14 286 kg/hm2時,綜合效果最佳,且對緩解土壤酸化具有積極作用?;孰m能維持有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定,但無法直接補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)或速效養(yǎng)分。
在微生物群落方面,有機(jī)肥可顯著提高有益菌群豐度,抑制致病菌,如黃單胞菌目。同時促進(jìn)有益真菌的增殖,優(yōu)化土壤微生態(tài)功能。土壤養(yǎng)分與微生物群落存在顯著互作關(guān)系,速效鉀是調(diào)控細(xì)菌群落的核心因子,而堿解氮對真菌群落的影響更突出。然而,養(yǎng)分對微生物的作用受環(huán)境背景、養(yǎng)分輸入方式及養(yǎng)分比例的復(fù)雜調(diào)控,需結(jié)合具體條件進(jìn)行分析。
綜上,合理施用椰糠有機(jī)肥不僅能提升土壤肥力,還可通過調(diào)控微生物群落增強(qiáng)土壤生態(tài)功能,為可持續(xù)農(nóng)業(yè)實踐提供科學(xué)范式。
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