欢迎访问《热带作物学报》，
热带作物学报

热带作物学报 >

2022 , Vol. 43 >Issue 8: 1716 - 1727

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2022.08.022

农业生态与环境保护

基于宏基因组学方法分析化肥减施对热带地区菜地土壤微生物群落的影响

  • 黄锐 1, 2, 3 ,
  • 王进闯 2, 3 ,
  • 陈淼 2, 3 ,
  • 李勤奋 , 2, 3, *
展开
  • 1.贵州大学农学院,贵州贵阳 550025
  • 2.中国热带农业科学院环境与植物保护研究所/海南省生态循环农业研究室,海南海口 571101
  • 3.海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站,海南儋州 571737
*李勤奋,E-mail： 。

黄 锐（1996—）,男,硕士研究生,研究方向：土壤生态学。

收稿日期: 2022-02-21

  修回日期: 2022-03-29

  网络出版日期: 2022-09-09

基金资助

国家自然科学基金项目(31870616)

国家自然科学基金项目(32171647)

中国热带农业科学院基本科研业务费专项资金(1630012021023)

收起

Soil Microbial Community Characteristics in Tropical Vegetable Soil under Different Chemical Fertilizer Reduction Based on Metagenomic Analysis

  • HUANG Rui 1, 2, 3 ,
  • WANG Jinchuang 2, 3 ,
  • CHEN Miao 2, 3 ,
  • LI Qinfen , 2, 3, *
Expand
  • 1. College of Agricultural, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025, China
  • 2. Environment and Plant Protection Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Hainan Ecological Circulating Agriculture Research Laboratory, Haikou, Hainan 571101, China
  • 3. Danzhou National Field Scientific Observation and Research Station for Tropical Agroecosystems, Danzhou, Hainan 571737, China
*LI Qinfen,E-mail： 。

Received date: 2022-02-21

  Revised date: 2022-03-29

  Online published: 2022-09-09

Fold

摘要

为了探究化肥减量配施有机肥对热带地区蔬菜轮作土壤细菌、真菌和古菌群落组成和结构的影响,在海南省文昌市开展田间定位试验,采用宏基因组测序技术分析不同施肥方式下土壤细菌、真菌和古菌群落结构和组成的变化特征,并结合土壤理化性质,探究不同施肥处理下驱动细菌、真菌和古菌群落变化的关键土壤环境因子。结果表明：与全量化肥配施有机肥（M100NPK）相比,化肥减量75%配施有机肥（M75NPK）提高了土壤SOM、TN、NH4+-N和NO3--N的含量,化肥减量50%配施有机肥（M50NPK）处理提高了土壤TK和AK的含量。3种施肥处理（M50NPK、M75NPK和M100NPK）显著增加了土壤细菌、真菌和古菌群落的丰度。与M100NPK处理相比,M50NPK和M75NPK增加了细菌群落主要优势菌门中变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度,而降低了放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度,同时也增加了真菌群落主要优势菌门中担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度,降低了子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度;古菌群落主要优势菌门中奇古菌门（Thaumarchaeota）的相对丰度在M75NPK处理呈现增加趋势,在M50NPK处理呈现降低趋势。与不施肥（CK）处理相比,M50NPK、M75NPK和M100NPK增加了土壤细菌和真菌的Shannon指数和Ace指数,而降低了土壤细菌和真菌的Simpson指数,同时也增加了土壤古菌的Simpson指数,但降低了土壤古菌的Shannon指数和Ace指数。可是施肥处理之间Alpha多样性均无显著性差异。土壤细菌、真菌和古菌群落结构组成对不同化肥减量配施有机肥的响应无显著性差异。土壤pH、TP、TN、SOM和AK是导致细菌、真菌和古菌群落结构变化的主要驱动因子。研究结果表明,与M75NPK和M100NPK相比,M50NPK不会改变土壤性质、微生物群落多样性和结构,但可降低过量化肥施用可能带来的环境风险。因此,M50NPK是热带地区蔬菜种植的优化施肥方式。

关键词： 热带地区; 宏基因组; 化肥减量; 有机肥; 微生物群落

本文引用格式

黄锐 , 王进闯 , 陈淼 , 李勤奋 . 基于宏基因组学方法分析化肥减施对热带地区菜地土壤微生物群落的影响[J]. 热带作物学报, 2022 , 43(8) : 1716 -1727 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.08.022

Abstract

To investigate the effects of chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer on the community structure and composition of bacteria, fungi and archaea in a tropical vegetable rotation soil, a field-oriented fertilization experiment was performed in Wenchang, Hainan Island. Metagenomic sequencing technology was used to investigate the differences in the composition, diversity, and structure of the bacterial and fungal communities under different fertilization condition. Furthermore, the main environmental factors driving the changes of soil bacterial, fungal and archaea communities under different fertilization treatments were analyzed in combination with soil chemical characteristics. The results showed that compared with the treatment of organic fertilizer combined with chemical fertilizer (M100NPK), organic fertilizer combined with 75% reduction of chemical fertilizer (M75NPK) increased the content of soil SOM, TN, NH4+-N and NO3--N, and organic fertilizer combined with 50% reduction of chemical fertilizer (M50NPK) increased the content of soil TK and AK. The application of M50NPK, M75NPK and M1000NPK fertilization treatments significantly increased the abundance soil bacterial, fungal and archaea. Compared with M100NPK, M50NPK and M75NPK increased the relative abundance of Proteobacteria and Acidobacteria, but decreased the relative abundance of Actinobacteria and Chloroflexi in the dominant bacteria community at the phylum level. Meanwhile, M50NPK and M75NPK increased the relative abundance of Basidiomycota, but decreased the relative abundance of Ascomycota in the dominant fungi community at the phylum level. The relative abundance of Thaumarchaeota, the dominant archaea community at the phylum level, increased in M75NPK treatment, but decreased in M50NPK treatment. For the soil bacteria and fungi, the Shannon and Ace index increased, but the Simpson index decreased after the M50NPK, M75NPK and M100NPK treatment. For the soil archaea, the Simpson index increased, but the Shannon and Ace index decreased after the M50NPK, M75NPK and M100NPK treatment. However, there was no significant difference in Alpha diversity among the three fertilization treatments. There was no significant difference in the response of soil bacteria, fungi and archaea to the application of different chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer. pH, TP, TN, SOM and AK were the main influencing factors driving for the variation in the community structures of bacteria, fungi and archaea. The results showed that compared with M75NPK and M100NPK, M50NPK did not change soil properties, microbial community diversity and structure, but could reduce the environmental risks caused by excessive fertilizer application. Therefore, M50NPK is an optimal fertilization regime for vegetable planting in tropical areas.

Key words： tropical areas; metagenome; chemical fertilizer reduction; organic fertilizer; microbial community

随着我国种植业结构的优化,蔬菜已成为我国仅次于粮食的第二大农作物,2019年全国蔬菜种植面积约为2086万hm2[1]。然而,高水平的农业生产在很大程度上取决于化肥的使用。有研究表明,我国蔬菜化肥用量普遍超量,约为农作物化肥用量的3.3倍[2]。过量的化肥施用出现土壤微生物群落结构被破坏、肥料利用率降低和大量面源污染等突出问题,严重制约着我国蔬菜产业的可持续发展[3⇓-5]。有机肥具有改善土壤理化性质[6],增加土壤细菌和其他微生物丰度[7-8],提高土壤肥力和结构稳定性的潜力等优点[9-10]。研究表明,与单独使用化学肥料或有机肥相比,将化学肥料与有机肥结合施用是改善土壤质量和保持土壤生产力的更好施肥策略,正逐渐成为农业生产过程中维持农作物高产的一种可行做法[11-12]。
土壤微生物是农田生态系统的重要组成成分,它主要由细菌、真菌和古菌组成[13]。作为土壤环境的指示物种,细菌有利于土壤结构的改善和植物的生长[14]。真菌可与农作物共生生长,形成菌根促进植物生长[15]。古菌主要存在于极端条件下（高温、高盐或厌氧等）,耐胁迫能力强[16],在参与CH4代谢、氨氧化过程,在土壤碳、氮循环过程中起着重要作用[17-18]。土壤微生物通过不同土壤微生物类群内部之间和不同微生物群落之间的相互作用来参与有机质循环、养分循环和生物修复等,在维持土壤功能方面发挥着重要作用[9,19]。而前人对于不同施肥模式下土壤微生物群落结构的变化主要集中在细菌和真菌[20⇓-22],对于古菌的研究甚少[23-24]。因此,在可持续农业发展的背景下,了解土壤微生物群落对化肥和有机肥联合施用的响应对于农业土壤质量评估非常重要。
海南是我国主要的热带农作物种植基地。在蔬菜种植过程中,氮磷钾复合肥的投入量远超过作物养分需求量,尤其是磷素[25],这将会导致土壤中磷素的积累和氮磷流失[26-27],并且给土壤微生物的生长和繁殖带来严重的负面影响[5]。其次,热带地区高温多雨的特殊气候条件有利于土壤微生物对有机质的快速分解,加速土壤磷的流失。因此,迫切需要在热带地区蔬菜种植过程中减少化肥的投入,同时确保农业生产所需的有机养分的供应。土壤微生物是表征土壤质量的重要指标[28],而目前对热带地区不同化肥减量配施有机肥后土壤微生物群落结构变化的研究鲜有报道。因此,为进一步探明土壤微生物群落对热带地区菜地不同化肥减量配施有机肥的响应机制,本研究采用宏基因组学技术并结合生物信息学分析不同化肥减量配施有机肥对菜地土壤细菌、真菌和古菌的物种组成、多样性和群落结构的影响,明确引起土壤细菌、真菌和古菌群落结构变化的主要土壤理化因子,以期为热带地区菜地合理高效施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

长期定位试验始于2015年,位于海南省文昌市中国热带农业科学院文昌科技创新基地（110.46E,19.32N）,种植方式为辣椒-豆角轮作。研究区域土壤来源于花岗岩,质地为沙壤土,土壤类型为砖红壤。该地区属热带海洋季风气候,年平均降水量1886 mm,平均气温23.9℃。供试土壤初始理化性质（0~20 cm）为有机碳2.91 g/kg,总氮0.15 g/kg,总磷0.13 g/kg,总钾0.80 g/kg,pH 5.86,容重为1.56 g/cm3。供试辣椒品种为‘湘辣十七号',豆角品种为‘泰国金龙长豆角'。
试验选取4个处理,分别为CK（不施肥）、M100NPK（商品羊粪N 122.85 kg/hm2、P2O5 42.3 kg/hm2、K2O 54.9 kg/hm2和全量复混肥N 50.7 kg/hm2、P2O5 50.7 kg/hm2、K2O 50.7 kg/hm2）、M75NPK（商品羊粪N 122.85 kg/hm2、P2O5 42.3 kg/hm2、K2O 54.9 kg/hm2和75%复混肥N 37.95 kg/hm2、P2O5 37.95 kg/hm2、K2O 37.95 kg/hm2）、M50NPK（商品羊粪N 122.85 kg/hm2、P2O5 42.3 kg/hm2、K2O 54.9 kg/hm2和50%复混肥N 25.35 kg/hm2、P2O5 25.35 kg/hm2、K2O 25.35 kg/hm2）。4个试验处理采用随机区组设计,每个处理3个重复,共12个小区,每个小区面积为50 m2（5 m×10 m）。对于所有施肥的小区,复混肥料按4∶3∶3的比例分3次施用,商品羊粪全部基肥。在豆角移栽前将商品羊粪和40%的复混肥作为基肥施用,第一次果实采摘后追施30%的复混肥,第二次采摘后追施30%的复混肥。基肥与耕层土混合,追肥溶于水,随水浇灌。每个小区的所有种植行都覆盖黑色塑料膜,并按照当地农民的做法施用农药和杀虫剂。

1.2 方法

1.2.1 样品采集

2020年10月于豆角采收期后,使用直径为4 cm的土钻采集0~20 cm的耕层土壤,采用对角线多点混合取样法在每个小区采集20个土芯,混匀后作为一个小区的土壤样品,共12个土样（4个处理×3个重复）。每个土样通过直径2 mm的网筛去除杂质（根、石头等）,置于带冰袋的恒温箱中,运回实验室。将每份土样分为两部分,一部分样品风干后用于分析土壤理化性质,另一部分样品保存在-80 ℃下用于宏基因组测序。

1.2.2 土壤理化性质分析

土壤化学性质的测定方法主要参考鲍士旦的《土壤农化分析》[29]。土壤含水率（soil water content, SWC）采用烘干法测定;土壤pH采用电位法（水土体积比2.5∶1）测定;土壤总氮（soil total N, TN）含量采用凯氏定氮消解法测定;土壤硝态氮（soil nitrate N, NO3--N）和铵态氮（soil ammonium N, NH4+-N）含量采用紫外分光光度法测定;土壤全磷（soil total P, TP）含量在H2SO4-HClO4消煮后用钼锑抗比色法测定;土壤全钾（soil total K, TK）含量采用NaOH熔融-火焰光度法测定;土壤速效钾（soil available K, AK）含量采用1 mol/L NH4OAc浸提,火焰光度法测定;土壤有机质（soil organic matter, SOM）含量采用重铬酸钾-浓硫酸氧化（外加热）法测定。

1.2.3 土壤微生物群落宏基因组测定

对所有的12个土壤样品进行宏基因组测序。详细测定步骤如下：使用E.Z.N.A.® Soil DNA Kit（Omega Bio-tek,美国）试剂盒对土壤样品进行DNA提取。将提取的DNA分别用TBS-380（Turner BioSystems,美国）和NanoDrop2000（Thermo Fisher Scientific,美国）检测提取DNA的浓度和纯度,然后利用1%琼脂糖凝胶检测DNA提取液的质量。通过Covaris M220（基因公司,中国）将DNA片段化,筛选约400 bp的片段,使用NEXTFLEX® Rapid DNA-Seq（Bioo Scientific,美国）构建PE文库;分别采用NovaSeq Reagent Kits试剂盒和Illumina NovaSeq测序平台进行宏基因组测序。
首先使用fastp[30]对长度小于50 bp、平均碱基质量值低于20以及含N碱基的reads进行质量剪切,保留高质量的reads;其次使用MEGAHIT[31]对优化序列进行拼接组装,筛选出不小于300 bp的contigs;再次使用MetaGene[32]对筛选出的contigs进行ORF预,选取核酸长度≥100 bp的基因,并将其翻译为氨基酸序列;接着使用CD-HIT[33]对所有样品中筛选出来的基因序列进行聚类,将每一聚类中最长的基因作为代表序列,用于构建非冗余基因集;随后使用SOAPaligner[34]软件,分别将每个样品中筛选出的高质量reads与非冗余基因集进行比对,统计基因在对应样品中的丰度信息;然后使用Diamond[35]软件将非冗余基因集的氨基酸序列与NR数据库进行比对后获得对应物种注释,最后将每一物种所对应的基因丰度总和用于计算该物种的丰度。

1.3 数据处理

使用Microsoft Excel 2016软件对数据进行统计分析;利用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA）及多重比较（Duncan）;利用mothur软件计算土壤微生物群落香农指数（Shannon,用来估算微生物群落多样性）、辛普森指数（Simpson,用来估算微生物群落多样性）和Ace指数（用来估算微生物群落丰富度）,具体计算公式参照文献[13],基因丰度用该基因所包含的reads数来表示;利用Origin 2018软件绘制微生物群落相对丰度柱状图;运用R语言corrplot包绘制土壤理化性质与微生物群落丰度的相关性热图。对样品的主成分分析（PCA）和冗余分析（RDA）在多元统计分析软件Canoco 5.0中进行。

2 结果与分析

2.1 不同施肥方式对菜地土壤理化性质的影响

与CK相比,M50NPK、M75NPK和M100NPK显著提高了SOM、TN、AK、NO3--N和TP。在M50NPK土壤中,SWC、TK和AK含量最高,而M75NPK土壤SOM、pH、TN、NH4+-N和NO3--N的含量在4个处理中最高,TP含量在M100NPK处理中最高（表1）。与M100NPK相比,M75NPK处理显著提高了土壤SOM的含量,M50NPK处理显著增加了AK的含量。M75NPK处理相对于M50NPK处理显著增加了土壤NO3--N的含量。土壤SWC、pH、TN、TK、NH4+-N和TP的含量在3个施肥处理中均无显著差异。
表1 不同施肥方式下的土壤基本理化性质

Tab. 1 Soil physicochemical properties under different fertilization regimes

处理
Treatment		 含水率
SWC/%		 有机质SOM
/(g·kg-1)		 pH 总氮TN
/(g·kg-1)		 总钾TK
/(g·kg-1)		 速效钾AK
/(mg·kg-1)		 铵态氮
NH4+-N
/(mg·kg-1)		 硝态氮NO3--N
/(mg·kg-1)		 总磷TP
/(mg·kg-1)
CK 10.87±1.09a 9.59±0.06c 6.32±0.30b 0.54±0.17b 1.57±0.04b 58.03±6.70c 1.18±0.17b 1.68±0.49c 183.41±7.33b
M50NPK 11.74±0.19a 13.74±0.43ab 7.02±0.03a 0.91±0.02a 1.91±0.16a 190.28±21.82a 1.43±0.06ab 6.39±1.04b 490.91±16.91a
M75NPK 10.77±0.43a 14.06±0.23a 7.16±0.07a 0.94±0.01a 1.77±0.04ab 152.41±5.21ab 1.52±0.09a 10.71±0.79a 490.59±16.70a
M100NPK 11.08±0.14a 13.01±0.95b 6.86±0.16ab 0.88±0.03a 1.81±0.04ab 141.59±5.80b 1.36±0.06ab 8.00±1.32ab 514.93±10.78a

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate significant difference (P<0.05).

2.2 不同施肥方式对菜地土壤微生物群落结构的影响

2.2.1 不同施肥方式下菜地土壤微生物丰度

通过对每个试验处理的3个重复样本分别进行细菌、真菌和古菌在种水平上丰度（reads数）做相关性分析,结果表明,每个处理的3个重复样本之间细菌丰度的皮尔逊（Pearson）相关系数均大于0.900（P<0.001）;真菌丰度的皮尔逊相关系数为0.249~0.599（P<0.001）,古菌丰度的皮尔逊相关系数为0.536~1.000（P<0.001）,表明每个试验处理3个重复样本之间的宏基因组微生物数据具有较强的一致性。
CK处理土壤细菌、真菌和古菌丰度（reads数）在4个处理中最低,分别为53.28×105、63.07×10和51.59×103。与CK相比,M50NPK和M100NPK 2个施肥处理均显著增加了土壤细菌、真菌和古菌丰度。其中,M50NPK处理土壤细菌、真菌和古菌丰度分别为72.28×105、99×10、132.75×103,相对于CK处理分别增加了35.66%、56.97%、157.32%;M100NPK处理土壤细菌、真菌和古菌丰度分别为72.64×105、99.4×10、112.58×103,相对于CK处理分别增加了36.34%、57.60%、118.22%。M75NPK处理细菌、真菌和古菌丰度分别为65.53×105、85.6×10和114.16× 103,相对于CK处理显著增加了真菌和古菌的相对丰度,增幅分别为35.72%和121.28%,对细菌丰度也有一个增加的趋势,增幅为22.99%,但未达到显著水平。3种施肥处理之间细菌、真菌和古菌的丰度均无显著性差异（表2）。
表2 不同施肥方式下的土壤微生物丰度变化（reads）

Tab. 2 Soil microbial abundance at species level under different fertilization regimes

处理Treatment 细菌
Bacteria (×105)		 真菌
Fungi (×10)		 古菌
Archaea (×103)
CK 53.28±5.83b 63.07±2.26b 51.59±9.45b
M50NPK 72.28±3.41a 99.00±4.01a 132.75±15.30a
M75NPK 65.53±3.61ab 85.60±7.53a 114.16±7.96a
M100NPK 72.64±3.09a 99.40±6.52a 112.58±16.10a

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate significant difference (P<0.05).

2.2.2 不同施肥方式下菜地土壤微生物群落组成

对4个处理土壤细菌、真菌和古菌相对丰度在门水平上进行分类,将相对丰度大于1%的微生物视为优势菌。4个处理在门水平下的细菌优势门一共有10个,其中CK处理有7个,M50NPK处理有10个,M75NPK和M100NPK 2个处理均有9个（图1A）。变形菌门（Proteobacteria,26.69%~ 28.65%）和放线菌门（Actinobacteria, 24.76%~ 28.94%）相对丰度在4个处理中占比最大,2个相对丰度之和在4个处理均超过50%。其次是酸杆菌门（Acidobacteria,14.07%~16.75%）,绿弯菌门（Chloroflexi,9.43%~11.89%）,棒状杆菌门（Candidatus_Rokubacteria,5.01%~8.23%）,芽单胞菌门（Gemmatimonadetes,3.47%~3.81%）,和硝化螺旋菌门（Nitrospirae,2.02%~2.26）,浮霉菌门（Planctomycetes,1.21%~1.41%）,疣微菌门（Verrucomicrobia,1.05%~1.22%）,Candidatus_ Eisenbacteria菌门（1.01%）。M50NPK、M75NPK和M100NPK 3个处理主要增加了变形菌门、棒状杆菌门、硝化螺旋菌门和浮霉菌门的相对丰度,增幅分别为4.89%~7.33%,43.68%~64.14%、158.19%~188.96%和36.78%~59.60%,主要降低了放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度,降幅分别为3.16%~14.44%、9.27%~16.00%和15.29%~20.69%。相对于全量化肥配施有机肥（M100NPK）,化肥减量50%配施有机肥（M50NPK）和化肥减量75%配施有机肥（M75NPK）均增加了变形菌门、酸杆菌门、棒状杆菌门、芽单胞菌门、硝化螺旋菌门和浮霉菌门的相对丰度,增幅分别为0.54%~2.32%、0.43%~ 0.80%、10.81%~14.24%、2.79%~6.78%、1.09%~ 11.91%和4.07%~16.68%;降低了放线菌门、绿弯菌门和疣微菌门的相对丰度,降幅分别为3.75%~ 11.66%、4.86%~6.37%和2.87%~14.27%。
图1 不同施肥方式下土壤细菌（A）、真菌（B）和古菌（C）的群落组成（门水平,相对丰度>1%）

Fig. 1 Community composition of soil bacteria (A), fungi (B) and archaea (C) under different fertilization regimes (Phylum level, relative abundance > 1%)

4个处理在门水平下的真菌优势门一共有6个,其中CK、M50NPK和M75NPK处理均有6个,M100NPK处理有5个（图1B）。其中子囊菌门（Ascomycota）相对丰度最大,为64.39%~ 78.01%,其次是担子菌门（Basidiomycota,10.37%~14.55%）,毛霉门（Mucoromycota,4.49%~ 19.40%）,捕虫霉门（Zoopagomycota,2.38%~ 3.81%）,壶菌门（Chytridiomycota,1.27%~3.92%）和芽枝霉门（Blastocladiomycota,1.17%~1.53%）。M50NPK、M75NPK和M100NPK处理土壤子囊菌门、担子菌门和壶菌门的相对丰度均高于CK处理,其增幅分别为9.95%~21.14%、1.60%~ 40.33%和180.96%~209.47%;毛霉门相对丰度均低于CK处理,其降幅为62.68%~73.08%。与CK处理相比,M50NPK和M100NPK减少了捕虫霉门相对丰度,降幅分别为8.39%和29.90%,M75NPK增加了捕虫霉门相对丰度,增幅为12.16%;M50NPK和M75NPK增加了芽枝霉门的相对丰度,增幅分别为27.06%和30.25%,M100NPK降低了芽枝霉门的相对丰度,降幅为43.09%。相对于全量化肥配施有机肥（M100NPK）,化肥减量50%配施有机肥（M50NPK）和化肥减量75%配施有机肥（M75NPK）增加了担子菌门、毛霉门、捕虫霉门和芽枝霉门的相对丰度,增幅分别为24.02%~38.13%、16.29%~61.19%、30.67%~60.00%和123.29%~128.89%;降低了子囊菌门和壶菌门的相对丰度,降幅分别为8.12%~ 9.24%和5.75%~ 9.21%。
4个处理在门水平下的古菌优势门一共有4个,其中CK处理有4个,M50NPK、M75NPK和M100NPK 3个处理有3个（图1C）。其中奇古菌门（Thaumarchaeota）的相对丰度最大,为82.82%~ 84.95%,其次是为广古菌门（Euryarchaeota,5.26%~9.43%）,泉古菌门（Crenarchaeota,2.04%~ 4.45%）和为深古菌门（Candidatus Bathyarchaeota,2.13%）。M50NPK、M75NPK和M100NPK 3个处理泉古菌门相对丰度高于CK处理,增幅为110.53%~118.28%;广古菌门和深古菌门相对丰度低于CK处理,降幅分别为35.59%~44.27%和62.77%~69.23%。与CK处理相比,M50NPK处理降低了奇古菌门相对丰度0.45%,但M75NPK和M100NPK分别增加了奇古菌门相对丰度2.59%和0.02%。相对于全量化肥配施有机肥（M100NPK）,化肥减量50%配施有机肥（M50NPK）和化肥减量75%配施有机肥（M75NPK）增加了泉古菌门的相对丰度,增幅分别为1.11%和3.68%;降低了广古菌门和深古菌门的相对丰度,降幅为8.00%~13.47%和11.34%~17.35%。M50NPK处理奇古菌门的相对丰度低于M100NPK,降低了0.47%;M75NPK处理奇古菌门的相对丰度高于M100NPK,增加了2.56%。

2.3 不同施肥方式对土壤微生物群落Alpha多样性的影响

与CK相比,M50NPK、M75NPK和M100NPK显著提高了土壤细菌和真菌微生物群落的Shannon指数和Ace指数,但降低了Simpson指数（P< 0.05）。与CK相比,3个施肥处理土壤古菌微生物群落的Shannon指数和Simpson指数与细菌和真菌呈现相反的趋势,但土壤古菌微生物群落的Ace指数与细菌和真菌呈现一样的趋势,均显著高于CK处理。然而,3个施肥处理之间土壤细菌、真菌和古菌微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和Ace指数均无显著性差异（表3）。
表3 不同施肥方式下的土壤微生物群落Alpha多样性

Tab. 3 Soil Alpha diversity of microbial community of different fertilization regimes

处理
Treatment		 细菌 Bacteria 真菌 Fungi 古菌 Archaea
香农指数
Shannon		 辛普森指数
Simpson
(×10-2)		 丰富度指数
Ace		 香农指数
Shannon		 辛普森指数
Simpson
(×10-2)		 丰富度指数
Ace		 香农指数
Shannon		 辛普森指数
Simpson
(×10-1)		 丰富度指数
Ace
CK 5.00±0.07b 5.72±0.16a 14 854.67±560.25b 4.00±0.21b 3.10±1.23a 84.67±8.99b 2.76±0.07a 1.80±0.08b 414.00±38.74b
M50NPK 5.48±0.02a 3.47±0.13b 17 931.33±109.22a 4.66±0.07a 1.30±0.19a 150.33±7.31a 2.05±0.08b 3.32±0.18a 557.33±7.88a
M75NPK 5.52±0.04a 3.34±0.16b 17 591.00±130.89a 4.64±0.04a 1.23±0.10a 142.33±5.36a 1.99±0.11b 3.49±0.24a 519.33±17.07a
M100NPK 5.43±0.05a 3.84±0.27b 17 756.67±124.02a 4.59±0.06a 1.39±0.11a 143.00±6.81a 2.16±0.16b 3.07±0.40a 532.33±6.69a

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate significant difference (P<0.05).

2.4 不同施肥方式下土壤微生物群落结构变化及其与土壤理化性质的关系

2.4.1 不同施肥方式下土壤微生物群落组成

通过对不同施肥方式下土壤细菌、真菌、古菌在种（species）水平上进行主成分分析（PCA）,结果表明第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的解释量分别为38.09%、18.17%、25.84%和9.49%、11.56%、13.75%（图2）。与CK相比,3个施肥处理（M50NPK、M75NPK和M100NPK）的土壤细菌、真菌和古菌群落结构均分成明显的左右两组,但3个施肥处理之间土壤细菌、真菌和古菌群落结构均无明显差异。
图2 不同施肥方式下土壤细菌（A）、真菌（B）和古菌（C）微生物群落结构的主成分分析

Fig. 2 Principal component analysis (PCA) of microbial community structure of soil bacteria (A), fungi (B) and archaea (C) under different fertilization regimes

2.4.2 土壤理化性质与土壤微生物丰度的相关性

土壤细菌和真菌丰度与SOM、pH、TN、TK、AK、NO3--N和TP呈现正相关关系,与SWC和NH4+-N呈现负相关关系。土壤古菌丰度与SOM、pH、TN、TK、AK、NH4+-N、NO3--N和TP呈现正相关关系,与SWC呈现负相关关系。其中土壤细菌、真菌和古菌丰度与土壤SOM、TN、TK、AK和TP的相关性均达到显著性水平,其次土壤细菌和古菌丰度与土壤pH显著正相关（图3）。
图3 土壤理化性质与土壤微生物丰度的相关性分析

*表示显著相关（P<0.05）,**表示极显著相关（P<0.01）,***表示极显著相关（P<0.001）。

Fig. 3 Correlation analysis between microbial abundance with the different soil physiochemical property

* indicates significant crrelation (P<0.05), ** indicates extremely significant correlation (P<0.01), *** indicates extremely significant correlation (P<0.001).

2.4.3 土壤理化性质与土壤微生物群落结构组成的关系

采用冗余分析（RDA）方法研究土壤理化性质对细菌群落结构组成的影响,结果如图4所示,分别解释了土壤细菌、真菌和古菌微生物群落结构82.02%、47.85%和97.82%的变异。土壤pH、TP、TN、SOM和AK是影响土壤细菌群落结构的主要因子（图4A,P<0.05）,土壤TP、TN、SOM、AK、pH和NO3--N是影响土壤真菌群落结构的主要因子（图4B,P<0.05）,土壤TN、SOM、TP、pH、TK和AK是影响土壤古菌群落结构的主要因子（图4C,P<0.05）。土壤细菌,真菌和古菌微生物群落共同受到土壤pH、TP、TN、SOM和AK的影响（P<0.05）。
图4 不同施肥方式下土壤理化性状与土壤细菌（A）、真菌（B）和古菌（C）群落结构关系的冗余分析

Fig. 4 Redundancy analysis (RDA) of soil bacteria (A), fungi (B) and archaea (C) community structure constrained by soil physicochemical properties in different fertilization regimes

3 讨论

3.1 不同施肥方式对土壤微生物丰度的影响

土壤微生物作为评价土壤肥力的重要指标,在不同施肥方式的影响下呈现一定的动态变化[22,24]。有研究表明,化肥减量配施有机肥可提高土壤细菌的数量,而降低土壤真菌数量,且化肥减施量越多效果越显著,并在60%化肥+生物有机肥处理下细菌/真菌最高[36]。而张向前等[37]对砂姜黑土土壤微生物研究表明,长期有机肥与化肥配施可提高土壤细菌和真菌的数量,且有机肥与化肥配施（高N）和有机肥与化肥配施（等N）在玉米灌浆中期无明显差异。马龙等[13]研究表明有机肥与化肥配施相对于单施化肥处理增加了土壤细菌和真菌的丰度,降低了土壤古菌的丰度,可能由于细菌和真菌对养分的竞争能力强于古菌[38]。在本研究中发现,与CK相比,3个不同化肥减量与有机肥配施处理（M50NPK、M75NPK和M100NPK）均显著提高了土壤细菌、真菌和古菌的丰度,这主要是因为土壤细菌、真菌和古菌丰度变化与土壤SOM、pH、TN、TK、AK和TP相关。研究结果表明,随着土壤pH的增加,土壤肥力和利用增加,土壤微生物丰度也有所增加[39-40]。另外,化肥和有机肥配施通过增加土壤SOM、TN、TK、AK和TP的含量,为土壤微生物的生长和繁殖提供了充足养分和能源,进而增加了土壤细菌、真菌和古菌的丰度[41]。然而,我们发现3个施肥处理之间均无显著差异。其原因可能是3个施肥处理土壤理化性质均无显著性差异,为土壤细菌、真菌和古菌的生长繁殖提供了相似且充足的养分和栖息环境。

3.2 不同施肥方式对土壤微生物群落结构及多样性的影响

在门水平上定义的微生物分类群可以揭示微生物群的生态一致性[42]。本研究各处理中变形菌门（26.69%~28.65%）、放线菌门（24.76%~ 28.94%）、酸杆菌门（14.07%~16.75）和绿弯菌门（9.43%~11.89%）为细菌群落主要的优势菌门,这与以前的研究结果一致[22,42]。与不施肥处理相比,3个化肥配施有机肥处理增加了变形菌门的相对丰度,降低了酸杆菌门、放线菌门和绿弯菌门的相对丰度。变形菌门是一种富营养菌群,可在养分条件丰富的土壤环境中迅速生长繁殖,而放线菌门虽也属于富营养菌群,但相对于其他细菌类群,它在营养丰富的土壤中竞争能力较弱[43]。酸杆菌门和绿弯菌门为寡营养菌,对不利环境适应性强,在养分较低的环境中具有较强的竞争力[44]。因此,3种不同化肥减量配施有机肥处理之间相似的土壤理化性质可能是导致施肥处理之间土壤优势细菌菌门的相对丰度差异较小的原因。
子囊菌门（64.39%~78.01%）和担子菌门（10.37%~14.55%）是本研究各处理中真菌群落的优势菌门,这与前人结果相似[9]。而毛霉门是不施肥处理（19.40%）中真菌群落的优势菌门。与不施肥处理相比,3个化肥配施有机肥处理增加了子囊菌门和担子菌门的相对丰度,而降低了毛霉门的相对丰度。子囊菌门是具有降解土壤中可溶性有机物的能力[45],担子菌门能够通过分泌消化酶来分解土壤中的有机物质,故在3个使用有机肥的施肥处理中真菌的相对丰度更高,与细菌和真菌相比,古菌作为土壤微生物的重要组分,研究还十分非常有限[46]。在本研究中,4个处理土壤古菌的优势菌群包括奇古菌门（82.82%~84.95%）、广古菌门（5.26%~9.43%）和泉古菌门（2.04%~4.45%）,深古菌门（2.13%）为不施肥处理的优势菌门,这与前人的研究结果一致[13]。有机肥和化肥能为古菌生长繁殖提供养分和能量,有利于古菌更好的适应环境变化[13]。邢亚薇等[47]对黄土旱塬农田土壤微生物的研究表明有机肥和化肥配施可提高土壤古菌的丰度,与本文研究一致。在前人研究中,农田生态系统主要的优势古菌菌门类群是奇古菌门[13,48]。本研究发现与不施肥处理相比,3种化肥配施有机肥对土壤奇古菌门相对丰度的影响不大,这说明奇古菌门对环境变化的响应不大。
Shannon和Simpson指数用于评估微生物群落多样性,Ace指数用于评估群落丰富度,3个指标共同用于评估土壤细菌、真菌和古菌群落的Alpha多样性。土壤环境条件胁迫会加剧土壤微生物群落之间的养分竞争,而有机养分的投入可为土壤微生物的生长繁殖提供底物。已有研究表明,化肥和有机肥配施可提高土壤细菌和真菌群落的多样性及丰富度[49-50]。而有机肥的添加也可能会促进某些特定真菌类群繁殖,而抑制其他类群的生长,从而导致土壤真菌Shannon多样性指数降低[51]。在本研究中,与不施肥相比,3种化肥配施有机肥均增加了土壤细菌和真菌的Alpha多样性,这可能是由于本研究所施用的有机肥养分种类及含量丰富,从而减弱了土壤真菌群落之间的竞争。4种试验处理下土壤古菌的Shannon、Simpson指数与细菌和真菌呈现相反的趋势,而Ace指数与细菌和真菌呈现相同的趋势。这说明有机肥的投入增强了土壤古菌群落之间的养分竞争,导致特定菌群的丰度增加以及一些稀有菌群丰度的减少甚至消失。
土壤理化性质显著影响土壤微生物群落结构及多样性[52]。吴宪等[51]研究表明潮土中的土壤细菌和真菌群落结构变化受pH、TP和TN等因子的驱动。还有研究表明,土壤TP[53]、pH[54]对土壤古菌群落的结构变化具有重要贡献。本研究发现,施肥处理明显改变了土壤细菌、真菌和古菌群落结构。可是不同化肥减量配施有机肥处理差异不大。同时,研究表明,有机肥的施用增加了土壤TN、TP、AK和SOM的含量,为土壤微生物的生长提供丰富的养分及碳源底物[55-56]。土壤pH可通过影响影响碳、氮等元素的利用率而改变土壤微生物群落结构[57-58]。因此,在本研究中,不同施肥处理主要通过改变土壤pH、TP、TN、SOM和AK的含量来显著影响土壤细菌、真菌和古菌群落结构。由于3个施肥处理土壤pH、TP、TN、SOM和AK均无显著性差异,因此,在施肥处理中土壤细菌、真菌和古菌群落结构相似。
因此,本研究结果说明,化肥减量50%配施有机肥对土壤养分供应和微生物群落结构的组成及多样性均无显著影响,还降低了过量施用化肥可能会带来的环境健康风险,是热带地区菜地可持续发展的一种具有潜力的施肥措施。

4 结论

变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门是热带地区菜地土壤细菌群落主要的优势类群;子囊菌门和担子菌门是热带地区菜地土壤真菌群落主要的优势类群;奇古菌门是热带地区菜地土壤古菌群落主要的优势类群。有机肥与化肥配施均可显著增加土壤细菌、真菌和古菌群落的丰度。同时,有机肥与化肥配施也提高了土壤细菌和真菌群落的Alpha多样性,但会降低土壤古菌群落的多样性,改变细菌、真菌和古菌的群落结构。驱动土壤细菌、真菌和古菌群落结构变化的主要环境因子有pH、TP、TN、SOM和AK。与M75NPK和M100NPK相比,M50NPK不会改变土壤性质、微生物群落多样性和结构,但可降低过量施用化肥可能带来的环境风险。因此,M50NPK是热带地区蔬菜种植的优化施肥方式。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
程娟, 付莉, 翟中葳, 肖能武, 杨柳, 刘福元, 杜会英, 杜连柱, 张克强. 化肥减施下粪水替代对设施白菜氮利用与土壤氮盈余的影响[J]. 农业环境科学学报, 2021, 40(11): 2551-2558.

CHENG J, FU L, ZHAI Z W, XIAO N W, YANG L, LIU F Y, DU H Y, DU L Z, ZHANG K Q. Effects of fertilizer reduction on Chinese cabbage yield and soil nitrogen surplus[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2021, 40(11): 2551-2558. (in Chinese)

[2]
黄绍文, 唐继伟, 李春花, 张怀志, 袁硕. 我国蔬菜化肥减施潜力与科学施用对策[J]. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(6): 1480-1493.

HUANG S W, TANG J W, LI C H, ZHANG H Z, YUAN S. Reducing potential of chemical fertilizers and scientific fertilization countermeasure in vegetable production in China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2017, 23(6): 1480-1493. (in Chinese)

[3]
吴凤芝, 王学征. 设施黄瓜连作和轮作中土壤微生物群落多样性的变化及其与产量品质的关系[J]. 中国农业科学, 2007(10): 2274-2280.

WU F Z, WANG X Z. Effect of monocropping and rotation on soil microbial community diversity and cucumber yield, quality under protected cultivation[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2007(10): 2274-2280. (in Chinese)

[4]
BAI N, ZHANG H, Li S, ZHENG X, ZHANG J, SUN L, LV W. Effects of application rates of poly-γ-glutamic acid on vegetable growth and soil bacterial community structure[J]. Applied Soil Ecology, 2020, 147: 103405.

DOI

[5]
ZHOU J, JIANG X, ZHOU B, ZHAO B, MA M, GYAN D, LI J, CHEN S F, CAO F, SHEN D. Thirty four years of nitrogen fertilization decreases fungal diversity and alters fungal community composition in black soil in northeast China[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2016, 95: 135-143.

DOI

[6]
LI J, SHI Y, LUO J F, ZAMAN M, HOULBROOKE D, DING W X, LEDGARD S, GHANI A. Use of nitrogen process inhibitors for reducing gaseous nitrogen losses from land-applied farm effluents[J]. Biology and Fertility of Soils, 2014, 50(1): 133-145.

DOI

[7]
CHAVEZ-ROMERO Y, NAVARRO-NOVA Y E, REYNOSO-MARTINEZ S C, SARRIA-GUZMAN Y, GOVAERTS B, VERHULST N, DENDOOVEN L, LUNA-GUIDO M. 16S metagenomics reveals changes in the soil bacterial community driven by soil organic C, N-fertilizer and tillage-crop residue management[J]. Soil and Tillage Research, 2016, 159: 1-8.

DOI

[8]
HAMM A C, TENUTA M, KRASUE D O, OMINSKI K H, TKACHUK V L, FLATEN D N. Bacterial communities of an agricultural soil amended with solid pig and dairy manures, and urea fertilizer[J]. Applied Soil Ecology, 2016, 103: 61-71.

DOI

[9]
BEI S, ZHANG Y, LI T, CHRISTIE P, LI X L, ZHANG J. Response of the soil microbial community to different fertilizer inputs in a wheat-maize rotation on a calcareous soil[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2018, 260: 58-69.

DOI

[10]
MALIK M A, MARSCHNER P, KHAN K S. Addition of organic and inorganic P sources to soil - Effects on P pools and microorganisms[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2012, 49: 106-113.

DOI

[11]
SUN R, ZHANG X X, GUO X, WANG D, CHU H. Bacterial diversity in soils subjected to long-term chemical fertilization can be more stably maintained with the addition of livestock manure than wheat straw[J]. Science Foundation in China, 2015, 23(4): 4.

[12]
XIA L L, LAM S K, YAN X Y, CHEN D. How does recycling of livestock manure in agroecosystems affect crop productivity, reactive nitrogen losses, and soil carbon balance?[J]. Environmental Science & Technology, 2017, 51(13): 7450-7457.

DOI

[13]
马龙, 高伟, 栾好安, 唐继伟, 李明悦, 黄绍文. 基于宏基因组学方法分析施肥模式对设施菜田土壤微生物群落的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2021, 27(3): 403-416.

MA L, GAO W, LUAN H A, TANG J W, LI M Y, HUANG S W. Soil microbial community characteristics in greenhouse vegetable production under different fertilization patterns based on metagenomic analysis[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2021, 27(3): 403-416. (in Chinese)

[14]
HERMANS S M, BUCKLEY H L, CASE B S, CURRAN-COURNANE F, TAYLOR M, LEAR G. Bacteria as emerging indicators of soil condition[J]. Applied & Environmental Microbiology, 2017: 2816-2826.

[15]
BRITO I, GOSS M J, CARVALHO M D, CHATAGNIER O, TUINEN D V. Impact of tillage system on arbuscular mycorrhiza fungal communities in the soil under Mediterranean conditions[J]. Soil & Tillage Research, 2012, 121: 63-67.

[16]
张佳, 吴意, 唐兵, 唐晓峰. 嗜盐古菌中Ⅰ-B亚型CRISPR-Cas系统的分子机制和应用进展[J]. 生物资源, 2021, 43(5): 435-442.

ZHANG J, WU Y, TANG B, TANG X F. Recent progress on molecular mechanisms and application of the type Ⅰ-B CRISPR-Cas system in haloarchaea[J]. Biotic Resources, 2021, 43(5): 435-442. (in Chinese)

[17]
贺纪正, 沈菊培, 张丽梅. 土壤中温泉古菌研究进展[J]. 生态学报, 2009, 29(9): 5047-5055.

HE J Z, SHEN J P, ZHANG L M. Advance in the research of soil non-thermophilic Crenarchaeota[J]. Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(9): 5047-5055. (in Chinese)

[18]
BERG I A, KOCKELKORN D, BUCKET W, FUCHS G. A 3-hydroxypropionate/4-hydroxybutyrate autotrophic carbon dioxide assimilation pathway in Archaea[J]. Science, 2007, 318(5857): 1782-1786.

DOI

[19]
QI Y L, OSSOWICKI A, YANG X M, HUERTA LWANGA E, DINI-ANDREOTE F, GEISSEN V, GARBEVA P. Effects of plastic mulch film residues on wheat rhizosphere and soil properties[J]. Journal of Hazardous Materials, 2020, 387: 121711.

DOI

[20]
BI Q F, LI K J, ZHENG B X, LIU X P, LI H Z, JIN B, DING K, YANG X R, LIN X Y, ZHU Y G. Partial replacement of inorganic phosphorus (P) by organic manure reshapes phosphate mobilizing bacterial community and promotes P bioavailability in a paddy soil[J]. Science of the Total Environment, 2020, 703: 134977.

DOI

[21]
DAI Z M, LIU G F, CHEN H H, CHEN C R, WANG J K, AI S Y, WEI D, LI D, MA B, TANG C X, BROOKES P C, Xu J M. Long-term nutrient inputs shift soil microbial functional profiles of phosphorus cycling in diverse agroecosystems[J]. The ISME Journal, 2020, 14(3): 757-770.

DOI

[22]
WU X, ZHANG T, ZHAO J N, WANG L, YANG D L, LI G, XIU W M. Variation of soil bacterial and fungal communities from fluvo-aquic soil under chemical fertilizer reduction combined with organic materials in North China Plain[J]. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2021, 21(1): 349-363.

DOI

[23]
LI Y, TREMBLAY J, BAINARD L D, CADE MENUN B, HAMEL C. Long‐term effects of nitrogen and phosphorus fertilization on soil microbial community structure and function under continuous wheat production[J]. Environmental Microbiology, 2019, 22(3): 1066-1088.

DOI

[24]
YANGD, XIAO X, HE N, ZHU W B, LIU M D, XIE G X. Effects of reducing chemical fertilizer combined with organic amendments on ammonia-oxidizing bacteria and archaea communities in a low-fertility red paddy field[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2020, 27(23): 29422-29432.

DOI

[25]
吉清妹, 张文, 王敏, 黄绍文, 唐继伟, 翁艳梅, 潘孝忠, 谢良商. 海南东北部地区蔬菜施肥现状与土壤养分状况[J]. 广东农业科学, 2011, 38(22): 61-63.

JI Q M, ZHANG W, WANG M, HUANG S W, TANG J W, WENG Y M, PAN X Z, XIE L S. Present situation of vegetable fertilization and soil nutrient in northeast Hainan[J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2011, 38(22): 61-63. (in Chinese)

[26]
ZHANG W, ZHANG Y, AN Y, CHEN X. Phosphorus fractionation related to environmental risks resulting from intensive vegetable cropping and fertilization in a subtropical region[J]. Environmental Pollution, 2021, 269: 116098.

DOI

[27]
陈淼, 李小娟, 陈歆, 李宁, 杨桂生, 彭黎旭, 李玮. 不同施肥处理下热带土壤硝态氮累积特征及与土壤pH值、辣椒产量的关系[J]. 西南农业学报, 2018, 31(5): 1045-1050.

CHEN M, LI X J, CHEN X, LI N, YANG G S, PENG L X, LI W. Characteristics of nitrate nitrogen accumulation in tropical soil and its relationship with pH and chilli yield under different fertilization treatments[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2018, 31(5): 1045-1050. (in Chinese)

[28]
孙一航, 赵一航, 孔令泽来, 吴清莹, 魏千皓, 林宇龙, 崔国文. 不同生长时期碱蓬对根际土壤细菌群落结构的影响[J]. 中国草地学报, 2022, 44(1): 78-86.

SUN Y H, ZHAO Y H, KONG L Z L, WU Q Y, WEI Q H, LIN Y L, CUI G W. Effects of Suaeda glauca at different growth stages on bacterial community structure in the rhizosphere soil[J]. Chinese Journal of Grassland, 2022, 44(1): 78-86. (in Chinese)

[29]
鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 3版. 北京: 中国农业出版社, 2000.

BAO S D. Agro-chemical analyses of soils[M]. 3rd edition. Beijing: Agriculture Press of China, 2000. (in Chinese)

[30]
CHEN S, ZHOU Y, CHEN Y, GU J. Fastp: an ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor[J]. Bioinformatics, 2018, 34(17): 884-890.

DOI

[31]
Li D H, LIU C M, LUO R B, SADAKANE K, LAM T. MEGAHIT: an ultra-fast single-node solution for large and complex metagenomics assembly via succinct de Bruijn graph[J]. Bioinformatics, 2015, 31(10): 1674-1676.

DOI

[32]
NOGUCHI H, PARK J, TAKAGI T. MetaGene: prokaryotic gene finding from environmental genome shotgun sequences[J]. Nucleic Acids Research, 2006, 34(19): 5623-5630.

DOI

[33]
FU L M, NIU B F, ZHU Z W, WU S, LI W Z. CD-HIT: accelerated for clustering the next-generation sequencing data[J]. Bioinformatics, 2012, 28(23): 3150-3152.

DOI

[34]
LI R, LI Y, KRISTIANSEN K, WANG J. SOAP: short oligonucleotide alignment program[J]. Bioinformatics (Oxford, England), 2008, 24(5): 713-714.

DOI

[35]
BUCHFINK B, XIE C, HUSON D H. Fast and sensitive protein alignment using DIAMOND[J]. Nature Methods, 2015, 12(1): 59-60.

DOI

[36]
王宁, 南宏宇, 冯克云. 化肥减量配施有机肥对棉田土壤微生物生物量、酶活性和棉花产量的影响[J]. 应用生态学报, 2020, 31(1): 173-181.

DOI

WANG N, NAN H Y, FENG K Y. Effects of reduced chemical fertilizer with organic fertilizer application on soil microbial biomass, enzyme activity and cotton yield[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2020, 31(1): 173-181. (in Chinese)

[37]
张向前, 陈欢, 乔玉强, 曹承富, 杜世州, 李玮, 赵竹. 长期不同施肥模式对砂姜黑土可培养微生物数量和酶活性的影响[J]. 生态环境学报, 2016, 25(8): 1283-1290.

ZHANG X Q, CHEN H, QIAO Y Q, CAO C F, DU S Z, LI W, ZHAO Z. Effects of different long-term fertilization models on culturable microbial quantity and enzyme activities of lime concretion black soil[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2016, 25(8): 1283-1290. (in Chinese)

[38]
孙瑞波, 郭熙盛, 王道中, 褚海燕. 长期施用化肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响[J]. 微生物学通报, 2015, 42(10): 2049-2057.

SUN R B, GUO X S, WANG D Z, CHU H Y. The impact of long-term application of chemical fertilizers and straw returning on soil bacterial community[J]. Microbiology China, 2015, 42(10): 2049-2057. (in Chinese)

[39]
钟壹鸣, 王志勇, 秦晓威, 廖丽, 张昂, 鱼欢, 吉训志. 槟榔间作香露兜对土壤微生物丰度与多样性的影响[J]. 热带作物学报, 2022, 43(1): 101-109.

ZHONG Y M, WANG Z Y, QIN X W, LIAO L, ZHANG A, YU H, JI X Z. Effect of Areca catechu L. intercropping Pandanus amaryllifolius Roxb. on soil microbial diversity and richness[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2022, 43(1): 101-109. (in Chinese)

[40]
PIETRI J C A, BROOKES P C. Relationships between soil pH and microbial properties in a UK arable soil[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2008, 40(7): 1856-1861.

DOI

[41]
PECK L, CLARK M, CLARKE A, COCKELL C, CONVEY P, DETRICH H, FRASER K, JOHNSTON I, METHE B, MURRAY A. Genomics: applications to Antarctic ecosystems[J]. Polar Biology, 2005, 28(5): 351-365.

DOI

[42]
GUO J J, LIU W B, ZHU C, LUO G W, KONG Y L, LING N, WANG M, DAI J Y, SHEN Q R, GUO S W. Bacterial rather than fungal community composition is associated with microbial activities and nutrient-use efficiencies in a paddy soil with short-term organic amendments[J]. Plant and Soil, 2018, 424(1-2): 335-349.

DOI

[43]
李丽娜, 席运官, 陈鄂, 和丽萍, 王磊, 肖兴基, 田伟. 耕作方式与绿肥种植对土壤微生物组成和多样性的影响[J]. 生态与农村环境学报, 2018, 34(4): 342-348.

LI L N, XI Y G, CHEN E, HE L P, WANG L, XIAO X J, TIAN W. Effects of tillage and green manure crop on composition and diversity of soil microbial community[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2018, 34(4): 342-348. (in Chinese)

[44]
李雨桐, 刘坤, 柏宏成, 汪军. 设施种植下不同类型土壤微生物群落的响应机制[J]. 环境影响评价, 2022, 44(1): 85-89.

LI Y T, LIU K, BAI H C, WANG J. Response of microbial community structure in different types of soil under facility agriculture production[J]. Environmental Impact Assessment, 2022, 44(1): 85-89. (in Chinese)

[45]
BOER W D, FOLAMN L B, SUMMERBELL R C, BODDY L. Living in a fungal world: impact of fungi on soil bacterial niche development[J]. FEMS Microbiology Reviews, 2005, 29(4): 795-811.

DOI

[46]
BAKER B J, ANDA V D, SEITZ K W, DOMBROWSKI N, LLOYD K G. Diversity, ecology and evolution of Archaea[J]. Nature Microbiology, 2020, 5(7): 1-14.

DOI

[47]
邢亚薇, 李春越, 刘津, 王益, 井丽娟, 王苁蓉, 薛英龙, 党廷辉. 长期施肥对黄土旱塬农田土壤微生物丰度的影响[J]. 应用生态学报, 2019, 30(4): 1351-1358.

DOI

XING Y W, LI C Y, LIU J, WANG Y, JING L J, WANG C R, XUE Y L, DANG T H. Effects of long-term fertilization on soil microbial abundance in farmland of the Loess Plateau, China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2019, 30(4): 1351-1358. (in Chinese)

[48]
王宁, 赵亚慧, 艾玉春, 张永春, 汪吉东, 于建光. 稻田土壤古菌群落组成对秸秆还田的响应[J]. 农业环境科学学报, 2019, 38(2): 374-382.

WANG N, ZHAO Y H, AI Y C, ZHANG Y C, WANG J D, YU J G. Responses of archaeal community composition in paddy soils to straw return[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2019, 38(2): 374-382. (in Chinese)

[49]
SUN R, ZHANG X X, GUO X, WANG D, CHU H. Bacterial diversity in soils subjected to long-term chemical fertilization can be more stably maintained with the addition of livestock manure than wheat straw[J]. Science Foundation in China, 2015, 88(4): 9-18.

[50]
王慧颖, 徐明岗, 周宝库, 马想, 段英华. 黑土细菌及真菌群落对长期施肥响应的差异及其驱动因素[J]. 中国农业科学, 2018, 51(5): 914-925.

WANG H Y, XU M G, ZHOU B K, MA X, DUAN Y H. Response and driving factors of bacterial and fungal community to long-term fertilization in black soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(5): 914-925. (in Chinese)

[51]
吴宪, 王蕊, 胡菏, 修伟明, 李刚, 赵建宁, 杨殿林, 王丽丽, 王欣奕. 潮土细菌及真菌群落对化肥减量配施有机肥和秸秆的响应[J]. 环境科学, 2020, 41(10): 4669-4681.

WU X, WANG R, HU H, XIU W M, LI G, ZHAO J N, YANG D L, WANG L L, WANG X Y. Response of bacterial and fungal communities to chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer and straw in fluvo-aquic soil[J]. Environmental Science, 2020, 41(10): 4669-4681. (in Chinese)

DOI

[52]
DEQUIEDT S, SABY N P A, LELIEVRE M, JOLIVET C, THIOULOUSE J, TOUTAIN B, ARROUAYS D, BISPO A, LEMANCEAU P, RANJARD L. Biogeographical patterns of soil molecular microbial biomass as influenced by soil characteristics and management[J]. Global Ecology and Biogeography, 2011, 20(4): 641-652.

DOI

[53]
王晶, 王蕊, 朱珂, 修伟明, 赵建宁, 杨殿林, 李刚, 田秀平. 转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3. 5对土壤古菌丰度和多样性的影响[J]. 农业环境科学学报, 2017, 36(10): 2048-2057.

WANG J, WANG R, ZHU K, XIU W M, ZHAO J N, YANG D L, LI G, TIAN X P. Effects of transgenic maize containing cry1Ab and epsps gene C0030.3.5 on the abundance and diversity of soil archaea[J]. Journal of Agro- Environment Science, 2017, 36(10): 2048-2057. (in Chinese)

[54]
ALLER J Y, KEMP P F. Are Archaea inherently less diverse than bacteria in the same environments?[J]. Fems Microbiology Ecology, 2010(1): 74-87.

[55]
王敦刚, 张俏燕, 曹文超, 周广帆, 王进闯. 不同土地利用方式对土壤磷有效性和溶磷细菌群落结构的影响[J]. 热带作物学报, 2021, 42(12): 3646-3654.

WANG D G, ZHANG Q Y, CAO W C, ZHOU G F, WANG J C. Effects of different land use types on soil phosphorous availability and phosphate-solubilizing bacterial community structure[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2021, 42(12): 3646-3654. (in Chinese)

[56]
WU T T, LIU W J, WANG D G, ZOU Y K, LIN R, YANG Q, GBOLIE T, BUGHIO M A, LI Q F, WANG J C. Organic management improves soil phosphorus availability and microbial properties in a tea plantation after land conversion from longan (Dimocarpus longan)[J]. Applied Soil Ecology, 2020, 154: 103642.

DOI

[57]
ROUSK J, BROOKES P C, BAATH E. Contrasting soil ph effects on fungal and bacterial growth suggest functional redundancy in carbon mineralization[J]. Applied & Environmental Microbiology, 2009, 75(6): 1589-1596.

[58]
INGWERSEN J, POLL C, STRECK T, KANDELER E. Micro-scale modelling of carbon turnover driven by microbial succession at a biogeochemical interface[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2008, 40(4): 864-878.

DOI

Options
文章导航

/

〈 〉

    联系我们

  • 地址：海南省海口市龙华区学院路4号
  • 邮编：571101
  • 电话：0898-66989102
    　　    0898-66890382
               0898-66986832
  • E-mail：rdzx136@163.com
网站版权 © 《热带作物学报》编辑部 　琼ICP备19001573号