麻仲花，劉吉利，吳 娜，楊永森，胡永琪，者永清

深旋耕配施有機肥對鹽堿地玉米根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)及其功能的影響*

麻仲花1，劉吉利2, 3**，吳 娜1，楊永森1，胡永琪1，者永清1

（1.寧夏大學農(nóng)學院，銀川 750021；2.寧夏大學生態(tài)環(huán)境學院，銀川 750021；3.西北土地退化與生態(tài)恢復國家重點實驗室培育基地, 銀川 750021）

采用16SrRNA基因高通量測序技術(shù)，分析不同耕作方式（A1傳統(tǒng)翻耕、A2深旋耕）和有機肥水平（B1：0kg·hm?2、B2：7500kg·hm?2、B3：15000kg·hm?2、B4：22500kg·hm?2）對玉米根際鹽堿土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響，并對其功能進行預測分析。結(jié)果表明：（1）深旋耕和增施有機肥兩因素交互效應顯著提高了土壤Observed指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)及香濃指數(shù)（P<0.05）。（2）玉米根際細菌群落主要由變形菌門（37.4%～54.4%）、酸桿菌門（8.6%～12.9%）、放線菌門（5.2%～13.3%）等31個門及497個屬的細菌組成，細菌群落分析表明不同耕作方式間細菌群落結(jié)構(gòu)較為相似，各有機肥施用水平間豐度表現(xiàn)出差異性。（3）相關(guān)分析表明，土壤pH值與ACE指數(shù)、Observed指數(shù)及Chao1指數(shù)呈極顯著負相關(guān)（r=?0.56, P=0.004）；蔗糖酶（IA）活性與ACE指數(shù)、Observed指數(shù)及Chao1指數(shù)呈顯著正相關(guān)（r=0.52, P=0.01）。冗余分析發(fā)現(xiàn)，堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)、堿性磷酸酶、蔗糖酶及pH值是影響玉米農(nóng)田土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)境因子。（4）深旋耕配施有機肥明顯提高了碳水化合物代謝、氨基酸代謝、其他氨基酸代謝、聚糖生物合成與代謝、輔助因子和維生素的代謝等玉米農(nóng)田根際土壤細菌信號轉(zhuǎn)導功能基因豐度，以A2B3處理下土壤細菌各功能基因豐度均最高。本研究中，深翻耕和有機肥施用量為15000kg·hm?2處理，對改善玉米農(nóng)田的細菌多樣性和功能最有利。

深旋耕；有機肥；鹽堿地；細菌群落結(jié)構(gòu)；玉米

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，可耕種土地面積逐漸下降，鹽堿地作為重要的后備土地資源，對其合理的利用具有十分重要的意義[1]。鹽堿土壤是廣泛分布的低產(chǎn)土壤類型，土壤的鹽漬化使土壤鹽分大量積累，并引發(fā)一系列農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)問題[2]。同時，長期淺耕和過量施用化肥，是導致土壤耕層結(jié)構(gòu)退化、鹽堿化加重和土壤肥力降低等一系列問題的主要原因[3]。目前，深旋耕和增施有機肥技術(shù)是優(yōu)化土壤耕層質(zhì)量和提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵措施[4?5]。施有機肥可促進農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分平衡，從而提高耕作土壤肥力，降低土壤鹽堿化[4?7]。垂直深旋耕可以疏松土壤、均勻粉碎土粒、有效改善農(nóng)田微環(huán)境，提高土壤的保肥性，增加土壤中的速效養(yǎng)分含量[8]。多項研究表明，土壤速效養(yǎng)分含量、酶活性是土壤耕層環(huán)境的重要組成成分和土壤肥力綜合特性的體現(xiàn)[9?10]。陳明剛等研究表明，深旋耕和配施有機肥可合理改善作物生育期土壤耕層質(zhì)量，顯著提高土壤酶活性[11?13]。因此，合理耕作和有機肥施用對鹽堿地土壤質(zhì)量提升具有重要作用，其作用效果和機制尚有待深入研究。

根際細菌作為鹽堿土壤質(zhì)量的又一重要影響因子，也是根際微生物群體中最敏感的一部分[14]。根際細菌對保持土壤肥力、作物生長發(fā)育和土壤環(huán)境的適應起重要作用[15]。根際細菌群落多樣性、細菌群落結(jié)構(gòu)和功能特性對維持土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用[16]。在鹽堿土壤中，細菌多樣性指數(shù)隨著土壤鹽堿度的增加而降低，其厚壁菌門、變形菌門屬于優(yōu)勢菌門，假單胞菌屬于優(yōu)勢菌屬[12,17]。粉壟耕作可優(yōu)化土壤耕層后顯著提高了芽單胞菌屬、寡養(yǎng)單胞菌屬和交替赤桿菌屬[18]。合理的增施有機肥可顯著提高根際土壤放線菌門、酸桿菌門和變形菌門相對豐度[19]。目前，耕作方式和施有機肥對耕層土壤理化性狀、土壤細菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)方面研究報道較多。與傳統(tǒng)耕作施肥相比，深旋耕能有效降低土壤中的有機質(zhì)礦化分解，促進作物根系的生長，維護細菌群落多樣性，增加土壤酶活性，進而提高保墑保肥能力[11?12]。深旋耕處理較傳統(tǒng)耕作，可明顯降低對土壤的擾動，從而使土壤酶活性、土壤氮磷鉀含量、細菌多樣性指數(shù)及微生物的種類提高。根際土壤細菌群落和土壤酶活性是影響堿解氮、有效磷和速效鉀、有機質(zhì)含量的主要因子[17,19]。蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶及磷酸酶活性又與土壤細菌群落多樣性呈顯著正相關(guān)關(guān)系[20]。因此，細菌群落、土壤養(yǎng)分和酶活性三者相輔相成是衡量土壤質(zhì)量關(guān)鍵因子[18]。但關(guān)于深旋耕配施有機肥對作物根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)功能預測方面研究較少，尤其對鹽堿土壤細菌的相關(guān)研究鮮見報道。為了對鹽堿農(nóng)田土壤細菌群落進行較深入的探究，本研究通過深旋耕配施有機肥對玉米根際土壤細菌進行16SrRNA基因測序，分析群落結(jié)構(gòu)，同時研究土壤環(huán)境因子與根際細菌群落結(jié)構(gòu)的關(guān)系，并基于KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）數(shù)據(jù)庫對根際土壤細菌進行功能預測，旨為寧夏鹽堿地玉米農(nóng)田合理耕作和有機肥施用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在寧夏大學西大灘鹽堿地試驗站開展，位于寧夏石嘴山市平羅縣前進農(nóng)場，地理位置為38o50′ N, 106o24′ E。海拔高度1150m，年平均降水量205mm，年蒸發(fā)量1875mm，年平均氣溫9.5℃，屬于典型的半干旱大陸性氣候。該地區(qū)陽光充足，降水稀少，晝夜溫差大，該試驗地塊耕層(0?40cm)有機質(zhì)含量14.20g·kg?1，堿解氮30.29mg·kg?1，速效磷22.00mg·kg?1，速效鉀214.27mg·kg?1，pH值為8.70，全鹽含量為3.88g·kg?1，屬中度鹽堿土壤。

1.2 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為耕作方式，分別為傳統(tǒng)翻耕（A1）和深旋耕（A2），其深度分別為25?30cm、40?45cm；副區(qū)為有機肥施用量，設(shè)4個水平，分別為0kg·hm?2（B1）、7500kg·hm?2（B2）、15000kg·hm?2（B3）、22500kg·hm?2（B4），共計8個處理，分別為A1B1、A1B2、A1B3、A1B4、A2B1、A2B2、A2B3、A2B4。每個處理重復3次，小區(qū)面積48m2。供試玉米品種為先玉1225，種植密度為75000株 hm?2。各處理化肥施用量一致，均為N 300kg·hm?2、P2O5180kg·hm?2及K2O為90kg·hm?2，磷肥、鉀肥和有機肥全部基施，50%氮肥基施，50%氮肥在大喇叭口期追施。肥料為尿素（N 46%）、磷酸二銨（N + P2O5≥64%）、硫酸銨鉀(K2O 50%)，有機肥為羊糞雞糞混合堆肥（有機質(zhì)≥35%，總養(yǎng)分≥3%），由某公司生產(chǎn)。除施肥外，其它田間管理同當?shù)赜衩咨a(chǎn)。4月16日播種，9月22日收獲。7月29日開花期取根際土樣，每個處理取3個重復，共采集24個樣品。

1.3 樣品采集

于2021年7月29日玉米開花期隨機采集根際土壤樣品。采集方法參照Yang等[14]的方法，具體操作為，用75%乙醇噴灑鐵鏟進行消毒，并于每個處理下，隨機選取5株長勢一致的玉米植株，以玉米莖為中心挖深度約40cm，形成疏松、環(huán)形的根際圈。然后手握植株莖基部用力將整個植株連根帶土拔起，抖掉附著在根部的土壤，每5株相同處理所取的根際土壤樣品混合為1個生物學土壤重復樣本，共進行3次生物學重復，分別標記后裝入無菌密封袋放入有冰袋的冰盒帶回實驗室。

1.4 土壤指標的測定

1.4.1 理化性質(zhì)

土壤pH采用水土比 2.5∶1提取，pH計測定；EC采用 5∶1水土比提取，電導法測定；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；有效磷含量采用碳酸氫鈉提取鉬藍比色法測定；速效鉀含量采用乙酸銨提取火焰光度計法測定[21]。

1.4.2 酶活性

脲酶活性采用苯酚鈉比色法測定、磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定、蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定、過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定[22]。

1.5 土壤樣品DNA的提取及高通量測序

DNA抽提PCR擴增：24個土樣各取0.5g，根據(jù)FastDNA Spin Kit for Soil 試劑盒(美國)說明書進行總DNA抽提，使用NanoDrop2000 分光光度計(美國)檢測DNA濃度和純度，即DNA提取質(zhì)量利用1%瓊脂糖凝膠電泳進行檢測，并以提取的土壤微生物DNA為模板，選擇338F（5′-ACTCCTACGGGAGGC AGCAG-3′）和806R （5′-GGACTACHVGGGTWTC TAAT-3′）為引物對細菌V3?V4可變區(qū)進行PCR擴增。PCR擴增在ABI GeneAmp 9700 (ABI, 美國)上進行。

Illumina Miseq測序：將同一樣本的PCR產(chǎn)物混合后使用2%瓊脂糖凝膠回收PCR產(chǎn)物，利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit (USA)進行回收產(chǎn)物純化，2%瓊脂糖凝膠電泳檢測，并用Quantus Fluorometer (USA)對回收產(chǎn)物進行檢測定量。使用NEXTFLEX Rapid DNA?Seq Kit進行建庫。利用MiseqPE300平臺進行測序。參照陳德樂等[19]的研究方法對測序數(shù)據(jù)進行處理和分析。

1.6 數(shù)據(jù)處理

使用QIIME對序列進行優(yōu)化和數(shù)據(jù)質(zhì)控，使用Usearch軟件平臺對所有序列進行OTU在97%的相似度水平下進行劃分，生成OTU表格。采用RDP classifier貝葉斯算法對 97%相似水平的 OTU代表序5列進行分類學分析。使用 Mothur 軟件計算細菌α多樣性指數(shù)，SPSS 25.0軟件進行土壤養(yǎng)分、酶活性及細菌α多樣性指數(shù)等數(shù)據(jù)的方差分析。運用R軟件繪制土壤細菌群落OTUs的花瓣圖、土壤細菌優(yōu)勢門相對豐度圖、屬水平土壤細菌群落結(jié)構(gòu)圖及功能熱圖；采用Pearson相關(guān)系數(shù)對多樣性指數(shù)與環(huán)境因子進行相關(guān)性分析；利用Canoco5.0進行冗余分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 深旋耕配施有機肥對玉米根際土壤特性的影響

2.1.1 土壤理化性質(zhì)

由表1可見，在深旋耕和配施有機肥條件下，玉米農(nóng)田根際土壤化學性質(zhì)表現(xiàn)出了差異性。傳統(tǒng)翻耕條件下，未施用有機肥處理中（即 A1B1），土壤堿解氮（AN）、有效磷（AP）以及有機質(zhì)（OM）含量均較低，隨著有機肥施用量的增加，這些指標均有所增加，與施肥量成正比，但有些處理間差異顯著，有些不顯著；傳統(tǒng)翻耕條件下增施有機肥對土壤理化性質(zhì)其它指標pH值、EC值以及速效鉀（AN）含量的影響不顯著。深旋耕條件下，隨著有機肥含量的增加，土壤堿解氮（AN）、有效磷（AP）以及有機質(zhì)（OM）均在A2B4處理下達到最大值，而速效鉀（AK）在A2B3處理下達到最大值，但各指標處理間差異顯著性不一致。土壤pH值和EC值分別在A2B3和A2B4處理達到最大值，處理間差異不顯著。與傳統(tǒng)耕作配施有機肥各處理比較，深旋耕配施有機肥各處理間土壤堿解氮（AN）、有效磷（AP）、速效鉀（AK）以及有機質(zhì)（OM）均有所提高，pH值和EC值均有所降低。雙因素方差分析結(jié)果表明（表1），深旋耕處理顯著降低了土壤pH和EC值，顯著增加了堿解氮的含量（P<0.05）；配施有機肥顯著降低了土壤pH值，顯著增加了堿解氮、有效磷、速效鉀及有機質(zhì)的含量（P<0.05）；深旋耕配施有機肥兩因素交互效應顯著降低了pH值，提高了堿解氮和有機質(zhì)含量（P<0.05）。

2.1.2 土壤酶活性

由表2可見，傳統(tǒng)翻耕下，堿性磷酸酶活性在A1B3處理下最大，較A1B1顯著增加38.3%（P<0.05），蔗糖酶活性A1B3處理達到最大值，較A1B1、A1B2、A1B4分別顯著增加93.5%、90.7%、16.7%（P<0.05）；脲酶活性A1B3處理達到最大值，較A1B1顯著增加55.1%（P<0.05）；過氧化氫酶活性A1B3處理達到最大值，但處理間均無顯著差異。深旋耕下，磷酸酶活性在A2B3處理達到最大值，較A2B1、A2B2、A2B4分別顯著增加93.5%、90.7%、16.7%（P<0.05）；蔗糖酶和過氧化氫酶活性分別在A2B3和A2B1處理達到最大值，但2種酶活性在處理間均無顯著差異；脲酶活性A2B3活性處理達到最大值，較A2B1和A2B4分別顯著增加25.7%、27.3%。雙因素方差分析表明（表2），深旋耕處理顯著增加了堿性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性（P<0.05）；配施有機肥顯著增加了堿性磷酸酶和脲酶活性（P<0.05）；深旋耕配施有機肥兩因素交互效應顯著增加了蔗糖酶和脲酶活性（P<0.05）。

表1 不同處理間玉米根際土壤理化性質(zhì)的比較

注：小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性，NS表示差異不顯著。*和**分別表示達到0.05、0.01顯著水平。AN、AP、AK、OM分別表示堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)。A表示耕作方式，B表示有機肥水平。下同。

Note：Lowercase indicates the difference significance among treatments at 0.05 level, NS indicates that the difference is not significant.*is P<0.05,**is P<0.01. AN, AP, AK, OM is alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus, available potassium, organic matter, respectively. A indicates tillage methods, B indicates organic fertilizer level. The same as below.

表2 不同處理間土壤中各種酶活性比較

注：ALP、IA、UA、HPA分別表示堿性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶。

Note : ALP, IA, UA and HPA represent alkaline phosphatase, sucrase, urease and catalase, respectively.

2.2 深旋耕配施有機肥對玉米根際土壤細菌組成的影響

2.2.1 土壤細菌DNA測序分析

依據(jù)物種Venn圖（圖1）分析各處理測得的總OTU數(shù)目為10080個，其中各處理共有的OTU數(shù)為138個。傳統(tǒng)翻耕下特有OTU數(shù)目A1B1（647）、A1B2（782）、A1B3（841）、A1B4（1427），OTU數(shù)量與樣品中的細菌豐度呈正相關(guān)，說明傳統(tǒng)耕作A1B4處理OTU數(shù)目最多；深旋耕下特有OTU數(shù)目A2B1（1160）、A2B2（1341）、A2B3（2431）、A2B4（1451），說明深旋耕A2B3處理OTU數(shù)目最多。各處理土壤細菌OTU數(shù)目綜合排名從高到低依次為A2B3> A2B4>A1B4>A2B2>A2B1>A1B3>A1B2>A1B1。

圖1 不同處理間玉米農(nóng)田鹽堿土中細菌的OTU數(shù)量比較

2.2.2 土壤細菌群落α多樣性

由表3可以看出，傳統(tǒng)翻耕下，A1B4處理Chao1指數(shù)與ACE指數(shù)均顯著高于A1B1、A1B2（P<0.05），表明傳統(tǒng)耕作下AIB4處理細菌落豐富度和多樣性最高。深旋耕下，A2B3處理Observed指數(shù)、Chao1指數(shù)及ACE指數(shù)均顯著高于A2B1、A2B2、A2B4（P<0.05），表明深旋耕下A2B3處理菌落豐富度和多樣性最高。深旋耕配施有機肥兩因素交互效應顯著增加了Observed指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)及香濃指數(shù)（P<0.05）。

2.2.3 土壤細菌群落結(jié)構(gòu)分析

由圖2可知，不同耕作各施有機肥處理下，土壤中優(yōu)勢菌門包括變形菌門(Proteobacteria，37.4%～54.4%)、酸桿菌門(Acidobacteriota，8.9%～12.9%)和放線菌門（Actinobacteria，5.2%～13.3%），這3種菌門的總豐度在各處理中共占70%以上。其他相對豐度大于1.5%以上的主要菌門有Microgenomates菌門、綠彎菌門（Chloroflexi）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、Unassigned菌門、Candidatus- Saccharibacteria菌門、擬桿菌門（Bacteroidetes）、浮霉菌門（Planctomycetes）和厚壁菌門（Firmicutes）。

表3 不同處理間的土壤細菌α多樣性指數(shù)的比較

圖2 不同處理間玉米根際土壤細菌門水平相對豐度比較

傳統(tǒng)翻耕下，A1B2變形菌門（Proteobacteria）較其他處理相對豐度高11.3%～22.6%；A1B3酸桿菌門（Acidobacteriota）較其他處理間相對豐度高9.6%～35.9%；A1B1放線菌門（Actinobacteria）較其他處理相對豐度高27.2%～78.4%。深旋耕下，A2B3變形菌門（Proteobacteria）較其他處理相對豐度高22.5%～45.3%；A2B2酸桿菌門(Acidobacteriota) 和放線菌門（Actinobacteria）較其他處理相對豐度分別高14.9%～35.8%和4.8%～45.7%。

由圖3可見，不同耕作各施有機肥處理下，位于前三位的細菌屬水平上的優(yōu)勢菌屬為菌屬、假單胞菌屬（）和菌屬，在各處理間平均相對豐度分別為12.7%、11.2%和6.6%。其他相對豐度>1%以上的菌屬有菌屬、芽單胞菌屬（）、菌屬、菌屬、寡養(yǎng)單胞菌屬（）、柯克斯體菌屬（）、菌屬、砂單胞菌屬（）、交替赤桿菌屬（）、菌屬、沙雷氏菌屬（）及其他菌屬。

圖3 不同處理間玉米根際土壤細菌屬水平相對豐度比較

傳統(tǒng)翻耕下，A1B3菌屬較其他處理間相對豐度高9.6%～13.0%；A1B2假單胞菌屬（）較其他處理間相對豐度高19.2%～46.4%；A1B4菌屬較其他處理間相對豐度高2.2%～30.6%。深旋耕下，A2B4菌屬較其他處理間相對豐度高1.5%～55.6%；A2B1假單胞菌屬（）和菌屬較其他處理間相對豐度分別高1.0%～72.8%、70.4%～97.4%。

2.3 土壤細菌群落α多樣性與環(huán)境因子的關(guān)系

由土壤環(huán)境因子與根際土壤細菌α多樣性之間的相關(guān)性可見（圖4），pH值與ACE指數(shù)、Observed指數(shù)及Chao1指數(shù)極顯著負相關(guān)（P<0.01），與Coverage指數(shù)顯著正相關(guān)（P<0.05）；AK值與Coverage指數(shù)顯著負相關(guān)（P<0.05）；IA值與ACE指數(shù)、Chao1指數(shù)呈顯著正相關(guān)（P<0.05），與Observed指數(shù)極顯著正相關(guān)（P<0.01）。

2.4 土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系

為揭示影響土壤細菌群落組成的主導環(huán)境因子，以土壤細菌群落屬水平已分類且相對豐度大于1.0%的類群為響應變量，以土壤pH值、EC值、AN（堿解氮）、AP（有效磷）、AK（速效鉀）、OM（有機質(zhì)）、ALP（堿性磷酸酶）、IA（蔗糖酶）、UA（脲酶）、HPA（過氧化氫酶）等指標為解釋變量進行冗余分析。由圖5可見，PC1軸和PC2軸對樣本組成差異的貢獻值分別為53.8%和13.8%。RDA第一軸與堿解氮、速效鉀、有機質(zhì)、堿性磷酸酶和蔗糖酶呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與有效磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），與pH值呈顯著負相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。由表4可知，堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)、堿性磷酸酶和蔗糖酶是影響玉米農(nóng)田細菌群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)境因子。

圖4 土壤細菌α多樣性指數(shù)與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

圖5 土壤細菌群落與環(huán)境因子冗余分析(RDA)

2.5 深旋耕配施有機肥對玉米根際土壤細菌組成的影響及PICRUSt2功能預測

采用PICRUSt2對細菌功能進行預測分析，并基于KEGG數(shù)據(jù)庫進行比對注釋。由表5可知，不同處理的玉米根際土壤樣品中共含有6類一級生物代謝通路，各功能通路在樣本中的豐度從大到小依次為新陳代謝（metabolism）約占81.5%，環(huán)境信息處理（environmental information processing）約占9.90%，細胞過程（cellular processes）約占5.9%，遺傳信息處理（genetic information processing）約占4.3%，人類疾?。╤uman diseases）約占2.1%及有機系統(tǒng)（organismal systems）約占0.5%。傳統(tǒng)翻耕條件下，A1B4處理新陳代謝途徑、環(huán)境信息處理、遺傳信息處理、細胞過程、人類疾病和有機系統(tǒng)最高。深旋耕下，A2B3處理新陳代謝途徑、環(huán)境信息處理、細胞過程、遺傳信息、人類疾病與有機體系統(tǒng)最高。深旋耕增施有機肥兩因素交互效應顯著提高了新陳代謝、環(huán)境信息處理、細胞過程、人類疾病及有機體系統(tǒng)5類一級代謝通路（P<0.05）。

表4 環(huán)境因子對玉米農(nóng)田土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響

不同處理的玉米根際鹽堿土壤樣品中含有41類二級代謝通路，篩選出相對豐度大于1.5%的主要功能通路（共有13類）進行比較分析，其中包括細胞過程（1類）、遺傳信息處理（3類）和新陳代謝（9類）等一級功能?；贙EGG數(shù)據(jù)對土壤細菌二級功能層預測，由圖6可見，土壤細菌群落二級功能主要由碳水化合物代謝（6.3%～9.5%）、脂質(zhì)代謝（2.3%～5.5%）、其他次級代謝物的生物合成（4.2%～5.6%）、氨基酸代謝（16.8%～20.4%）、其他氨基酸代謝（1.9%～3.5%）、聚糖生物合成與代謝（3.1%～5.1%）、輔助因子和維生素的代謝（17.2%～20.9%）、能量代謝（3.4%～6.5%）、萜類化合物和聚酮類藥物的代謝（9.0%～13.9%）、細胞活力（2.8%～5.1%）、翻譯和折疊（2.3%～6.3%）、復制與修復（4.3%～8.3%）、分揀和降解(4.0%～6.4%)等13個主要子功能組成。深旋耕水平和配施有機肥作用下明顯提高了碳水化合物代謝、氨基酸代謝、其他氨基酸代謝、聚糖生物合成與代謝、輔助因子和維生素的代謝、能量代謝、萜類化合物和聚酮類藥物的代謝、翻譯和折疊、復制與修復、分揀和降解等玉米農(nóng)田根際土壤細菌信號轉(zhuǎn)導功能基因豐度，以A2B3處理下土壤細菌各功能基因豐度均最高。

表5 不同處理間土壤細菌群落一級功能代謝通路的比較

圖6 土壤細菌二級功能多樣性熱圖

注 Note：S01碳水化合物代謝Carbohydrate metabolism，S02脂質(zhì)代謝Lipid metabolism，S03其他次級代謝物的生物合成Biosynthesis of other secondary metabolites，S04氨基酸代謝Amino acid metabolism，S05其他氨基酸代謝Metabolism of other amino acids，S06聚糖生物合成與代謝Glycan biosynthesis and metabolism，S07輔助因子和維生素的代謝Metabolism of cofactors and vitamins，S08能量代謝Energy metabolism，S09萜類化合物和聚酮類藥物的代謝Metabolism of terpenoids and polyketides，S10細胞活力Cell motility，S11翻譯Translation，S12復制與修復Replication and repair，S13折疊、分揀和降解 Folding, sorting and degradation.

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 深旋耕配施有機肥對玉米根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響

深旋耕和施有機肥均可在一定程度上提高鹽堿地玉米根際土壤細菌群落的Observed指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)及香濃指數(shù)，但處理間差異不顯著，這與岳衡等[24?25]研究結(jié)果類似；深旋耕和施有機肥兩因素交互效應影響下均顯著提高了Observed指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)及香濃指數(shù)，說明深旋耕和增施有機肥兩因素共同作用能降低鹽堿危害，顯著提高土壤細菌豐富度和均勻度[22]。一方面，施入生物有機肥雖將細菌帶入土壤中，但如果沒有良好耕層環(huán)境，會使鹽堿土壤中細菌豐富度受到影響[26]；另一方面，深旋耕雖然能合理優(yōu)化和改良土壤結(jié)構(gòu)，但鹽堿土壤本身比較貧瘠，也會影響細菌群落[27]。而深旋耕和施有機肥兩因素交互效應下既能合理改善了土壤結(jié)構(gòu)又能提高土壤養(yǎng)分含量，從而促進了細菌迅速繁殖。因此，深旋耕配施有機肥有利于提高土壤肥力，從而對提高土壤細菌多樣性發(fā)揮重要的作用[22?23]。

深旋耕配施有機肥在改變農(nóng)田鹽堿土壤細菌群落豐富度的同時，也促進了土壤細菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[28]。本研究結(jié)果表明，在傳統(tǒng)翻耕和深旋耕兩種耕作方式下農(nóng)田鹽堿土壤中變形菌門、酸桿菌門、放線菌門等細菌均為主要優(yōu)勢菌群沒有發(fā)生變化，這可能是由于兩種耕作方式下土壤細菌群落組成較為相近[29?30]；而不同有機肥施用水平使得細菌群落豐度產(chǎn)生差異，這可能是因為群落結(jié)構(gòu)主要受有機肥的影響較顯著。相似地，Zhang等[31?32]研究結(jié)果也顯示配施有機肥能夠提高土壤中變形菌門、放線菌門和酸桿菌門的相對豐度。變形菌門作為鹽堿土壤的優(yōu)勢菌門，可緩解因鹽分的抑制而造成的土壤養(yǎng)分含量降低[33]，酸桿菌門具有促進土壤能量循環(huán)的作用，進而有利于土壤酶活性的提高[34]，放線菌門也是一類非常喜微堿環(huán)境的菌類，可減輕土壤鹽害[35]。在屬水平上，菌屬、假單胞菌屬、菌屬相對豐度較大。多項研究表明，這些菌屬具有促進堿解氮、有效磷含量的累積及有機質(zhì)含量的提高，同時還具有優(yōu)化根際土壤的作用[25，36?37]。此外，玉米根系發(fā)達，大量根系分泌物可能刺激根際微域中菌群及其相互作用，共同改變土壤理化性質(zhì)并重塑了根際的細菌群落結(jié)構(gòu)[38]。說明深旋耕和施有機肥共同作用可有效地降低土壤鹽堿，增加土壤養(yǎng)分，從而優(yōu)化細菌群落結(jié)構(gòu)。

3.1.2 環(huán)境因子與根際鹽堿土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)系

農(nóng)田環(huán)境因子對土壤細菌群落具有促進作用，也是土壤微生物群落組成的重要影響因素[39]。多項研究充分證實，土壤細菌多樣性受土壤理化性質(zhì)的影響顯著[19,40]，本研究中，pH值與ACE指數(shù)、Observed指數(shù)及Chao1指數(shù)極顯著負相關(guān)，蔗糖酶（IA）活性與Observed指數(shù)、ACE指數(shù)、Chao1指數(shù)呈顯著正相關(guān)，表明高pH值會對玉米農(nóng)田土壤細菌群落多樣性產(chǎn)生一定的影響，而蔗糖酶有助于促進細菌群落多樣性增加。Coverage指數(shù)與pH值呈顯著正相關(guān)，與速效鉀呈顯著負相關(guān)，這主要是土壤鹽堿雖得到了緩解，但由于土壤本身條件較貧瘠，使養(yǎng)分分布不均等所致，這與楊鑫等[22]研究結(jié)果一致。同時也印證了土壤理化性質(zhì)和酶活性是影響根際土壤細菌群落分布的關(guān)鍵因素[20]。利用冗余分析農(nóng)田土壤細菌信息，直觀地展現(xiàn)出土壤環(huán)境因子對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)特征的影響，表明堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)、堿性磷酸酶、蔗糖酶及pH值是改善玉米農(nóng)田細菌群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)境因子。同時也印證了深旋耕和增施有機肥的交互效應影響下，在一定程度上緩解了土壤鹽堿危害，使土壤養(yǎng)分含量與細菌群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)正比關(guān)系[17]。此外還驗證了土壤細菌群落結(jié)構(gòu)組成和土壤理化性質(zhì)及酶活性變化可反映土壤質(zhì)量情況，土壤化學性狀和酶活性的改變均會影響細菌群落結(jié)構(gòu)和功能[39]。因此，深旋耕配施有機肥有助于改善鹽堿地土壤環(huán)境因子，從而優(yōu)化玉米根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)。

3.1.3 深旋耕配施有機肥對玉米根際鹽堿土壤細菌群落PICRUSt2功能的影響

細菌群落功能預測表明，一級功能中新陳代謝相對豐度最高，表明新陳代謝通路是玉米農(nóng)田細菌群落的主要功能，這與丁鈺珮等[41]的研究結(jié)果一致。耕作方式和有機肥施用單一因素對土壤細菌群落新陳代謝功能影響不顯著，但兩者交互作用對新陳代謝功能影響顯著，尤其以A2B3處理最突出。這主要是因為鹽堿地土壤結(jié)構(gòu)不良且養(yǎng)分貧瘠，只有在兩因素交互效應的影響下才能緩解這一問題。本研究中主要的二級功能代謝通路有13類，主要是氨基酸、輔助因子和維生素以及碳水化合物的代謝，其次是能量代謝與萜類化合物和聚酮類藥物的代謝。碳水化合物代謝對土壤中速效氮、有效磷含量積累起促進作用[28]，氨基酸代謝對土壤細菌生存繁殖起到重要作用[28]，能量代謝、輔助因子和維生素代謝、萜類化合物和聚酮類藥物功能都與細菌群落結(jié)構(gòu)的豐富度有著緊密聯(lián)系[42]。此外，深旋耕配施有機肥處理的各二級代謝通路高于傳統(tǒng)耕作配施有機肥處理，這與一級功能代謝通路相似。說明深旋耕和增施有機肥兩因素交互效應對鹽堿土壤細菌群落二級功能代謝中也有較大的貢獻率。本研究表明PICRUSt2功能預測能清晰分析鹽堿土壤細菌群落的功能，但其預測范圍基于數(shù)據(jù)庫有一定局限性[28，43?44]，未來可以與宏基因組技術(shù)結(jié)合，進一步揭示深旋耕配施有機肥技術(shù)對細菌群落功能的影響機制。

3.2 結(jié)論

與傳統(tǒng)耕作施有機肥方式相比，深旋耕配施有機肥降低了玉米根際土壤EC和pH值，提高了土壤養(yǎng)分含量和酶活性。深旋耕配施有機肥提高了鹽堿地玉米根際土壤細菌多樣性，優(yōu)化了細菌群落結(jié)構(gòu)，變形菌門、酸桿菌門、放線菌門成為玉米農(nóng)田根際鹽堿土壤主要的優(yōu)勢菌門，總豐度在各處理中均占到70%以上。深旋耕配施有機肥量15000kg·hm?2處理能夠顯著增加土壤細菌各功能基因豐度，主要提高了新陳代謝等5類一級功能和碳水化合物等13類二級功能。

[1] 王國麗,常芳弟,張宏媛,等.河套灌區(qū)不同秋澆年限對土壤細菌群落的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2019,52(19): 3380-3392.

Wang G L,Chang F D,Zhang H Y,et al.Effects of different autumn irrigation years on soil bacterial communities in Hetao irrigation area[J].Scientia Agricultura Sinica,2019, 52(19):3380-3392.(in Chinese)

[2] 信志紅,慈敦偉,張洪衛(wèi),等.黃河三角洲鹽堿地花生高產(chǎn)最佳播種期探究[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2021,42(2):134-145.

Xin Z H,Ci D W,Zhang H W,et al.Study on the best sowing date of high yield peanut in saline-alkali land of Yellow River Delta[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2021, 42(2): 134-145.(in Chinese)

[3] Guo J H,Liu X J,Zhang Y,et al.Significant acidification in major Chinese croplands[J].Science,2010,327:1008-1010.

[4] Zhong W H,Cai Z C.Long-term effects of inorganic fertilizers on microbial byiomass and community functional diversity in a paddy soil derived from quaternaryred clay[J].Applied Soil Ecology,2007,36:84-91.

[5] Fischer G,Winiwarter W,Ermolieva T.Integrated modeling framework for assessment and mitigation of nitrogen pollution from agriculture: Concept and case study for China[J].Agriculture, Ecosystems and Environment,2010, 136(1/2):116-124.

[6] Velthof G L,Oudendag D,Witzke H P.Integrated assessment of nitrogen emissions from agriculture in EU-27 using MITERRA-Europe[J].Journal of Environmental Quality, 2009,38:402-417.

[7] Guo J H,Liu X J,Zhang Y,et al.Significant acidification in major Chinese croplands[J].Science,2010,327:1008-1010.

[8] 鄧永晟,張敏,李偉,等.垂直深旋耕對植煙土壤理化性狀和烤煙生長的影響[J].中國煙草科學,2020,41(6):30-36.

Deng Y S,Zhang M,Li W,et al.The effect of vertical deep rotary tillage on soil physical and chemical properties and flue-cured tobacco growth[J].Chinese Tobacco Science, 2020,41(6):30-36.(in Chinese)

[9] Johnston A E,Poulton P R,Coleman K.Soil organic matter:Its importance in sustainable agriculture and carbon dioxide fluxes[J]. Advances in Agronomy,2009,101:1-57.

[10] 趙曉紅,張國良,宋振,等.刺萼龍葵入侵對不同類型土壤特性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2017,38(2):76-87.

Zhao X H,Zhang G L,Song Z,et al.Effects ofinvasion on different types of soil characteristics[J]. Chinese Journal of Agrometeorology,2017,38(2):76-87.(in Chinese)

[11] 陳明剛,向劍明,劉勇軍,等.垂直深旋耕配施有機碳肥對植煙土壤pH和物理性狀及養(yǎng)分的影響[J].作物研究, 2020,34(4):349-353.

Chen M G,Xiang J M,Liu Y J,et al.Effects of vertical deep rotary tillage combined with organic carbon fertilizer on soil pH,physical properties and nutrients [J].Crop Research,2020,34(4):349-353.(in Chinese)

[12] Karmaker R,Das I,Dutta D,et al.Potential effects of climate change on soil properties: a review[J].Science International Journal,2016,4(2):51-73.

[13] 李巧珍,丁軍軍,李玉中,等.種衣劑和起壟栽培對玉米生長和產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2018,39(8):512-517.

Li Q Z,Ding J J,Li Y Z,et al.Effects of seed coating and ridging on maize growth and yield[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2018,39(8):512-517.(in Chinese)

[14] Yang S D,Xiao J,Liang T,et al. Response of soil biological properties and bacterial diversity to different levels of nitrogen application in sugarcane fields[J].AMB Express, 2021,11:172.

[15] Wang H,Wang S L,Wang R,et al.Conservation tillage increased soil bacterial diversity and improved soil nutrient status on the Loess Plateau in China[J].Archives of Agronomy and Soil Science,2020,66(11):1509-1519.

[16] Li C,Liu X,Meng M J,et al.The use of Biolog Eco- microplates to compare the effects of sulfuric and nitric acid rain on the metabolic functions of soil microbial communities in a subtropical plantation within the Yangtze River Delta region[J].Catena,2021,198:105039.

[17] 葛東穎,仇港,趙楠,等.鹽漬藠頭鹽水細菌多樣性及基因功能預測分析[J].中國釀造,2022,39(10):157-161.

Ge D Y,Qiu G,Zhao N,et al.The prediction analysis of bacterial diversity and gene function in saline water of[J].China Brewing,2022,39(10):157-161. (in Chinese)

[18] 劉洪,韋本輝,黨柯柯,等.粉壟耕作對甘蔗土壤微生物群落的影響[J].熱帶作物學報,2022,43(3):597-605.

Liu H,Wei B H,Dang K K,et al.Effect of flour ridge cultivation on soil microbial community of sugarcane[J]. Chinese Journal of Tropical Crops,2022,43(3):597-605.(in Chinese)

[19] 陳德樂,王興祥,張亞楠,等.持續(xù)施用生物有機肥對花生產(chǎn)量和根際細菌群落的影響[J].土壤,2021,53(3):537-544.

Chen D L,Wang X X,Zhang Y N,et al.Effects of continuous application of bio-organic fertilizer on peanut yield and rhizosphere bacterial community[J].Soils,2021,53(3):537- 544.(in Chinese)

[20] 張雪麗,董文怡,劉勤,等.有機肥替代化肥氮對水稻田面水和土壤中氮素含量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2018, 39(4):256-266.

Zhang X L,Dong W Y,Liu Q,et al.Effects of organic manure replacing chemical fertilizer nitrogen on nitrogen content in surface water and soil of paddy fields[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2018,39(4):256-266.(in Chinese)

[21] Sun L,Li J,Wang Q,et al.The effects of eight years of conservation tillage on the soil physicochemical properties and bacterial communities in a rain-fed agroecosystem of the Loess Plateau,China[J].Land Degradation & Development, 2020,31(16):2475-2489.

[22] 楊鑫,樊吳靜,唐洲萍,等.不同覆蓋栽培對馬鈴薯根際土壤細菌多樣性、酶活性及化學性狀的影響[J].核農(nóng)學報, 2021,35(9):2145-2153.

Yang X,Fan W J,Tang Z P,et al.Effects of different mulching cultivation on bacterial diversity,enzyme activity and chemical properties of potato rhizosphere soil[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences,2021,35(9): 2145- 2153.(in Chinese)

[23] 丁新景,敬如巖,黃雅麗,等.基于高通量測序的4種不同樹種人工林根際土壤細菌結(jié)構(gòu)及多樣性[J].林業(yè)科學,2018, 54(1):81-89.

Ding X J,Jing R Y,Huang Y L,et al.Bacterial structure and diversity of rhizosphere soil of four different tree species plantations in high-throughput sequencing[J].Scientia Silvae Sinicae,2018,54(1):81-89.(in Chinese)

[24] 岳衡,李閃閃,段雅欣,等.深松耕對寧南山區(qū)馬鈴薯田土壤細菌多樣性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2021,42(12): 998-1008.

Yue H,Li S S,Duan Y X,et al.Effects of subsoiling tillage on soil bacterial diversity in potato fields in southern Ningxia[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2021,42 (12):998-1008.(in Chinese)

[25] 錢遠超,何久興,孔夢,等.寡糖對土壤微生物多樣性及群落結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2022,43(6):464-473.

Qian Y C,He J X,Kong M,et al.Regulatory effects of oligosaccharides on soil microbial diversity and community structure[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2022, 43(6): 464-473.(in Chinese)

[26] 趙文超.有機肥施用對煙田土壤細菌多態(tài)性的影響[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學,2016.

Zhao W C.Effect of organic fertilizer application on bacterial polymorphism in tobacco field soil[D].Tai’an: Shandong Agricultural University,2016.(in Chinese)

[27] 鄧超超,李玲玲,謝軍紅,等.耕作措施對隴中旱農(nóng)區(qū)土壤細菌群落的影響[J].土壤學報,2019,56(1):207-216.

Deng C C,Li L L,Xie J H,et al.Effects of tillage measures on soil bacterial communities in dry farming areas in central Gansu[J].Acta Pedologica Sinica,2019,56(1):207- 216.(in Chinese)

[28] 南鎮(zhèn)武,劉柱,代紅翠.不同輪作休耕下潮土細菌群落結(jié)構(gòu)特征[J].環(huán)境科學,2021,42(1):4977-4987.

Nan Z W,Liu Z,Dai H C.Characteristics of bacterial community structure in fluvo-aquic soil under different rotation fallow[J].Environmental Science,2021,42(1):4977- 4987.(in Chinese)

[29] 梁悅萍,李科江,張俊鵬,等.咸水灌溉棉田休耕期土壤胞外酶活性和微生物多樣性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2018,37(4):732-740.

Liang Y P,Li K J,Zhang J P,et al.Study on soil extracellular enzyme activity and microbial diversity in fallow period of saline water irrigated cotton fields[J].Journal of Agro- Environment Science,2018,37(4):732-740.(in Chinese)

[30] 王娟娟,朱紫娟,錢曉晴,等.減施化肥與不同有機肥配施對稻季土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J].土壤,2021,53(5): 983-990.

Wang J J,Zhu Z J,Qian X Q,et al.Effects of reduced application of chemical fertilizers and different organic fertilizers on the structure of soil bacterial community in rice season[J].Soils,2021,53(5):983-990.(in Chinese)

[31] Zhang L C,Li J,Zhang M Q.Effect of rice-rice-rape rotation on physicochemical property and bacterial community of rhizosphere soil[J].Oil Crop Science,2020,5(3):149-155.

[32] Zhang M L,Zhang M H,Zhang C H, et al.Pattern extraction of structural responses of gut microbiota to rotavirus infection via multivariate statistical analysis of clone library data[J].Fems Microbiology Ecology,2009,70(2):21- 29.

[33] 徐慧敏,閆海,馬松,等.鞘氨醇單胞菌USTB-05對微囊藻毒素的生物降解[J].中國環(huán)境科學,2014,34(5):1316-1321.

Xu H M,Yan H,Ma S,et al.Biodegradation of microcystins by sphingomonas USTB-05[J].China Environmental Science, 2014,34(5): 1316-1321.(in Chinese)

[34] 何宇,呂衛(wèi)光,鄭憲清,等.菜田種養(yǎng)結(jié)合模式下施肥方式對土壤編碼堿性磷酸酶基因微生物群落的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2022,43(7):538-550.

He Y,Lv W G,Zheng X Q,et al.Effects of fertilization methods on soil microbial communities encoding alkaline phosphatase genes under planting-breeding system in vegetable fields[J].Chinese Journal of Agrometeorology, 2022,43(7):538-550.(in Chinese)

[35] 吳憲,王蕊,胡菏,等.潮土細菌及真菌群落對化肥減量配施有機肥和秸稈的響應[J].環(huán)境科學,2020,41(10):4669- 4681.

Wu X,Wang R,Hu H,et al.Response of bacterial and fungal communities in fluvo-aquic soil to reduced application of organic fertilizer and straw[J].Environmental Science,2020, 41(10):4669-4681.(in Chinese)

[36] 黃榮,姚博,王曉芬,等.CQ10-LPSP對紫花苜蓿幼苗內(nèi)生細菌多樣性及其根瘤菌的影響[J].草地學報,2021(10): 2126-2134.

Huang R,Yao B,Wang X F,et al.Effects of CQ10-LPSP on the diversity of endophytic bacteria and rhizobia in alfalfa seedlings[J].Acta Agrestia Sinica,2021(10):2126-2134.(in Chinese)

[37] 劉卜榕,徐秋芳,秦華,等.亞熱帶四種主要植被類型土壤細菌群落結(jié)構(gòu)分析[J].土壤學報,2012,49(6):1185-1193.

Liu P R,Xu Q F,Qin H,et al.Analysis of soil bacterial community structure of four main subtropical vegetation types[J].Acta Pedologica Sinica,2012,49(6):1185-1193.(in Chinese)

[38] Gao S,Liang J D,Teng T T,et al.Petroleum contamination evaluation and bacterial community distribution in a historic oilfield located in Loess Plateau in China[J]. Applied Soil Ecology,2019,136:30-42.

[39] Hassan E,Dinesh K.Maheshwari.Use of plant growth promoting rhizobacteria(PGPRs)with multiple plant growth promoting traits in stress agriculture:action mechanisms and future prospects[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2018,156:225-246.

[40] 閆冰,付嘉琦,夏嵩,等.厭氧氨氧化啟動過程細菌群落多樣性及PICRUSt2功能預測分析[J].環(huán)境科學,2021,42(8): 3875-3885.

Yan B,Fu J Q,Xia S,et al.Prediction and analysis of bacterial community diversity and PICRUSt2 function during the start-up process of anammox[J].Environmental Science,2021,42(8):3875-3885.(in Chinese)

[41] 丁鈺珮,杜宇佳,高廣磊,等.呼倫貝爾沙地樟子松人工林土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與功能預測[J].生態(tài)學報,2021,41(10): 4131-4139.

Ding Y P,Du Y J,Gao G L,et al.Prediction of soil bacterial community structure and function ofvar.plantation in Hulunbeier sandy land[J].Acta Ecologica Sinica,2021,41(10):4131-4139.(in Chinese)

[42] 馬欣,羅珠珠,張耀全,等.黃土高原雨養(yǎng)區(qū)不同種植年限紫花苜蓿土壤細菌群落特征與生態(tài)功能預測[J].草業(yè)學報,2021,30(3):54-67.

Ma X,Luo Z Z,Zhang Y Q,et al.Soil bacterial community characteristics and ecological function prediction of alfalfa in different planting years in rain-fed areas of the Loess Plateau[J].Acta Prataculturae Sinica,2021,30(3):54-67.(in Chinese)

[43] Bahram M,Hildebrand F,Forslund S K,et al.Structure and function of the global topsoil microbiome[J].Nature,2018, 560(7717):233-237.

[44] Romaniuk R,Giuffré L,Costantini A,et al.Assessment of soil microbial diversity measurements as indicators of soil functioning in organic and conventional horticulture systems[J].Ecological Indicators,2011,11(5):1345-1353.

Effects of Deep Rotary Tillage Combined with Organic Fertilizer on Bacterial Community Structure and Function of Maize Rhizosphere Soil in Saline Alkali Land

MA Zhong-hua1，LIU Ji-li2,3，WU Na1，YANG Yong-sen1，HU Yong-qi1，ZHE Yong-qing1

（1.College of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 2.Institute of Environmental Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021; 3.National Key Laboratory for Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China, Yinchuan 750021）

The 16 SrRNA gene high-throughput sequencing technology was used to analyze the effects of different tillage methods (A1 traditional tillage, A2 deep rotary tillage) and organic fertilizer levels (B1: 0kg·ha?1, B2: 7500 kg·ha?1, B3: 15000kg·ha?1, B4: 22500kg·ha?1) on the bacterial community structure of maize rhizosphere saline alkali soil, and predict their functions. The results showed that: (1) the interaction effect of deep rotary tillage and organic fertilizer application significantly increased the observed index, Chao1 index, ACE index and aromatic index(P<0.05). (2)The bacterial community in maize rhizosphere was mainly composed of 31 phyla and 497 genera, including Proteobacteria(37.4%?54.4%), Acidobacteria(8.6%?2.9%), Actinobacteria(5.2%?13.3%). The analysis of bacterial community showed that the bacterial community structure was similar among different tillage methods, and the abundance of bacteria was different among organic fertilizer application levels. (3)The correlation analysis showed that the soil pH value was significantly negatively correlated with ACE index, Observed index and Chao1 index(r=?0.56, P=0.004); The activity of invertase (IA) was positively correlated with ACE index, Observed index and Chao1 index(r=0.52, P=0.01). Redundancy analysis showed that alkali hydrolyzed nitrogen, available phosphorus, available potassium, organic matter, alkaline phosphatase, sucrase and pH value were the key environmental factors affecting the bacterial community structure of corn farmland soil. (4)Deep rotary tillage combined with organic fertilizer significantly increased the gene abundance of bacterial signal transduction function in the rhizosphere soil of maize fields, such as carbohydrate metabolism, amino acid metabolism, other amino acid metabolism, carbohydrate biosynthesis and metabolism, cofactor and vitamin metabolism. The functional gene abundance of soil bacteria was the highest under A2B3 treatment. In this study, the treatment of deep tillage and organic fertilizer application rate of 15000kg·ha?1was the most beneficial ways to improve the bacterial diversity and function of corn farmland.

Deep rotary tillage; Organic fertilizer; Saline-alkali land; Bacterial community structure; Corn

10.3969/j.issn.1000-6362.2023.06.003

麻仲花,劉吉利,吳娜,等.深旋耕配施有機肥對鹽堿地玉米根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)及功能的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2023,44(6):479-491

2022?07?21

國家重點研發(fā)計劃課題（2021YFD1900603）

劉吉利，研究員，主要從事鹽堿地改良與作物生理生態(tài)研究，E-mail：tim11082003@163.com

麻仲花，E-mail：2504075822@qq.com