摘要:為探究不同有機(jī)物料還田對(duì)橡膠園土壤的理化性質(zhì)、微生物群落和功能的影響,依托10年磚紅壤橡膠園土壤開展有機(jī)肥定位試驗(yàn),采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)置施化肥(BLK)、施雞糞+化肥(CF1、CF2、CF3)、施雞糞+化肥+蔗渣+蚯蚓糞(CGQ1、CGQ2、CGQ3)7個(gè)處理,每個(gè)處理重復(fù)3次,開展相關(guān)研究。結(jié)果表明,CGQ處理膠園土壤pH值顯著高于其他處理,CF處理pH值最低,pH值表現(xiàn)為CGQ3>CGQ2>CGQ1>BLK>CF2>CF1>CF3。CGQ3土壤中AN、AK、AP含量最高,CGQ處理組土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于BLK。變形菌門、放線菌門、厚壁菌門和酸桿菌門為各處理組優(yōu)勢(shì)菌門。CGQ處理使有益菌屬的豐度增大,CF3特有物種最多。PCoA分析表明,CGQ2、CGQ3、CF3微生物組成與BLK差異最大。RDA分析表明,膠園土壤中鏈霉菌屬、慢生根瘤菌屬等有益菌屬豐度較大,與環(huán)境因子AP、pH值等呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。有害菌屬如伯克霍爾德氏菌等,與環(huán)境因子呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。KEGG分析表明,CF處理以桿狀菌為代表的原核微生物豐度增大,抗菌藥物抗性基因豐度增大。CGQ3處理可提高土壤中的有機(jī)碳源,增加信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因豐度。不同有機(jī)物料還田通過(guò)改變土壤理化性質(zhì),影響土壤微生物群落。CGQ處理通過(guò)改善土壤理化性質(zhì),提升有益菌屬豐度,減少有害菌屬豐度,改良膠園土壤微生態(tài)。
關(guān)鍵詞:膠園土壤;細(xì)菌群落;組間物種差異;相對(duì)豐度;微生態(tài)
中圖分類號(hào):S794.102 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1002-1302(2024)21-0245-08
收稿日期:2024-04-23
基金項(xiàng)目:農(nóng)業(yè)農(nóng)村部橡膠樹生物學(xué)與遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地—海南省熱帶作物栽培生理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題基金(編號(hào):RI-KLOF202006);廣東省自然科學(xué)基金(編號(hào):2214050008460)。
作者簡(jiǎn)介:馬曉曉(1988—),女,山東鄒平人,碩士,講師,研究方向?yàn)樽魑镌耘嗯c植物營(yíng)養(yǎng)。E-mail:maxiaoxiao2@163.com。
通信作者:張祥會(huì),碩士,副教授,研究方向?yàn)橥寥婪柿稀-mail:xhzhang@gdaib.edu.cn。
天然橡膠是重要戰(zhàn)略資源,2022年我國(guó)天然橡膠年產(chǎn)85.3萬(wàn)t,占全球5.9%,但我國(guó)天然橡膠消費(fèi)量高達(dá)608.3萬(wàn)t,占全球總消費(fèi)量40.2%[1],我國(guó)天然橡膠存在巨大的缺口。但受國(guó)際膠價(jià)低迷、人工成本高影響,海南、云南、廣東等國(guó)內(nèi)三大墾區(qū)肥料投入減少[2]。植膠區(qū)土壤地力下降明顯[3],有害微生物大量增殖,嚴(yán)重威脅到膠園土壤健康,制約我國(guó)天然橡膠產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
廣東植膠區(qū)各林齡膠園土壤pH值、含水量、銨態(tài)氮含量、速效鉀含量、有機(jī)碳含量的均值均低于云南、海南植膠區(qū)各相同林齡膠園土壤[3]。橡膠林土壤肥力隨著林齡總體上呈下降趨勢(shì),應(yīng)該通過(guò)合理施肥來(lái)提高膠園土壤肥力[4]。膠園每年都要使用大量的氮肥[5],同時(shí)還要施加硫粉來(lái)控制橡膠白粉病。氮和硫或其沉積是農(nóng)田、草地和森林生態(tài)系統(tǒng)土壤酸化的主要驅(qū)動(dòng)因素[6-9],膠園使用氮肥和硫粉可能也會(huì)造成土壤酸化[10]。有機(jī)肥與化肥配施可增加土壤有機(jī)碳的含量和礦化率[11],提高土壤pH值,改善土壤氮含量及氮素有效性,提高土壤酶活性,影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和組成[12]。禽畜糞便替代化肥使用,既能解決畜禽糞便對(duì)環(huán)境的污染,又可降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫室氣體的排放,提升土壤有機(jī)質(zhì)含量,固碳增容[13]。秸稈田間條帶堆腐還田可增加土壤地力,同時(shí)添加畜禽糞處理效果更為顯著[14]。秸稈和雞糞聯(lián)合施用增加了硝化功能細(xì)菌的豐度,減少氮素?fù)p失[15-17]。甘蔗渣作為一種有機(jī)固體廢棄物,富含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素[18],可提高土壤肥力[19]、改良土壤結(jié)構(gòu)和保水性等,同時(shí)能改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。
根際微生物作為分解者,參與物質(zhì)循環(huán),形成抗體、維生素、激素、信號(hào)分子[20],維持土壤微生態(tài)[21-22],促進(jìn)植物吸收營(yíng)養(yǎng)元素。傳統(tǒng)培養(yǎng)方法和分子技術(shù)是研究細(xì)菌群落多樣性的主要方法。自然界中99%以上的細(xì)菌難以人工培養(yǎng)[23-24],基于傳統(tǒng)培養(yǎng)方式的研究存在著一定局限性[25-26]。土壤細(xì)菌群落多樣性分子技術(shù)研究,涉及變性梯度凝膠電泳、末端限制性長(zhǎng)度多態(tài)性、Sanger測(cè)序、焦磷酸測(cè)序等[27-28]。Illumina Novaseq高通量測(cè)序技術(shù)可較全面地揭示細(xì)菌群落情況。關(guān)于膠園土壤的研究主要集中于土壤理化性質(zhì)方面,也有少量土壤微生物的報(bào)道,但有機(jī)固體廢棄物-畜禽糞便復(fù)合甘蔗渣還田對(duì)膠園土壤理化性質(zhì)與微生物群落的影響鮮少見報(bào)道。本研究利用高通量測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)手段,研究有機(jī)物料畜禽糞便配施甘蔗渣對(duì)膠園土壤理化性質(zhì)、細(xì)菌群落的影響,為我國(guó)橡膠產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、甘蔗渣資源化利用提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
供試橡膠品種為熱研7-33-97,膠樹為10齡。
1.2 試驗(yàn)概況
試驗(yàn)地位于廣東省湛江市中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞研究所橡膠試驗(yàn)站(110°7′30″E,21°27′30″N),屬熱帶、亞熱帶氣候,年平均氣溫為23.5 ℃,1月平均氣溫為16.3 ℃,7月平均氣溫為29 ℃,5—10月為雨季,9月為暴雨鼎盛期,年均降水量為1 417~1 804 mm,有明顯的干、濕季之分。土壤為磚紅壤,0~20 cm表層土有機(jī)質(zhì)含量為22.38 g/kg、pH值為4.38、堿解氮含量為66.62 mg/kg、有效磷含量為27.69 mg/kg、速效鉀含量為163.86 mg/kg。
本研究于2021年2月選取植被長(zhǎng)勢(shì)均勻、立地條件基本一致的膠園為試驗(yàn)樣地,在圍封樣地邊界處設(shè)置圍欄,設(shè)7個(gè)處理,每個(gè)處理重復(fù)3次,小區(qū)面積為24 m2(8 m×3 m),共21個(gè)小區(qū)(表1)。有機(jī)物料及化肥于萌生帶撒施,并用淺土覆蓋。
1.2.1 樣品采集與處理
本試驗(yàn)于2021年8月在21個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi),距樹干基部1.5 m處,利用土鉆對(duì)表層(0~20 cm)土壤進(jìn)行取樣,每小區(qū)選取8個(gè)采樣點(diǎn),混合后分別裝入無(wú)菌自封袋中,密封后用冰袋帶回實(shí)驗(yàn)室。一部分土壤風(fēng)干后用于土壤理化性質(zhì)的測(cè)定,另一部分土壤去除細(xì)根、碎石等雜質(zhì),放入2 mL離心管于-80 ℃冰箱冷凍保存,并及時(shí)進(jìn)行宏基因組測(cè)序。
1.2.2 土壤理化性質(zhì)測(cè)定
根據(jù)《土壤理化分析與剖面描述》進(jìn)行土壤理化性質(zhì)的測(cè)定[29]。
1.2.3 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)前期處理應(yīng)用Excel 2016,多組樣本間差異顯著性分析、土壤群落結(jié)構(gòu)組分圖等采用IBM SPSS Statistics 22、R語(yǔ)言等分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同施肥處理膠園土壤理化性質(zhì)變化
由圖1-A可知,膠園土壤有機(jī)質(zhì)含量與試驗(yàn)處理相關(guān),其中,CF2、CGQ1、CGQ2、CGQ3處理組土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于對(duì)照組BLK,BLK、CF1、CF3處理組間差異不顯著;CGQ2、CGQ3顯著高于CF1、CF3處理;在3個(gè)CF處理中,有機(jī)質(zhì)含量呈 CF2>CF3>CF1。3個(gè)CGQ處理組間有機(jī)質(zhì)含量組間差異不顯著。不同試驗(yàn)處理膠園土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為CGQ2gt;CGQ3gt;CF2gt;CGQ1gt;CF3gt;CF1gt;BLK,CGQ2有機(jī)質(zhì)含量為21.83 g/kg。
由圖1-B可知,膠園土壤pH值總體隨試驗(yàn)處理先降低后增加,3個(gè)CGQ處理顯著高于其他處理組;CF1、CF3處理土壤pH值顯著低于BLK;CGQ3處理土壤pH值顯著高于CGQ1、CGQ2,CGQ1、CGQ2處理土壤pH值組間差異不顯著。土壤pH值在CGQ3達(dá)到最高值5.39,CF3處理pH值顯著低于其他處理組,為4.42。
由圖1-C可知,不同處理膠園土壤有效氮(AN)含量受試驗(yàn)處理影響呈現(xiàn):CGQ3gt;CF2gt;CF1gt;CGQ2gt;CF3gt;CGQ1gt;BLK,CF1、CF2、CGQ2、CGQ3土壤有效氮含量顯著高于BLK,于CGQ3處理達(dá)到最大值101.5 mg/kg,CF3、CGQ1與BLK差異不顯著。
由圖1-D可知,不同處理膠園土壤有效磷(AP)含量與試驗(yàn)處理呈明顯相關(guān)性:CGQ3gt;CGQ2gt;CGQ1gt;CF2gt;CF3gt;CF1gt;BLK,3個(gè)CGQ處理有效磷含量高于3個(gè)CF處理,CGQ3處理達(dá)到最大值 102.8 mg/kg。
由圖1-E可知,不同處理膠園土壤速效鉀(AK)含量隨試驗(yàn)處理先降低后增加,CGQ3gt;CGQ2gt;BLKgt;CGQ1gt;CF1gt;CF3gt;CF2,3個(gè)CF處理顯著低于其他處理,且組內(nèi)差異不顯著,CF2處理速效鉀達(dá)到最低值159.5 mg/kg;CGQ3處理達(dá)到最高值 228.2 mg/kg。3個(gè)CGQ處理與BLK處理差異不顯著。
2.2 不同試驗(yàn)處理下微生物組成分析
2.2.1 不同試驗(yàn)處理下土壤微生物門水平的組成分析
與Silva數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì),樣品微生物含32個(gè)門,不同處理組的土壤微生物群落組成相似。變形菌門、放線菌門、厚壁菌門、酸桿菌門豐度較高(圖2),以上4個(gè)門細(xì)菌豐度約占土壤總微生物豐度90%左右,在膠園土壤微生物群落結(jié)構(gòu)中起著主要作用。與BLK相比,CGQ3、CGQ2、CF2、CF1處理中變形菌門占比最高,為60.3%、58.7%、56.2%、53.7%。CF3處理中放線菌門相對(duì)豐度最高,為42.8%。酸桿菌門與華南磚紅壤土壤類型密切相關(guān),因不同處理改變了土壤理化性質(zhì),各處理組優(yōu)勢(shì)菌豐度受到一定影響,CGQ3、CF3處理的變形菌門、放線菌門占比高達(dá)94.5%。
2.2.2 不同試驗(yàn)處理下屬水平微生物的組成分析
由圖3可知,慢生根瘤菌屬豐度最高,在BLK、CF1、CF2、CF3、CGQ1、CGQ2、CGQ3處理中占比為7.5%、6.0%、6.6%、3.7%、7.7%、7.3%、4.7%。其次為鏈霉菌屬、副伯克霍爾德菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、分枝桿菌屬、芽孢桿菌屬、伯克霍爾德菌屬、卡巴勒羅菌屬、分枝菌酸桿菌屬、馬杜拉菌屬、鞘脂單胞菌屬、羅河桿菌屬、擬無(wú)枝酸菌屬、溶桿菌屬、馬西利亞菌屬、小單胞菌屬、諾卡菌屬、戴爾氏菌屬、黏分枝桿菌屬、假單胞菌屬。不同處理組中,BLK中卡巴勒羅菌屬、馬西利亞菌屬豐度較大,且兩者均屬于β-丁酚脫氫酶類群;CF1中鞘脂單胞菌屬豐度最大;CF3中分枝桿菌屬、分枝菌酸桿菌屬、羅河桿菌屬、假單胞菌屬豐度較大;CF處理中桿狀菌豐度最大。CGQ1中慢生根瘤菌屬、鏈霉菌屬、芽孢桿菌屬豐度較大;CGQ2中伯克霍爾德菌屬豐度最大;CGQ3中副伯克霍爾德菌屬、鞘氨醇單胞菌屬等豐度較大。
2.2.3 不同試驗(yàn)處理組間物種組成分析
不同處理組之間,相同的種共有2 404個(gè),各處理組特有物種數(shù)如下:BLK含38個(gè),CF1含18個(gè),CF2含有82個(gè),CF3含有92個(gè),CGQ1含有27個(gè),CGQ2含有50個(gè)、CGQ3含有82個(gè)(圖4)。
2.2.4 不用試驗(yàn)處理膠園土壤微生物多樣性指數(shù)分析
基于Bray Curtis距離進(jìn)行PCoA分析(圖5),并選取貢獻(xiàn)率最大的主坐標(biāo)組合作圖,第一坐標(biāo)軸解釋貢獻(xiàn)率40.6%,第二坐標(biāo)軸解釋貢獻(xiàn)率15.1%。圖中CF1、CF2、CGQ1樣品土壤微生物物種組成結(jié)構(gòu)相似。BLK處理組與CF1、CF2、CGQ1微生物組成有較大差異,BLK處理組與CGQ2、CGQ3、CF3微生物組成差異更大。
2.3 不同環(huán)境因子與微生物屬水平相關(guān)程度的RDA分析
RDA排序計(jì)算結(jié)果表明,第1、2個(gè)排序軸可解釋62.57%不同試驗(yàn)環(huán)境因子與微生物屬水平相關(guān)程度(第1軸41.38%,第2軸21.19%),故采用前兩排序軸作RDA二維排序圖。由圖6可知,P=0.001,環(huán)境因子對(duì)微生物群落影響呈極顯著水平。決定RDA第一序列軸的環(huán)境因子有AP、pH值、SOM、AK、AN,呈正相關(guān)關(guān)系,對(duì)樣本微生物群落豐度影響較大的為AP、pH值、SOM。AP、SOM、AN與RDA第二序列軸呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,pH值、AK與RDA第二序列軸呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。樣品中豐度較大的微生物包括鏈霉菌屬、慢生根瘤菌屬等,與AP、pH值、SOM、AK、AN等環(huán)境因子均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。鏈霉菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、副伯克霍爾德菌屬、鞘脂單胞菌屬、羅河桿菌屬、溶桿菌屬、微單孢菌屬的豐度受pH值影響最大,呈正相關(guān)關(guān)系,伯克霍爾德菌的豐度與pH值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。根瘤菌屬受AP的影響最大,呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。芽孢桿菌屬、戴爾氏菌屬的豐度受AN的影響最大,呈正相關(guān)關(guān)系。分枝菌酸桿菌屬、假單胞菌屬、諾卡菌屬、慢生根瘤菌屬的豐度受SOM、AN影響較大,呈正相關(guān)關(guān)系;卡巴勒羅菌屬豐度與SOM、AN呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。
2.4 不同試驗(yàn)處理膠園土壤微生物功能基因KEGG注釋
由圖7可知,對(duì)照KEGG PATHWAY數(shù)據(jù)庫(kù),各處理中生物代謝通路劃分為6類,豐度由高到低為新陳代謝、遺傳信息處理、細(xì)胞過(guò)程、人類疾病、生物體系統(tǒng)、環(huán)境信息處理。
由圖8可知,不同試驗(yàn)處理KEGG代謝通路的Level2層級(jí)注釋中,代謝通路豐度由高到低依次為:碳水化合物代謝,氨基酸代謝,輔因子和維生素代謝,能量代謝,脂質(zhì)代謝,全局和概覽圖,生物異源物質(zhì)降解和代謝,翻譯,其他次生代謝物的生物合成,細(xì)胞生長(zhǎng)和死亡,其他氨基酸代謝,蛋白質(zhì)折疊、分類和降解,復(fù)制和修復(fù),萜類化合物和多酮類化合物的代謝,核苷酸代謝,轉(zhuǎn)錄,衰老,內(nèi)分泌和代謝疾病,細(xì)菌性傳染病,細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。
由圖9可知,不同試驗(yàn)處理樣品KEGG代謝通路的Level2層級(jí)注釋(LDA>2)表明,相較于BLK,CF1、CF3、CGQ3處理組豐度較高的代謝通路數(shù)更多,其中CF1代謝通路豐度最高的有7個(gè),按豐度從大到小依次為:翻譯,細(xì)胞生長(zhǎng)和死亡,折疊、分類和降解,轉(zhuǎn)錄,細(xì)菌性傳染病,核苷酸代謝,衰老。CGQ3中豐度較高的代謝通路依次為:氨基酸代謝、全局和概覽圖譜、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、聚糖生物合成與代謝、癌癥5個(gè)。CF3中豐度較高的代謝通路依次為原核生物細(xì)胞群落、環(huán)境適應(yīng)、抗菌藥物耐藥性、抗腫瘤藥耐藥性、神經(jīng)神經(jīng)退行性疾病5個(gè)。
3 討論
3.1 對(duì)膠園土壤理化性質(zhì)的影響
本試驗(yàn)可以看出,膠園CF處理可以使膠園土壤pH值、AK含量降低。與其他處理組相比,雞糞+化肥處理會(huì)導(dǎo)致膠園土壤pH值降低,這與關(guān)天霞等的研究結(jié)果[30-31]一致,可能是大量施入有機(jī)肥使得土壤硝化作用增強(qiáng),產(chǎn)生了大量的H+,從而降低了土壤pH值[32]。CF處理土壤速效鉀含量最低,可能添加雞糞促進(jìn)橡膠樹根系對(duì)于鉀元素的吸收和利用,這與謝德意等的研究結(jié)果[33]相符。CGQ處理組膠園土壤速效N、P養(yǎng)分增加,可能是雞糞、蚯蚓糞等有機(jī)氮礦化[34]及磷輸入的結(jié)果,在一定程度上增加土壤表層土的速效養(yǎng)分,或者雞糞腐熟析出有機(jī)酸或陰離子,減少了土壤鐵鋁膠體對(duì)磷的吸附,增加土壤中有效磷含量[35-36]。CGQ處理組膠園土壤pH值顯著高于其他處理組,可能是蔗渣還田腐解產(chǎn)生的有機(jī)陰離子(—COO—、—COOH、—O—、—OH等),能中和H+、鈍化Al3+,提高了土壤pH值[37-38]。隨著蔗渣、畜禽糞的加入,有機(jī)質(zhì)含量增加,增加了對(duì)土壤速效氮的利用,固CGQ1、CGQ2處理土壤速效氮含量較低。
3.2 對(duì)膠園微生物群落的影響
不同的畜禽糞、蔗渣投入對(duì)土壤微生物群落產(chǎn)生直接影響和間接影響。膠園土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化強(qiáng)烈影響著林下生態(tài)系統(tǒng)功能。微生物多樣性反映了群落組成的差異以及均勻性,也反映出土壤微生物群落功能的多樣性。本研究中,處理組變形菌門、放線菌門含量最多。變形菌門豐度最高,在氮的促進(jìn)利用、植物病害防治、土壤修復(fù)中起到重要作用[39]。放線菌門可拮抗病原菌[40]、產(chǎn)生抗生素提高植物本身的抵抗力[41],分泌細(xì)胞分裂素加快植物生長(zhǎng)[42-44],分解纖維素、木質(zhì)素[45],改善土壤品質(zhì)。屬水平上,慢生根瘤菌屬占比最高(圖3)。CF3中優(yōu)勢(shì)菌種為鏈霉菌屬,在分解有機(jī)物質(zhì)時(shí),釋放有機(jī)酸和高分子腐殖酸[46],雞糞發(fā)酵過(guò)程中,也會(huì)產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物,導(dǎo)致土壤pH值降低[47]。土壤pH值<5.0時(shí),會(huì)產(chǎn)生鋁毒現(xiàn)象[48],CF處理組pH值最低,以CF3處理pH值最低,其鋁毒現(xiàn)象最明顯,故CF處理組隨著雞糞使用量的增加,CF3有效磷含量低于CF2。CGQ處理優(yōu)勢(shì)菌屬慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium)、鏈霉菌屬(Streptomyces)、副伯克霍爾德菌屬(Paraburkholderia)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)等為有益菌屬[49-52]。豐度較大的微生物副伯克霍爾德菌屬(Paraburkholderia)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)等與pH值等呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系,表明蔗渣-畜禽糞便能通過(guò)改善土壤pH值(圖1-B),有效提升土壤微生物有益菌屬的豐度。伯克霍爾德氏菌等有害菌屬與環(huán)境因子等呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。蔗渣-畜禽糞便復(fù)合施用,通過(guò)改變膠園土壤養(yǎng)分和理化指標(biāo),影響了膠園土壤中微生物的種類和豐度,這與張彤等的研究結(jié)果[53]相符。在本研究中,CGQ處理組膠園土壤中有益菌屬的豐度和種類增加,有害菌屬豐度和數(shù)量降低,膠園土壤微環(huán)境得到改良。
3.3 對(duì)膠園土壤微生物功能基因的影響
不同試驗(yàn)處理下,由于CF1中桿狀菌等大量繁殖(圖3),膠園土壤微生物功能注釋KEGG代謝通路注釋中,CF1具有較高的KEGG代謝通路注釋數(shù)目。雞糞使用量的增加,為微生物繁殖提供了豐富的營(yíng)養(yǎng),特有的細(xì)菌種類數(shù)不斷增加(圖4)。在CF3中注釋到較高豐度的抗菌藥物抗性基因,可能是雞糞中抗生素殘留和多糖類物質(zhì)增加[54-55]的緣故。CGQ3中添加了蔗渣-蚯蚓糞,外源氨基酸[56]、聚糖[57]含量增多,固氨基酸代謝、聚糖生物合成和代謝基因豐度增大(圖8)。CGQ3中益生菌副伯克霍爾德菌屬(Paraburkholderia)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)豐度增加,且信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因的豐度增加,可能是植物-微生物互作、微生物之間互作增強(qiáng)導(dǎo)致。
4 結(jié)論
不同有機(jī)物料還田通過(guò)改變土壤理化性質(zhì),影響土壤微生物群落。蔗渣-畜禽糞便復(fù)合施用(CGQ處理)顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH值,改善了膠園土壤理化性質(zhì)。CGQ處理組膠園土壤環(huán)境改變,增加土壤有益菌屬慢生根瘤菌屬、鏈霉菌屬、副伯克霍爾德菌屬、鞘氨醇單胞菌屬等的豐度,降低了有害菌屬伯克霍爾德氏菌屬的豐度,改善土壤微生態(tài)。
參考文獻(xiàn):
[1]劉 東,劉銳金,申丹艷,等. 我國(guó)天然橡膠產(chǎn)業(yè)支持保護(hù)政策的演變、現(xiàn)狀及建議[J]. 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè),2023(5):18-24,80.
[2]吳紅萍,金映虹,陳喜蓉. 海南發(fā)展橡膠林下經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)狀、問(wèn)題與對(duì)策[J]. 熱帶林業(yè),2022,50(1):10-14.
[3]趙林林. 中國(guó)植膠區(qū)土壤有機(jī)碳變異及驅(qū)動(dòng)因子研究[D]. 海口:海南大學(xué),2021:20-34,36.
[4]李 濤,李 芹,陳林楊,等. 不同林齡橡膠林土壤肥力變化差異研究[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2017,32(2):303-309.
[5]Zhou W J,Ji H L,Zhu J,et al. The effects of nitrogen fertilization on N2O emissions from a rubber plantation[J]. Scientific Reports,2016,6:28230.
[6]Rodríguez-Lado L,Macías F. Calculation and mapping of critical loads of sulphur and nitrogen for forest soils in Galicia(NW Spain)[J]. Science of the Total Environment,2006,366(2/3):760-771.
[7]Liu C G,Li F R,Liu C C,et al. Yield-increase effects via improving soil phosphorus availability by applying K2SO4 fertilizer in calcareous–alkaline soils in a semi-arid agroecosystem[J]. Field Crops Research,2013,144:69-76.
[8]Guo H,Han F L,Wang Z M,et al. Deposition of sulfur and nitrogen components in Louisiana in August,2011[J]. Science of the Total Environment,2018,636:124-133.
[9]Chen S,Hao T X,Goulding K,et al. Impact of 13-years of nitrogen addition on nitrous oxide and methane fluxes and ecosystem respiration in a temperate grassland[J]. Environmental Pollution,2019,252:675-681.
[10]Liu C A,Liang M Y,Nie Y,et al. The conversion of tropical forests to rubber plantations accelerates soil acidification and changes the distribution of soil metal ions in topsoil layers[J]. Science of the Total Environment,2019,696:134082.
[11]Salehi A,F(xiàn)allah S,Sourki A A. Organic and inorganic fertilizer effect on soil CO2 flux,microbial biomass,and growth of Nigella sativa L.[J]. International Agrophysics,2017,31(1):103-116.
[12]徐文嫻. 綠肥還田及有機(jī)肥替代化學(xué)氮肥對(duì)橡膠園土壤養(yǎng)分的影響研究[D]. ??冢汉D洗髮W(xué),2022:50-62,76-78,104-108.
[13]全孝飛,顏曉元,王書偉,等. 長(zhǎng)期施用有機(jī)物料對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36(7):1406-1415.
[14]李 虎. 秸稈添加畜禽糞田間條帶堆腐對(duì)土壤肥力性質(zhì)的影響[D]. 長(zhǎng)春:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué),2021:44-46.
[15]王友玲,邱慧珍,Ghanney P,等. 通風(fēng)方式對(duì)牛糞堆肥氨氣排放與氮素轉(zhuǎn)化的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2020,51(11):313-320.
[16]He Y W,Yin X W,Li F H,et al. Response characteristics of antibiotic resistance genes and bacterial communities during agricultural waste composting:focusing on biogas residue combined with biochar amendments[J]. Bioresource Technology,2023,372:128636.
[17]曹麗娜,王 巖,王 躍,等. 添加麥秸對(duì)雞糞堆肥過(guò)程中氮素減排及細(xì)菌群落的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2023,42(11):2560-2569.
[18]Canilha L,Santos V T O,Rocha G J M,et al. A study on the pretreatment of a sugarcane bagasse sample with dilute sulfuric acid[J]. Journal of Industrial Microbiology amp; Biotechnology,2011,38(9):1467-1475.
[19]徐晨偉,袁玉娟,朱佳雙,等. 強(qiáng)還原土壤滅菌法(RSD)對(duì)火龍珠連作土壤線蟲群落的影響[J]. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2023,(10):22-29.
[20]Colwell R R. Microbial diversity:the importance of exploration and conservation[J]. Journal of Industrial Microbiology amp; Biotechnology,1997,18(5):302-307.
[21]Griffiths B S,Philippot L. Insights into the resistance and resilience of the soil microbial community[J]. FEMS Microbiology Reviews,2013,37(2):112-129.
[22]Campbell V,Murphy G,Romanuk T N. Experimental design and the outcome and interpretation of diversity-stability relations[J]. Oikos,2011,120(3):399-408.
[23]李國(guó)慶,郭華春. 連作對(duì)馬鈴薯根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 分子植物育種,2014,12(5):914-928.
[24]Prosser J I. Molecular and functional diversity in soil micro-organisms[J]. Plant and Soil,2002,244:9-17.
[25]Mori H,Maruyama F,Kato H,et al. Design and experimental application of a novel non-degenerate universal primer set that amplifies prokaryotic 16S rRNA genes with a low possibility to amplify eukaryotic rRNA genes[J]. DNA Research,2014,21(2):217-227.
[26]Poisot T,Péquin B,Gravel D. High-throughput sequencing:a roadmap toward community ecology[J]. Ecology and Evolution,2013,3(4):1125-1139.
[27]劉 再,燕亞平,崔金娜,等. 微生物分子生態(tài)學(xué)研究方法概述[J]. 食品工業(yè)科技,2022,43(18):483-492.
[28]Shang Q H,Yang G,Wang Y,et al. Illumina-based analysis of the rhizosphere microbial communities associated with healthy and wilted Lanzhou lily(Lilium davidii var.unicolor)plants grown in the field[J]. World Journal of Microbiology amp; Biotechnology,2016,32(6):95.
[29]劉光崧. 土壤理化分析與剖面描述[M]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1996:9-41.
[30]關(guān)天霞,馬國(guó)泰,馬志錄,等. 連續(xù)施用雞糞對(duì)露地黃瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤性質(zhì)的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2021,27(8):1351-1360.
[31]郭 偉,李丹丹,徐基勝,等. 秸稈與有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)不同質(zhì)地潮土土壤質(zhì)量和小麥產(chǎn)量的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào),2024,61(5):1360-1373.
[32]Guo J H,Liu X J,Zhang Y,et al. Significant acidification in major Chinese croplands[J]. Science,2010,327(5968):1008-1010.
[33]謝德意,房衛(wèi)平,李伶俐,等. 不同施氮量和雞糞對(duì)棉花氮、磷、鉀吸收利用和產(chǎn)量的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,39(11):63-65.
[34]劉 寧,周嘉良,馬雙雙,等. 生物炭對(duì)雞糞好氧堆肥主要氮素形態(tài)含量影響與保氮機(jī)制[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2016,47(12):233-239.
[35]王林權(quán),周春菊,王俊儒,等. 雞糞中的有機(jī)酸及其對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào),2002,39(2):268-275.
[36]鄭伊健. 有機(jī)肥分層施用對(duì)植煙紅壤磷形態(tài)及溶磷微生物的影響[D]. 雅安:四川農(nóng)業(yè)大學(xué),2023:5,36-39.
[37]王 嬌,王鴻斌,趙蘭坡,等. 添加秸稈對(duì)不同有機(jī)含量土壤腐質(zhì)化特征及酸度的影響[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2023,45(3):346-353.
[38]叢日環(huán),張 麗,魯艷紅,等. 添加不同外源氮對(duì)長(zhǎng)期秸稈還田土壤中氮素轉(zhuǎn)化的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2019,25(7):1107-1114.
[39]顏琿璘,蘆光新,鄧 曄,等. 高寒地區(qū)根瘤菌拌種對(duì)禾/豆混播土壤微生物群落的影響[J]. 生物技術(shù)通報(bào),2022,38(11):1-12.
[40]職永璽,何海榮,周 琳,等. 防控花生白絹病的根際放線菌分離鑒定及防效評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào),2024,26(1):101-113.
[41]王建勛,康 鳳,孫 玲,等. 楊凌糖絲菌Hhs.015拮抗蘋果樹腐爛病菌轉(zhuǎn)錄組分析及抗菌機(jī)制探究[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2022,31(1):105-116.
[42]喬美霞,楊珍平,閆 霞,等. 微白黃鏈霉菌對(duì)谷子萌發(fā)及拔節(jié)期生長(zhǎng)的作用及機(jī)制[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào),2023,37(2):370-378.
[43]尹莘耘,荀培琪,邱桂英,等. 5406抗生菌肥料作用機(jī)制的研究 Ⅰ.5406號(hào)抗生菌產(chǎn)生刺激物質(zhì)的分析研究[J]. 微生物學(xué)報(bào),1965,5(2):259-269.
[44]楊騰峰,閆建培,侯星羽,等. 苜蓿鏈霉菌TX21抑菌作用確定及促生物質(zhì)的鑒定[J]. 中國(guó)生物防治學(xué)報(bào),2024,40(2):359-369.
[45]張 晶,錢玉婷,曲 萍,等. 秸稈降解放線菌的分離鑒定及其降解特性[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2023,28(12):75-83.
[46]Huang X F,Chaparro J M,Reardon K F,et al. Rhizosphere interactions:root exudates,microbes,and microbial communities[J]. Botany,2014,92(4):267-275.
[47]倪 哲,潘朝智,牛冬杰. 高溫狀態(tài)下雞糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸影響因素的研究[J]. 能源與節(jié)能,2011(8):44-46,93.
[48]Kochian L V,Pi?eros M A,Liu J P,et al. Plant adaptation to acid soils:the molecular basis for crop aluminum resistance[J]. Annual Review of Plant Biology,2015,66:571-598.
[49]王子擎,張 穎,王 揚(yáng),等. 科爾沁沙地植被重建對(duì)土壤固氮和固碳菌群的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2024,35(1):31-40.
[50]曹艷茹,朱國(guó)興,王海龍,等. 放線菌防治根結(jié)線蟲的作用機(jī)制及研究進(jìn)展[J]. 植物保護(hù),2024,50(2):37-48.
[51]廖鑫琳,郭 鑫,楊季學(xué),等. 拮抗青枯雷爾氏菌的放線菌篩選及其防病作用[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2024,57(7):1319-1334.
[52]魯子正鋼,朱立新,季宏兵,等. 鞘氨醇單胞菌修復(fù)土壤重金屬污染研究進(jìn)展[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2024,36(5):1208-1216.
[53]張 彤,劉 靜,韓 敘,等. 放牧對(duì)沙地樟子松林土壤養(yǎng)分及微生物群落的影響[J]. 干旱區(qū)研究,2023,40(2):194-202.
[54]Qiu T L,Huo L H,Guo Y J,et al. Metagenomic assembly reveals hosts and mobility of common antibiotic resistome in animal manure and commercial compost[J]. Environmental Microbiome,2022,17(1):42.
[55]余凱翔. 14C-毒死蜱和14C-吡蟲啉在水稻-土壤中的分布、遷移及轉(zhuǎn)化[D]. 杭州:浙江大學(xué),2020:921-924.
[56]雷琬瑩,李 娜,滕培基,等. 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)物料腐解過(guò)程及土壤培肥機(jī)制研究[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文),2022,30(9):1393-1408.
[57]王夢(mèng)雅,符云鵬,賈 輝,等. 不同菌肥對(duì)土壤養(yǎng)分、酶活性和微生物功能多樣性的影響[J]. 中國(guó)煙草科學(xué),2018,39(1):57-63.