成艷紅，王馨悅，林小兵，黃尚書，張 昆，何紹浪，王斌強，萬長艷，黃欠如

稻草覆蓋和香根草籬措施下坡耕地紅壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征及其影響因素①

成艷紅，王馨悅，林小兵，黃尚書，張 昆，何紹浪，王斌強，萬長艷，黃欠如*

(江西省紅壤研究所/江西省紅壤耕地保育重點實驗室/國家紅壤改良工程研究中心/農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測試驗站，南昌 330046)

為了揭示長期稻草覆蓋和香根草籬措施下坡耕地紅壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征，分析影響紅壤細(xì)菌群落變化的主控環(huán)境因子，試驗依托紅壤坡地稻草覆蓋和香根草籬等措施的水保效果長期定位試驗，采用高通量測序技術(shù)，研究花生常規(guī)等高種植(CK)條件下，配合香根草籬(H)、稻草覆蓋(M)和稻草覆蓋+香根草籬(HM)措施對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響，并分析細(xì)菌群落組成與土壤性狀的相關(guān)性。結(jié)果表明：①與CK處理相比，H、M和HM處理土壤細(xì)菌豐富度和Shannon多樣性指數(shù)均有增加，香根草籬和稻草覆蓋措施均是增加土壤細(xì)菌豐富度的影響因素，稻草覆蓋措施是增加土壤細(xì)菌多樣性的主要影響因素，HM處理特有種細(xì)菌數(shù)量最多。②水保措施對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，相比CK處理，M處理顯著增加了變形菌門(Proteobacteria)細(xì)菌的相對豐度5.1%，降低了綠彎菌門(Chloroflexi)細(xì)菌的相對豐度，HM處理變形菌門和擬桿菌門(Bacteroidetes)細(xì)菌的相對豐度分別顯著增加5.4%和1.2%，而H處理土壤細(xì)菌群落組成與CK處理間無顯著差異。③主成分分析結(jié)果顯示，有稻草覆蓋處理(M和HM)的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似，但與CK和H處理間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異較大；典范對應(yīng)分析表明，木聚糖酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成密切相關(guān)，土壤有機(jī)碳和硝態(tài)氮含量是影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子。

紅壤坡耕地；稻草覆蓋；香根草籬；細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)；土壤性狀

紅壤坡耕地是南方紅壤區(qū)發(fā)展農(nóng)業(yè)多種經(jīng)營、優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要土壤資源，也是紅壤區(qū)水土流失的主要策源地[1]。近年來，受自然和人為等因素的影響，該區(qū)水土流失問題還沒有得到有效的解決，土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱，嚴(yán)重制約了區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。等高植物籬、秸稈覆蓋等生物水土保持措施(生物水保措施)在控制坡耕地水土流失、提高土壤養(yǎng)分、改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等方面效果顯著[3-6]，業(yè)已成為恢復(fù)重建南方退化紅壤肥力和生態(tài)功能的有效措施之一[7]。土壤微生物在土壤有機(jī)質(zhì)形成與分解、氮素循環(huán)與轉(zhuǎn)化以及提升生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力等生態(tài)過程中發(fā)揮重要作用，是土壤質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定健康的重要指標(biāo)[8-9]。

近年來，有關(guān)秸稈覆蓋和植物籬等生物水保措施對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性影響的研究越來越受到關(guān)注[10-12]。秸稈覆蓋和植物籬通過外源有機(jī)物質(zhì)的投入直接或者通過攔截降雨、減少沖蝕進(jìn)而優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤肥力間接為土壤微生物繁殖和生長提供養(yǎng)料和水熱條件[6]，從而有利于增加微生物活性與多樣性。也有研究表明，香根草籬和稻草覆蓋通過直接投入凋落物、根系等帶入了大量的高碳氮比(C/N)有機(jī)物料，其分解過程加劇了微生物和植物之間的養(yǎng)分競爭[13]，加之兩種措施不同水保機(jī)制造成土壤養(yǎng)分、有機(jī)碳的種類和數(shù)量不同，由此導(dǎo)致不同生物水保措施間土壤微生物總量和群落組成及比例各異[14-15]。

細(xì)菌是土壤微生物的重要組成部分，土壤中細(xì)菌的數(shù)量豐富且種類繁多，其多樣性和豐度對其所生存微環(huán)境狀況較敏感，如土壤有效養(yǎng)分、土壤有機(jī)質(zhì)特性及地表植被狀況等[16]。目前，關(guān)于生物水保措施與土壤微生物特性的關(guān)系研究主要有植物籬有無、植物籬種類、秸稈覆蓋量對土壤微生物三大主要類群總量、酶活性及微生物生物量碳、氮等特性的影響[17]，而對草籬和覆蓋等不同生物水保措施對土壤細(xì)菌群落組成影響的研究相對較少[11,15]，對不同措施引起細(xì)菌群落變化的主控環(huán)境因子也并不十分清楚。因此，本文以紅壤坡耕地不同生物水保措施的長期定位試驗為平臺，通過高通量測序技術(shù)，研究香根草籬和稻草覆蓋對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和組成的影響，分析土壤細(xì)菌菌群與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系，明確影響土壤細(xì)菌組成的主控環(huán)境因子，為篩選更利于紅壤坡耕地水土流失防治、培育及提高紅壤坡耕地土壤生物肥力及調(diào)整當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)經(jīng)營管理模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于江西省紅壤研究所水土保持試驗站(116°20￠24″ E，28°15￠30″ N)。該區(qū)為典型的低丘紅壤區(qū)，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量1537 mm，降水豐富但季節(jié)分配不均，年均氣溫17.7 ～ 18.5℃。供試土壤為第四紀(jì)紅黏土母質(zhì)發(fā)育的紅壤，試驗前土壤基本理化性質(zhì)為：pH(H2O)5.0，有機(jī)質(zhì)16.2 g/kg，全氮1.93 g/kg，全磷0.66 g/kg，全鉀1.39 g/kg。

1.2 試驗設(shè)計

定位試驗始于2009年，試驗設(shè)置花生常規(guī)等高種植(CK)，以及在常規(guī)等高種植的基礎(chǔ)上配合香根草籬(H)、稻草覆蓋(M)、香根草籬+稻草覆蓋(HM)3 個水保措施處理，小區(qū)面積 120 m2(24 m × 5 m)，3 次重復(fù)，完全隨機(jī)排列。樣地坡度 10°，供試花生品種為粵油991，種植密度為32 cm × 20 cm。香根草()籬每隔8 m雙行種植，株行距為50 cm × 50 cm；覆蓋稻草處理在花生播種后每個小區(qū)均勻覆蓋干稻草4 500 kg/hm2，試驗期間(4—8月)覆蓋稻草腐解率為60% ～ 70%。

香根草是一種直立型多年生草本植物，根系縱深可生長至 2 ～ 3 m。本團(tuán)隊前期通過香根草籬對間作花生產(chǎn)量的空間影響距離的研究發(fā)現(xiàn)，栽種香根草籬能顯著增加距離其1.65 ～ 2.97 m范圍花生的產(chǎn)量，但卻降低距離其1.0 m內(nèi)花生的產(chǎn)量[18]。為了減少香根草籬過高遮陰對花生生長造成的不利效果，試驗期間確保香根草定期刈割至30 ～ 50 cm。

試驗區(qū)播種前施三元復(fù)合肥(N-P2O5-K2O: 15- 15-15)416.7 kg/hm2，鈣鎂磷肥(CaO≥180 g/kg，MgO≥30 g/kg，P2O5≥120 g/kg)525 kg/hm2。各處理花生種植方式和農(nóng)事操作相同[15]。

于 2016年 9 月(花生收獲后1個月)在每個香根草籬試驗小區(qū)的上坡位采集距離籬帶上部2 m內(nèi)0 ～ 15 cm土層土樣，無香根草籬小區(qū)沿等高線采集相同坡位土樣[15]。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 土壤基礎(chǔ)性質(zhì) 土壤有機(jī)碳(TOC)測定采用濃硫酸–重鉻酸鉀外加熱法；土壤可溶性有機(jī)碳(DOC)以水土比為4︰1(/)振蕩30 min后，4 000 r/min離心抽濾后，用有機(jī)碳分析儀(島津TOC- VCPH)測定[19]；土壤銨態(tài)氮(NH4+-N)和硝態(tài)氮(NO– 3-N)用0.5 mol/L 硫酸鉀浸提過濾后，用流動注射分析儀(Auto Analyer AA3，德國)測定。

1.3.2 土壤酶活性 土壤酶活性測定采用微孔板熒光法[20]。利用熒光物質(zhì)4-羥甲基-7-香豆素(MUB) 共軛物質(zhì)作為測定底物，選取α-葡糖苷酶(α-glucosidase，AG)、β-葡糖苷酶(β-glucosidase，BG)、纖維素酶(cellulase，CB)和木聚糖酶(xylanase，XYL) 4 種參與碳循環(huán)的酶，以及亮氨酸氨基肽酶(leucine aminopeptidase，LAP)、N-乙?；?β-D 氨基葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glucosaminidase，NAG)2 種參與氮循環(huán)的酶測定。用每小時每克樣品的基質(zhì)轉(zhuǎn)化率表示樣品酶活性(nmol/(g·h))。

1.3.3 土壤DNA提取和高通量測序 采用Soil DNA Kit試劑盒(OMEGA 公司，美國)進(jìn)行土壤DNA的提取。細(xì)菌樣品測序引物是 515F/907R，引物序列為515F (5-GTGCCAGCMGCCGCGG-3)，907R(5-CC GTCAATTCMTTRAGTTT-3)，測序區(qū)域為V4 ～ V5[21]。土壤微生物總DNA提取和測序服務(wù)委托上海派森諾生物科技有限公司完成。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

首先對有效序列進(jìn)行去雜和修剪得到優(yōu)化數(shù)據(jù)，在97%的相似水平上使用 UPARSE 算法進(jìn)行OTU 聚類，使用Uchime去除嵌合體，使用Silva等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行物種分類信息的劃分。利用軟件 Mothur 計算得到Chao1、Shannon指數(shù)。單樣本的多樣性分析(Alpha 多樣性)可以反映細(xì)菌群落的豐度和多樣性，通過Chao1 指數(shù)分析樣品中細(xì)菌群落的豐富度，Shannon 指數(shù)分析樣品中細(xì)菌群落的多樣性。利用 R 語言生成樣本間(或組間)OTU 的維恩(Veen)圖以及主成分分析(PCA)和典范對應(yīng)分析(CCA)，并根據(jù) OTU 表的結(jié)果，得到樣品的豐富度以及各個樣品的物種組成比例情況[21-22]。

試驗數(shù)據(jù)通過SPSS 17.0 進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)和相關(guān)分析，多重比較選擇Duncan 極值法，顯著性水平為<0.05。繪圖采用Origin 8.0軟件。為保證結(jié)果可靠性，減少誤差，僅分析相對豐度高于1%的細(xì)菌類群。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水保措施下土壤細(xì)菌豐富度和Alpha多樣性

不同處理土壤細(xì)菌的OTUs豐富度和Alpha多樣性見表1。從表1可以看出，與對照(CK)相比，香根草籬(H)處理細(xì)菌的豐富度、Chao1和Shannon多樣性指數(shù)均無明顯差異，有稻草覆蓋的處理(M 和HM)顯著增加了細(xì)菌的豐富度和Shannon多樣性指數(shù)，其中HM處理對細(xì)菌豐富度的增加幅度顯著高于M處理。雙因素方差分析結(jié)果顯示(表1)，香根草籬和稻草覆蓋均是增加土壤細(xì)菌豐富度的影響因素，而稻草覆蓋是增加土壤細(xì)菌多樣性的主要影響因素。

表1 不同水保措施下土壤細(xì)菌豐富度和多樣性指數(shù)

注：表中同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)；*、**分別表示在<0.05、<0.01水平影響顯著，下同。

2.2 不同水保措施下土壤細(xì)菌群落組成相似性

韋恩圖用于統(tǒng)計分析不同生物水保措施中共有或獨有微生物數(shù)目，可以直觀反映不同水保措施之間微生物群落組成相似程度。圖 1 列出了各處理OTUs 組成的重疊情況，數(shù)字表示所在區(qū)域的 OTU 數(shù)目，結(jié)果顯示，CK處理和H、M、HM三種水保措施處理之間共有細(xì)菌種類 2 531種，H、M和HM處理之間共有細(xì)菌種類 400種。H、M和HM處理土壤細(xì)菌特有種的數(shù)量均顯著高于CK處理(9個)，HM處理特有種 81 種 (占總體的1.8%) 顯著高于H處理特有種 19 種 (占總體的 0.4%) 和M處理特有種26 種 (占總體的 0.6%) (圖 1)。

2.3 不同水保措施下土壤細(xì)菌群落組成特征

從門的分類水平看(圖2)，變形菌門(Proteoba-cteria，27.4% ～ 30.2%)、綠彎菌門(Chloroflexi，20.2% ～ 26.8%)、酸桿菌門(Acidobacteria，16.8% ～ 18.3%)、放線菌門(Actinobacteria，8.8% ～ 10.6%)和浮霉菌門(Planctomycetes，7.1% ～ 7.6%)等9個門類是所有處理中的優(yōu)勢菌群，其相對豐度之和約占土壤細(xì)菌總量的90%，非優(yōu)勢細(xì)菌包括厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)。與CK處理相比， M和HM處理分別顯著增加了變形菌門的相對豐度5.1%和5.4%(<0.05)，降低了綠彎菌門的相對豐度，HM處理還顯著增加了擬桿菌門的相對豐度1.2%。相比CK處理，H處理增加了酸桿菌門相對豐度，而M處理降低了放線菌門相對豐度，但差異均未達(dá)顯著水平(>0.05)。

主成分分析結(jié)果表明(圖3)，第一、二主成分貢獻(xiàn)率分別為41.21% 和26.60%。CK處理投射點分布在第二象限，H處理投射點分布在第一象限，M和HM處理投射點分布在第四象限，說明不同水保措施下土壤細(xì)菌組成結(jié)構(gòu)有較明顯分異，具體而言，有水保措施與無水保措施差異較大，即使有水保措施，有稻草覆蓋處理的M和HM處理土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相近，但與H處理的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)不同。

2.4 不同水保措施下土壤的理化性質(zhì)和酶活性

與CK處理相比，M和HM處理土壤總有機(jī)碳含量分別顯著增加8.6% 和26.1%，但不同措施下土壤可溶性有機(jī)碳含量與CK處理相比無明顯差異。相比CK處理，H和M處理均顯著降低了土壤銨態(tài)氮含量，而H處理顯著增加了土壤硝態(tài)氮含量(表2)。

H和 M處理對參與碳循環(huán)的酶(AG、BG、CB 和 XYL)和氮循環(huán)的酶(LAP 和 NAG)活性的影響各異(圖 4)。相比CK處理，H處理顯著降低了土壤XYL和LAP活性，但對其他酶活性無顯著影響；M和HM處理主要增加了BG、CB、XYL和NAG活性，HM處理顯著增加了土壤XYL和NAG活性，分別是CK處理的2.0倍和4.5倍。

2.5 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與土壤性狀的典范對應(yīng)分析

為進(jìn)一步探討稻草覆蓋、香根草籬和二者結(jié)合措施土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分布與土壤環(huán)境因子的關(guān)系，將每個水保措施中細(xì)菌結(jié)構(gòu)組成與相應(yīng)環(huán)境因子進(jìn)行典范對應(yīng)分析。結(jié)果表明，土壤總有機(jī)碳含量、XYL活性、硝態(tài)氮含量和NAG活性與土壤細(xì)菌群落組成分布有顯著的相關(guān)性 (圖5和表3)。同時H、M和 HM三種水保措施對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分布也有顯著影響 (=4.900，=0.028) (圖5)。

3 討論

香根草籬和稻草覆蓋通過作物根系及其分泌物、根系殘茬以及外源碳投入等提高土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)，為土壤微生物提供了大量碳源與營養(yǎng)元素[15]，促進(jìn)土壤微生物繁殖，增加微生物生物量[11]。因此，相比常規(guī)等高種植，有香根草籬和稻草覆蓋處理土壤的細(xì)菌豐富度和多樣性指數(shù)相對較高，這和前人的大量研究結(jié)果相似[23]。

表2 不同水保措施對土壤總有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的影響

注：表中同行不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。

土壤細(xì)菌是生態(tài)過程的重要參與者，土壤養(yǎng)分、水分和結(jié)構(gòu)等環(huán)境條件直接影響細(xì)菌群落的組成和多樣性，因此能夠改變土壤理化性質(zhì)的管理措施，也將會引起細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性發(fā)生改變[24-25]。香根草籬和稻草覆蓋處理不同的凋落物組成和根系分泌物向土壤中輸入的碳源、氮源的種類和數(shù)量不同，以及兩種措施水保機(jī)制的不同導(dǎo)致其影響下的土壤養(yǎng)分及結(jié)構(gòu)各異[15]，進(jìn)而導(dǎo)致土壤中適宜細(xì)菌的組成和多樣性也略有差異(表1和圖1)。研究表明，變形菌門細(xì)菌作為一種營養(yǎng)豐富的共生性細(xì)菌，多存在于土壤有機(jī)碳含量較高的土壤[26]。本試驗中，所有處理土壤變形菌門是優(yōu)勢菌門，香根草籬、稻草覆蓋、香根草籬+稻草覆蓋3種水保措施均提高了土壤變形菌門的相對豐度，表明短期內(nèi)外源碳輸入增加了土壤中的可利用碳源的有效性，進(jìn)而影響“富養(yǎng)型”細(xì)菌的豐度和活性。然而，不同碳輸入方式、種類和土壤理化性質(zhì)的差異將影響土壤微生物群落組成[27]。文中主成分分析結(jié)果表明，香根草籬和稻草覆蓋處理土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)不同，香根草籬的凋落物和根系分泌物中輸入碳的種類和數(shù)量與覆蓋稻草分解輸入的碳有差異[15]，這可能是導(dǎo)致香根草籬處理土壤變形菌門(Proteobacteria)的相對豐度顯著低于稻草覆蓋處理的原因。同時，不同的細(xì)菌類群在土壤中的功能差異顯著。有研究表明，擬桿菌門(Bacteroidetes)具有分解難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的作用[28]，而酸桿菌門(Acidobacteria)包括許多寡營養(yǎng)細(xì)菌[23]。本研究中，3種水保措施均增加了擬桿菌門的相對豐度，說明外源稻草和香根草籬有機(jī)碳的輸入有利于擬桿菌門類細(xì)菌生長繁殖，且稻草覆蓋和香根草籬二者結(jié)合處理效果最為顯著。香根草籬處理酸桿菌門細(xì)菌相對含量增加，說明單獨香根草籬處理土壤存在一定的營養(yǎng)脅迫[15]，同時草籬根系攔截水土流失后對土壤微生物的保護(hù)和活化作用是增加許多寡營養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量的又一原因。然而，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)受多種營養(yǎng)限制，與氣候條件和土壤其他理化性質(zhì)都有關(guān)系[29]，具體原因有待進(jìn)一步研究。

表3 土壤環(huán)境因子對細(xì)菌群落組成影響的顯著性分析

土壤微生物不僅是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)的動力，本身也是土壤養(yǎng)分的儲存庫。微生物一方面通過調(diào)節(jié)群落結(jié)構(gòu)組成維持土壤生態(tài)平衡；另一方面，微生物通過調(diào)控與土壤物質(zhì)循環(huán)密切相關(guān)酶的分泌來加速養(yǎng)分溶解或增加對限制性養(yǎng)分的吸收[30-31]。本試驗中，稻草覆蓋和香根草籬處理直接或間接增加了土壤碳含量，刺激微生物活動，從而導(dǎo)致與碳循環(huán)有關(guān)的BG、CB、XYL活性的增加；而氮素的輸入相對不足需要微生物分泌更多的氮循環(huán)酶NAG，進(jìn)而促進(jìn)有機(jī)態(tài)氮的礦化[15,30]，維持自身的需要。但與稻草覆蓋處理不同的是，香根草籬處理顯著降低了土壤XYL和LAP活性，是因為草籬發(fā)達(dá)的根系代謝會釋放大量的酶類及其根際分泌物緩解了土壤養(yǎng)分豐缺狀況，而不同水保措施下土壤礦質(zhì)氮含量的變化，可能是因為不同種類細(xì)菌在土壤中的功能不同[32-33]，加之土壤–作物系統(tǒng)及其環(huán)境方面的異質(zhì)性影響了氮素循環(huán)轉(zhuǎn)化過程及其產(chǎn)物；相反，土壤理化性質(zhì)也是影響細(xì)菌的群落組成的重要因素，CCA分析表明土壤有機(jī)碳和XYL、NAG酶活性和硝態(tài)氮含量均是影響細(xì)菌群落組成的主要因子，但對細(xì)菌群落組成的影響與不同水保措施密切相關(guān)，不同措施間土壤養(yǎng)分狀況差異以及與參與其轉(zhuǎn)化微生物間的相互作用還需進(jìn)一步研究。本研究中，稻草覆蓋與香根草籬+稻草覆蓋處理土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成相近，這與前期PLFA研究結(jié)果不一致[15]，是因為兩種方法檢測指標(biāo)以及定量方法不同所致，同時這也說明微生物的功能特征結(jié)合群落種群分析對全面了解微生物類群多樣性變化至關(guān)重要。

4 結(jié)論

稻草覆蓋和香根草籬等生物水保措施均改變了土壤細(xì)菌的豐富度和多樣性，稻草覆蓋、香根草籬及二者結(jié)合措施顯著增加了土壤細(xì)菌特有種的數(shù)量，稻草覆蓋和香根草籬措施均是增加土壤細(xì)菌豐富度的影響因素，而稻草覆蓋措施是增加土壤細(xì)菌多樣性的主要影響因素。有稻草覆蓋的處理土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相近，與單獨香根草籬處理的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)不同。本試驗條件下土壤XYL和NAG活性與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成密切相關(guān)，土壤有機(jī)碳和硝態(tài)氮含量是影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化的主要環(huán)境因子。

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Bacterial Community Structures and Influential Factors Under Straw Mulching and Vetiver Grass Hedgerows in Sloping Land of Red Soil

CHENG Yanhong, WANG Xinyue, LIN Xiaobing, HUANG Shangshu, ZHANG Kun, HE Shaolang, WANG Binqiang, WAN Changyan, HUANG Qianru*

(Jiangxi Institute of Red Soil/Jiangxi Key Laboratory of Red Soil Arable Land Conservation/National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement/Jiangxi Province Scientific Observation and Experimental Station of Arable Land Conservation, Ministry of Agriculture, Nanchang 330046, China)

In this paper, bacterial community structures were studied in the slope land of red soil under straw mulching and vetiver grass hedgerows and their relations with soil environmental factors were also investigated in order to provide the basis for soil microbial diversity maintenance and proper land management. Soil samples were collected from an experimental field (since 2009) with different soil and water conservation measures, including peanut contour farming (CK), peanuts + vetiver grass hedgerows, peanuts + rice straw mulching (M) and peanuts + vetiver grass hedgerows + rice straw mulching (HM), the abundances, diversities and compositions of bacterial communities were analyzed by high-throughput sequencing of 16S rRNA genes (Illumina Miseq platform), and their relations with soil environmental factors were analyzed by usingcanonical correspondence analysis (CCA) and factor analysis. The results showed that H, M and HM increased soil microbial richness and Shannon index compared with CK, H and M dominated microbial richness, M dominated bacterial diversity, and HM had the highest number of endemic species of bacteria. Soil and water conservation measures affected soil bacterial community structures, compared with CK, M significantly increased the relative abundance of Proteobacteria by 5.1% and decreased the relative abundance of Chloroflexi, while HM significantly increased the relative abundance of Proteobacteria and Bacteroidetes by 5.4% and 1.2% respectively. Principal component analysis (PCA) showed that bacterial community structures were similar between M and HM, but significantly different with those of CK and H. CCAanalysis showed that the activities of xylanase and N-acetyl-β-D-glucosaminidase were closely related to bacterial community composition, and the contents of soil TOC and NO– 3-N were main environmental factors associated with bacterial community.

Sloping land of red soil; Straw mulching;Vetiver grass hedgerows; Bacterial community structure; Soil physiochemical properties

S154.2

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.03.011

成艷紅, 王馨悅, 林小兵,等. 稻草覆蓋和香根草籬措施下坡耕地紅壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征及其影響因素. 土壤, 2021, 53(3): 522–528.

國家自然科學(xué)基金項目(41301235)和江西省重點研發(fā)計劃項目(20181BBF68009)資助。

(qianruhuang@163.com)

成艷紅(1981—)，女，內(nèi)蒙古赤峰人，博士，副研究員，主要從事紅壤退化阻控及生態(tài)修復(fù)研究。E-mail: yanhongch007@163.com