不同茬口和施氮水平對(duì)南瓜根際細(xì)菌碳分解潛力的影響①

邱虎森，楊慎驕*，周新國(guó)

不同茬口和施氮水平對(duì)南瓜根際細(xì)菌碳分解潛力的影響①

邱虎森1,2，楊慎驕1,2*，周新國(guó)1,2

(1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所，河南新鄉(xiāng) 453002；2 河南商丘農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，河南商丘 476000)

為探明根際細(xì)菌群落多樣性及有機(jī)碳分解功能基因?qū)Ω鞔胧┑捻憫?yīng)特征，以收獲小麥和西瓜后種植的南瓜根際土壤為研究對(duì)象，以兩種施氮水平(純氮施入量分別為1.0、2.0 g/kg)為處理，結(jié)合高通量測(cè)序和PICRUSt功能預(yù)測(cè)解析不同茬口和施氮水平下南瓜根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和參與有機(jī)碳分解代謝細(xì)菌的關(guān)鍵功能基因豐度的差異。結(jié)果表明：各處理南瓜根際土壤細(xì)菌Shannon多樣性指數(shù)和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)無差異；所有處理中變形菌門、擬桿菌門、放線菌門、藍(lán)藻細(xì)菌門相對(duì)豐度之和達(dá)到90%。冗余分析發(fā)現(xiàn)，小麥茬土壤中硝態(tài)氮的含量、西瓜茬土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量對(duì)南瓜根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的作用高于其他理化指標(biāo)。高氮水平下，與西瓜茬相比，小麥茬南瓜根際土壤變形菌門的相對(duì)豐度降低，但擬桿菌門和放線菌門的相對(duì)豐度升高(<0.05)。無論施氮水平高低，與西瓜茬相比，小麥茬南瓜根際土壤分解半纖維素和淀粉類物質(zhì)諸如α-淀粉酶和β-半乳糖苷酶等產(chǎn)酶基因豐度提高。因此，施氮水平并未影響不同茬口土壤南瓜根際土壤微環(huán)境和細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)和多樣性的穩(wěn)定性；但高氮處理下，茬口類型影響參與有機(jī)碳分解的關(guān)鍵細(xì)菌門類相對(duì)豐度。與西瓜茬土壤相比，小麥茬土壤可能更能促進(jìn)南瓜根際土壤有機(jī)碳的分解。

根際土壤；細(xì)菌群落多樣性；有機(jī)碳分解代謝；施氮水平

根際是植物與土壤物質(zhì)和能量交換的活躍區(qū)域[1]，植物通過根系分泌物為根際微生物的生長(zhǎng)提供基質(zhì)和信號(hào)[2-4]，影響著微生物生長(zhǎng)的生態(tài)位、細(xì)菌的形態(tài)和生理等特征[5]。而受根系分泌物形態(tài)的影響，根際微生物則能通過改變根際養(yǎng)分的有效性，影響植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，協(xié)助抵御病原菌侵染和改變對(duì)土壤有機(jī)碳的分解速率[6-9]。土壤微生物是有機(jī)碳分解轉(zhuǎn)化的驅(qū)動(dòng)者，其中，細(xì)菌作為根際最豐富的微生物，它們對(duì)土壤有機(jī)碳分解轉(zhuǎn)化的影響不可忽視[10-11]。

氮作為植物生長(zhǎng)所需的大量元素，氮素水平成為土壤生產(chǎn)力的主要限制性因素。綜合前人研究，施氮量對(duì)土壤細(xì)菌群落的組成和多樣性影響各異。Li等[12]研究發(fā)現(xiàn)，種植玉米的砂質(zhì)黏壤土細(xì)菌群落的多樣性和豐富度隨著氮肥用量的增加而減少；而也有研究發(fā)現(xiàn)施氮量對(duì)常年耕種的農(nóng)田作物根際土壤細(xì)菌組成有顯著影響，但對(duì)細(xì)菌多樣性沒有影響[13-14]。究其原因可能歸為兩個(gè)方面：①土壤類型或者同種土壤的不同種植制度都會(huì)引起土壤理化性質(zhì)的差異和土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的改變，進(jìn)而造成細(xì)菌種群對(duì)氮肥的響應(yīng)各異[15]；②土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的差異致其驅(qū)動(dòng)土壤氮循環(huán)過程的不同，進(jìn)而影響土壤中氮的形態(tài)，而氮形態(tài)可以通過影響植物根系沉積物形態(tài)來調(diào)節(jié)根際土壤細(xì)菌的活性和群落組成[16]。基于反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，由根系分泌物引起的根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的差異也會(huì)直接影響土壤有機(jī)碳的分解代謝[17]。大量研究表明，細(xì)菌對(duì)有機(jī)碳形態(tài)具有選擇利用性[18-19]，相對(duì)于含–CH3的物質(zhì)，含–COOH的有機(jī)物質(zhì)更容易被細(xì)菌礦化；革蘭氏陰性細(xì)菌菌群優(yōu)先選擇易分解態(tài)有機(jī)質(zhì)，而革蘭氏陽性細(xì)菌菌群對(duì)難分解態(tài)有機(jī)質(zhì)的利用更有優(yōu)勢(shì)[8,20]。由于參與有機(jī)碳分解代謝的細(xì)菌種群復(fù)雜多樣，一種細(xì)菌可能含有參與有機(jī)碳分解的多種關(guān)鍵酶基因，單從細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)的水平解釋土壤有機(jī)碳的分解過程遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠[21]。而基于PICRUSt功能預(yù)測(cè)有助于深入挖掘參與有機(jī)質(zhì)分解過程中的關(guān)鍵功能基因豐度的差異。綜上，土壤性質(zhì)和施氮水平調(diào)控細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和參與有機(jī)質(zhì)分解代謝的微生物過程，因此，深入了解不同茬口土壤和施氮水平對(duì)下季作物根際土壤細(xì)菌參與有機(jī)碳分解代謝過程關(guān)鍵功能基因豐度的影響，對(duì)改善種植制度和提高土壤有機(jī)碳的固定能力具有指導(dǎo)性意義。

基于上述目的，本研究以收獲小麥和西瓜后種植的南瓜根際土壤為研究對(duì)象，以施氮水平為處理，通過南瓜盆栽試驗(yàn)研究根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)對(duì)不同茬口土壤和施氮水平的響應(yīng)，重點(diǎn)解析參與有機(jī)碳分解代謝細(xì)菌的關(guān)鍵功能基因表達(dá)特征，為深刻理解根際土壤細(xì)菌群落參與有機(jī)碳分解代謝的生理生態(tài)過程提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

南瓜盆栽試驗(yàn)在河南商丘農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站(34°35.22′ N，1115°34.52′ E)日光溫室內(nèi)開展。供試土壤采自于站內(nèi)農(nóng)田，為西瓜茬土壤和小麥茬土壤，土壤質(zhì)地為砂壤土。采用多點(diǎn)采樣法分別采集西瓜茬和小麥茬表層0 ~ 20 cm土樣，去除動(dòng)植物殘?bào)w及碎石，風(fēng)干后過5 mm篩，充分混合備用。供試土壤基本理化指標(biāo)如表1所示。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)

供試白籽南瓜(日本鐵甲)經(jīng)消毒、漂洗以及催芽后選擇健康且長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽到溫室中裝有10.00 kg風(fēng)干土的盆缽(直徑25 cm′高20 cm)。在南瓜苗移栽定植后(每盆2棵南瓜苗)，按照相當(dāng)于純氮施入量分別為1.00和2.00 g/kg施入復(fù)合肥料(N∶P2O5∶K2O = 15∶15∶15)。按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)置4個(gè)處理，分別為：西瓜茬土+低氮、西瓜茬土+高氮、小麥茬土+低氮和小麥茬土+高氮，每個(gè)處理10個(gè)重復(fù)。在南瓜生長(zhǎng)期間保持溫室白天溫度范圍為18 ~ 30 ℃，夜間溫度低于15 ℃。

1.2 樣品采集與測(cè)定

1.2.1 樣品采集 在種植30 d后，先將南瓜植株從土壤中輕輕拔出，抖掉根系上的松散土，然后將與根系緊密結(jié)合的土壤刷下作為根際土。根際土混合均勻后，經(jīng)過液氮速凍處理，保存在–80 ℃冰箱，用于細(xì)菌群落多樣性分析。收集盆缽中剩余的土壤，混合均勻后用于土壤理化指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.2 樣品測(cè)定 采用Fast DNA?SPIN試劑盒(Qbiogene Inc., USA)提取土壤總DNA，DNA濃度和純度利用NanoDrop2000進(jìn)行檢測(cè)，利用1% 瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA提取質(zhì)量。在設(shè)計(jì)測(cè)序引物時(shí)，在序列中添加bar-code序列以區(qū)分各個(gè)樣品測(cè)序數(shù)據(jù)。用338F(5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′)和806R(5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)引物對(duì)V3 ~ V4可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增程序?yàn)椋?5 ℃預(yù)變性3 min，27個(gè)循環(huán)(95 ℃變性30 s，55 ℃退火30 s, 72 ℃延伸30 s)，最后72 ℃延伸10 min(PCR儀：ABI GeneAmp? 9700型)。擴(kuò)增體系為20 μl，4 μl 5×FastPfu緩沖液，2 μl 2.5 mmol/L dNTPs，0.8 μl引物(5 μmmol/L)，0.4 μl FastPfu聚合酶；10 ng DNA模板。使用2% 瓊脂糖凝膠回收PCR產(chǎn)物，利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit(Axygen Biosciences, Union City, CA, USA)進(jìn)行純化，Tris-HCl洗脫，2% 瓊脂糖電泳檢測(cè)。利用QuantiFluor?-ST(Promega, USA)進(jìn)行檢測(cè)定量。根據(jù)定量結(jié)果和測(cè)序量要求，取PCR產(chǎn)物構(gòu)建測(cè)序文庫。構(gòu)建好的文庫在Illumina Miseq PE300測(cè)序平臺(tái)測(cè)序。

基于《土壤農(nóng)化分析》方法[22]，稱取新鮮土樣，按照水土比10∶1(/)，采用0.01 mol/L KCl浸提，AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量；有效磷采用NaHCO3浸提–鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用NH4OAc浸提–火焰光度法測(cè)定；土壤水分含量采用105 ℃ 烘干稱重法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理在Excel 2007中完成。Shannon多樣性指數(shù)利用QIME 1.80計(jì)算。細(xì)菌群落功能基因預(yù)測(cè)基于PICRUSt分析實(shí)現(xiàn)[23]，通過PICRUSt(PICRUSt軟件存儲(chǔ)了greengene ID對(duì)應(yīng)的KEGG Ortholog(KO)信息)對(duì)OTU豐度表進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并去除16S 標(biāo)記基因在物種基因組中的拷貝(copy)數(shù)目的影響；然后通過每個(gè)OTU 對(duì)應(yīng)的greengene ID，獲得OTU對(duì)應(yīng)的(KO)信息；并計(jì)算各功能基因?qū)?yīng)的KO豐度，該分析可在http://huttenhower.sph.harvard.edu/galaxy/中在線實(shí)現(xiàn)?；赗 3.4.3的vegan包，采用非參數(shù)多元統(tǒng)計(jì)比對(duì)組間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異；基于SPSS 16.0配對(duì)T檢驗(yàn)研究組間土壤理化性質(zhì)的差異；基于STAMP的Welch T檢驗(yàn)對(duì)比組間微生物種屬差異和組間參與氮循環(huán)的功能基因相對(duì)豐度差異；采用雙因素方差分析揭示不同茬口土壤和施氮水平對(duì)南瓜根際細(xì)菌Shannon多樣性以及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響?；贑anoco 4.5冗余分析揭示土壤理化性質(zhì)對(duì)根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的作用。所有作圖在Origin 8.5中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)的差異

配對(duì)T檢驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表2)，不同茬口土壤和施氮水平并未影響土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量，且土壤中以硝態(tài)氮含量為主。但不同茬口土壤顯著影響低氮處理?xiàng)l件下有效磷的含量，有效磷在小麥茬土壤中的含量約為在西瓜茬土壤中的1.7倍(<0.05)。在西瓜茬土壤中，高氮處理土壤有效磷的含量約為低氮處理土壤的2倍(<0.05)。在小麥茬土壤中，高氮處理土壤速效鉀的含量為426.01 mg/kg，約為低氮處理土壤的1.5倍(<0.05)。

表2 土壤理化性質(zhì)差異

注：表中不同小寫字母代表同種茬口土壤條件下不同施氮水平之間差異在<0.05水平顯著；不同大寫字母代表同種施氮水平下不同茬口土壤之間差異在<0.05水平顯著。

2.2 細(xì)菌種群多樣性及群落結(jié)構(gòu)的差異

基于圖1的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同茬口土壤和施氮水平并未改變根際土壤細(xì)菌Shannon多樣性指數(shù)，且對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響不顯著(表3，>0.05)。在門水平上對(duì)土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，所有處理細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)中相對(duì)豐度較高的群體為變形菌門(Proteo-bacteria)、擬桿菌門(Bacterodidetes)、放線菌門(Actinobacteria)和藍(lán)藻細(xì)菌門(Cyanobacteria)，四者之和約達(dá)到90%(圖2A)。與西瓜茬土壤高氮處理相比，小麥茬土壤高氮處理根際變形菌門的相對(duì)豐度降低，但擬桿菌門和放線菌門的相對(duì)豐度均升高(<0.05)。在屬水平上，相對(duì)豐度前20位的菌屬主要屬于變形菌門、擬桿菌門和綠彎菌門(Chloroflexi)，其中變形菌門假單胞菌屬()和擬桿菌門黃桿菌屬()為各處理的優(yōu)勢(shì)菌屬(圖2B)。在西瓜茬土壤中，與低氮處理相比，高氮處理降低了氫噬胞菌屬(的相對(duì)豐度(<0.05)。與西瓜茬土壤低氮處理相比，小麥茬土壤低氮處理明顯提高了假單胞菌屬的相對(duì)豐度(<0.05)。與西瓜茬土壤高氮處理相比，小麥茬土壤高氮處理明顯提高了假黃單胞菌屬()、根瘤菌屬()、黃桿菌屬()、新鞘氨醇桿菌屬()和節(jié)桿菌屬()的相對(duì)豐度(圖2B，<0.05)。冗余分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀以及含水量對(duì)小麥茬土壤和西瓜茬土壤根際細(xì)菌群落的解釋率分別為98.8% 和98.2%，其中小麥茬土壤中硝態(tài)氮的作用大于其他指標(biāo)，而在西瓜茬土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的作用相對(duì)更大(圖3)。

2.3 參與碳分解代謝的關(guān)鍵功能基因豐度差異

基于圖4和Welch’s T檢驗(yàn)的結(jié)果表明，在同種茬口土壤條件下，施氮水平對(duì)參與有機(jī)碳分解代謝的關(guān)鍵功能基因豐度的影響不大；但在相同施肥水平下，參與有機(jī)碳分解代謝的關(guān)鍵功能基因豐度受不同茬口土壤的影響顯著。在低氮處理下，小麥茬土壤顯著提高了根際含有α-淀粉酶基因(K01176)和β-半乳糖苷酶基因的豐度(<0.05)。在高氮處理下，小麥茬土壤顯著提高了根際含有β-半乳糖苷酶基因的豐度(<0.05)。

3 討論

3.1 土壤理化性質(zhì)對(duì)根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同茬口和施氮水平并未改變根際土壤細(xì)菌Shannon多樣性指數(shù)和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，說明南瓜經(jīng)過為期1個(gè)月的生長(zhǎng)，土壤根際細(xì)菌群落組成已經(jīng)相當(dāng)穩(wěn)定。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理間影響根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的關(guān)鍵因子差異逐漸消失，根際微環(huán)境的穩(wěn)定，導(dǎo)致不同處理根際細(xì)菌所處的根際土壤微環(huán)境較為一致，并未引起不同處理間細(xì)菌群落多樣性的改變[24-25]。冗余分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀以及含水量對(duì)小麥茬土壤和西瓜茬土壤根際細(xì)菌群落的解釋率分別為98.8% 和98.2%，其中小麥茬土壤中硝態(tài)氮的作用大于其他指標(biāo)，而在西瓜茬土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的作用相對(duì)更大，說明可利用氮源含量的高低在調(diào)控土壤根際細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)中起著至關(guān)重要的作用[12]。而各處理間南瓜根際土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量差異不顯著，這也是導(dǎo)致不同處理間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性較穩(wěn)定的原因之一。基于表2的結(jié)果，小麥茬與西瓜茬南瓜根際土壤有效磷的含量存在差異，但這種差異不足以改變細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成，也側(cè)面說明土壤有效磷不是調(diào)控細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的限制因子。

3.2 根際土壤參與有機(jī)碳分解代謝細(xì)菌功能菌群的變化

在門水平上對(duì)土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，所有處理細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)中相對(duì)豐度較高的群體為變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacterodidetes)和放線菌門(Actinobacteria)，三者之和約達(dá)到90%，說明這3大門類的細(xì)菌種群具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，無論是土壤環(huán)境的改變還是人為活動(dòng)的影響，都不會(huì)影響細(xì)菌三大門類的主導(dǎo)地位[13,26]，但環(huán)境的差異會(huì)影響到其相對(duì)豐度的變化。大量研究認(rèn)為，土壤可利用碳源含量及形態(tài)的改變都會(huì)影響參與碳分解的微生物種類和生物量[8,18]。變形菌門在易分解有機(jī)碳組分的分解中占主導(dǎo)地位，擬桿菌門種群可以表達(dá)糖基水解酶參與纖維素和半纖維素分解的程度[27-28]，而放線菌門屬于主要參與難分解有機(jī)碳降解的門類[29]。在本研究中，高氮處理下，小麥茬南瓜根際土壤變形菌門的相對(duì)豐度低于西瓜茬土壤，但擬桿菌門和放線菌門的相對(duì)豐度高于西瓜茬土壤。這從側(cè)面說明在高氮處理下，小麥茬南瓜根際土壤中易利用碳源的含量可能低于西瓜茬南瓜根際土壤[30]，但參與難分解有機(jī)碳組分微生物種群的增加可能會(huì)加速小麥茬南瓜根際碳后期的分解速率。

基于圖4和Welch’s T檢驗(yàn)的結(jié)果，施氮水平對(duì)同種茬口南瓜根際土壤參與有機(jī)碳分解的關(guān)鍵功能基因豐度無顯著影響，說明氮素含量雖然在細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)中的作用較大，但并不是限制有機(jī)碳分解的因子。但無論是在低氮處理還是在高氮處理，小麥茬土壤β-半乳糖苷酶基因(K01190)的豐度均顯著高于西瓜茬土壤；另外，在低氮處理下，與西瓜茬南瓜根際土壤相比，小麥茬南瓜根際土壤顯著提高了含有α-淀粉酶基因(K01176)豐度。研究表明β-半乳糖苷酶基因是編碼β-半乳糖苷酶的基因，β-半乳糖苷酶是分解半纖維素的關(guān)鍵酶類，而α-淀粉酶基因編碼形成α-淀粉酶，可以水解淀粉內(nèi)部的α-1,4-糖苷鍵，水解產(chǎn)物為糊精、低聚糖和單糖[30]?？傊@兩種基因都是促進(jìn)復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單有機(jī)物質(zhì)的關(guān)鍵，因而小麥茬土壤根際細(xì)菌可能會(huì)加速有機(jī)質(zhì)分解過程[26]。

4 結(jié)論

1)不同茬口土壤和施氮水平并未改變南瓜根際土壤細(xì)菌Shannon多樣性指數(shù)和群落結(jié)構(gòu)，可利用氮源含量在調(diào)節(jié)南瓜根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)中的作用至關(guān)重要。

2)高氮處理下，小麥茬土壤根際細(xì)菌群落中參與難分解有機(jī)物質(zhì)的種群豐度提升；且無論施氮高低，與西瓜茬土壤相比，小麥茬土壤的南瓜根際參與有機(jī)質(zhì)分解的關(guān)鍵基因豐度顯著提升，因此，與小麥茬土壤相比，西瓜茬土壤更有利于有機(jī)碳的固定。

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Effects of Different Crop Rotation and Nitrogen Fertilization on Carbon Decomposition Potential of Pumpkin Rhizosphere Bacteria

QIU Husen1,2, YANG Shenjiao1,2*, ZHOU Xinguo1,2

(1 Farmland Irrigation Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xinxiang, Henan 453002, China; 2 National Agro-ecological System Observation and Research Station of Shangqiu, Shangqiu, Henan 476000, China)

In order to understand better the responses of rhizosphere bacterial diversity and organic carbon decomposition metabolism genes to tillage measures, rhizosphere soils of pumpkin rotated with wheat or watermelon were taken as test objects, and two nitrogen levels (N, 1.0 and 2.0 g/kg) were designed, the rhizosphere bacterial community structure and abundance of organic carbon decomposition metabolism genes were analyzed based on high-throughput sequencing technologies and PICRUSt analysis. The results showed that no significant difference was found in bacterial Shannon diversity index and community structure between different treatments. Proteobacteria, Bacterodidetes, Actinobacteria and Cyanobacteria were four dominant phyla in rhizosphere bacterial community structures under all treatments, with the sum of relative abundance reached 90%. Redundancy analysis showed that nitrate nitrogen in soils rotated with wheat, ammonium nitrogen and nitrate nitrogen in soils rotated with watermelon, played more important role in regulating bacterial community structure than those of other physiochemical indexes. At high nitrogen level, the relative abundance of Proteobacteriain soils rotated with wheat was lower than that in soils rotated with watermelon, but the relative abundance of Bacterodidetes and Actinobacteria was higher than that in soils rotated with watermelon (<0.05). The abundances of enzymes gene expression such as α-amylase and β-galactosidase, important for the decomposition of hemicellulose and starch, were higher in soils rotated with wheat compared to that in soils rotated with watermelon. In conclusion, crop rotation and nitrogen application influence little on the microenvironment of pumpkin rhizosphere soil and the stability of bacterial community structure and diversity. At high nitrogen level, soil types rotated with different crops affect the relative abundance of bacterial phylum participating in organic carbon decomposition. The decomposition rate of organic carbon in soils rotated with wheat is higher than that in soils rotated with watermelon.

Rhizosphere soil; Bacterial diversity; Organic carbon decomposition metabolism; Nitrogen fertilization

S154.1

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.01.018

邱虎森, 楊慎驕, 周新國(guó). 不同茬口和施氮水平對(duì)南瓜根際細(xì)菌碳分解潛力的影響. 土壤, 2021, 53(1): 133–139.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51609246)和河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)(192102110087)資助。

(yangshenjiao@hotmail.com)

邱虎森(1987—)，男，河南項(xiàng)城人，博士，助理研究員，主要從事土壤生物與元素循環(huán)研究。E-mail: qiuhusen2008@163.com