粉壟耕作對甘蔗土壤微生物群落的影響

劉洪 韋本輝 黨柯柯 彭俊偉 李建剛 董元華

摘? 要：粉壟耕作是一種新型的深耕深松的耕作技術(shù)，與常規(guī)耕作方式不同，粉壟耕作能增加耕層土壤深度，從而更好地改善土壤結(jié)構(gòu)。為揭示不同耕作方式對甘蔗種植土壤細(xì)菌和真菌群落的影響，本研究以粉壟耕作和常規(guī)耕作的土壤為研究對象，通過16S rRNA和18S rRNA高通量測序技術(shù)分析不同生態(tài)位（非根際、根際和根表）土壤的細(xì)菌和真菌群落的組成、結(jié)構(gòu)和多樣性的變化，并結(jié)合土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果表明：相比于常規(guī)耕作處理，粉壟耕作處理后的中小團(tuán)聚體（<1 mm）比例增加，而較大團(tuán)聚體（>1 mm）比例則低于常規(guī)耕作處理。粉壟耕作處理土壤中的有效磷和有機(jī)質(zhì)含量明顯增加，而全氮和全磷含量降低。厚壁菌門和綠彎菌門的相對豐度在粉壟耕作處理中顯著增加，并且粉壟耕作處理后的細(xì)菌和真菌群落的alpha多樣性明顯增加，而不同生態(tài)位土壤的微生物群落的alpha多樣性差別不大。對微生物beta多樣性差異而言，粉壟耕作處理的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相比常規(guī)耕作發(fā)生了明顯變化，不同生態(tài)位土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著，而不同生態(tài)位的真菌群落結(jié)構(gòu)差異不大。結(jié)合環(huán)境因子的相關(guān)性分析可知，全氮、有效磷以及有機(jī)質(zhì)含量的變化能顯著影響土壤中微生物特性的變化，并且有效磷和有機(jī)質(zhì)含量的改變是影響土壤微生物群落組成的主要因素。綜上，不同的土壤耕作方式處理下甘蔗土壤的養(yǎng)分和團(tuán)聚體組成發(fā)生改變，土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性存在差異，而微生物群落多樣性和結(jié)構(gòu)的變化受土壤有效磷和有機(jī)質(zhì)的影響。這些研究結(jié)果可為解析甘蔗土壤微生物群落對不同耕作方式的響應(yīng)機(jī)制提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土壤理化性質(zhì);微生物群落;粉壟;高通量測序;耕作方式中圖分類號(hào)：S34.1;S154.3???? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Effect of Deep Vertical Rotary Tillage on Microbial Community in Sugar Cane Soil

LIU Hong， WEI Benhui， DANG Keke， PENG Junwei， LI Jiangang， DONG Yuanhua

1. Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation， Chinese Academy of Sciences / Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences， Nanjing， Jiangsu 210008， China; 2. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China; 3. Cash Crops Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007， China

Deep vertically rotary tillage is a new type of deep ploughing and deep loosening farming technology. Different from conventional farming methods， deep vertically rotary tillage could increase the depth of the cultivated layer soil， thereby better improving the soil structure. In order to reveal the influence of different farming methods on the bacterial and fungal communities of sugarcane planting soil， this study took deep vertically rotary tillage farming and conventional farming treated soil as the research object， and analyzed different ecological niches through 16S rRNA and 18S rRNA high-throughput sequencing technologies （bulk soil， rhizosphere， and rhizoplane） soil bacterial and fungal community composition， structure and diversity changes， combined with soil chemical properties to carry out correlation analysis. The results showed that compared with conventional tillage treatments， the proportion of small and medium aggregates （<1 mm） increased after deep vertically rotary tillage treatment and the proportion of larger aggregates （>1 mm） was lower than that of the conventional tillage treatment. The content of available phosphorus and soil organic matter in the soil treated by deep vertically rotary tillage increased significantly， while the content of total nitrogen and total phosphorus decreased. The relative abundance of phyla Firmicutes and Chloroflexi significantly increased after deep vertically rotary tillage treatment， and the alpha diversity of bacterial and fungal communities after deep vertically rotary tillage treatment increased obviously， while there was no significance observed in the microbial alpha diversity among different niches of soils. In terms of the differences in microbial beta diversity， compared with the conventional tillage treatment， the soil microbial community structure in the deep vertically rotary tillage treatment altered significantly. At the same time， the bacterial community structures varied from different niches， while no obvious difference was observed in the fungal community structure among different niches. Combined with the correlation analysis of environmental factors， the changes in total nitrogen， available phosphorus， and organic matter content could significantly affect the soil microbial characteristics， and the available phosphorus and soil organic matter were the main factors affecting the composition of soil microbial communities. In summary， the composition of sugarcane soil nutrients and aggregates altered under different soil tillage treatments， and there were differences in the structure and diversity of soil bacterial and fungal communities. The diversity and structure of microbial communities under different tillage methods were affected by soil available phosphorus and organic matter. These research results can provide a theoretical basis for analyzing the response mechanism of sugarcane soil microbial communities to different tillage methods.

soil chemical properties; microbial community; deep vertically rotary tillage; high-throughput sequencing; tillage methods

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.03.019

紅壤是我國重要的土壤資源，而紅壤區(qū)域是主要的經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)區(qū)之一，如作為經(jīng)濟(jì)作物之一的甘蔗產(chǎn)量占全國60%以上，在我國經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)中占有重要地位。然而，隨著集約化種植、“減肥減藥”政策以及經(jīng)濟(jì)水平的變化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上對農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)的要求也不斷提高，因此采取更有效的措施對土壤肥力提升具有重大的生產(chǎn)意義。

不同的土壤耕作方式對土壤的影響不同，如20世紀(jì)60年代開始實(shí)行的免耕，即播種前不進(jìn)行任何的土壤耕作以期達(dá)到保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)和土壤保肥的效果，但免耕對土壤養(yǎng)分狀況的改善效果不明顯甚至?xí)?dǎo)致土壤物理性質(zhì)變差;而目前常用的常規(guī)耕作，即淺旋耕，會(huì)導(dǎo)致土壤犁底層上移、耕層土壤變淺、表層土壤板結(jié)，進(jìn)而使得土壤水分滲透能力和通氣性能降低，甚至保水保肥能力減弱。因此合理的土壤耕作方式能有效地改善土壤的水、肥、氣、熱等特性，以提升土壤肥力和土壤健康，從而達(dá)到促進(jìn)作物增加產(chǎn)量與提升品質(zhì)的目的。作為近幾年興起的耕作方式，粉壟耕作是一種新型的深耕深松的耕作技術(shù)（耕作深度能達(dá)到50 cm），該技術(shù)能增加耕層土壤深度，改善土壤結(jié)構(gòu)，如改變土壤團(tuán)聚體顆粒大小組成（從大團(tuán)聚體向中小團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化），以增加土壤的孔隙、降低土壤的容重，改變耕層土壤養(yǎng)分的分布，以提高土壤的保水保肥能力、為作物的生長提供更好的耕層土壤環(huán)境，從而提高作物產(chǎn)量和對養(yǎng)分的利用效率。粉壟耕作技術(shù)的推廣對于一些板結(jié)的土壤，尤其是給種植甘蔗地和草原地土壤的改良帶來了福音。

粉壟耕作除了能夠顯著改變耕層土壤的物理性質(zhì)，促進(jìn)作物根系的生長發(fā)育，增加玉米、小麥、土豆等作物的產(chǎn)量，而且粉壟耕作作為一種土壤擾動(dòng)方式，也能通過改變土壤結(jié)構(gòu)來間接影響土壤酶活特性和微生物區(qū)系等生物學(xué)特性，改變土壤微生物群落的組成、結(jié)構(gòu)、功能及其多樣性。然而，目前關(guān)于粉壟耕作技術(shù)的研究主要集中在其對土壤理化性質(zhì)和作物生長及產(chǎn)量的影響，而其對作物根際土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響研究較少，尚不能滿足其對實(shí)際生產(chǎn)的理論指導(dǎo)要求。因此，研究不同耕作方式下耕層土壤理化性質(zhì)與微生物群落的變化對于進(jìn)一步解析耕作機(jī)理具有重要意義。

本研究基于一種土壤粉壟耕作技術(shù)，以不同土壤耕作方式為研究對象，采用16S rRNA和18S rRNA高通量測序技術(shù)分析廣西南寧甘蔗種植地的土壤微生物群落的組成、結(jié)構(gòu)和多樣性，并結(jié)合土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析，探究粉壟耕作方式下土壤理化性質(zhì)驅(qū)動(dòng)微生物群落變化的土壤微生物學(xué)機(jī)制，以期從微生態(tài)的角度為土壤改良在可持續(xù)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)手段。

? 材料與方法

試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)在廣西壯族自治區(qū)南寧市隆安縣的那桐鎮(zhèn)大滕村（22°99′N， 107°88′E）進(jìn)行，該試驗(yàn)地位于廣西的西南部，為第四紀(jì)紅土，土壤類型為濕熱、鐵鋁亞綱的赤紅壤。氣候類型屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，該地區(qū)年平均降水量1301 mm，而年內(nèi)降水量不均勻，具有較強(qiáng)的季節(jié)性，降水主要集中于6—9月。該地區(qū)年均氣溫為21.8℃，多年平均最高月氣溫為28.4℃，平均最低月氣溫為13.2℃。試驗(yàn)地為平地，無坡度;土地利用方式為甘蔗田。土壤母質(zhì)為第四紀(jì)紅土，肥力中等，土壤質(zhì)地為粉質(zhì)壤土。

?方法

1.2.1? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與土壤樣品的采集? 試驗(yàn)分為2個(gè)耕作處理，分別為常規(guī)旋耕（CK）：采用功率為132 kW拖拉機(jī)，耕作土層深度均為20 cm;粉壟（FL）：采用功率為295 kW粉壟機(jī)，耕作土層深度均為50 cm。試驗(yàn)于2018年4月進(jìn)行，耕作在同一天完成，采用間隔重復(fù)設(shè)計(jì)，重復(fù)4次，即2個(gè)處理（粉壟耕作與常規(guī)耕作），每個(gè)處理包括4個(gè)重復(fù)（4個(gè)小區(qū)），隨機(jī)排列。每個(gè)小區(qū)面積90 m（長15 m，寬6 m），每個(gè)小區(qū)種植11行。供試作物為甘蔗，甘蔗品種為‘桂糖42號(hào)’。各處理按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)習(xí)慣統(tǒng)一供試肥料用量及種類：復(fù)合肥N∶PO∶KO含量均為15%，尿素（含N 46.5%），鉀肥為氯化鉀（含KO 60.0%）。2個(gè)月后采集甘蔗根系及其對應(yīng)的非根際土，及時(shí)分離出根際土和根表土。每個(gè)樣品由周圍5個(gè)樣混合而成，每個(gè)樣品包括3個(gè)重復(fù)，最終收集到2個(gè)耕作方式下3種生態(tài)位（非根際樣品、根際樣品以及根表樣品）的18個(gè)樣品（表1）。

1.2.2? 土壤理化性質(zhì)檢測? 土壤基本理化性質(zhì)的測定均參考魯如坤的方法，其中土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化法測定;土壤全氮含量采用凱氏定氮法測定;土壤全磷含量先采用氫氟酸-次氯酸消煮，然后用鉬藍(lán)比色法測定;土壤有效磷含量先采用0.5 mol/L NaHCO提取，然后用鉬藍(lán)比色法測定。土壤團(tuán)聚體的大小分級(jí)采用Elliott土壤團(tuán)聚體濕篩法測定。

1.2.3? 土壤DNA提取與16S rRNA基因擴(kuò)增子測序? 稱取0.5 g土壤樣品，利用MP土壤DNA提取試劑盒（FastDNA SPIN Kit for Soil， MP Biomedicals， LLC， Solon， OH， USA）并按照說明進(jìn)行土壤DNA提取，并將成功提取的DNA立即置于–20℃冰箱中保存。

利用特異性引物515F（5′-GTGCCAGCMGC CGCGGTAA-3）和907R（5-CCGTCAATTCCTTT GAGTTT-3）對細(xì)菌16S rRNA基因的V4-V5可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增。利用特異性引物528F（5- GCGGTAATTCCAGCTCCAA-3）和706R（5-AA TCCRAGAATTTCACCTCT-3）對真核微生物18S rRNA基因的V4區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增。擴(kuò)增產(chǎn)物用1%的瓊脂糖凝膠檢測特異性，根據(jù)濃度對PCR產(chǎn)物進(jìn)行等質(zhì)量混樣。然后利用建庫試劑盒TruSeq DNA PCR-Free Sample Preparation Kit（Illumina， San Diego， CA， USA）構(gòu)建文庫，文庫構(gòu)建成功后，在Illumina MiSeq平臺(tái)上進(jìn)行測序。

? 數(shù)據(jù)處理

下機(jī)后的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過FLASH（V1.2.7，http：//ccb.jhu.edu/software/FLASH/）拼接，得到原始序列。利用QIIME軟件（V1.9.1， http：//qiime. org/scripts/split_libraries_fastq.html）對原始序列進(jìn)行過濾，過濾后的數(shù)據(jù)通過Usearch（Version 2.13.2）進(jìn)行嵌合體的檢測與去除，最終得到有效數(shù)據(jù)。

所有樣本的有效數(shù)據(jù)經(jīng)過Uparse軟件（Uparse v7.0.1001， http：//www.drive5.com/uparse/）將同源相似性大于等于97%的序列聚類為相同的OTUs（operational taxonomic units），篩選出現(xiàn)頻次最高的序列作為OTUs的代表序列，并利用SILVA132（http：//www.arb-silva.de/）數(shù)據(jù)庫進(jìn)行物種注釋分析。所有OTUs的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系通過MUSCLE軟件（Version 3.8.31， http：//www. drive5.com/muscle/）構(gòu)建。最終以測序數(shù)據(jù)量最小的樣本為標(biāo)準(zhǔn)對所有樣本的OTU豐度數(shù)據(jù)進(jìn)行均一化處理。

基于均一化處理后的OTUs數(shù)據(jù)信息進(jìn)行后續(xù)分析。使用Qiime軟件（Version 1.9.1）計(jì)算豐富度（Richness）、香農(nóng)指數(shù)（Shannon）。用Qiime軟件（Version 1.9.1）計(jì)算Bray-Curtis距離，使用R軟件（Version 3.6.0）的vegan包和ggplot2包繪制PCoA圖和RDA圖。利用R軟件（Version 3.6.0）對不同處理間微生物群落結(jié)構(gòu)差異性進(jìn)行Adonis檢驗(yàn)。微生物群落結(jié)構(gòu)用β多樣性（Bray- Curtis距離）來表征，微生物多樣性用alpha多樣性中的香農(nóng)指數(shù)表征，它們間的相關(guān)性利用Pearson（皮爾森）相關(guān)性來展開分析。

土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel（Version 2016）和SPSS（Version 20.0）軟件進(jìn)行分析，利用SPSS軟件中的單因素ANOVA（Duncan’s multiple range test）計(jì)算不同處理間的差異顯著性，所有圖片由R軟件（Version 3.6.0）繪制，所有表格由Microsoft Word（Version 2016）繪制。所有數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤的形式呈現(xiàn)。

? 結(jié)果與分析

? 粉壟處理下土壤理化性質(zhì)的變化

土壤的理化性質(zhì)分析顯示，經(jīng)過粉壟處理后的土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷含量均顯著高于常規(guī)耕作（表2），其中有機(jī)質(zhì)和有效磷的含量分別為34.51%和46.33?mg/kg，是常規(guī)耕作對應(yīng)含量的3.11倍和3.09倍;而土壤全氮和全磷含量則顯著低于未經(jīng)粉壟的常規(guī)耕作處理。不同耕作方式下的土壤養(yǎng)分差異顯著，這可能是粉壟耕作改變了土層，擾動(dòng)了土壤礦物，使得下層土上翻，并使之釋放出養(yǎng)分。而對于團(tuán)聚體，經(jīng)過粉壟處理的土壤，其團(tuán)聚體大小為1?mm的占比高于常規(guī)耕作，而1?mm以上的團(tuán)聚體則低于常規(guī)耕作處理（表3）。這表明經(jīng)過粉壟處理后，大型團(tuán)聚體被更多地向小型團(tuán)聚體進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并使得其中全量養(yǎng)分可能更易被微生物轉(zhuǎn)化利用成更利于植物根系吸收利用的有效養(yǎng)分。

? 粉壟處理后的微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)變化

土壤細(xì)菌群落的alpha多樣性通過豐富度（Richness）、香農(nóng)指數(shù)（Shannon）來表征?；谕寥兰?xì)菌的16s rRNA和真菌的18s rRNA高通量測序分析表明，不論是細(xì)菌還是真菌，經(jīng)過粉壟耕作處理后，其香農(nóng)指數(shù)和豐富度指數(shù)均明顯高于常規(guī)耕作，而不同生態(tài)位的多樣性指數(shù)差別不大（表4）?；贠TU水平的主坐標(biāo)軸分析（PCoA）結(jié)果顯示，粉壟處理土壤和常規(guī)耕作土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著（=0.001， =0.9243），能沿著軸一明顯區(qū)分（47%），而2種處理下的不同生態(tài)位的細(xì)菌群落則能沿著軸二明顯區(qū)分（15.3%）（圖1A）;對于真菌，粉壟耕作處理土壤和常規(guī)耕作土壤的真菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著（=0.001， = 0.9218），能沿著軸一明顯區(qū)分（57%），而不同生態(tài)位的真菌群落結(jié)構(gòu)差異不大（圖1B）。這表明，粉壟耕作處理后的細(xì)菌和真菌的多樣性明顯提升，微生物群落結(jié)構(gòu)變化顯著，而宿主植物在一定程度也能影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，而對真菌群落結(jié)構(gòu)影響不大。

? 粉壟處理后的細(xì)菌群落組成的變化

基于16S rRNA高通量測序技術(shù)，分析了粉壟耕作處理和常規(guī)耕作下的細(xì)菌微生物群落組成的變化。在門水平上，變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、酸桿菌門（Acido-bacteria）、綠彎菌門（Choloflexi）、厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidetes）在細(xì)菌微生物群落中占主導(dǎo)地位。與常規(guī)耕作相比，粉壟耕作處理下的變形菌門的相對豐度明顯降低，而綠彎菌門和厚壁菌門的相對豐度明顯高于常規(guī)耕作（圖2）。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，2種耕作方式下，變形菌門（Proteobacteria）和厚壁菌門（Firmicutes）的相對豐度隨著離植物根的距離增加而減少，而綠彎菌門（Choloflexi）相對豐度的變化趨勢則恰好相反（圖3）。

? 粉壟處理后土壤理化性質(zhì)與微生物群落的關(guān)系

粉壟處理后的微生物群落與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析表明，土壤理化因子中的全磷（TP）與微生物群落的關(guān)聯(lián)較低，微生物特性中，細(xì)菌群落多樣性對土壤理化因子的響應(yīng)較弱（>0.05），而全氮（TN）、有效磷（AP）以及有機(jī)質(zhì)（SOM）含量與微生物真菌的多樣性、細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)，以及變形菌門和綠彎菌門豐度的相關(guān)性較強(qiáng)（>0.8， <0.05）（圖4），表明全氮、有效磷以及有機(jī)質(zhì)含量的變化能顯著影響土壤中微生物特性的變化。而基于Bray-Curtis距離的典型對應(yīng)分析（RDA）進(jìn)一步表明，以根際微生物群落和土壤理化性質(zhì)為例，不論是細(xì)菌還是真菌，全氮（TN）、有效磷（AP）和有機(jī)質(zhì)（SOM）含量驅(qū)動(dòng)微生物群落結(jié)構(gòu)的變化（圖5）。其中全氮（TP）含量驅(qū)動(dòng)著常規(guī)耕作中的細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)的變化，而有機(jī)質(zhì)和有效磷含量則是驅(qū)動(dòng)粉壟處理下的細(xì)菌和真菌的群落結(jié)構(gòu)的變化，這進(jìn)一步驗(yàn)證了微生物群落與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性。

? 討論

本研究報(bào)道了2種耕作方式下土壤理化性質(zhì)，以及微生物群落組成、多樣性、結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明不同耕作方式下的團(tuán)聚體組成存在一定的差異，粉壟處理后的土壤大團(tuán)聚體更多地向小于1?mm粒徑大小的中、小團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，這主要是由于粉壟處理對土體的擾動(dòng)強(qiáng)度較大，減少了土壤中的大團(tuán)聚體，而增加了土壤中的中、小團(tuán)聚體。BAILEY等發(fā)現(xiàn)土壤中較小的團(tuán)聚體內(nèi)部存在較多的大孔隙，促使其形成的土壤總孔隙和孔隙表面積較大，從而更有利于作物的根系進(jìn)行下扎和增加對水分與礦質(zhì)養(yǎng)分元素的吸收。中小團(tuán)聚體對養(yǎng)分的存儲(chǔ)能力較強(qiáng)，使之更有利于加強(qiáng)作物對土壤養(yǎng)分的吸收，從而對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義，因此粉壟耕作處理比傳統(tǒng)耕作處理對土壤肥力的利用和保持更具有重要意義。在本文中有效磷和有機(jī)質(zhì)含量在粉壟處理中顯著高于常規(guī)耕作處理，而總氮與總磷含量則顯著低于常規(guī)耕作處理，因此，這可能就是土壤總氮、總磷、有效磷和有機(jī)質(zhì)含量在粉壟處理和常規(guī)耕作處理間均存在顯著差異的原因。

不同的土壤特性對土壤微生物群落組成和多樣性均有一定影響。土壤中的有效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量越高，能為土壤提供更多的資源和生態(tài)位，從而容納更多的微生物。在本研究中，粉壟處理明顯降低了變形菌門的豐度，而增加了厚壁菌門和綠彎菌門的相對豐度。研究表明，厚壁菌門及其類別包括芽孢桿菌與植物促生作用有關(guān)，而綠彎菌則與植物光合作用相關(guān)，因此也能在一定程度上促進(jìn)植物的生長發(fā)育。同時(shí)對顯著變化的微生物與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析可知，綠彎菌門與厚壁菌門和總氮含量顯著負(fù)相關(guān)，而和有效磷與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，尤其是綠彎菌門（圖4），表明粉壟處理比常規(guī)耕作更有利于厚壁菌和綠彎菌的生長繁殖。土壤微生物群落的alpha多樣性指數(shù)常用來評(píng)價(jià)微生物群落豐富度和多樣性，粉壟處理后的土壤細(xì)菌和真菌微生物的多樣性明顯高于常規(guī)耕作處理，尤其是真菌的多樣性變化更大。同時(shí)結(jié)合Pearson相關(guān)性分析也表明，甘蔗的根際真菌群落多樣性與總氮呈顯著負(fù)相關(guān)，而與有效磷和有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)。說明粉壟耕作處理后的小團(tuán)聚體的增加使土壤中的孔隙和有效態(tài)養(yǎng)分（有效磷和有機(jī)質(zhì)）含量增加，使土壤中可供微生物利用的資源和空間增加，環(huán)境容納量增加，即生態(tài)位增多，進(jìn)而能容納更多的微生物種類，增加了微生物群落的多樣性。

除了土壤微生物組成和多樣性，土壤特性差異對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)也有重要的影響。本研究中不同耕作方式下的細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)明顯不同（=0.001），尤其是細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)不僅在不同耕作方式下差異顯著，而且在植物的不同生態(tài)位（非根際土、根際土以及根表土）也存在顯著差異，能沿著軸二區(qū)分（圖3）。微生物群落結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)的冗余分析和相關(guān)性分析進(jìn)一步表明，甘蔗根系對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)存在一個(gè)較強(qiáng)的根系過濾作用，表明有效態(tài)養(yǎng)分（有效磷和有機(jī)質(zhì)）驅(qū)動(dòng)粉壟耕作處理過的甘蔗根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)的變化，而總氮驅(qū)動(dòng)常規(guī)耕作處理下的根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)的變化。說明與常規(guī)耕作相比，粉壟耕作可能通過改變環(huán)境因子從而引起土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化。

? 結(jié)論

綜上，粉壟耕作后土壤中的中小團(tuán)聚體比例增加，土壤可供利用的養(yǎng)分包括有效磷和有機(jī)質(zhì)含量明顯提升，甘蔗根際土壤細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)組成發(fā)生變化，尤其是厚壁菌門和綠彎菌門的相對豐度顯著增加，同時(shí)甘蔗根際土壤細(xì)菌群落的多樣性和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。土壤環(huán)境因子中的有效磷和有機(jī)質(zhì)含量的改變是影響土壤微生物群落組成的主要因素。研究結(jié)果可為解析甘蔗土壤微生物群落對不同耕作方式的響應(yīng)機(jī)制提供理論依據(jù)。總的來說，粉壟耕作可通過深度擾動(dòng)土壤結(jié)構(gòu)，使更多有效土壤礦物養(yǎng)分得以釋放，進(jìn)而促使微生物群落的多樣性、組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

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