水肥一體化下蘋(píng)果園區(qū)域的溶解性有機(jī)物以及微生物群落多樣性演化

摘要：為了探究水肥一體化技術(shù)對(duì)黃土高原地區(qū)蘋(píng)果園土壤肥力的影響，以黃土高原水肥一體化蘋(píng)果園為調(diào)查對(duì)象，研究節(jié)水灌溉方式下果園的土壤理化性質(zhì)、水溶性有機(jī)物及微生物多樣性。于2021—2023年采集黃土高原有代表性的20個(gè)水肥一體化成年蘋(píng)果園中滴灌帶下、行間中心兩個(gè)位置的土樣分別代表水肥一體化區(qū)域和非水肥一體化區(qū)域，每個(gè)區(qū)域分0～20、20～40、40～60 cm 3個(gè)土層。分析各區(qū)域土層的土壤理化性質(zhì)、土壤水溶性有機(jī)物（DOM）組分與微生物群落多樣性的演化。調(diào)查分析結(jié)果表明，果園土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀和堿解氮含量在0～20、20～40、40～60 cm這3個(gè)土層中水肥一體化區(qū)域均高于非水肥一體化區(qū)域，且隨著土層越深含量越低。在果園水肥一體化區(qū)域與非水肥一體化區(qū)域中，確定的DOM 主要組分以腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)為主。不同區(qū)域下，C4（富里酸）熒光強(qiáng)度均為最高，C3（短波類(lèi)色氨酸）、C2（類(lèi)腐殖質(zhì)物質(zhì)）次之，C1（類(lèi)胡敏酸）最低。水肥一體化區(qū)域的總熒光強(qiáng)度均高于非水肥一體化區(qū)域。水肥一體化區(qū)域的紫外可見(jiàn)吸收光譜（SUVA254）高于非水肥一體化區(qū)域，而非水肥一體化區(qū)域的SR高于水肥一體化區(qū)域。2個(gè)區(qū)域之間熒光指標(biāo)FI和腐殖化系數(shù)HIX表現(xiàn)出了相反的趨勢(shì)，水肥一體化區(qū)域的HIX高于非水肥一體化區(qū)域，水肥一體化區(qū)域的HIX在6.36～11.06之間波動(dòng)，平均值為7.92。水肥一體化區(qū)域的α多樣性指標(biāo)Chao1、ACE、Shannon、Simpson指數(shù)均高于非水肥一體化區(qū)域，水肥一體化區(qū)域土壤中物種細(xì)菌門(mén)變形桿菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteriota）、黏菌門(mén)（Myxococcota）、放線菌門(mén)（Actinobacteriota）、芽單胞菌門(mén)（Gemmatimonadota）豐度相對(duì)較高，非水肥一體化區(qū)域則相反，所含豐度較低。水肥一體化區(qū)域真菌門(mén)物種中子囊菌門(mén)（Ascomycota）、被孢霉門(mén)（Mortierellomycota）、捕蟲(chóng)霉門(mén)（Zoopagomycota）、毛霉門(mén)（Mucoromycota）、擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota）以及未分類(lèi)真菌（unclassified_Fungi）豐度較高，非水肥一體化區(qū)域反而較低，但非水肥一體化區(qū)域中壺菌門(mén)（Chytridiomycota）、羅茲菌門(mén)（Rozellomycota）豐度較高，水肥一體化區(qū)域反而較低。水肥一體化區(qū)域的細(xì)菌OTU數(shù)是非水肥一體化區(qū)域的2.5倍，2個(gè)區(qū)域的真菌OTU總數(shù)差異不大。因此，調(diào)查果園水肥一體化不同區(qū)域不同的養(yǎng)分輸入改變了土壤DOM成分和微生物群落結(jié)構(gòu)，水肥一體化區(qū)域土壤的DOM成分和微生物群落多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于非水肥一體化區(qū)域，兩者與水肥一體化具有緊密聯(lián)系，對(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)和果園健康度起到極大影響。

關(guān)鍵詞：水肥一體化；蘋(píng)果園；土壤理化性質(zhì)；水溶性有機(jī)物；土壤微生物群落

中圖分類(lèi)號(hào)：S661.106" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）24-0249-09

收稿日期：2023-12-04

基金項(xiàng)目：國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)（編號(hào)：CARS-27）。

作者簡(jiǎn)介：梁 潔（1998—），女，甘肅靜寧人，碩士研究生，主要從事果樹(shù)生理生態(tài)研究。E-mail：1723805545@qq.com。

通信作者：張林森，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事果樹(shù)生理生態(tài)研究。E-mail：linsenzhang@163.com。

水肥一體化是一種節(jié)水灌溉與施肥相結(jié)合的農(nóng)業(yè)技術(shù)，是根據(jù)果樹(shù)不同的水肥需求，將可溶性固體或液體肥料組合成肥料溶液，加入至水肥灌溉設(shè)備中，與灌溉水一起輸送至果樹(shù)根部土壤的過(guò)程^［1-2］，不同含水量對(duì)土壤化學(xué)元素的流動(dòng)、微生物生長(zhǎng)及植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收均有重要影響^［3］。目前，現(xiàn)代矮砧蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)園大多應(yīng)用水肥一體化技術(shù)進(jìn)行果樹(shù)栽培，過(guò)量灌水會(huì)抑制和傷害根系生長(zhǎng)發(fā)育及增加氮素等營(yíng)養(yǎng)元素的淋洗損失^［4］。水和肥料結(jié)合施肥最適合在黃土高原地區(qū)，在果樹(shù)補(bǔ)水的同時(shí)施用優(yōu)質(zhì)肥料。與純施肥相比，效果更明顯，更有利于果樹(shù)吸收。僅在適宜的灌溉施肥制度下，才能在一定程度上促進(jìn)根系對(duì)水分的吸收利用^［5］。

植物凋落物、根系分泌物、有機(jī)質(zhì)和微生物生物量碳輸入是土壤溶解性有機(jī)物（DOM）主要來(lái)源^［6-7］。DOM作為陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)連接的紐帶，為微生物吸收機(jī)制提供了一個(gè)水環(huán)境。DOM的含量和組分是影響土壤肥力和質(zhì)量的主要因素^［8］。土壤DOM是土壤有機(jī)質(zhì)中最具有生物有效性的部分，它的存在有助于土壤微生物對(duì)養(yǎng)分的分解、吸收、轉(zhuǎn)化和利用，微生物的活性與土壤DOM的含量高低有著密切聯(lián)系^［9-10］。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)主要是指土壤中各主要微生物群（包括細(xì)菌、真菌、放線菌等）的數(shù)量和各主要微生物群的比例。結(jié)構(gòu)和功能的變化與土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的變化有關(guān)^［11-13］，代表著微生物群落的穩(wěn)定性，也反映土壤生態(tài)機(jī)制和土壤脅迫對(duì)微生物群落的影響。由于其能較早地預(yù)測(cè)土壤養(yǎng)分及環(huán)境質(zhì)量的變化，被認(rèn)為是最有潛力的敏感性生物指標(biāo)之一^［14］。土壤微生物多樣性是表征土壤肥力和不同生態(tài)系統(tǒng)生物群的重要生物指標(biāo)^［15］。然而，利用土壤DOM和土壤微生物多樣性探究水肥一體化區(qū)域土壤肥力和生物區(qū)系的研究鮮有報(bào)道，因此，本研究針對(duì)水肥一體化區(qū)域與非水肥一體化區(qū)域土壤的DOM和微生物多樣性之間的差異性進(jìn)行研究分析，以期為我國(guó)蘋(píng)果水肥一體化建設(shè)提供有益借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

于黃土高原地區(qū)不同果園進(jìn)行采樣，該地區(qū)海拔較高、光照充足，這一地區(qū)的特點(diǎn)是半濕潤(rùn)溫帶大陸性季風(fēng)氣候，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，冬季寒冷，夏季潮濕。年平均氣溫和降水量分別為8～13 ℃和300～750 mm，其中60%～80%降水量集中在6—9月。年平均蒸發(fā)量為1 400～2 000 mm。黃土高原地區(qū)由于水源不足，降水偏多，大部分地區(qū)為果樹(shù)園，水分是這一地區(qū)磷開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要制約因素。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2021—2023年在黃土高原主要蘋(píng)果產(chǎn)區(qū)陜西（千陽(yáng)、乾縣、彬縣、旬邑、淳化、白水、洛川、永壽等）和甘肅（鎮(zhèn)原縣、寧縣、慶城等）選擇采集有代表性的20個(gè)水肥一體化果園中水肥一體化區(qū)域與非水肥一體化區(qū)域0～60 cm的土樣，分為0～20、20～40、40～60 cm 3個(gè)土層。每個(gè)果園隨機(jī)按“S”形分布16個(gè)點(diǎn)，行間、行內(nèi)均勻采集，并將同一個(gè)蘋(píng)果園采集同一土層的所有土壤均勻混合成一個(gè)樣品，放入冰盒中，24 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，一部分儲(chǔ)存至4 ℃冰箱，一部分放至實(shí)驗(yàn)室攤開(kāi)風(fēng)干。其中，0～20 cm 土層的部分樣品過(guò)2 mm篩（預(yù)先用乙醇清洗），除去大根和石塊。過(guò)篩去除雜物，放入無(wú)菌管中，在路途中放入-20 ℃的車(chē)載冰箱，24 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，放入-80 ℃的超低溫冰箱，用于隨后的DNA提取和微生物測(cè)序分析。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定每個(gè)土壤樣品的理化性質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用外加熱法，用K2CrO7-H2SO4溶液氧化土壤有機(jī)質(zhì)后，采用滴定儀測(cè)定^［16］。土壤速效磷的測(cè)定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提鉬銻抗比色法。速效鉀的測(cè)定采用1 mol/L NH4OAc浸提火焰光度法^［17］。

1.3.2 土壤溶解性有機(jī)物（DOM）測(cè)定 使用“1.2”節(jié)提到的0～20 cm風(fēng)干土壤樣品進(jìn)行DOM提取。稱(chēng)取3 g的土壤樣品過(guò)0.15 mm篩后放入 50 mL 的圓底離心管中。加入30 mL超純水，并將樣品在恒溫（60 ℃）下以300 r/min在水浴振蕩搖床中振蕩 30 min。使用高速離心機(jī)將樣品高速（8 000 r/min）離心6 min，并將離心后的濾液通過(guò)0.45 μm濾膜過(guò)濾，過(guò)濾后得到待測(cè)濾液。DOM含量采用DOC表示，并使用總有機(jī)碳分析儀進(jìn)行測(cè)定（TOC-L，Shimadzu，Japan）。使用紫外光譜儀（UV-1780，Shimadzu，Japan），采用10 mm石英比色皿在波長(zhǎng)為250～400 nm的紫外吸光度（SUVA254）進(jìn)行比色分析。使用熒光光譜儀（F97 Pro，Lengguang Tech.，China）通過(guò)測(cè)量基于激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)范圍分別為200～500 nm和250～550 nm下的熒光強(qiáng)度來(lái)建立EEMs。為了評(píng)估DOM的組成，應(yīng)用EEMs分析樣品的熒光組分。熒光激發(fā)波長(zhǎng)范圍為200～500 nm，激發(fā)采樣間隔為 5 nm，發(fā)射波長(zhǎng)范圍為 250～550 nm，發(fā)射采樣間隔為2 nm，掃描速度為 1 200 nm/min。采用平行因子（PARAFAC）方法^［18］對(duì)三維熒光光譜分析結(jié)果進(jìn)行分組和鑒定。

1.3.3 微生物多樣性測(cè)定 通過(guò)16S/ITS rDNA擴(kuò)增子測(cè)序技術(shù)鑒定細(xì)菌和真菌多樣性，根據(jù)制造商提供的使用說(shuō)明，按照步驟使用試劑盒［天根生物科技（北京）有限公司］，取待分析的水肥一體化區(qū)域和非水肥一體化區(qū)域土樣，從0～20 cm土層篩掉草根等雜物的土壤樣品中提取脫氧核糖核酸（DNA）。然后應(yīng)用Nanodrop ND-2000 UV-VIS紫外-分光光度計(jì)（美國(guó)威爾明頓賽默飛世爾科技）檢測(cè)DNA的質(zhì)量和濃度。并利用1.8%瓊脂凝膠電泳檢測(cè)脫氧核糖核酸提取的完整性和大小。16S/ITS rRNA 基因測(cè)序由中國(guó)北京百邁客生物公司完成，使用根據(jù)保守區(qū)設(shè)計(jì)得到引物，在引物末端加上測(cè)序接頭進(jìn)行PCR擴(kuò)增反應(yīng)，并利用凝膠回收試劑盒（Omega Inc.，美國(guó)佐治亞州諾克羅斯）對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行純化、定量和均一化進(jìn)行測(cè)序文庫(kù)建設(shè)^［19］。建好的文庫(kù)首先進(jìn)行質(zhì)檢，質(zhì)檢合格后采用Illumina NovaSeq 6000平臺(tái)進(jìn)行細(xì)菌和真菌群落測(cè)序，測(cè)序結(jié)束后對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，評(píng)估數(shù)據(jù)質(zhì)量是通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理各階段樣品序列數(shù)目來(lái)進(jìn)行的，主要是通過(guò)統(tǒng)計(jì)各階段的序列長(zhǎng)度，序列數(shù)等參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估后進(jìn)行生物信息的分析。

1.4 數(shù)據(jù)整理與分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Office excel 2021分析，使用Origin 2023b和GraphPad Prism version 8.0.0 for Windows繪圖軟件作圖，數(shù)據(jù)利用IBM SPSS 25.0進(jìn)行方差分析（ANOVA），在0.05的水平上，使用Duncans的多范圍檢驗(yàn)比較處理方法是否有顯著差異。PARAFAC過(guò)程使用MAT LAB 7.0（Mathworks，Natick，MA）和DOM Fluor工具箱（Stedmon 2008）。細(xì)菌和真菌相關(guān)生物信息的分析主要通過(guò)百邁客云平臺(tái)（http：//www.biocloud.net/）進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥一體化區(qū)域土壤的理化性質(zhì)

由圖1可知，各土壤養(yǎng)分在不同區(qū)域隨著土層深度增加而降低，在各養(yǎng)分最高的土層0～20 cm處，水肥一體化區(qū)域速效鉀、速效磷、有機(jī)質(zhì)和堿解氮的平均值依次為462.56 mg/kg、47.37 mg/kg、22.96 g/kg、185.06 mg/kg，比非水肥一體化區(qū)域各養(yǎng)分指標(biāo)平均值依次高了82.30%、121.48%、162.24%、202.29%。非水肥一體化區(qū)域和水肥一體化區(qū)域的平均數(shù)差異隨土層深度的增加而降低。

2.2 溶解性有機(jī)物（DOM）的特性

2.2.1 熒光激發(fā)發(fā)射光譜-平行因子分析（EEM-PARAFAC）組分

由圖2可知，說(shuō)明水肥一體化區(qū)域和非水肥一體化區(qū)域的DOM主要組分以腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)為主，C1組分代表了類(lèi)胡敏酸（Ex/Em=260 nm/455 nm），其分子結(jié)構(gòu)中的核有芳香環(huán)、雜環(huán)和多環(huán)化合物，C2（Ex/Em=275 nm/475 nm）代表類(lèi)腐殖質(zhì)物質(zhì)^［20］，C3為短波類(lèi)色氨酸（Ex/Em=225 nm/335 nm），歸屬為類(lèi)蛋白質(zhì)^［21］，C4為富里酸（Ex/Em=240 nm/395 nm），屬于類(lèi)腐殖酸類(lèi)物質(zhì)。

2.2.2 不同水肥一體化區(qū)域土壤的DOM熒光強(qiáng)度

由圖3-a可知，水肥一體化區(qū)域與非水肥一體化區(qū)域0～20 cm土層土壤樣品EEM-PARAFAC組分熒光強(qiáng)度的差異。不同果園間的熒光強(qiáng)度不同，但總體來(lái)說(shuō)水肥一體化區(qū)域的總熒光強(qiáng)度均高于非水肥一體化區(qū)域，水肥一體化區(qū)域的總熒光強(qiáng)度較非水肥一體化區(qū)域高106.72%。且2個(gè)區(qū)域相同，均為C4所占比最高，C3、C2所占比例次之，C1所占比例最低。同時(shí)，由圖3-a和圖3-b可知，總熒光強(qiáng)度高低和DOC含量高低呈正相關(guān)。水肥一體化區(qū)域與非水肥一體化區(qū)域0～20 cm土層土壤DOC含量平均值分別為491.34、227.10 mg/kg。

2.2.3 不同水肥一體化區(qū)域土壤的DOM光學(xué)指標(biāo)特征

水肥一體化區(qū)域與非水肥一體化區(qū)域的SUVA254和SR，由圖4-a和圖4-b可知，不同果園之間紫外可見(jiàn)吸收光譜值（SUVA254）相差較大，總體來(lái)講，水肥一體化區(qū)域的紫外可見(jiàn)吸收光譜（SUVA254）高于非水肥一體化區(qū)域，而非水肥一體化區(qū)域SR高于水肥一體化區(qū)域。 為了更好地理解不同區(qū)域的土壤（DOM）的來(lái)源特征，計(jì)算了FI，由圖4-c和圖4-d可知 水肥一體化區(qū)域的HIX高于非水肥一體化區(qū)域，水肥一體化區(qū)域的HIX在6.36～11.06之間波動(dòng)，平均值為7.92。非水肥一體化區(qū)域的腐殖化系數(shù)HIX在3.21～5.74之間波動(dòng)，波動(dòng)較大，平均值為4.59。在水肥一體化區(qū)域與非水肥一體化區(qū)域之間熒光指標(biāo)FI和腐殖化系數(shù)HIX表現(xiàn)出了相反的趨勢(shì)。

2.3 不同水肥一體化區(qū)域土壤微生物

2.3.1 不同水肥一體化區(qū)域土壤微生物群落多樣性

α多樣性（Alpha diversity）反映的是單個(gè)樣品物種豐富度（richness）及物種多樣性（diversity），有多種衡量指標(biāo)：Chao1、ACE、Shannon、Simpson指數(shù)，Chao1和ACE指數(shù)衡量物種豐富度即物種數(shù)量的多少。由圖5可知，無(wú)論是細(xì)菌還是真菌，水肥一體化區(qū)域的4種指標(biāo)均表現(xiàn)為高于非水肥一體化區(qū)域，說(shuō)明水肥一體化可提高該區(qū)域土壤微生物群落物種豐富度和均勻度，從而增加了水肥一體化區(qū)域土壤微生物群落的多樣性。

2.3.2 不同水肥一體化區(qū)域土壤微生物群落物種分布與豐度

分析門(mén)水平下微生物物種分布，由圖6-a細(xì)菌物種分布圖發(fā)現(xiàn)，非水肥一體化區(qū)域的物種分布相對(duì)不穩(wěn)定，水肥一體化區(qū)域的物種分布較穩(wěn)定，主要細(xì)菌門(mén)為變形桿菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteriota）、厚壁菌門(mén)（Firmicutes）、擬桿菌門(mén)（Bacteroidota），其中，變形桿菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteriota）、擬桿菌門(mén)（Bacteroidota）在水肥一體化區(qū)域表現(xiàn)突出，而厚壁菌門(mén)（Firmicutes）在非水肥一體化區(qū)域表現(xiàn)相對(duì)突出。相比細(xì)菌物種分布，真菌物種分布相對(duì)穩(wěn)定（圖6-b）。主要真菌門(mén)為壺菌門(mén)（Chytridiomycota）、子囊菌門(mén)（Ascomycota）、擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota），不同區(qū)域在真菌物種分布方面相差不大。

根據(jù)每個(gè)樣品的物種組成和相對(duì)豐度進(jìn)行物種熱圖分析（圖6-c、圖6-d）。細(xì)菌方面，水肥一體化區(qū)域土壤中物種變形桿菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteriota）、黏菌門(mén)（Myxococcota）、放線菌門(mén)（Actinobacteriota）、芽單胞菌門(mén)（Gemmatimonadota）豐度相對(duì)較高，非水肥一體化區(qū)域則相反，所含豐度較低。水肥一體化區(qū)域真菌物種中子囊菌門(mén)（Ascomycota）、被孢霉門(mén)（Mortierellomycota）、捕蟲(chóng)霉門(mén)（Zoopagomycota）、毛霉門(mén)（Mucoromycota）、擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota）以及未分類(lèi)真菌（unclassified_Fungi）豐度較高，非水肥一體化區(qū)域反而較低，但非水肥一體化區(qū)域中壺菌門(mén)（Chytridiomycota）、羅茲菌門(mén)（Rozellomycota）豐度較高，水肥一體化區(qū)域反而較低。

2.3.3 不同水肥一體化區(qū)域土壤微生物群落主成分分析

由圖7-a可知，細(xì)菌群落PC1的解釋率為68.64%，PC2的解釋率為20.45%，兩者的總貢獻(xiàn)率為89.09%。由圖7-b可知，真菌群落PC1的解釋率為66.13%，PC2的解釋率為6.32%，兩者的總貢獻(xiàn)率為72.45%。從細(xì)菌角度來(lái)觀察，水肥一體化區(qū)域樣品在PCA圖中距離較近，非水肥一體化區(qū)域樣品在PCA圖中距離較遠(yuǎn)，而真菌群落2組樣品距離較遠(yuǎn)，表明不同類(lèi)型的果園細(xì)菌群落存在較小的差異，而真菌群落差異較大。

2.3.4 不同水肥一體化區(qū)域土壤微生物群落物種差異分析

由圖8可知，水肥一體化區(qū)域和非水肥一體化區(qū)域細(xì)菌的OTU數(shù)分別為13 869和5 545，真菌的OTU數(shù)分別為5 596和5 050。水肥一體化區(qū)域的細(xì)菌OTU數(shù)是非水肥一體化區(qū)域的2.5倍，2個(gè)區(qū)域的真菌OTU總數(shù)差異不大。非優(yōu)質(zhì)果園與優(yōu)質(zhì)果園細(xì)菌和真菌共有的OTU數(shù)分別為526和1 379，特有的OTU數(shù)分別為13 343、5 019和 4 271、3 671。不同區(qū)域的真菌共有OTU數(shù)占比明顯高于細(xì)菌共有OTU數(shù)，不同區(qū)域真菌和細(xì)菌OTU數(shù)存在明顯差異。

3 討論

3.1 水肥一體化對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

水肥一體化灌溉是一種集灌溉與施肥于一體的農(nóng)業(yè)技術(shù)。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種含碳有機(jī)化合物的總稱(chēng)，是土壤的重要組成成分之一^［22］。土壤氮含量通常用來(lái)衡量土壤氮素的基礎(chǔ)肥力，本研究采用土壤堿解氮指標(biāo)表示。有效磷是土壤有效磷貯庫(kù)中對(duì)作物最為有效的部分，能夠直接供作物吸收利用，因而是評(píng)價(jià)土壤供磷能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。速效鉀是指比較容易被作物吸收利用的鉀，主要包括水溶性鉀和交換性鉀^［23］。本研究中土壤養(yǎng)分在不同區(qū)域隨著土層深度的增加而降低，各養(yǎng)分在水肥一體化區(qū)0～20 cm土層深度達(dá)到最高。研究表明，水肥配施對(duì)土壤的養(yǎng)分含量有一定的影響^［24］。灌溉施肥能夠促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的分解和吸收，會(huì)隨著土壤深度的增加有機(jī)質(zhì)含量下降，但有機(jī)質(zhì)變化是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，因此長(zhǎng)期觀測(cè)為最好，其他養(yǎng)分也具有相同趨勢(shì)^［25］，本研究結(jié)果與之相一致。因此，可以根據(jù)土壤中的養(yǎng)分含量，指導(dǎo)下一年施肥。

3.2 水肥一體化對(duì)土壤DOM熒光特性的影響

DOM組分復(fù)雜、活性較高、含有較多活性官能團(tuán)，可以使土壤中微生物數(shù)量增加、活性增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)養(yǎng)分礦化，提高土壤養(yǎng)分的有效性^［26］。土壤中的DOC含量與土壤的氮磷鉀含量間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系^［27］，本研究得出的規(guī)律與之完全一致。本研究確定的DOM組分包括4個(gè)組分，C1組分代表了類(lèi)胡敏酸（Ex/Em=260 nm/455 nm），屬于腐殖質(zhì)類(lèi)物質(zhì)；C2（Ex/Em=275 nm/475 nm）代表類(lèi)腐殖質(zhì)物質(zhì)，C3為短波類(lèi)色氨酸（Ex/Em=225 nm/335 nm），歸屬為類(lèi)蛋白質(zhì)，C4為富里酸（Ex/Em=240 nm/395 nm），屬于類(lèi)腐殖酸類(lèi)物質(zhì)。說(shuō)明水肥一體化區(qū)域和非水肥一體化區(qū)域的DOM主要組分以腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)為主。其中，C4所占比例最高，C3、C2所占比例次之，C1所占比例最低。總的來(lái)說(shuō)，水肥一體化區(qū)域的紫外可見(jiàn)吸收光譜（SUVA254）高于非水肥一體化區(qū)域，說(shuō)明水肥一體化區(qū)域的DOM芳香性更高，溶解性有機(jī)物的穩(wěn)定性更強(qiáng)。水肥一體化區(qū)域的斜率比SR值低于非水肥一體化區(qū)域，說(shuō)明優(yōu)質(zhì)果園的DOM分子量更大，可能與土壤微生物的活性更高有關(guān)^［28］。水肥一體化區(qū)域的熒光指標(biāo)FI值波動(dòng)較小，平均值為1.65，表明優(yōu)質(zhì)果園的DOC的來(lái)源是不唯一的，即有植物凋落物殘留物和外部來(lái)源的土壤有機(jī)質(zhì)也包含微生物降解和轉(zhuǎn)化而來(lái)的。HIX值不僅在不同的土地類(lèi)型中具有明顯差異，在同種土地類(lèi)型中不同的管理措施也會(huì)具有差異^［29］。高HIX值則表示較高的腐殖化程度和溶解性有機(jī)質(zhì)分子的穩(wěn)定性增加。非水肥一體化區(qū)域的腐殖化系數(shù)HIX與水肥一體化區(qū)域相比較低，說(shuō)明水肥一體化區(qū)域腐殖化程度和溶解性有機(jī)質(zhì)分子的穩(wěn)定性較高。

3.3 水肥一體化對(duì)土壤微生物多樣性的影響

維持生態(tài)系統(tǒng)土壤質(zhì)量和功能的α多樣性主要用于量化單個(gè)樣本中的微生物多樣性，有多種衡量指標(biāo)：Chao1、ACE、Shannon、Simpson指數(shù)，Chao1和ACE指數(shù)衡量物種豐富度即物種數(shù)量的多少。Shannon和Simpson指數(shù)用于衡量物種多樣性，受樣品群落中物種豐富度和物種均勻度（community evenness）的影響。相同物種豐富度的情況下，群落中各物種具有越大的均勻度，則認(rèn)為群落具有越大的多樣性，Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)值越大，說(shuō)明樣品的物種多樣性越高^［30］。本研究中無(wú)論是細(xì)菌還是真菌，水肥一體化區(qū)域的4種指標(biāo)均表現(xiàn)為高于非水肥一體化區(qū)域，說(shuō)明水肥一體化區(qū)域土壤微生物群落具有明顯的多樣性?xún)?yōu)勢(shì)。研究表明，不同水肥處理對(duì)土壤微生物多樣性有著不同的影響，其原因主要是施肥為微生物生長(zhǎng)和繁殖提供了營(yíng)養(yǎng)，還改善了土壤理化環(huán)境和微生物區(qū)系，有利于土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖^［31］。在本研究中，水肥一體化區(qū)域主要細(xì)菌門(mén)為變形桿菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteriota）、擬桿菌門(mén)（Bacteroidota），而厚壁菌門(mén)（Firmicutes）在非水肥一體化區(qū)域表現(xiàn)相對(duì)突出。其中，水肥一體化區(qū)域相對(duì)豐度較高的變形菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteria）等與土壤碳降解有關(guān)^［32］。非水肥一體化區(qū)域相對(duì)豐度較高的厚壁菌門(mén)（Firmicutes）可通過(guò)分泌木聚糖酶等來(lái)分解植物殘留物^［33］。主要真菌門(mén)為子囊菌門(mén)（Ascomycota）、壺菌門(mén)（Chytridiomycota）、擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota），不同區(qū)域在真菌物種分布方面相差不大。一些研究表明，子囊菌（Ascomycota）可以輕松應(yīng)對(duì)各種環(huán)境壓力，并利用多種養(yǎng)分進(jìn)行生長(zhǎng)，因此子囊菌已成為全球土壤生態(tài)系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)群體^［29］?？傮w而言，適量增加肥料施用量有利于提高土壤微生物碳氮含量；在適宜氮肥施用量范圍內(nèi)，降低灌水有利于微生物量碳氮的提高。本研究結(jié)果同樣表明，水肥一體化改善了土壤生態(tài)環(huán)境，為土壤微生物提供良好的生存環(huán)境，顯著增加了土壤微生物數(shù)量^［34］。

4 結(jié)論

果園土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀和堿解氮含量在0～20、20～40、40～60 cm這3個(gè)土層中水肥一體化區(qū)域均高于非水肥一體化區(qū)域，且隨著土層越深含量越低。

在果園水肥一體化區(qū)域與非水肥一體化區(qū)域中，確定的DOM組分包括4個(gè)組分，C1組分代表了類(lèi)胡敏酸（Ex/Em=260 nm/455 nm），屬于腐殖質(zhì)類(lèi)物質(zhì)，C2（Ex/Em=275 nm/475 nm）代表類(lèi)腐殖質(zhì)物質(zhì)，C3為短波類(lèi)色氨酸（Ex/Em=225 nm/335 nm），歸屬為類(lèi)蛋白質(zhì)，C4為富里酸（Ex/Em=240 nm/395 nm），屬于類(lèi)腐殖酸類(lèi)物質(zhì)。說(shuō)明水肥一體化區(qū)域和非水肥一體化區(qū)域的DOM主要組分以腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)為主。其中，C4所占比例最高，C3、C2所占比例次之，C1所占比例最低。水肥一體化區(qū)域的總熒光強(qiáng)度均高于非水肥一體化區(qū)域。

水肥一體化區(qū)域的紫外可見(jiàn)吸收光譜（SUVA254）高于非水肥一體化區(qū)域，而非水肥一體化區(qū)域的SR高于水肥一體化區(qū)域。在水肥一體化區(qū)域與非水肥一體化區(qū)域之間熒光指標(biāo)和腐殖化系數(shù)表現(xiàn)出了相反的趨勢(shì)，水肥一體化區(qū)域的腐殖化系數(shù)高于非水肥一體化區(qū)域，水肥一體化區(qū)域的腐殖化系數(shù)在6.36～11.06之間波動(dòng)，平均值為7.92。

水肥一體化區(qū)域的α多樣性指標(biāo)Chao1、ACE、Shannon、Simpson指數(shù)均高于非水肥一體化區(qū)域，水肥一體化區(qū)域土壤中物種細(xì)菌門(mén)變形桿菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteriota）、黏菌門(mén)（Myxococcota）、放線菌門(mén)（Actinobacteriota）、芽單胞菌門(mén)（Gemmatimonadota）豐度相對(duì)較高，非水肥一體化區(qū)域則相反，所含豐度較低。水肥一體化區(qū)域真菌門(mén)物種中子囊菌門(mén)（Ascomycota）、被孢霉門(mén)（Mortierellomycota）、捕蟲(chóng)霉門(mén)（Zoopagomycota）、毛霉門(mén)（Mucoromycota）、擔(dān)子菌門(mén)（Basidiomycota）以及未分類(lèi)真菌（unclassified_Fungi）豐度較高，非水肥一體化區(qū)域反而較低，但非水肥一體化區(qū)域中壺菌門(mén)（Chytridiomycota）、羅茲菌門(mén)（Rozellomycota）豐度較高，水肥一體化區(qū)域反而較低。水肥一體化區(qū)域的細(xì)菌OTU數(shù)是非水肥一體化區(qū)域的2.5倍，2個(gè)區(qū)域的真菌OTU總數(shù)差異不大。

總體而言，水肥一體化區(qū)域的土壤養(yǎng)分、水溶性有機(jī)物以及微生物多樣性均明顯高于非水肥一體化區(qū)域，且水溶性有機(jī)物的4個(gè)組分熒光強(qiáng)度更高，細(xì)菌的多樣性與豐度也更高。所以，加大水溶性有機(jī)物含量高的肥料施用，有益于提高果園土壤質(zhì)量。

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