基于高通量測序技術分析不同耕作方式下水稻根際土壤真菌多樣性

勞承英 申章佑 李艷英 韋本輝 周靈芝 周佳 胡泊 黃渝嵐

摘? 要：為研究不同耕作方式下水稻根際土壤真菌群落多樣性，本研究以旋耕、免耕和粉壟耕作處理的水稻根際土壤為研究對象，采用高通量測序技術分析了真菌群落結構和多樣性，并結合土壤環境因子進行相關性分析。結果表明：3種耕作處理水稻根際土壤中優勢菌門為子囊菌門、接合菌門、擔子菌門和球囊菌門，優勢菌屬為鐮刀菌屬、被孢霉屬、Pyrenochaetopsis、柄孢殼屬、毛殼菌屬、支頂孢屬、隱球菌屬、Westerdykella、頂囊殼屬、綠僵菌屬。接合菌門和被孢霉屬、支頂孢屬、隱球菌屬、頂囊殼屬真菌相對豐度在不同處理間差異顯著。Alpha多樣性指數分析顯示，3種耕作處理間無顯著差異。PCoA分析表明，不同耕作處理下的土壤真菌群落分布特征存在明顯差異。冗余分析表明前兩個排序軸共解釋了3種耕作處理間土壤真菌群落變化的87.46%。相關性分析顯示，土壤pH與接合菌門真菌豐度呈極顯著正相關關系，土壤速效磷、堿解氮和有機質含量與接合菌門真菌豐度呈極顯著負相關關系，土壤速效磷與擔子菌門真菌豐度呈顯著正相關關系。綜上表明，短期不同耕作方式處理下水稻根際土壤真菌群落結構和多樣性存在差異，不同處理下真菌群落分布受土壤pH值、有機質、堿解氮和速效磷影響。

關鍵詞：高通量測序;耕作方式;水稻根際土壤;真菌群落多樣性

中圖分類號：S154.3????? 文獻標識碼：A

Diversity Analysis of Fungal in Rhizosphere Soils of Rice under Different Tillage Methods Based on High-throughput Sequencing Technique

LAO Chengying， SHEN Zhangyou， LI Yanying， WEI Benhui， ZHOU Lingzhi， ZHOU Jia*， HU Po，

HUANG Yulan

Cash Crops Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007， China

Abstract： To study the diversity of the rhizosphere soil fungal communities in rice under different tillage practices， this research was carried out using rotary tillage， no tillage， smash and ridging tillage treatments. The structure and diversity of fungal communities were analyzed using high-throughput sequencing techniques in the rhizosphere soil， and Pearsons correlation analysis was performed combined with soil environmental factors. Ascomycota， Zygomycota Basidiomycota and Glomeromycota were the dominant phyla， and Fusarium， Mortierella， Pyrenochaetopsis， Zopfiella， Chaetomium， Acremonium， Cryptococcus， Westerdykella， Gaeumannomyces， Metarhizium were the top10 dominant genera in the rice rhizosphere soils of the three tillage treatments. Relative abundance of Zygomycota and Mortierella， Acremonium， Cryptococcus and Gaeumannomyces among the three treatments was significantly different. Alpha diversity index analysis showed no significant differences among the three farming treatments. Principal co-ordinates analysis showed that the distribution characteristics of the soil fungal communities under different tillage treatments were significantly different. Redundancy analysis showed that the variation of the soil fungal communities was 87.46% by the first two ranking axes together among the three tillage treatments. The Pearsons correlation analysis showed that soil pH was highly significantly positively correlated with the abundance of Zygomycota fungi. While the content of soil available phosphorus， alkaline hydrolytic nitrogen and organic matter was highly significantly negatively correlated with the abundance of Zygomycota fungi. And the content of soil available phosphorus was significantly positively correlated with the abundance of Basidiomycota fungi. In summary， it is shown that the structure and diversity of the rhizosphere soil fungal communities in rice are different under short-term different tillage treatments. The distribution of fungal communities is influenced by soil pH， organic matter， alkaline hydrolytic nitrogen and available phosphorus.

Keywords： high-throughput sequencing; tillage methods; rice rhizosphere soil; diversity of fungal community

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.09.038

土壤真菌作為土壤微生物的主要成員之一，其多樣性及其生態功能已成為目前國內外土壤微生態領域的研究熱點。近年來多種生態系統中植物根際土壤真菌的研究表明，真菌數量、群落組成和功能多樣性受不同的土壤類型、耕作方式、種植模式、施肥方式和植被種類等因素影響[1]。因此，研究不同耕作方式下根際土壤真菌的多樣性對解釋稻田土壤真菌群落的形成和水稻種植方式的選擇具有重要意義。土壤耕作是農業生產中的重要技術措施，通過耕作工具對土壤擾動而改變了耕層土壤物理狀況，引起土壤水、肥、氣、熱等變化，間接影響耕層土壤養分、酶活性和微生物區系等化學和生物學特性，改變土壤微生物數量、結構及其多樣性[2-6]。長期以來稻田生產上廣泛應用淺旋耕（即常規漿耕）的耕作方式，但頻繁漿耕會導致稻田土壤犁底層上移、耕層土壤變淺、表面結膜板結、水分滲透能力和通氣性變差、耕性變劣、保水保肥性能降低。免耕是20世紀60年代開始實行的播種前不單獨進行任何土壤耕作的耕作方式，部分研究認為免耕可保護土壤結構、提高土壤供肥保肥能力[7?8];但也有研究認為短期免耕能改善土壤物理性狀，長期少免耕、輕耕等耕作會使土壤物理性質變差，且單一免耕對土壤養分狀況改善效果不顯著[6?9]。近些年興起深松、粉壟等耕作措施能加深耕層土壤厚度，改善土壤結構，擴大土壤庫容，為植物生長創造全新的耕層土壤生態環境[2， 6， 10-15]。粉壟耕作是一種新型全耕層深耕深松耕作技術，通過粉壟機械螺旋型鉆頭垂直入土將耕層土壤橫向切割碎土，改變土壤團聚體顆粒組成增加孔隙度[10]、降低土壤容重[11-14]、增加土壤蓄水量[12-13]，改變耕層土壤養分分布[14]，提高土壤的保肥蓄水能力[15]、保持多年提高作物產量和養分效率[11， 16-18]，但關于粉壟耕作對土壤微生物的影響尚缺乏研究。

至今，關于免耕、翻耕和旋耕等耕作對土壤真菌的影響研究有少量報道，粉壟耕作對土壤真菌的影響研究尚未見報道。因此，本研究以旋耕、免耕和粉壟耕作不同耕作方式處理的水稻根際土壤為研究對象，采用高通量測序技術分析真菌群落結構和多樣性，并結合土壤環境因子進行相關性分析，評價短期旋耕、免耕和粉壟耕作下稻田水稻根際土壤真菌群落結構的多樣性，以期從微生態學角度為水稻耕作方式的選擇提供理論依據。

1? 材料與方法

1.1? 材料

本研究在廣西南寧市那桐鎮大藤村廣西農業科學院經濟作物研究所試驗基地的稻田進行，試驗地為多年常規漿耕種植水稻的稻田，但為了能較好地進行免耕處理，實驗處理前半年內將試驗區進行休耕（即不進行任何耕作和種植作物）。供試土壤為紅壤，耕作處理前，采用“S”取樣法分別采集旋耕、免耕和粉壟耕作處理的各3個小區的地塊內0～15 cm土層土壤，其基本理化性質為：pH為旋耕5.98～6.26、免耕5.94～6.28、粉壟5.96～6.28;有機質含量旋耕為26.15～27.94 g/kg、免耕25.70～27.54 g/kg、粉壟25.26～27.68 g/kg;全氮旋耕1.38～1.52 g/kg、免耕1.34～1.58 g/kg、粉壟1.36～1.62 g/kg;全磷旋耕0.86～0.92 g/kg、免耕0.86～0.94 g/kg、粉壟0.81～0.90 g/kg;全鉀旋耕12.58～14.48 g/kg、免耕12.84～14.38 g/kg、粉壟13.02～14.56 g/kg;速效氮旋耕70.91～ 72.06 mg/kg、免耕70.82～72.84 mg/kg、粉壟70.74～ 72.96 mg/kg;速效磷旋耕46.74～49.22 mg/kg、免耕47.24～ 49.28 mg/kg、粉壟46.22～49.42 mg/kg;速效鉀旋耕174.53～187.87 mg/kg、免耕174.96～ 185.96 mg/kg、粉壟175.82～187.35 mg/kg。各試驗處理點土壤養分指標均無顯著性差異。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗設計? 共設置旋耕、免耕和粉壟3種不同耕作方式的處理。旋耕（常規漿耕）處理，在秧苗移栽前1 d使用傳統拖拉機將灌水后的稻田進行耕作深度約15 cm的漿耕;免耕處理，稻田除秧苗移栽前1 d灌水軟土外不單獨進行任何土壤耕作;粉壟處理，在稻田干水時，利用專用粉壟機械（廣西五豐機械有限公司生產的自走式粉壟機）的垂直螺旋型鉆頭刀片對0～28 cm耕層土壤進行快速橫向切割碎土的整地耕作，在秧苗移栽的前1 d回水至保留水層約5 cm。本研究采用田間小區試驗（面積約30 m2），各小區四周利用塑料隔板（隔板寬42 cm、插入田面以下深約30 cm）進行分隔，隨機區組排列，重復3次。供試水稻品種為‘H兩優991（廣西兆和種業有限公司）采用塑盤漿播育秧，三葉一心時拋秧，拋栽密度為30萬蔸/hm2。施肥采用田面撒施方式，化肥施用量以常規施氮量為N 225.0 kg/hm2，氮、磷、鉀（N∶P2O5∶K2O）配比為1∶0.5∶1.2，在移栽前施基肥，拋秧后7、12 d及幼穗分化前7 d施3次追肥。水稻生育期內實行水分干濕交替管理。不同耕作方式處理除種植前的整地方式不同外，其他田間管理措施均保持一致。

1.2.2? 土壤樣品的采集? 水稻根際土壤樣品取樣方法參照劉波等[19]“抖根法”，在耕作處理后第一季水稻成熟期分別采集旋耕、免耕和粉壟耕作種植的水稻根際土壤分成2份帶回實驗室，一份土樣存放于?80 ℃用于土壤真菌群落結構多樣性分析，另一份土樣置于通風處晾干用于pH、有機質和速效養分測定，各處理均設置3次生物學重復。

1.2.3? 土壤基因組DNA提取、文庫構建和高通量測序? 不同處理水稻根際土壤樣本中基因組 DNA提取采用QIAamp DNA Stool Mini Kit試劑盒（德國QIAGEN），提取方法按照試劑盒說明書進行，使用1.2%瓊脂糖凝膠電泳檢測抽提的基因組DNA質量合格后送樣給微基生物科技（上海）有限公司，進行miseq文庫制備和高通量測序分析。采用兩步PCR擴增的方法構建文庫，將純化的DNA作為模板，使用特異引物ITS1F （5'-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTA A-3'）和ITS1R（5'-GCTGCGTTCTTCATCGATG C-3'）擴增真菌ITS1基因[20]，擴增產物用2%瓊脂糖凝膠電泳后切膠回收目的片段，并利用凝膠回收試劑盒（AxyPrep DNA）回收純化目的片段，將回收產物作為模板進行二次PCR擴增時將illumina平臺測序所需的接頭barcode添加到目的片段的兩端，再次凝膠回收全部PCR產物;采用FTC-3000TM real-time PCR儀對回收產物進行定量檢測，均一化混勻后完成文庫制備。按照測序要求使用NGS Illumina MiSeq 2 x 300 bp平臺進行上樣測序。

1.2.4? 生物信息學分析? 對Miseq測序結果序列進行質控、過濾和拼接，得到優化序列。利用USEARCH軟件將優化序列在97%相似度下進行聚類，得到各樣品OTU代表序列。利用mothur（Version 1.33.3）進行Alpha多樣性分析（Chao、Ace等物種豐富度統計，Shannon、Simpson等物種多樣性統計）、Venn圖繪制，Beta多樣性分析（PCoA分析）。運用USEARCH和mothur軟件將 OTU代表序列與Silva 128數據庫進行物種分類學分析。采用R語言的Vegan軟件對土壤優勢真菌門群落和土壤環境因子進行冗余分析。

1.2.5? 土壤環境因子測定? 采用酸度計法（土水比為1∶2.5）測定pH，采用重鉻酸鉀容量法測定有機質，采用堿解擴散法測定堿解氮，采用NH4F/HCl浸提鉬銻抗比色法測定速效磷，采用醋酸銨浸提火焰光度法測定速效鉀[21]。

1.3? 數據處理

使用Excel 2019軟件整理土壤環境因子試驗數據，運用SPSS 22.0軟件進行土壤環境因子和真菌相對豐度數據的方差分析（ANOVA）顯著性檢驗，以及真菌群落與土壤環境因子間的Pearson相關性分析。

2? 結果與分析

2.1? 土壤真菌群落高通量文庫評價

從旋耕、免耕和粉壟處理的9個樣品采用Illumina MiSeq高通量測序后共獲得491 814條有效序列，經對原始數據進行整理、去噪、去除嵌合體和非真菌序列后，共獲得394 764條優化序列（旋耕、免耕和粉壟處理分別為45 071條、42 393條和44 123條），優質序列主要集中在225～350 nt，各處理樣品文庫覆蓋率均達到99.96%以上，在97%相似度下共獲得1 074個OTU。表明測序數據量合理，可以反映出樣品中的物種組成特征，更深的測序幾乎不會產生更多新的 OTU，所構建的文庫能夠較好地反映土壤真菌群落結構情況，可用于后續分析。

2.2? 土壤真菌群落Alpha多樣性分析

通過對不同耕作處理的水稻根際土壤真菌群落豐富度指數（Chao指數和Ace指數）和群落多樣性的指數（Shannon指數和Simpson指數）分析表明，Chao指數和Shannon指數是粉壟大于旋耕和免耕，Ace指數是免耕大于旋耕和粉壟，Simpson指數粉壟小于旋耕和免耕，但在不同耕作方式處理間均無顯著性差異（表1）。

2.3? 不同耕作處理OTU分布分析

經對有效序列進行質控、拼接和優化，通過RDP 數據庫的注釋以及在97%的相似水平下的OTU 進行生物信息統計分析，在旋耕、免耕和粉壟水稻根際土壤中分別獲得535、612和547個真菌OTU。Venn圖可以直觀地表現土壤真菌群落的OTU數目組成相似性、重疊情況以及特異性。通過Miseq測序，旋耕、免耕和粉壟3個不同處理下根際土壤真菌的OTUs-Venn圖表明，9個樣品共獲得1074個真菌OTUs，旋耕、免耕和粉壟共有OTUs數量為204，只占OTUs總數的18.99%;特有的OTUs數量分別為188、260和210，分別占17.50%、24.21%和19.55%;旋耕和免耕共有的OTUs數量為79，旋耕和粉壟共有的 OTUs數量為64，免耕和粉壟共有的OTUs數量為69（圖1）。說明旋耕、免耕和粉壟等3個處理栽培的水稻根際土壤中真菌多樣性存在差異且各自都有其獨特的OTUs，群落結構也較復雜。對OTU從門到種依次進行分類，總共獲得真菌群落7門、23綱、55目、90科、124屬、116種。

2.4? 不同耕作處理下的土壤真菌群落Beta多樣性分析

為了解不同耕作方式處理的水稻根際土壤真菌群落組成，在OTU水平上對樣本的土壤真菌群落進行基于unweighted UniFrac距離算法的主坐標分析（PCoA），研究不同耕作處理下水稻根際土壤真菌Beta多樣性差異。PCoA分析結果顯示，相同耕作處理的水稻根際土壤真菌群落聚在一起，不同耕作處理分布在不同象限內能明顯分開， 說明不同耕作處理下的水稻根際土壤真菌群落存在明顯差異（圖2）。在土壤真菌群落中PC1的貢獻率為24.80%，旋耕和免耕處理受PC1影響較大;PC2的貢獻率為22.74%，免耕和粉壟處理受PC2影響較大。結果表明，耕作方式能夠影響水稻根際土壤真菌群落組成。

2.5? 真菌群落分布特征分析

2.5.1? 水稻根際真菌群落在門水平上的組成和群落結構多樣性差異? 利用Illumina MiSeq高通量測序技術對土壤真菌群落多樣性進行分析。測定結果顯示，旋耕、免耕和粉壟處理水稻根際土壤微生物真菌群落共檢測到7個門類。從門的分類水平看，旋耕、免耕和粉壟處理水稻根際土壤微生物真菌群落組成多樣性豐富，主要含有子囊菌門（Ascomycota）、接合菌門（Zygomycota）、擔子菌門（Basidiomycota）、球囊菌門（Glomeromycota）和壺菌門（Chytridiomycota）5個已知菌門和2個分類地位未鑒定菌門，5個已知菌門相對豐度在旋耕、免耕和粉壟處理中分別占比39.04%、45.76%和58.24%（圖3）。其中，第一優勢菌門子囊菌門相對豐度在旋耕、免耕和粉壟處理分別占比32.19%、39.27%和42.61%;第二優勢菌門接合菌門相對豐度在旋耕、免耕和粉壟分別為3.62%、3.80%和13.83%。此外，壺菌門只在旋耕處理中檢測到，而在免耕和粉壟處理的水稻根際土壤中未檢測到，說明在門的分類水平上，旋耕、免耕和粉壟栽培水稻根際土壤真菌群落組成多樣性存在差異。物種差異分析顯示，在菌門分類水平上，3種不同耕作處理間的接合菌門相對豐度差異極顯著，粉壟（13.83%）處理中顯著高于免耕（3.80%）和旋耕（3.62%）分別提高了2.64倍和2.82倍（圖4）。結果表明，在菌門水平上，3種耕作處理中粉壟處理顯著增加了水稻根際土壤真菌群落多樣性。

2.5.2? 水稻根際真菌群落在屬水平上的組成和群落結構多樣性差異? 在屬的分類水平上對真菌群落組成和相對豐富度進行分析，旋耕、免耕和粉壟栽培水稻根際土壤真菌群落共檢測到124個屬，3個處理間真菌群落組成屬水平多樣性比較豐富且差異較大（圖5）。其中，Top10的優勢菌屬為鐮刀菌屬（Fusarium）、被孢霉屬（Morti?erella）、Pyrenochaetopsis、柄孢殼屬（Zopfiella）、毛殼菌屬（Chaetomium）、支頂孢屬（Acremonium）、隱球菌屬（Cryptococcus）、Westerdykella、頂囊殼屬（Gaeumannomyces）、綠僵菌屬（Metarhizium），在旋耕、免耕和粉壟處理分別占比20.10%、23.60%和34.39%。物種群落組成多樣性分析顯示，被孢霉屬（Mortierella）、支頂孢屬（Acremonium）、隱球菌屬（Cryptococcus）、頂囊殼屬（Gaeumannomyces）4個優勢菌屬在3個處理間存在顯著或極顯著差異（圖6）。被孢霉屬的相對豐度分別為旋耕（3.62%）、免耕（3.76%）和粉壟（13.83%），粉壟處理極顯著大于旋耕和免耕處理;支頂孢屬的相對豐度分別為旋耕（1.55%）、免耕（0.81%）和粉壟（2.66%），粉壟>旋耕>免耕，三者間差異顯著;隱球菌屬的相對豐度分別為旋耕（1.25%）、免耕（0.49%）和粉壟（0.36%），旋耕處理顯著高于粉壟和免耕處理;頂囊殼屬的相對豐度分別為旋耕（1.24%）、免耕（0.13%）和粉壟（0.20%），旋耕處理極顯著高于粉壟和免耕處理;Stilbella為旋耕處理特有菌屬。結果說明，不同耕作處理改變了水稻根際土壤真菌屬水平的群落結構分布，粉壟耕作對提高真菌屬群落豐度影響最大。

2.6? 不同耕作處理下的土壤真菌群落與土壤環境因子的關系

為了明確3種栽培方式對水稻根際土壤環境因子的影響，分析了不同處理下水稻根際土壤pH、有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀。結果如圖7所示，土壤pH變化范圍在4.48～4.95，偏酸性，粉壟處理顯著高于旋耕和免耕，分別增加9.51%和10.49%;旋耕和免耕處理的土壤有機質含量顯著大于粉壟處理，分別增加18.15%和19.29%;對于土壤堿解氮含量，旋耕和免耕處理顯著大于粉壟，分別增加16.20%和22.35%;旋耕處理的土壤速效磷含量顯著大于免耕和粉壟處理，分別增加15.32%和95.35%;免耕處理的土壤速效鉀含量顯著大于旋耕和粉壟處理，分別增加43.95%和15.70%。結果說明，不同耕作方式下水稻根際土壤理化性質有顯著改變。

為了明確不同處理下土壤環境因子pH、有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀對真菌群落分布的影響，將土壤理化因子與真菌門群落進行冗余分析（RDA），結果顯示，第一排序軸（RDA1）解釋了真菌群落變化的69.67%，第二排序軸解釋了真菌群落變化的17.79%，前2個排序軸總共解釋了87.46%的群落變化（圖8）。除土壤pH與RDA1呈正相關外，其余土壤環境因子與RDA1都呈負相關;除土壤速效鉀與RDA2呈正相關外，其余土壤環境因子與RDA2都呈負相關。

為進一步明確3種耕作方式處理的水稻根際土壤真菌群落與土壤理化性質的相關性，對真菌門菌群與土壤理化因子間進行Pearson相關分析，結果表明6個菌群中有3個菌門與土壤理化性質有顯著相關（表2）。子囊菌門、球囊菌門和壺菌門群落受土壤因子影響較小，與土壤因子相關性差異不顯著。土壤速效磷與接合菌門真菌豐度圖中不同綠色圓點（MG）、紅色正方形（FL）和藍色三角形（XG）為樣本組;黑色箭頭代表物種;紅色箭頭表示環境影響因子，箭頭的長短可以代表環境因子對于物種數據的影響程度。

呈極顯著負相關關系，與擔子菌門真菌豐度呈顯著正相關關系;土壤堿解氮與接合菌門真菌豐度呈極顯著負相關關系;土壤pH與接合菌門真菌豐度呈極顯著正相關關系，與未分類真菌門豐度呈顯著負相關關系;土壤有機質與接合菌門真菌豐度呈極顯著負相關關系;土壤速效鉀對不同耕作方式下水稻根際土壤真菌群落分布無顯著影響。說明土壤真菌群落結構對土壤pH、有機質、堿解氮和速效磷環境因子有響應，其中接合菌門受土壤環境因子影響最大。

3? 討論

土壤的特性差異會對土壤真菌種類及組成有一定影響。其中土壤pH能夠直接或間接影響真菌群落結構及多樣性[22]，本研究中從3種耕作方式的土壤營養指標變化分析，土壤pH、堿解氮和有機質在旋耕和免耕處理間均無顯著差異，而二者與粉壟處理間差異顯著。粉壟處理的土壤pH顯著高于旋耕和免耕處理，土壤有機質和堿解氮顯著低于旋耕和免耕處理。菌群群落結構分析也發現，粉壟處理中接合菌門及其被孢霉屬菌群約占13.83%，旋耕和免耕處理中分別約為3.62%和3.80%。同時Pearson相關性分析也顯示，接合菌門菌群與土壤pH呈極顯著正相關，而與土壤堿解氮、有機質和速效磷呈極顯著負相關，速效鉀對其影響很小。說明一季短期3種不同耕作方式處理主要是改變了土壤pH、堿解氮和有機質的養分條件而引起水稻根際土壤真菌群落的改變，其中短期粉壟耕作對水稻根際土壤養分和真菌群落的影響最大。

接合菌門被孢霉屬是土壤習居菌，是一種具有較強分解纖維素能力的真菌。Puget等[23]研究發現，接合菌門中的毛霉屬、根霉屬和被孢霉屬等真菌能分解土壤中的簡單糖類和纖維素等物質。Goto等[24]研究表明，接合菌門的被孢霉屬是對土壤有益的微生物。段倩倩等[25]對石漠化生態桑林根際土壤微生物資源多樣性研究發現，優勢真菌中接合菌門被孢霉屬為土壤有益微生物，且其具有溶解土壤中磷的功能。李發虎等[26]研究發現，生物炭可顯著提高黃瓜根際土壤中真菌子囊菌門和接合菌門豐度，且黃瓜根系體積與被孢霉科比例顯著正相關。陳力力等[27]對水稻-油菜雙序列復種免耕、翻耕土壤真菌多樣性的研究顯示，免耕樣品被孢霉科相對豐度比翻耕樣品的大3～5倍。粉壟栽培的水稻根際土壤中接合菌門被孢霉屬相對豐度極顯著高于旋耕和免耕處理，說明短期粉壟耕作比免耕和旋耕更有利于接合菌門被孢霉屬真菌生長繁殖。

土壤微生物群落的Alpha多樣性指數評價微生物群落豐富度和多樣性，一般認為較高的多樣性指數即具有較高的微生物豐富度和多樣性[28]。部分學者認為，與常規旋耕或翻耕相比，免耕可以提高土壤真菌群落結構豐富度和多樣性指數[29-32]，但也有研究表明免耕和常規耕作處理間微生物多樣性和豐富度指數無顯著性差異[33-36]。本研究中，不同耕作方式間水稻根際土壤真菌群落Alpha多樣性指數差異不顯著，這與Kuntz等[33]、李麗娜等[34]、王小玲等[35]和沈吉成等[36]的研究結果相似。土壤真菌作為重要的生物指示因子對土壤環境變化具有一定的抵抗和恢復能力[1]。研究結果的差異可能與耕作方式的處理年限有關，土壤微生物豐富度和多樣性水平的改變需要經過一段周期。本研究在一季短期耕作處理下，土壤真菌的不同類型微生物群落間的豐富度增加與降低相互抵消[37]而差異不明顯。

土壤真菌是土壤微生物的重要成員，推動著土壤生態系統能量流動和物質循環，在土壤中發揮著重要的調控養分轉化與分解作用[38]。王小玲等[35]研究表明，在寧夏南部山區免耕覆蓋及有機肥施用處理的冬小麥農田中子囊菌門和擔子菌門為優勢菌門。沈吉成等[36]研究表明，隴中旱農區免耕秸稈覆蓋和傳統耕作的麥豆輪作系統中子囊菌門和擔子菌門為主要優勢種群，且其豐度在免耕處理比傳統耕作中分別提高3.67%和1.86%。代紅翠等[39]研究華北平原地區不同耕作和秸稈還田下褐土真菌群落，結果也表明子囊菌門和擔子菌門為優勢菌群。陳力力等[27]研究表明，在水稻-油菜雙序列復種免耕、翻耕稻田土壤真菌中前三位優勢菌群為子囊菌門、接合菌門和擔子菌門。Frey等[40]研究認為，土壤中植物殘體的分解和有機質的降解過程中子囊菌門和接合菌門真菌起重要作用，而擔子菌門有較強分解木質纖維素的能力。本研究不同耕作方式下水稻根際土壤真菌群落組成結果與陳力力等[27]的研究結果相似，主要優勢類群依次為子囊菌門、接合菌門和擔子菌門。因此，說明在多種生態系統中子囊菌門、接合菌門和擔子菌門都作為優勢菌群參與養分的循環利用。

Hazard等[41]研究顯示，土壤環境因子（如有機質等）對土壤真菌群落結構有重要影響。韓世忠等[42]研究表明土壤pH也是影響真菌群落結構組成的重要環境因子，對土壤真菌的生長繁殖具有顯著影響。代紅翠等[39]研究不同耕作和秸稈還田下褐土真菌群落變化認為土壤有機碳和堿解氮的改變是影響真菌群落組成的主要因素。周玉杰等[43]研究結果表明，橡膠林的土壤真菌多樣性與土壤養分含量密切相關，接合菌門與全磷和有機質含量呈負相關，擔子菌門與堿解氮、全氮、全鉀和有機質含量呈負相關。本研究中相關性分析也表明接合菌門相對豐度與土壤pH呈極顯著正相關關系，與土壤速效磷、堿解氮和有機質呈極顯著負相關關系，這與前人研究表明土壤養分是影響土壤真菌群落分布的重要因素的結果相似。說明與短期常規漿耕和免耕栽培相比，短期粉壟耕作可能通過改變土壤環境因子而引起土壤真菌群落變化。

綜上，本研究結果表明，與常規漿耕和免耕栽培相比，短期粉壟耕作后水稻根際土壤優勢真菌菌群結構組成變化較小，但優勢菌門和菌屬群落豐富度顯著增加，尤其是接合菌門被孢霉屬相對豐度顯著增加;土壤環境因子中土壤pH、堿解氮、速效磷和有機質含量的改變是影響真菌群落組成的主要因素。研究結果可為解析不同耕作方式對水稻根際土壤真菌群落形成提供理論依據。

參考文獻

[1]? 王? 芳， 圖力古爾. 土壤真菌多樣性研究進展[J]. 菌物研究， 2014， 12（3）： 178-186.

[2]? 李玉潔， 王? 慧， 趙建寧， 等. 耕作方式對農田土壤理化因子和生物學特性的影響[J]. 應用生態學報， 2015， 26（3）： 939-948.

[3]? 陳學文， 張曉平， 梁愛珍， 等. 耕作方式對黑土硬度和容重的影響[J]. 應用生態學報， 2012， 23（2）： 439-444.

[4] 王? 靜， 張仁陟， 張天佑. 保護性耕作方式對土壤微生物生理類群和酶活性的影響[J]. 干旱區資源與環境， 2011， 25（7）： 168-172.

[5]? 徐尚起， 崔思遠， 陳? 阜， 等. 耕作方式對稻田土壤有機碳組分含量及其分布的影響[J]. 農業環境科學學報， 2011， 30（1）： 127-132.

[6]? 宋? 鴿， 史東梅， 朱紅業， 等. 不同耕作措施對紅壤坡耕地耕層質量的影響[J]. 土壤學報， 2020， 57（3）： 610-622.

[7]? 陳? 強， 孫? 濤， 宋春雨. 免耕對土壤物理性狀及作物產量影響[J]. 草業科學， 2014， 31（4）： 650-658

[8]? 龔冬琴， 呂? 軍. 連續免耕對不同質地稻田土壤理化性質的影響[J]. 生態學報， 2014， 34（2）： 239-246.

[9]? 吳建富， 潘曉華， 石慶華， 等. 水稻連續免耕拋栽對土壤理化和生物學性狀的影響[J]. 土壤學報， 2009， 46（6）： 1132-1139.

[10]????? 王世佳， 蔣代華， 朱文國， 等. 粉壟耕作對農田赤紅壤團聚體結構的影響[J]. 土壤學報， 2020， 57（2）： 326-335.

[11]????? 甘秀芹， 韋本輝， 劉? 斌， 等. 粉壟后第6季稻田土壤變化與水稻產量品質分析[J]. 南方農業學報， 2014， 45（9）： 1603-1607.

[12]????? 蔣發輝， 高? 磊， 韋本輝， 等. 粉壟耕作對紅壤理化性質及紅薯產量的影響[J]. 土壤， 2020， 52（3）： 588-596.

[13]????? 楊? 雪， 逄煥成， 李軼冰， 等. 深旋松耕作法對華北缺水區壤質黏潮土物理性狀及作物生長的影響[J]. 中國農業科學， 2013， 46（16）： 3401-3412.

[14]????? 李? 華， 逄煥成， 任天志， 等. 深旋松耕作法對東北棕壤物理性狀及春玉米生長的影響[J]. 中國農業科學， 2013， 46（3）： 647-656.

[15]???? 陳曉冰， 嚴? 磊， 陳廷速， 等. 西南巖溶區粉壟耕作和免耕方式下甘蔗地土壤優先流特征[J]. 水土保持學報， 2018， 32（4）： 58-66.

[16]????? 韋本輝， 劉? 斌， 甘秀芹， 等. 粉壟栽培對水稻產量和品質的影響[J]. 中國農業科學， 2012， 45（19）： 3946-3954.

[17]????? Zhai L C， Xu P， Zhang Z B， et al. Effects of deep vertical rotary tillage on dry matter accumulation and grain yield of summer maize in the Huang-Huai-Hai Plain of China[J]. Soil & Tillage Research， 2017， 170： 167-174.

[18]????? Zhai L C， Xu P， Zhang Z B， et al. Improvements in grain yield and nitrogen use efficiency of summer maize by optimizing tillage practice and nitrogen application rate[J]. Agronomy Journal， 2019， 111（2）： 666-676.

[19]????? 劉? 波， 胡桂萍， 鄭雪芳， 等. 利用磷脂脂肪酸（PLFAs）生物標記法分析水稻根際土壤微生物多樣性[J]. 中國水稻科學， 2010， 24（3）： 278-288.

[20]????? Adams R I， Miletto M， Taylor J W， et al. Dispersal in microbes： fungi in indoor air are dominated by outdoor air and show dispersal limitation at short distance[J]. The ISME journal， 2013， 7（7）： 1262-1273.

[21]????? 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 3版. 北京： 中國農業出版社， 2007： 268-270， 389-391.

[22]????? Zhang Y， Dai S Y， Huang X Q， et al. pH-induced changes in fungal abundance and composition affects soil heterotrophic nitrification after 30 days of artificial pH manipulation[J]. Geoderma， 2020， 366： 114255.

[23]????? Puget P， Angers D A， Chen U C. Nature of carbohy-drates associated with water-stable aggregates of two cultvate soils[J]. Soil Biology & Biochemistry， 1999， 31（1）： 55-63.

[24]????? Goto B T， Maia L C. Glomerospores： A new denomination for the spores of Glomeromycota， a group molecularly distinct from the Zygomycota[J]. Mycotaxon， 2006， 96： 129-132.

[25]????? 段倩倩， 楊曉紅， 黃先智. 石漠化地區生態桑林根際土壤微生物資源多樣性研究[J]. 西南大學學報（自然科學版）， 2017， 39（7）： 25-29.

[26]????? 李發虎， 李? 明， 劉金泉， 等. 生物炭對溫室黃瓜根際土壤真菌豐度和根系生長的影響[J]. 農業機械學報， 2017， 48（4）： 265-270， 341.

[27]????? 陳力力， 劉? 金， 李夢丹， 等. 水稻-油菜雙序列復種免耕、翻耕土壤真菌多樣性[J]. 激光生物學報， 2018， 27（1）： 60-68， 59.

[28]????? Caporaso J G， Gregory J， et al. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data[J]. Nature Methods， 2010， 7（5）： 335-336.

[29]????? Wang Y， Xu J， Shen J H， et al. Tillage， residue burning and crop rotation alter soil fungal community and water stable aggregation in arable fields[J]. Soil & Tillage Research， 2010， 107： 71-79.

[30]????? 陳冬林， 易鎮邪， 周文新， 等. 不同土壤耕作方式下秸稈還田量對晚稻土壤養分與微生物的影響[J]. 環境科學學報， 2010， 30（8）： 1722-1728.

[31]????? 高云超， 朱文珊， 陳文新. 秸稈覆蓋免耕土壤真菌群落結構與生態特征研究[J]. 生態學報， 2001， 21（10）： 1704- 1710.

[32]????? 董立國， 袁漢民， 李生寶， 等. 玉米免耕秸稈覆蓋對土壤微生物群落功能多樣性的影響[J]. 生態環境學報， 2010， 19（2）： 444-446.

[33]????? Kuntz M， Berner A， Gattinger A， et al. Influence of reduced tillage on earthworm and microbial communities under organic arable farming[J]. Pedobiologia， 2013， 56（4-6）： 251- 260.

[34]????? 李麗娜， 席運官， 陳? 鄂， 等. 耕作方式與綠肥種植對土壤微生物組成和多樣性的影響[J]. 生態與農村環境學報， 2018， 34（4）： 342-348.

[35]????? 王小玲， 馬? 琨， 伏云珍， 等. 免耕覆蓋及有機肥施用對土壤真菌群落組成及多樣性的影響[J]. 應用生態學報， 2020， 31（3）： 890-898

[36]????? 沈吉成， 李玲玲， 謝軍紅， 等. 耕作措施對隴中麥豆輪作系統土壤真菌群落的影響[J]. 中國土壤與肥料， 2019（6）： 94-98， 153.

[37]????? Adl S M， Coleman D C， Read F. Slow recovery of soil biodiversity in sandy loam soils of Georgia after 25 years of no tillage management[J]. Agriculture， Ecosystems & Environment， 2006， 114（2-4）： 323-334.

[38]????? 李? 明， 胡? 云， 黃修梅， 等. 生物炭對設施黃瓜根際土壤養分和菌群的影響[J]. 農業機械學報， 2016， 47（11）： 172-178.

[39]????? 代紅翠， 張? 慧， 薛艷芳， 等. 不同耕作和秸稈還田下褐土真菌群落變化特征[J]. 中國農業科學， 2019， 52（13）： 2280-2294.

[40]????? Frey S D， Knorr M， Parrent J L， et al. Chronic nitrogen enrichment affects the structure and function of the soil microbial community in temperate hardwood and pine forests[J]. Forest Ecology & Management， 2004， 196（1）： 159-171.

[41]????? Hazard C， Gosling P， van der Gast C J， et al. The role of local environment and geographical distance in determining community composition of arbuscular mycorrhizal fungi at the landscape scale[J]. The ISME Journal， 2013， 7（3）： 498- 508.

[42]????? 韓世忠， 高? 人， 李愛萍， 等. 中亞熱帶地區兩種森林植被類型土壤微生物群落結構[J]. 應用生態學報， 2015， 26（7）： 2151-2158.

[43]????? 周玉杰， 李建華， 張廣宇， 等. 基于高通量測序的橡膠林土壤真菌多樣性及群落組成分析[J]. 南方農業學報， 2018， 49（9）： 1729-1735.

責任編輯：崔麗虹