不同首蓿-糧食作物(飼草)輪作模式對土壤細菌群落組成及其生態功能影響

中圖分類號：S813.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0435（2025）05-1387-11

Abstract：Inthis study，seven grass-grain（grass）crop rotation patterns were selected，and the effects of differ ent rotation patternsonsoil nutrient content and microbial diversity were investigated with the help of highthroughput sequencing technology. The results showed that compared with alfalfa continuous cropping mode， alfalfa-oats-alfalfa，alfalfa-corn-flaxand alfalfa-sorghum-millet models effctively increased the contentsof total phosphorus，available phosphorus，total potassium and available potassium insoil，and the bacterial community diversity index was the highest in alfalfa-sorghum-millt model.Proteobacteria，Acidobacteriota and Actinobacteriota were the dominant bacterial groups in soil bacterial communities under different cropping patterns.Further redundancy analysis revealed that organic carbon，total nitrogen and available nitrogen had more significant efects on soil bacterial community composition.The results of ecological function prediction showed thatMetabolism was the most important function of soil bacteria metabolism.Inconclusion，the bacterial community structure and ecological function of soil were changed after perennial alfalfa was turned into anual crop （forage）．Among them，alfalfa-sorghum-milet model had the best efect，and could be given priority in the improved rotation of saline-alkali land.

Key words： Alfalfa; Crop rotation;Soil bacterial community;Ecological function prediction

紫花苜蓿（MedicagosatiuaL.）作為目前栽培面積最大的豆科牧草，其豐富的營養價值和高產性使得它成為畜牧業的重要飼料來源，在草地農業生態系統中占據了舉足輕重的地位，是糧草輪作種植模式的首選牧草1。山西省北部地區作為山西省草食畜牧業發展的優勢區域，2024年底紫花苜蓿種植保留面積為 3335hm² ，是區域畜牧業高質量發展的重要飼草資源[2]。然而，如其他作物一樣，長期連續種植紫花苜蓿可能會給土壤一些不利影響，雖然苜蓿能夠固定大氣中的氮素，可為土攘提供豐富的氮源，但長期連續種植可能使得土壤中其他必需元素如磷、鉀等逐漸耗竭，導致土壤養分結構失衡[3]；或者因其高耗水性及自毒效應而影響后茬作物的生長；更甚者長期的連作還可能會引起土壤生態系統多樣性的喪失或群落結構的改變等[4]。為了有效解決這些問題，采用輪作的方式將苜蓿與其他作物進行輪換種植顯得尤為重要。科學合理的草田輪作模式不僅可以打破連作障礙，改善土壤結構和土壤理化性質，增強土壤微生物的活性、豐富其多樣性，還能夠充分利用不同作物對養分的吸收特性，實現養分的均衡利用，為后茬作物的生長提供良好的土壤環境[5]。

土壤微生物作為草田輪作生態系統的重要參與者，在系統物質能量轉化過程中起著非常重要的作用，任何輪作模式的實施都將會對其群落結構、生態功能等產生正向或逆向的影響[6-9]。已有研究證實，不同草-糧輪作方式會不同程度地改變土壤微生物的種群結構。康佳惠等6在研究中發現，不同的作物在生長過程中會釋放特定的根系分泌物，這些分泌物為土壤微生物提供了食物來源，進而塑造了微生物的不同種群結構。首蓿作為一種多年生牧草，其根系分泌物與其他作物存在顯著差異[，因此，輪作后土壤中的微生物種群結構會發生明顯變化。這些變化可能包括某些有益微生物的增多和有害微生物的減少[8]，從而影響土壤的整體健康狀態。草-糧輪作也會影響土壤微生物的多樣性，多樣性是土壤微生物群落穩定性的重要指標，它有助于土壤抵御外界干擾和維持生態平衡[9]。科學合理的草-糧輪作模式通過引入新的作物種類，為土壤微生物提供了更多的生態位和食物來源[10]，從而增加了微生物的多樣性。這種多樣性的增加將有助于提升土壤的生物活性，促進養分的轉化和釋放[11]。更重要的是，草-糧輪作還會影響土壤微生物的功能[12-13]。鞏澤琳等[14]的研究表明，土壤中有益微生物能夠分解難溶性養分，提高養分的有效性；而另一些微生物則能夠產生抗生素等物質，抑制病蟲害的發生。因此，通過優化首蓿與其他作物的輪作模式，可以調控土壤微生物的功能，進而提升土壤肥力和作物產量。

目前，關于苜蓿草田輪作的研究雖多，但大多聚焦于其對土壤肥力和產量的直接效應，而對于輪作體系內土壤微生物群落特性，特別是在內陸蘇打型鹽堿土壤環境下的研究尚顯匱乏。鑒于此，本研究聚焦于山西大同盆地蘇打型鹽堿地的特殊生態條件和當地飼草作物種植結構單一的問題，選擇7種草-糧（草）輪作種植模式，并借助高通量測序技術，解析不同輪作模式對土壤養分含量及微生物多樣性的具體影響與變化規律，深入探索草田輪作制度和鹽堿地改良提供科學指導。

1 材料與方法

1. 1 試驗概況

試驗區位于山西省懷仁市毛皂鄉山西農業大學試驗基地， 112^°34^′～114^°34^′E，39^°03^′～40^°44^′N 海拔 1040m ，地處大同盆地中部，區域年均降雨量為 350～600mm ，年蒸發量大于 1600mm ，無霜期130d左右，年均氣溫 7.0^°C 。試驗區是山西省蘇打型鹽堿地集中分布的典型區域之一，土壤屬堿化潮土，質地輕壤偏沙型，2017年苜蓿建植前 0～60cm 耕層土壤中平均含鹽量為 2.12g?kg^-1，pH 值9.14，土壤容重 1.41g?cm^-3 。

1. 2 試驗設計

試驗于2022—2023年進行。以2017年建植的紫花苜蓿（‘晉苜1號’，表示為A）草地為基礎，選取具有代表性的區域于2022年春季翻耕，將翻耕后的草地休閑或輪作種植大豆（Glycinemax（L.）

Merr.，‘晉豆49號’，大豆表示為B）、毛葉苕子（ViciavillosaRoth，‘普豌飼1號’，表示為V）、胡麻（LinumusitatissimumL.，晉亞10號’，表示F）高粱（SorghumbicolorL.，‘晉雜16號’，表示為S）、燕麥（AvenasatiuaL.，‘晉燕17號’，表示為O）、玉米（ZeamaysL.，‘瑞普909’，表示為C）谷子（Setariaitalica，‘同谷30號’，表示為M）。試驗共設7個處理，首蓿連作處理（CK），苜蓿-大豆-大豆處理（ABB），苜蓿-毛葉苕子-苜蓿處理（AVA），苜蓿休閑處理（AFF），苜蓿-燕麥-苜蓿處理（AOA），苜蓿-玉米-胡麻（ACF）處理和苜蓿-高粱-谷子（ASM）處理（表1）。試驗各小區按照完全隨機的方式排列，小區間距 1m ，小區面積為 30m²（5m×6m） ，每個處理重復3次，共計21個小區。

試驗期間，各作物均分別于每年5月上旬播種，9月中、下旬收獲，所有處理均不施肥。玉米播種密度為 45kg?hm^-2 ，毛葉苕子播種量為 15kg?hm^-2 ，胡麻播種量為 7.5kg?hm^-2 ，高粱播種量為 15kg?hm^-2 燕麥播種量為 7.5kg?hm^-2 ，各作物均為精量條播，種植帶間的行距為 45cm 。試驗期間，人工除草，在首蓿劉割后各小區均澆水1次，其他管理方式各小區間均一致。

1.3樣品采集與處理

各小區選用對角線采樣法，于試驗第2年（2023年）紫花苜蓿第3茬盛花期采集土壤樣品。采集以植株為中心，半徑 5cm 內的耕層土樣 （0～30cm） ，每個植株間隔 1m ，每小區均為14個植株混合樣，共計21個樣品。剔除土樣中的雜質后將部分樣品置于一 80^°C 冰箱中保存，測定各項土壤微生物指標，其余樣品陰干，用于測定其他化學指標。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 土壤營養成分的測定 參照魯如坤[15]和鮑士旦[16]的分析方法測定全氮（Totalnitrogen，TN）、全磷（Totalphosphorus，TP）、全鉀（Totalkalium，TK）、速效氮（Availablenitrogen，AN）、速效磷（Availablephosphorus，AP）、速效鉀（Availablekalium，AK）和有機碳（Soil organiccarbon，SOC）7項土壤化學指標。

1.4.2微生物多樣性分析及群落功能預測樣品混合均勻后，使用MNNucleoSpin96Soil試劑盒提取土壤DNA。以合格DNA為模板，在PacBio平臺上用16SrRNA基因序列引物為338F（ACTCCTACGGAGGCAGCA）和反向806R（GGACTACHVGGGTWTCTAAT）。進行PCR擴增，產物經AxyPrep GelExtractionkit純化并電泳檢測；擴增合格的樣品送至北京百邁克生物公司，用SMRTbellKit構建測序文庫，并在PacBioRSII上測序；對測序得到的CCS（CircularConsensusSequencing）序列，應用QIIME平臺進行生物信息學分析[17]；最后，應用PICRUSt軟件對土壤樣品中微生物群落功能進行預測，并注釋細菌的基因功能，最后計算各個功能類別的豐度[18]。

1.5 數據統計分析

運用MicrosoftExcel20O9對數據進行整理，隨后采用SPSS22.0進行深入的統計分析。通過單因素方差分析（One-wayANOVA），并設定Plt;0.05 為統計學顯著性判斷標準，分析不同處理條件下各指標的顯著性差異。細菌群落α多樣性分析和β多樣性分析借助北京百邁克生物公司云平臺（https：//international.biocloud.net/）進行。

2 結果與分析

2.1不同后茬作物土壤養分狀況

由表2可知，與CK相比，各處理的土壤全氮（TN）和速效氮（AN）含量顯著降低（除AFF和ABB處理除外， Plt;0.05） ;土壤全磷（TP）含量在ACF處理模式中最高，與其他處理差異顯著 Plt; 0.05），土壤速效磷（AP）含量則在ASM處理模式中最高，與其他處理差異顯著 （Plt;0.05） ；土壤全鉀（TK）和速效鉀（AK）含量均在ASM處理模式最高，與CK，AFF，ABB，AVA處理間差異顯著（ Plt; 0.05）；有機碳（SOC）含量則在AOA處理中表現最高，ABB處理次之，但與其他處理間差異不顯著。

2.2對土壤細菌序列及其多樣性指數的影響

本研究對7種輪作模式的土壤細菌進行了解析，覆蓋度達到1.00，可以覆蓋樣本中的所有微生物。基于 97% 的相似性，共獲得37949個物種（OTUs），可劃分為36個門，101個綱，304個目，617個科，1182個屬，其中，CK處理模式擁有專屬物種6122種，ABB處理模式為4137種，ACF處理模式則達到了4576種特有物種，AFF處理模式包含4366種特有物種，AOA處理模式專有的物種數量為3994種，ASM處理模式獨占5507種特有物種，而AVA處理模式則具有4407種獨特物種（圖1）。

更進一步，計算了7種不同輪作模式下所有樣本的Ace，Chaol，Shannon和Simpson指數（圖2）。由圖2A和2B可知，豐富度指數Ace和Chao1變化趨勢基本一致，以CK處理的最高，與ABB，AVA，AFF和AOA4個處理間差異顯著 （Plt;0.05） 。由圖2C可知，Simpson指數表現為ASM處理最高（1O.42），

AFF處理最低（10.05），二者之間差異顯著 （Plt; 0.05）。由圖2D可知，Shannon多樣性指數以ASM處理最高（10.52），與ABB，AVA，AFF處理間差異顯著 （Plt;0.05） ，而與對照CK處理間差異不顯著。

2.3對細菌群落組成的影響

基于從7種不同輪作模式土壤樣品中獲取的序列信息，我們在門分類水平上將微生物群落細分為36個類群，相對豐富度前十位的菌門累積占比達到序列的 90% 以上（圖3A），依次為變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteriota）、放線菌門（Actinobacteriota）、芽單胞菌門（Gemmatimonadota）、未分類菌門（unclassfied-bacteria）、擬桿菌門（Bacteroidota）、綠彎菌門（Chloroflexi）、粘菌門（Myxococcota）、黏球菌門（Methylomirabilota）和疣微菌門（Verrucomicrobiota）。在這1O個優勢菌門中，變形菌門（Proteobacteria）的相對豐度占比最高，

均在 24.66% 以上，其中，以CK處理中相對豐富度最高，為 30.21% ；酸桿菌門（Acidobacteriota）相對豐富度占比次之，在ABB和ACF處理中的相對豐富度占比較高，分別達到 26.11% 和 25.17% ，其余各處理的相對豐富度分布在 20.92%～22.89% 之間；放線菌門（Actinobacteriota）則在AFF處理中相對豐富度最高，為11. 61% ，在AOA處理中相對豐富度最低，為 6.60% ；芽單胞菌門（Gemmatimonadota）未分類菌門（Unclassfied-bacteria）擬桿菌門（Bacteroidota）和綠彎菌門（Chloroflexi在各處理中的相對豐富度占比均在 5% 以上，而粘菌門（Myxococcota）、黏球菌門（Methylomirabilota）和疣微菌門（Verrucomicrobiota）在各處理中的相對豐富度占比主要分布在 1%～5% 之間，各處理間差異不顯著。

為更詳細地了解不同輪作模式下土壤樣品的細菌分類差異，本研究在在屬水平上更進一步進行了分類，共有1182個類群被分類，優勢菌屬有Unclassified-Bacteria、未分類芽單胞菌屬（Unclassi-fied-Gemmatimonas）、未分類Vicinamibacterals（Unclassified-Vicinamibacterals）未分類Vicinami-bacteraceae（Unclassified-Vicinamibacteraceae）、鞘脂單胞菌屬（Sphingomonas） ，MND1，RB41 不可培養_gamma_proteobacteria（Uncultured_gamma_proteobacteria）和苔蘚桿菌屬（Bryobacter）等，以上各菌屬平均相對豐度均大于 1% 。其中，未分類Bac-teria（Unclassified-Bacteria）在序列中占比較高，在AOA處理中達到了 8.27% ；未分類芽單胞菌屬（Unclassified-Gemmatimonas）相對豐富度占比次之，各處理中的占比均在序列的 5.1% 以上；未分類Vicinamibacterals（Unclassified-Vicinamibacter-as）在各處理間無明顯差異，序列占比主要分布在5.31%～6.10% 之間；未分類Vicinamibacteraceae（Unclassified-Vicinamibacteraceae）則在AFF處理中相對豐富度較低 （4.01%） ，其他處理間相對豐富度占比均在 5% 以上；鞘脂單胞菌屬（Sphingomonas）MND1、RB41、不可培養_gamma_proteobacte-ria（Uncultured_gamma_proteobacteria）和苔蘚桿菌屬（Bryobacter）等5個菌屬在序列中的占比主要分布在 1.21%～3.75% 這個區間，各均屬在處理間無顯著差異。

2.4不同輪作方式下細菌群落差異分析

在屬水平上通過熱圖分析發現（圖4），可將7個模式處理下的土壤樣品劃分為3組，第一組為CK，第二組為AFF，第三組為ABB和AVA，第四組包括ASM，ACF和AOA。其中，CK處理中優勢細菌種類主要為MND1和不可培養_gamma_proteobac-teria（Uncultured_gamma_proteobacteria）；AFF處理樣品中的優勢細菌種類為苔蘚桿菌屬（Bryobacter）、鞘脂單胞菌屬（Sphingomomas）、未分類芽單胞菌屬（Unclassified-Gemmatimonas）；AVA和ABB處理組樣品中的優勢細菌種類為未分類Vic-inamibacteraceae（Unclassified-Vicinamibacteraceae）;ACF，AOA和ASM處理組樣品中的優勢細菌種類則主要為RB41、未分類菌屬（Unclassified-Bacte-ria）未分類Vicinamibacterals（Unclassified-Vicina-mibacterals）不可培養Firmicutes-bacterium（Uncul-tured_Firmicutes-bacterium）等。

通過主坐標分析（PCA）可以直觀、清楚地解釋不同輪作模式下土壤樣品中各細菌間的系統發育距離（圖5）。從PCA分析結果可以看出，不同輪作模式下細菌群落特征各異，其中，CK，ABB和AVA處理主要集中在第1，2象限，AOA，ACF和ASM處理主要集中在第2，3象限，而AFF處理主要集中在第4象限，與其他處理間存在明顯差異。綜上，可將本研究中7個模式處理歸為3類，第1類包括CK，ABB和AVA處理，第2類包括AOA，ACF和ASM處理，第3類為AFF處理。

為了進一步解析各處理間的細菌群落差異，基于LEfSe[Linediscriminant analysis（LDA）effect

Size]進行線性判別分析（LDAscore gt;4 ，結果顯示20個細菌進化支在統計學上有顯著差異（圖 6，Plt; 0.05），其中，AOA處理中LEfSe檢測到最多的細菌分類群，共有9個進化枝，包括3個門，2個綱，1個目，1個科，1個屬和1個種，主要集中在未分類菌門（Unclassfied-bacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）和黏球菌門（Methylomirabilota）；AFF處理次之，共有8個進化枝，包括2個門，2個綱，2個目，2個科，主要集中在放線菌門（Actinobacteriota）、芽單胞菌門（Gemmatimonadota）和擬桿菌門（Bacteroidota）；AVA處理最少，僅有2個進化枝存在顯著差異。

2.5土壤細菌群落與環境因子

在屬水平，以土壤樣品中各優勢菌屬為響應變量，以SOC，AN，TN，AP，TP，AK，TP等7個土攘化學指標為解釋變量進行冗余分析（RDA），進一步解析優勢菌屬與環境因素之間的關系（圖7）。RDA分析結果表明，RDA1和RDA2成分能夠解釋細菌菌群 20.60% 的變化，不同的土壤環境因子對不同菌屬微生物有著不同的影響，其中，未分類芽單胞菌屬（Unclassified-Gemmatimonas）、苔蘚桿菌屬（Bryobacter）、鞘脂單胞菌屬（Sphingomomas）與TK，AK，TP，AP含量呈顯著正相關關系 （Plt;

0.05），與SOC呈顯著負相關關系 （Plt;0.05） ;Nirtrospira與各指標均呈顯著正相關關系（除TK外， MNDI 和未分類的綠彎菌屬（Unclassified-Chloroflexi）與SOC，AN，TN呈顯著正相關關系 （Plt;0.05） ，與其他指標間呈顯著負相關關系（ ；未分類Vicinamibacteraceae（Unclassi-fied-Vicinamibacteraceae）僅與SOC呈顯著正相關關系（ ；RB41、未分類菌屬（Unclassified-Bacteria）、未分類Vicinamibacterals（Unclassified-Vicinamibacterals）則與TK，AK呈顯著正相關關系0 ?Plt;0.05） ，與各指標均呈顯著正相關關系（ Plt; 0.05）。此外，RDA結果揭示出SOC，TN，AN等3個指標對土壤中的細菌群落組成有著更為顯著的影響 。

2.6土壤細菌群落功能預測

本研究運用PICRUSt功能對得到的高通量測序得到數據進行了預測分析。由表3可知，一級代謝通路主要包括新陳代謝（Metabolism）、遺傳信息處理（Genetic information processing）環境信息處理（Environmentinformationprocessing）、細胞轉化（Cellularprocesses）、人類疾病（Humandiseases）和生物體系統（Organismal systems）等6類。其中，新陳代謝（Metabolism， 79.71%～79.92%） 、遺傳信息處理（Genetic information processing， 7.26%～ 7.44% ）、環境信息處理（Environmentinformationprocessing， 5.51%～5.59%）3 個功能累積相對豐富度占比達到 92.48% 以上，但不同輪作模式處理間功能相對豐度處理間無顯著性差異。

二級功能預測中， 95.48% 以上的土壤細菌差異基因主要集中在前20個通路中（圖8），其中，共有14個功能基因平均相對豐度在 1% 以上，而全局和概 覽通 路（Global andoveriewmaps，4 1.17%～43.51%） 序列占比最高，為主要子功能，與CK處理相比，全局和概覽通路（Globalandoveriewmaps）在AOA，ACF和ASM處理中有顯著增加的趨勢 （Plt;0.05） ，其他功能各處理間無顯著差異。

3討論

合理的草田輪作是提高土壤質量的重要方式之一。在輪作過程中，根據當地的生態條件和作物生長特點等因素，科學合理地安排飼草（苜蓿）與其他作物的輪作順序或模式，形成多元化的種植結構以提高農土壤生態系統的穩定性和多樣性[1]。在不同輪作模式下，各作物對土壤中各營養元素的吸收和利用規律存在差異。王曉菲等18研究發現，在黃土高原苜蓿翻耕后輪作種植玉米、小麥、馬鈴薯等作物，可提升土壤中的硝態氮、速效磷和全磷含量，而銨態氮含量則呈現下降趨勢。本試驗研究結果表明，在苜蓿連作（CK）、苜蓿-休閑-休閑（AFF）以及苜蓿-大豆-大豆（ABB）這3種模式中土壤全氮和速效氮含量顯著高于其他處理 （Plt;0.05） ，而土壤磷、鉀含量則低于苜蓿-玉米-胡麻（ACF）和苜蓿-高粱-谷子（ASM）等其他處理，這可能是由于苜蓿、大豆都屬于豆科植物，一方面本身具有固氮特性，另一方面磷元素在豆科作物體內參與多種生理過程，其對磷元素較為敏感且需求量較大。而玉米、胡麻、谷子、高梁等屬于禾本科植物，相比豆科植物對磷元素的需求要稍微低一些。此外，在本研究中土壤有機碳含量在不同輪作模式間無顯著差異，這與王靜等5的研究結論一致，說明有機質累積或消耗是一個長期的轉化過程，在短期內不會發生明顯改變。

土壤中的微生物群落，其多樣性和豐富性特征會隨著輪作模式的改變而相應地發生動態調整與演變[17，19]。本研究中發現苜蓿-休閑-休閑（AFF）模式中豐富度指數（Ace和Chaol）和細菌群落多樣性（Shannon和Simpson指數）均低于其他模式，這可能是此模式下物種多樣性的降低和土壤環境的改變，導致土壤生態系統的群落結構簡化。不同的草田輪作模式，不但能夠在一定程度上對細菌群落的豐富度與多樣性實施精準的調控，并且這一過程還伴隨著土壤微生物群落結構與組成的深刻改變。對于草田輪作生產系統來說，土地利用方式、作物種類、根系分泌物以及作物根系的交互效應將會是影響其土壤中微生物群落結構的重要因素[20]。變形菌門（Proteobacteria）作為相對豐度最高的優勢菌門，其包含的細菌種類繁多，具有廣泛的代謝特性[21]（例如伽馬變形綱Gammaproteobacteria的菌屬）和生態功能，這些可能是變形菌門在不同輪作模式中保持高相對豐度的原因。酸桿菌門（Acido-bacteriota）細菌在土壤有機物分解[22]（例如鞘脂單胞菌屬（Sphingomomas））和營養元素循環（例如RB41）中發揮著重要作用，它們能夠降解多種復雜的有機物，將其轉化為易于植物吸收利用的營養元素。放線菌門（Actinobacteriota）參與土壤有機質的分解轉化，并能夠分解纖維素、木質素等[23]。在本研究中，首蓿作為前茬作物，放線菌的分泌物或凋落物在土壤中長期累積，逐漸形成了一個促進土壤放線菌蓬勃發展的微生態系統，憑借其對磷的分解能力，在苜蓿土壤中，特別是那些碳、氮元素豐富而磷元素相對匱乏的環境中，展現出了更高的種群密度與豐富性[24]。芽單胞菌門（Gemmatimonadota）細菌在環境保護和生態修復領域具有潛在的應用價值，在本研究中的各處理中芽單胞菌屬（Gemmati-monadota）相對豐富度占比均較高，僅次于未分類Bacteria（Unclassified-Bacteria）。此外，在本研究中，未分類菌門（Unclassfied-bacteria）的相對豐度占比較高，這表明土壤中還存在許多尚未被充分研究和分類的微生物種類，未來，可以通過進一步的研究和探索，對這些未分類菌門進行更深入的分類和鑒定，揭示它們的生態功能和代謝特性，以及它們在不同輪作模式中的變化規律。

土壤微生物群落的組成與功能，在輪作模式的轉變及其持續時間的雙重影響下，會呈現出不同的適應策略與反應模式[17]。基于本研究中微生物相對豐度熱圖（圖4）與PCA分析（圖5的試驗結果，將本研究中7個模式處理歸為3個模式，第1類模式即豆科作物增強型模式，包括CK，ABB和AVA處理；第2類模式即苜蓿與非豆科農作物輪作模式，包括AOA，ACF和ASM處理；第3類模式休閑輪作模式，主要為AFF處理。其中，在第1類模式分組中，聚集較多的MND1和不可培養_gamma_proteobacteria（Uncultured_gamma_proteobacteria），在第3類模式分組中，聚集較多的苔蘚桿菌屬（Bryobacter）、鞘脂單胞菌屬（Sphingomomas）未分類芽單胞菌屬（Unclassified-Gemmatimonas），而在第2類模式分組中，聚集較多的（Unclassified-Vicinamibacteraceae），

RB41、未分類Bacteria（Unclassified-Bacteria）未分類Vicinamibacterals（Unclassified-Vicinamibacter-als）、不可培養Firmicutes-bacterium（Uncul-tured_Firmicutes-bacterium）等。在這3類模式中土壤微生物群落的組成與功能的均發生了不同程度的變化，且都受到了輪作模式轉變及其持續時間的影響，第1類模式中，苜蓿、大豆、毛葉苕子等豆科作物具有較強的固氮能力，促進了與氮循環相關的微生物如gamma_proteobacteria的豐度增加;第2類模式中，苜蓿作為豆科作物，與非豆科農作物的輪作可能導致了土壤微生物群落的多樣化，包括一些難以分類或培養的細菌類群，這些微生物可能對土壤碳循環和有機物質分解的貢獻更大；第3類休閑輪作模式中，因減少了王壤耕作和種植活動的干擾，有利于某些特定微生物類群的生長和繁殖，例如苔蘚桿菌屬（Bryobacter）等微生物可能具有較強的抗逆性和環境適應性，能在休閑期間占據優勢地位。此外，通過對比分析各處理組中占據優勢的細菌種類和豐富度，可以發現微生物群落與環境因子之間相互影響，一方面不同輪作模式對土壤微環境產生了程度不一的改造作用，另一方面這些環境因素的細微變動又影響著群落內不同微生物群體[25-27]。在本研究中，RDA的結果為我們揭示出SOC、TN、AN這三個關鍵指標在塑造草-田（草）輪作王壤細菌群落構成方面扮演著更為舉足輕重的角色，它們對細菌群落結構的影響尤為突出。

本研究中，從一級功能代謝通路的分析結果來看，新陳代謝（Metabolism）、遺傳信息處理（Geneticinformationprocessing）以及環境信息處理（Environmentinformationprocessing）是土壤細菌代謝過程中的核心功能，這與前人的研究結論相吻合[28-30]。李明等28研究表明，輪作模式可以通過改變土壤環境、營養條件以及微生物間的相互作用等方式，對王壤細菌的代謝功能產生深遠影響。這些影響可能體現在土壤細菌代謝策略的靈活調整、能量獲取和物質循環的穩健性等方面，本研究的結果也支持了這一觀點。在二級功能預測中，本研究發現全局和概覽通路（Globaland overiewmaps）作為土壤細菌代謝過程中的重要子功能，呈現明顯增加趨勢，這與一些學者[31-32]在土壤微生物群落功能研究中的發現相一致。此外，本研究的時間尺度相對較短，可能無法充分反映輪作模式對土壤細菌代謝功能的長期影響，未來將延長實驗周期，以觀察輪作模式對土壤細菌代謝功能的持續影響及其變化趨勢。

4結論

本研究發現，與苜蓿連作模式相比，苜蓿與非豆科農作物輪作模式（如苜蓿-燕麥-苜蓿（AOA）、苜蓿-玉米-胡麻（ACF）和苜蓿-高粱-谷子（ASM）），可有效提升土壤中全磷、速效磷、全鉀和速效鉀的含量，增加細菌群落多樣性指數。通過微生物多樣性分析進一步發現，變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteriota）放線菌門（Actinobacteriota）是所有輪作模式中的優勢菌群，并且有機碳、全氮、速效氮含量對各細菌群落組成有著更顯著的影響。綜上所述，多年生苜蓿翻耕輪作一年生作物（飼草）后改變了土壤細菌群落結構和生態功能，從鹽堿地改良效果最優化角度出發，苜蓿-高粱-谷子（ASM）輪作模式在鹽堿地的改良輪作中可優先考慮利用。

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（責任編輯彭露茜）