中圖分類號:S663.404;S663.406 文獻標志碼:A 文章編號:1002-1302(2025)12-0250-10
土壤微生物群落作為土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的核心驅(qū)動者,其結(jié)構(gòu)與動態(tài)變化直接影響果園土壤養(yǎng)分循環(huán)和果樹生長發(fā)育[1-2]。獼猴桃(Actinidiachinensis)開花坐果期是樹體養(yǎng)分需求的關(guān)鍵階段,土壤微環(huán)境的穩(wěn)定性與養(yǎng)分供給效率對果實產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要影響[3]。傳統(tǒng)清耕模式因頻繁翻耕易導致土壤有機質(zhì)流失、微生物多樣性下降及病原菌孳生,而地表覆蓋措施(如果園生草覆蓋、地布覆蓋)通過調(diào)控土壤理化性質(zhì)與微生物互作網(wǎng)絡(luò),逐漸成為改善果園土壤健康的重要措施[2.4-6] 。
研究發(fā)現(xiàn),與清耕相比,弼猴桃果園套種毛葉苕子,可顯著提高土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量[7]。井趙斌等在獼猴桃園內(nèi)混播黑麥草、鴨茅和三葉草后顯著提升了土壤過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性以及微生物總數(shù)量[8]。蔡明明等開展了連續(xù)3年的定位試驗,發(fā)現(xiàn)獼猴桃園采用白三葉作為生草覆蓋不僅有助于提高表層土壤有機碳組分的含量和碳循環(huán)酶活性,而且可以通過優(yōu)化土壤微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)及功能,促進土壤碳循環(huán)和有機質(zhì)穩(wěn)定[9]。譚華等在弼猴桃果園種植一年生黑麥草 + 紫云英和一年生黑麥草 + 毛苕子[10],以及李青梅在弼猴桃園混種白三葉、黑麥草、紅三葉、早熟禾后發(fā)現(xiàn)土壤微生物多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)高于清耕[]。同樣在蘋果的研究中,鋪設(shè)地布增加了果實發(fā)育前期土壤含水量和土壤養(yǎng)分含量,提高了過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶的活性,增加土攘細菌 ∝ 多樣性,顯著增加了細菌放線菌門、擬桿菌門和厚壁菌門的群落豐度[12]。在探究不同覆蓋措施對寒地蘋果園土壤微生物群落組成、相對豐度及多樣性的影響中發(fā)現(xiàn)園藝地布覆蓋顯著提高了土壤細菌放線菌門以及真菌擔子菌門相對豐度,提高了土壤細菌豐富度指數(shù)和真菌多樣性指數(shù)[13-14] 。近年來,果園生草和園藝地布覆蓋在果園生態(tài)調(diào)控中的應用逐漸增多,但對其土壤微生物組分與養(yǎng)分協(xié)同響應機制的研究仍顯不足,尤其在弼猴桃關(guān)鍵生育期(開花坐果期)的差異化效應尚未明晰。
針對上述問題,本研究以弼猴桃開花坐果期為觀測窗口,通過對比SC、LS與CK下土壤真菌、細菌群落結(jié)構(gòu)、酶活性及養(yǎng)分含量,旨在揭示不同覆蓋模式對微生物多樣性及功能類群的差異化調(diào)控機制、關(guān)鍵微生物類群與土壤養(yǎng)分循環(huán)的協(xié)同響應關(guān)系以及SC與LS處理在土壤健康維護與速效養(yǎng)分供給中的功能,以期為果園土壤管理提供依據(jù),推動果園可持續(xù)生產(chǎn)體系的優(yōu)化。
1材料與方法
1. 1 試驗地概況
試驗地位于貴州省畢節(jié)市納雍縣玉龍壩鎮(zhèn)新街村( 105.53°E,26.83°N? ,屬亞熱帶季風氣候,年平均氣溫 13~15°C ,年降水量 1200~1400mm ,雨季集中在5—9月,占全年降水量的 70% 以上,無霜期 250~280d 。試驗園內(nèi)弼猴桃樹齡4年,株行距2m×3m 。
1.2 試驗設(shè)計
2022年9月,選取處于同一等高線、地勢平坦、植株生長量較一致的地塊作為試驗小區(qū),每個處理設(shè)15株棵樹,約 90m2,3 次重復,共 270m2 ,每個處理之間間隔3行。處理設(shè)置:CK(清耕)地面裸露,定期除草,保持樹盤及行間無草;SC(毛葉苕子2.5kg/667m2 )樹盤及行間均勻播撒;LS(鋪設(shè)地布)樹盤及行間覆蓋黑色園藝地布(材質(zhì):聚乙烯,規(guī)格: 75g/m2 ,生產(chǎn)廠家:濱州諾蘇塑業(yè)有限公司)。
1.3樣品采集
2023年4月,采用\"S\"形取樣法,在同個處理樹干滴水線位置地面以下 30~40cm 耕層取樣,去除根系、石頭等雜物混合均勻作為處理的樣品,約1.5kg ,每個樣品分成2個部分,一部分裝入 50mL 無菌離心管中,存入液氮保存,用于分析微生物群落;一部分土樣陰干后過 0.25cm 和 1mm 篩測定土壤理化性質(zhì)。
1.4 測定方法
1.4.1測序與數(shù)據(jù)分析委托上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司對土壤微生物總DNA進行測序。PCR擴增采用的引物為細菌16SRNA基因中的 V3~V4 區(qū)引物338F(5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′ ),806R( 5′ -GGACTACHVGGGTWTCTAAT -3′ ),真菌引物為ITS1F( 5′ -CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′. ),ITS2R(5'-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′) 。PCR反應體系為 20μL ,擴增程序為 95°C 預變性 3min;95°C 變性30 s, 55°C 退火 30s :72°C ,延伸45s,35個循環(huán); 72‰ ,延伸 10min 。PCR產(chǎn)物經(jīng) 2% 的瓊脂糖凝膠電泳檢測。
1.4.2土壤理化性質(zhì)測定土壤 pH 值采用電位法(水土比 2.5:1 )測定,土壤有機碳含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定,土壤全氮含量采用硫酸-加速劑消解凱氏法測定,土壤全磷含量采用NaOH堿熔鉬銻抗分光光度法測定,土壤全鉀含量采用NaOH堿熔火焰光度計法測定,土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定,土壤有效磷含量采用0.05mol/L HCl -0.025mol/L(1/2H2SO4) 法測定,土壤速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度計15測定;土壤脲酶、蔗糖酶、纖維素酶、酸性磷酸酶活性使用南京陌凡生物科技有限公司土壤脲酶、蔗糖酶、纖維素酶、酸性磷酸酶試劑盒微量法分別進行測定。每個指標設(shè)3次重復。
1.5 數(shù)據(jù)處理
得到的數(shù)據(jù)按照 97% 相似性對非重復序列進行OTU聚類,群落OUT數(shù)目指數(shù)中,ACE、Chao1指數(shù)用來估計樣本中微生物群落的豐富度,Shannon、Simpson用來估算微生物群落的多樣性[3]。使用Excel2016、SPSS19.0進行數(shù)據(jù)整理、方差分析及表格繪制,使用R軟件繪制韋恩圖、熱圖。
2 結(jié)果與分析
2.1不同覆蓋模式下果園土壤真菌和細菌OTU 聚類
對3個處理弼猴桃果園土壤樣品的真菌和細菌序列進行聚類分析,并按 97% 相似性對非重復序列進行OTU聚類,獲得OTU集(圖1)。3種覆蓋模式下果園土壤真菌OTU數(shù)目1628個,細菌OTU數(shù)目10366個,細菌數(shù)量顯著高于真菌。3個處理真菌OTU數(shù)目表現(xiàn)為 CK(448)21. 76% ,3種模式各獨有OTU占比介于 14.54% ~17.36% 之間。
圖1不同覆蓋模式下土壤真菌和細菌的韋恩圖
2.2不同覆蓋模式下真菌和細菌群落多樣性分析由表1可知,所有樣本覆蓋度均在 99.2% 以上,說明測序結(jié)果可靠,反映了土壤菌群的真實情況。利用Chaol指數(shù)、Shannon指數(shù)及Simpson指數(shù)對3個果園土壤樣品進行 ∝ 多樣性分析,結(jié)果顯示,SC處理土壤真菌ACE、Chao1、Shannon指數(shù)較CK顯著升高 23.53% (2號 .24.19% 和 11.14% ,LS處理土壤真菌ACE、Chao1、Shannon指數(shù)較CK顯著升高68.22% (204 68.05% 和 11.94% ,表明在SC和LS覆蓋模式下果園土壤的真菌群落豐富度和多樣性顯著升高。SC和LS處理Simpson指數(shù)低于CK,但差異不顯著,說明SC和LS處理有提高土壤真菌群落均勻度的作用,但效果有待加強。此外,LS處理與SC相比,真菌ACE和Chao1指數(shù)分別顯著提高36. 18% (20 ,35.32% ,而Shannon和Simpson指數(shù)差異不顯著。在細菌層面,SC和LS處理細菌Simpson指數(shù)低于CK,其中SC處理與CK達到差異顯著水平,而2個處理的ACE、Chao1和Shannon指數(shù)均與CK差異不顯著,表明除提高細菌群落分布均勻度外,SC和LS處理對土壤細菌群落豐富度及多樣性影響不大。
表1不同覆蓋模式下土壤真菌和細菌群落 αα(αα) 多樣性指數(shù)
注:同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異達到顯著水平( Plt;0.05) 。下同。
2.3不同覆蓋模式下門水平土壤真菌和細菌群落組成分析
2.3.1土壤真菌群落組成分析由圖2可知,3個處理中相對豐度大于 10% 的優(yōu)勢真菌門類包括子囊菌門(變異幅度 45.62%~55.32% )、擔子菌門(變異幅度 17.83%~23.98% )、被孢霉菌門(變異幅度 14.31%~27.67% )。在門水平上,3個處理的真菌優(yōu)勢菌群未被改變,但群落相對豐度存在差異。其中子囊菌門占絕對優(yōu)勢,且在S C(55.32% 和LS1 47.86% )處理中相對豐度高于CK (45.62% ),此外SC和LS處理較CK提高了未分類菌門(unclassified_k_Fungi)、羅茲菌門、壺菌門、球囊菌門相對豐度。SC及LS處理的被孢霉菌門 (14.31%,18.47%) 相對豐度較 CK(27.67% )降低 48.28% 和 33.25% 0SC及LS處理的油壺菌門 (0.27%,0.15% 相對豐度較CK (1.14% )降低 76.32%.86.84% 。
圖2不同覆蓋模式下土壤真菌群落(門水平)組成
2.3.2細菌群落組成分析由圖3可知,在門水平上,3個處理中土壤細菌相對豐度大于 10% 的優(yōu)勢菌群分別為未分類細菌域、放線菌門、變形菌門、酸桿菌門,4個菌門在3個處理間的變異幅度分別為27.7%~31.26% 、19. 86% ~21. 96% 、 12.87% ~15.58% .11.4%~13.82% 。在門水平上不同處理中優(yōu)勢菌群基本穩(wěn)定,但相對豐度存在一定差異。SC和LS處理中放線菌門和酸桿菌門相對豐度較CK有所升高。而SC和LS處理中綠彎菌門相對豐度 (8.7%.8.96% )較 CK(13.31% )下降 34.64% 和32.68% 。此外,硝化螺旋菌門及疣微菌門相對豐度較CK也有所下降。
圖3不同覆蓋模式下土壤細菌群落(門水平)組成分析
2.4不同覆蓋模式土壤主要微生物群落(屬)相對豐度及聚類分析
2.4.1不同覆蓋模式土壤真菌群落(屬)相對豐度及聚類分析由圖4可見,根據(jù)物種或樣品之間豐度的相似性進行聚類分析,可將SC(果園生草)和LS(鋪設(shè)地布)聚在一個分支,CK清耕模式單獨聚在一個小分支,說明SC和LS處理真菌優(yōu)勢屬與CK存在差異。3個處理中被孢霉屬、未分類屬(傘菌綱)、未分類屬(真菌界)真菌豐度均較高。不同覆蓋模式對果園土壤真菌群落屬水平豐度有不同影響。與CK相比,SC和LS處理顯著降低生赤殼菌屬、未分類屬(油壺菌科)豐度,顯著提高癬囊腔菌屬、未分類屬(被孢霉門)豐度,對未分類屬(羅茲菌門)、未分類屬(球蓋菇科)及赤殼屬真菌豐度也有提高作用。此外,較與CK,SC處理顯著提高赤霉屬、擬羅比達屬豐度,顯著降低枝孢霉屬豐度。LS處理較CK顯著提高脆柄菇屬、小鱗傘屬、擬翅孢殼菌屬、未分類屬(糙孢孔目)豐度;降低膝梗孢屬、未分類屬(肉座菌目)、紫霉屬、枝穗霉屬、未分類屬(格孢腔菌目)豐度。
2.4.2不同覆蓋模式土壤細菌群落(屬)相對豐度及聚類分析由圖5可知,根據(jù)物種或樣品之間豐度的相似性進行聚類分析,可將SC和LS聚在一個分支,CK清耕模式單獨聚在一個小分支,說明SC和LS模式土壤細菌優(yōu)勢屬組成更加相似,并與CK土壤細菌優(yōu)勢屬組成存在差異。SC、LS和CK中,細菌優(yōu)勢屬均為未分類屬(細菌門)。與CK相比,SC和LS處理提高了泥桿菌屬、小單孢菌屬、桿狀高溫菌屬、新芽孢桿菌屬、未分類屬(β-變形菌綱)、短桿菌屬、未分類屬(嗜熱油菌綱)、蓋氏菌屬豐度,降低了鞘氨醇單胞菌屬、未分類屬(厭氧繩菌綱)未分類屬(微球菌科)、未分類屬(小單孢菌科)、硝化螺旋菌屬、未分類屬(綠彎菌門)。SC處理中豐度較高的屬有未分類屬(熱脫硫桿菌門)、科夫勒菌屬、鄰桿菌屬,豐度較低的屬為未分類屬(孢囊菌科)、未分類屬(生絲微菌目)。在LS中豐度較高的屬為未分類屬(諾卡氏菌科),在LS中豐度較低的屬為未分類屬(放線菌門)。
圖4基于聚類分析的屬水平真菌群落結(jié)構(gòu)熱圖
2.5不同覆蓋模式對土壤養(yǎng)分含量和酶活性的影響
2.5.1不同覆蓋模式對土壤養(yǎng)分含量的影響由表2可見,不同覆蓋模式對果園土壤養(yǎng)分含量影響不同。SC處理土壤 pH 值較CK顯著降低,而LS處理土壤pH值較CK顯著升高。SC和LS處理土壤有機質(zhì)含量分別比CK提高 31.39% 和 65.77% ,均與CK達到差異顯著水平,且二者之間亦差異顯著。
圖5基于聚類分析的屬水平細菌群落結(jié)構(gòu)熱圖
SC和LS處理全氮含量顯著高于 CK21.84% 和15.53% ,但SC和LS處理之間差異不顯著。土壤全磷含量在3個處理之間差異不顯著,說明3種地表覆蓋模式對果園土壤全磷影響不大。SC和LS處理對土壤全鉀含量也有提高作用,分別比CK提高6.30%,3.15% ,其中SC處理與CK達到差異顯著水平。土壤堿解氮含量表現(xiàn)為 CKgt;LSgt;SC ,且兩兩之間差異顯著。酸性有效磷含量 LSgt;SCgt;CK ,且兩兩之間差異顯著,SC和LS處理王壤酸性有效磷含量分別比CK顯著增加 43.99% 和71. 54% 。SC 和LS處理土壤速效鉀含量較CK顯著提高68.26% 和 34.15% 。綜上所述,SC和LS處理有助于提高土壤養(yǎng)分含量。
表2不同覆蓋模式對果園土壤養(yǎng)分含量的影響
2.5.2不同覆蓋模式對土壤酶活性的影響由表3可見,不同地表覆蓋模式對4種土壤酶活性的影響不同。與CK相比,LS處理顯著提高土壤脲酶活性,增幅為 63.53% ,SC處理脲酶活性較CK有所降低,但差異不顯著。SC處理果園土壤蔗糖酶活性較CK顯著提高,增幅為 21.97% ,而LS處理土壤蔗糖酶活性較CK顯著降低,降幅為 17.04% 。SC處理土壤纖維素酶活性較CK顯著提高,增幅為23.46% ,而LS處理土壤纖維素酶活性與CK差異不顯著。3種處理中,果園土壤酸性磷酸酶活性差異不顯著,說明地面覆蓋模式對弼猴桃果園土壤酸性磷酸酶活性影響不大。
表3不同覆蓋模式對4種土壤酶活性的影響
2.6不同覆蓋模式土壤理化指標與菌門之間的關(guān)系
不同覆蓋模式真菌、細菌門水平群落結(jié)構(gòu)與土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量、酶活性Spearman相關(guān)分析結(jié)果表明,真菌層面:被孢霉菌門相對豐度與土壤全氮含量 )呈顯著負相關(guān)關(guān)系,與土壤堿解氮含量( r=0.99993? )呈顯著正相關(guān)關(guān)系;未分類菌門相對豐度與土壤全鉀( $\overrightharpoon { r } = 0 . 9 9 7 \ 3 ^ { * }$ )、速效鉀Ω'r=Ω-0.997 33? )含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系;羅茲菌門相對豐度與土壤全氮含量(
)呈顯著正相關(guān)關(guān)系,與土壤堿解氮含量(
)呈顯著負相關(guān)關(guān)系;捕蟲霉菌門相對豐度與土壤 pH 值 r=-0.997 18* )呈顯著負相關(guān)關(guān)系;球囊菌門相對豐度與土壤酸性有效磷含量( χr=0.99877? )呈顯著正相關(guān)關(guān)系。細菌層面:放線菌門相對豐度與土壤有機質(zhì)含量( r=0.999 65* )呈顯著正相關(guān),變形菌門相對豐度與土壤脲酶活性(
)呈顯著正相關(guān)關(guān)系;酸桿菌門相對豐度與土壤全鉀0 r=0.998 36* )和速效鉀(
)均呈顯著正相關(guān)關(guān)系;綠彎菌門相對豐度與土壤全磷含量1 r=0.998 74* )呈顯著正相關(guān)關(guān)系;厚壁門菌相對豐度與土壤纖維素酶活性 (r=-0.99979? )呈顯著負相關(guān)關(guān)系;芽單胞菌門相對豐度與土壤蔗糖酶活性 (r=-0.99784? )呈顯著負相關(guān);黏球菌門相對豐度與土壤全氮含量(
)呈顯著正相關(guān)關(guān)系,而與土壤堿解氮含量 (r=Φ-0.99973? )呈顯著負相關(guān)關(guān)系(表4)。
3討論
3.1真菌多樣性與群落組成對覆蓋模式的響應
本研究發(fā)現(xiàn),SC與LS處理對土壤真菌群落結(jié)構(gòu)具有顯著調(diào)控作用。相較于對照(CK),SC和LS處理促使土壤真菌OTU總數(shù)分別增加 12.5% 和50.89% ,且特有OTU比例達 47.62% 與 51.63% ,該現(xiàn)象與土壤有機質(zhì)含量的提升為真菌提供了豐富的碳源和能量來源有關(guān)[\"]。 ∝ 多樣性分析顯示,LS處理的ACE和Chao1指數(shù)較CK分別提高68.22% 和68. 05% ,增幅顯著高于SC處理1 23.53% 和 24.19% ),這與地布覆蓋通過物理屏障效應與有機質(zhì)緩釋作用,穩(wěn)定了土壤微環(huán)境溫濕度并促進有機質(zhì)累積有關(guān)[4,12]。值得注意的是,盡管細菌0TU總數(shù)(10366)遠超真菌(1628),但SC和LS處理的特有OTU比例 (14.54%,17.36% 顯著低于真菌組,表明覆蓋措施對細菌群落的影響具有保守性,可能與細菌系統(tǒng)具有更高的功能冗余有關(guān)[1,16]
研究發(fā)現(xiàn),SC和LS處理顯著改變了真菌群落組成特征。相較于 CK(45.62%) ),子囊菌門在SC1 55.32% )和LS( 47.86% )處理中的相對豐度顯著提升,可能與其腐生特性對覆蓋措施下有機質(zhì)輸入的適應性有關(guān)[51]。與此同時,被孢霉菌門作為專性腐生菌在覆蓋處理中豐度顯著降低( SC18.47% !
表4不同覆蓋模式下土壤理化指標與土壤微生物(門水平)結(jié)構(gòu)的相關(guān)性
注:*表示顯著相關(guān)( Plt;0.05 。
LS 14.31% , CK27.67% ),可能與高多樣性群落的競爭抑制作用有關(guān),如子囊菌門腐生類群的擴張[1,12]。2種覆蓋措施還顯著抑制了油壺菌門和生赤殼屬等潛在病原菌的豐度,其中以LS處理降幅最大,表明其可通過優(yōu)化真菌群落結(jié)構(gòu)提升土壤健康,這與劉蕾等提出的覆蓋措施可阻控病原菌的理論[17]一致。值得注意的是,LS 處理顯著提升了脆柄菇屬等有益真菌的豐度,該類群可通過分泌木質(zhì)素酶驅(qū)動復雜有機物分解,促進土壤有機質(zhì)的累積,這與Ayodele等得出的木質(zhì)素降解菌介導碳周轉(zhuǎn)機制研究結(jié)果[18-20]一致。赤霉屬可通過分泌赤霉素促進植物生長,在SC處理中豐度升高,可能源于土壤堿解氮含量降低(SC較CK下降 19.09% )的適應性調(diào)控。除促進植物生長外,該屬也存在潛在致病風險,但值得關(guān)注的是,同期增殖的紫霉屬可拮抗鐮刀菌、絲核菌等土傳病原真菌及寄生線蟲侵染[21-22],由此可見,SC 處理中2類菌群的協(xié)同作用構(gòu)建了兼具促生與生防雙重功能的微生物調(diào)控機制。
3.2細菌多樣性與群落組成對覆蓋模式的響應
SL和SC處理的細菌OTU總數(shù)顯著高于真菌,但其特有OTU占比低于真菌,表明覆蓋措施對細菌群落的改造相對保守,可能與細菌較高的功能冗余性有關(guān)[1。LS 和 SC 處理的 ACE、Chaol 及Shannon指數(shù)與CK無顯著差異,但Simpson指數(shù)降低,說明覆蓋措施未明顯改變細菌群落的整體豐富度,卻提升了均勻度并優(yōu)化功能冗余性[23-24],其中以SC處理的效果最為突出。在門水平上,SC和LS處理的酸桿菌門相對豐度較CK顯著增加,該菌門作為寡營養(yǎng)型鉀活化菌,與全鉀、速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)( r=0.998? ),與Tian等提出的酸桿菌門驅(qū)動鉀素活化機制[25-26]一致,解釋了LS 和 SC處理速效鉀含量較CK分別提升 34.15% 和68.26% 的現(xiàn)象。此外,LS和SC處理顯著降低硝化螺旋菌屬豐度,可能抑制硝化作用并影響氮循環(huán),導致土壤堿解氮含量下降[27,其中SC 處理土壤堿解氮含量的降低還與毛葉苕子生長吸收有效氮有關(guān)。SC和LS處理顯著抑制綠彎菌門豐度,推測是因為綠彎菌門在碳源充足時被高競爭性菌群如放線菌門所替代,本研究中放線菌門豐度與土壤有機質(zhì)含量呈顯著正向相關(guān)證實了這點[28]。值得注意的是,盡管綠彎菌豐度下降,SC處理纖維素酶活性卻提升23.19% ,表明生草覆蓋可能通過調(diào)整碳源類型(如增加半纖維素)實現(xiàn)功能補償[29]。LS 處理中變形菌門豐度顯著提高,且與脲酶活性呈極顯著正相關(guān)L r=0.999? ),提示其通過分泌脲酶促進氮素轉(zhuǎn)化[30],這與LS處理全氮含量提升 15.48% 的結(jié)果相吻合。本試驗采集土壤時毛苕子盛花期正值盛花期,未進行劉割翻壓,王呂等研究發(fā)現(xiàn)毛葉苕子盛花期的 N,P205 和 K2O 累積量分別為323.33、75.08,288.04kg/hm2 ,對其進行刈割翻壓將更大幅度提升土壤養(yǎng)分含量[31],說明SC 處理在提高土壤養(yǎng)分上的效果更優(yōu)。
3.3土壤養(yǎng)分與酶活性的協(xié)同響應機制
LS處理通過促進子囊菌門 r=0.999 65* )和變形菌門( r=0.99947* )的協(xié)同作用,使土壤有機質(zhì)、酸性有效磷及脲酶活性分別提高 65.77% 、71.54% 和 63.53% 。其中變形菌門中的尿素分解菌[未分類綱( β- 變形菌綱)]通過脲酶分泌加速氮素礦化,但伴隨的氮素快速釋放導致淋溶損失,造成堿解氮含量顯著低于 CK[32-33] 。LS 和 SC 處理中酸性有效磷增幅達 71.50% 和 43.99% ,與球囊菌門豐度呈顯著正相關(guān)( χr=0.99877? ),與前人研究的該菌門通過分泌磷酸酶激活有機磷的微生物驅(qū)動機制相[34]一致。
SC處理通過放線菌門豐度提升顯著增強蔗糖酶( +21.83% )和纖維素酶活性( +23.19% ),其機制與碳源代謝加速密切相關(guān),放線菌門作為糖苷水解酶主要生產(chǎn)者,其增殖直接提升可溶性碳庫周轉(zhuǎn)效率[35]。值得注意的是,纖維素酶活性與厚壁菌門豐度呈顯著負相關(guān) ),表明生草覆蓋通過抑制厚壁菌(如普里斯特氏菌屬)的競爭性增殖,激活纖維素降解菌群落[36]。相較之下,LS處理的纖維素酶活性與CK無顯著差異,暗示其碳周轉(zhuǎn)更依賴真菌主導的木質(zhì)素降解途徑[18-20]。此外,SC處理的速效鉀增幅( 68.26% )顯著高于LS1 34.15% ),因其與酸桿菌門的鉀活化功能及根系分泌物存在協(xié)同效應有關(guān)[25-26] O
從養(yǎng)分提升路徑分析,LS處理在有機質(zhì)積累和磷活化方面更具優(yōu)勢,而SC處理在速效鉀增幅及蔗糖酶、纖維素酶活性方面表現(xiàn)突出。兩者功能分化顯著:LS處理依賴變形菌門驅(qū)動氮磷轉(zhuǎn)化,SC處理則通過放線菌門和酸桿菌門主導碳鉀循環(huán)。
4結(jié)論
果園生草(SC)與地布覆蓋(LS)通過調(diào)控土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與功能,差異化驅(qū)動養(yǎng)分循環(huán)。2種覆蓋模式顯著增加土壤真菌、細菌的OTU數(shù)量,提高真菌多樣性、豐富度及細菌群落均勻度。LS顯著提升真菌多樣性,促進子囊菌門、球囊菌門及脆柄菇屬增殖并抑制油壺門等病原菌,通過變形菌門等強化氮磷轉(zhuǎn)化,提高脲酶活性和有機質(zhì)、有效磷含量,但氮素礦化導致堿解氮流失。SC通過放線菌門與酸桿菌門協(xié)同作用,顯著提高速效鉀含量、蔗糖酶及纖維素酶活性,同時構(gòu)建兼具促生(赤霉屬)與生防(紫霉屬、球囊菌門)功能的菌群體系。綜合土壤養(yǎng)分提升、酶活性優(yōu)化及微生物功能多樣性,SC處理在速效養(yǎng)分活化、碳周轉(zhuǎn)及土壤健康調(diào)控方面更具優(yōu)勢,在開花期結(jié)合劉割深翻,是改善弼猴桃果園土壤生態(tài)功能的更優(yōu)覆蓋模式。
參考文獻:
[1]BardgettRD,vanderPuttenWH.Belowground biodiversityandecosystem functioning[J]. Nature,2014,515:505-511.
[2]楊葉華,黃興成,朱華清,等.貴州省獼猴桃園施肥現(xiàn)狀及施肥推薦[J].中國果樹,2023(6):112-116
[3]楊金鵬,牟蘭,仇嘉悅,等.生草對滇中蘋果園土壤酶活性和微生物群落多樣性的影響[J].草地學報,2025,33(2):419-428.
[4]韓志博,羅宇,孫元學,等.可降解防草布覆蓋對柑橘果園土壤細菌群落的影響[J/OL].中國南方果樹,2025:1-10(2025-03-18)[2025-03-28].https://link.cnki.net/urlid/50.1112.S.20250318.2056.003.
[5]耿沙,張欽,段春芳,等.人工生草對干熱河谷區(qū)芒果園雜草多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響[J].草地學報,2025,33(4):1228-1238.
[6]陶江,王宇桃,柳羽,等.行間生草對蘋果園土壤養(yǎng)分與果實產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2025,56(1):133-140.
[7]王呂,秦宇航,吳玉紅,等.獼猴桃園綠肥品種篩選和生草管理對土壤養(yǎng)分的影響[J].果樹學報,2023,40(9):1885-1893.
[8]井趙斌,李騰飛,龍明秀,等.生草對獼猴桃果園土壤酶活性和土壤微生物的影響[J].草業(yè)科學,2020,37(9):1710-1718.
[9]蔡明明,陳慧敏,王小鐵,等.生草覆蓋對有機獼猴桃園土壤有機碳組分和微生物群落特征的影響[J].草地學報,2025:1-11(2025-03-04)[2025-03-29]. https://link.cnki.net/urlid/11.3362.S.20250303.1637.006.
[10]譚華,靳旭妹,蔡明明,等.生草對關(guān)中地區(qū)有機獼猴桃園土壤理化性質(zhì)及細菌群落的影響[J]:草地學報,2024,32(3):667-676.
[11]李青梅,張玲玲,劉紅梅,等.覆蓋作物多樣性對獼猴桃園土壤微生物群落功能的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2020,39(2):351-359.
[12]高永臣,蘇新建,余城,等.蘋果樹盤地布和藥渣覆蓋對土壤理化性質(zhì)和細菌群落的影響[J].園藝學報,2024,51(3):587 -600.
[13]胡穎慧,楊悅,顧廣軍,等.不同覆蓋對寒地蘋果園土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響[J/OL].中國農(nóng)業(yè)科技導報,2025:1-9(2025-03-19)[2025-04-05]. https://link.cnki. net/urlid/11.3900.S.20250228.1404.003.
[14]張麗娜.不同覆蓋處理對旱塬蘋果土壤環(huán)境因子和水分吸收的影響[J].中國土壤與肥料,2024(9):17-22.
[15]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].3版.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000.
[16]Jurburg SD,Salles JF.Functional redundancy and ecosystemfunction-the soil microbiota as a case study[J].Biodiversity inEcosystems-Linking Structure and Function,2015:29-49.
[17]劉蕾,徐夢,王凌,等.引入豆科作物的輪作模式對設(shè)施蔬菜土壤微生物群落組成的影響[J].華北農(nóng)學報,2021,36(3):203 -215.
[18]Ayodele S M, Okhuoya JA. Cultivation studies on Psathyrellaatroumbonata Pegler:A Nigerian edible mushroom on different agroindustrial wastes[J].International Journal of Botany,20o7,3(4):394 -397.
[19]劉子璐,胡渤洋,王文平,等.一株小脆柄菇的分離培養(yǎng)及木質(zhì)素降解酶活性[J].北京農(nóng)學院學報,2019,34(4):66-71.
[20]Martens DA.Plant residue biochemistry regulatessoil carboncycling and carbon sequestration[J]. Soil Biology and Biochemistry,2000,32:361-369.
[21]Tian L,Ou J,Sun X,et al.The discovery of pivotal fungus andmajordeterminant factorshaping soil microbial communitycomposition associated with rot root of American ginseng[J].PlantSignalingamp;Behavior,2021,16(11):1952372.
[22]Zhang J,Song J,Wei J,etal.Effect of Purpureocillium lilacinum oninter-root soil microbial community and metabolism of tobacco[J].Annals of Microbiology,2023,73(1) :30.
[23]楊靜,趙夏云,瞿飛,等.菜—菌輪作模式下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的變化[J].中國土壤與肥料,2023(2):54-61.
[24]Jurburg S D,Salles JF. Functional redundancy and ecosystemfunction-the soil microbiota as a case study[J].Biodiversity inEcosystems -Linking Structure and Function,2015:29 -49.
[25] Tian S,Xu Y,ZhongY,etal.Exploring the organic acid secretionpathway and potassium solubilization ability of Pantoea vagans ZHS-1for enhanced rice growth[J].Plants,2024,13(14):1945.
[26]KalamS,Basu A,Anand A,etal.Recentunderstanding ofsoilacidobacteria andtheir ecological significance:a critical review[J].Frontiers in Microbiology,2020,11:580024.
[27]雷宏軍,肖哲元,張振華,等.水氮耦合氧灌對溫室辣椒土壤肥力及細菌群落的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2021,37(1):158-166.
[28]Kong C, Zhang S,Yuan S,etal.Soil bacterial communitycharacteristics and itseffect on organic carbon under differentfertilizationtreatments[J].FrontiersinMicrobiology,2024,15:1356171.
[29]龍妍,惠竹梅,程建梅,等.生草葡萄園土壤微生物分布及土壤酶活性研究[J].西北農(nóng)林科技大學學報,2007,35(6):99-103.
[30]操 敏,李 明.行間生草對葡萄園土壤養(yǎng)分酶活性及微生物 群落的影響[J/OL].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報,2025:1-16(2025- 03-11)[2025-03-28].https://link.cnki.net/urlid/32. 1766.X.20250311.1014.001.
[31]王 呂,秦宇航,吳玉紅,等.獼猴桃園綠肥品種篩選和生草管理 對土壤養(yǎng)分的影響[J].果樹學報,2023,40(9):1885-1893.
[32]ChengJ,SunZ,LiX,etal.Effectsofmodifiednanoscalecarbon blackonplantgrowth,rootcellularmorphogenesis,andmicrobial communityincadmium -contaminatedsoil[J].Environmental ScienceandPollutionResearch,2020,27(15):18423-18433.
[33]DuanF,PengP,YangK,etal.Strawreturnofmaizeandsoybean enhancessoilbiologicalnitrogenfixationbyalteringtheN-cycling microbialcommunity[J]. Applied SoilEcology,2023,192: 105094.
[34]LiuY,ShiG,MaoL,etal.Directandindirectinfluencesof8yrof nitrogenandphosphorusfertilizationonGlomeromycotainanalpine meadowecosystem[J].NewPhytologist,2012,194(2):523-535.
[35]ShivlataL,SatyanarayanaT.Actinobacteriainagriculturaland environmentalsustainability[J].Agro-EnvironmentalSustainability: ManagingCropHealth,2017,1:173-218.
[36]GavandePV,BasakA,SenS,etal.Functionalcharacterizationof thermotolerantmicrobialconsortium forlignocellulolyticenzymes withcentralroleofFirmicutesinricestrawdepolymerization[J]. ScientificReports,2021,11(1):3032.