长期咸水滴灌对棉田土壤有机碳组分及碳转化功能微生物的影响

摘要

为明晰长期咸水滴灌对棉田土壤有机碳组分及碳转化功能微生物的影响，于2009年开展长期咸水灌溉试验，试验设淡水(0.35 dS·m^-1,FW)和咸水(8.04 dS·m^-1,SW)两种灌溉水盐度，以2023年棉花花铃期采集的0～20 cm土层土壤样品为研究对象，测定土壤的理化性质、有机碳组分和酶活性，利用宏基因组测序技术，定性定量分析棉田土壤中碳转化微生物群落特征，通过相关性分析探究碳转化微生物群落组成与土壤酶活性以及土壤有机碳组分之间的相关关系。结果表明：与淡水灌溉处理相比，咸水滴灌显著增加土壤含水量和电导率，分别增加27.6%和84.2%,但显著降低了土壤pH值、土壤总有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳含量，分别降低7.8%、15.4%、3.5%、10.4%和11.5%;同时显著降低蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化氢酶和土壤N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶活性，分别降低了57.7%、31.8%、10.5%和55.6%。本研究筛选出门水平优势微生物主要包括酸杆菌门、变形菌门和放线菌门；属水平优势微生物主要包括类诺卡氏属、链霉菌属和鞘脂单胞菌属。长期咸水滴灌显著降低有机碳氧化过程相关基因coxM、coxS、fae、fodH、ubiX,但显著增加fghA基因相对丰度。有机碳氧化过程相关基因表达与土壤易氧化有机碳、溶解性有机碳和总有机碳含量呈正相关关系，酸杆菌门和变形菌门与微生物量碳含量呈正相关关系。长期咸水滴灌会改变土壤碳转化微生物群落特征及功能基因表达，同时影响土壤理化性质、降低有机碳组分含量和酶活性，其中，土壤电导率（EC）、含水量（SWC）和可溶性有机碳（DOC）含量是影响碳转化微生物的主要驱动因素。

关键词

棉田 / 咸水滴灌 / 土壤有机碳 / 土壤碳转化微生物 / 土壤酶