氮肥减量配施腐植酸对北疆滴灌玉米田土壤真菌群落的影响

卢小倩 ,  陈金露 ,  杨卫君 ,  郭青云 ,  王单丽 ,  赵红梅

草业学报 ›› 2025, Vol. 34 ›› Issue (10) : 120 -131.

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草业学报 ›› 2025, Vol. 34 ›› Issue (10) : 120 -131. DOI: 10.11686/cyxb2024472
研究论文

氮肥减量配施腐植酸对北疆滴灌玉米田土壤真菌群落的影响

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Effects of nitrogen fertilizer reduction combined with humic acid on soil fungal communities in drip irrigated maize fields in northern Xinjiang

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摘要

为研究氮肥减量条件下添加腐植酸对北疆滴灌玉米田土壤真菌群落的影响,探究农田氮肥优化配施途径,采用随机区组试验设计,设置不施氮肥(CK, 0 kg·hm-2)、常规氮肥(T1, 300 kg·hm-2)、单施腐植酸(T2, 90 kg·hm-2)、常规氮肥配施腐植酸(T3)、氮肥减量15%配施腐植酸(T4)和氮肥减量30%配施腐植酸(T5)6个处理。利用 Illumina MiSeq 高通量测序技术,分析不同处理下土壤养分、土壤真菌多样性和群落结构及玉米产量的变化,探讨氮肥减量配施腐植酸对土壤真菌群落和玉米产量的影响。结果表明,与常规氮肥(T1)相比,氮肥减量15%配施腐植酸(T4)和氮肥减量30%配施腐植酸(T5)处理下土壤电导率(EC)显著降低了18.35%和24.85%,土壤碱解氮含量显著提高了32.00%和18.40%,而玉米产量在T4处理下最高,为18038.75 kg·hm-2,但未对土壤真菌群落Alpha和Beta多样性产生显著影响。与单施腐植酸(T2)相比,T4和T5处理下子囊菌门的相对丰度显著提高了21.85%和24.59%,却显著降低了球囊菌门和壶菌门的相对丰度。Pearson相关分析表明,土壤EC值与粪盘菌属极显著正相关,与葡萄球菌属显著负相关,土壤有机质含量与镰刀菌属显著负相关,土壤碱解氮含量与枝孢菌属显著正相关。冗余分析(RDA)显示,土壤速效磷是影响滴灌玉米田真菌门水平群落结构的主要因子,而EC值和碱解氮则显著影响了土壤真菌属水平群落结构。综上,氮肥减量配施腐植酸可通过引起土壤养分的变化,从而影响土壤真菌群落结构,促进有益菌群生长,抑制病原真菌繁殖,对改善土壤微生物环境、维持土壤微生物群落平衡和提高作物产量具有重要意义。

Abstract

The objective of this study was to evaluate the effect of humic acid addition on soil fungal communities in drip irrigated maize (Zea mays) fields in northern Xinjiang under reduced nitrogen fertilizer supply, and to explore the optimal application of nitrogen fertilizer in farmland. In this study, a randomized block experiment was adopted, and six treatments were set up: No nitrogen fertilizer (CK, 0 kg·ha-1), conventional nitrogen fertilizer (T1, 300 kg·ha-1), humic acid application alone (T2, 90 kg·ha-1), conventional nitrogen fertilizer combined with humic acid (T3), nitrogen fertilizer reduction of 15% combined with humic acid (T4), and nitrogen fertilizer reduction of 30% with humic acid (T5). Illumina MiSeq high-throughput sequencing technology was used to analyze the changes in fungal diversity and community structure under the six different treatments, and to explore the effects of nitrogen fertilizer reduction combined with humic acid application on soil fungal community composition. Supporting data on soil nutrient levels and maize yield were also collected. It was found that the soil electrical conductivity (EC) of T4 and T5 was significantly reduced by 18.35% and 24.85%, respectively, compared with T1, and the soil alkaline hydrolyzable nitrogen content was significantly increased by 32.00% and 18.40%, respectively under the same treatments. The maize yield was highest (18038.75 kg·ha-1) in the T4 treatment; however, the treatments had no significant effects on the soil fungal community Alpha and Beta diversity. With respect to soil fungi, the relative abundance of Ascomycota under T4 and T5 was significantly increased by 21.85% and 24.59%, respectively, compared with T2, but the relative abundance of Mortierellomycota and Chytridiomycota was significantly reduced. Pearson correlation analysis showed that soil conductivity was significantly positively correlated with Ascobolus and negatively correlated with Botryotrichum, while soil organic matter was negatively correlated with Fusarium presence, and soil alkaline hydrolyzable nitrogen was significantly positively correlated with Cladosporum presence. Further redundancy analysis showed that soil available phosphorus was the main environmental factor affecting the community structure of fungi in this drip irrigated maize field, while soil EC value and alkali hydrolyzable nitrogen were the main environmental factors affecting the horizontal community structure of soil fungi. In conclusion, nitrogen fertilizer reduction combined with humic acid changed the soil fungal community structure, promoted the growth of beneficial bacteria, and inhibited the reproduction of pathogenic fungi by causing changes in soil nutrient content. This information is of great significance for improving the soil microbial environment, maintaining the balance of the soil microbial community and increasing crop yield.

Graphical abstract

关键词

玉米 / 氮肥 / 腐植酸 / 真菌群落 / 土壤养分

Key words

corn / nitrogenous fertilizer / humic acid / fungal communities / soil nutrients

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卢小倩,陈金露,杨卫君,郭青云,王单丽,赵红梅. 氮肥减量配施腐植酸对北疆滴灌玉米田土壤真菌群落的影响[J]. 草业学报, 2025, 34(10): 120-131 DOI:10.11686/cyxb2024472

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土壤微生物在农田生态系统能量流动和养分循环中发挥着重要作用,决定了土壤有机质转化、农田固碳、土壤健康及作物生产力1。真菌作为农田土壤微生物的重要组成部分,其群落多样性影响着农田生态系统的结构和功能,相较于细菌,具有更强的活化养分、分解植物残体、促进有机质转化的能力,是指示土壤肥力和监测土壤生态环境的关键指标2-3。腐植酸作为一种天然、高效、无公害的土壤调节剂,与氮肥配施可改善土壤结构,活化土壤养分,为真菌生存繁衍提供良好生境,进而对真菌群落结构和组成产生较大影响4-5。因此,研究土壤真菌群落对氮肥配施腐植酸的响应,有助于更好地理清腐植酸对土壤培肥、氮肥增益的影响机制,对于改善土壤质量、土壤微生态环境和提高作物产量具有重要意义。
北疆灌区是新疆灌溉绿洲农业的典型代表地,在长期高投入高产出情况下,造成区内土壤退化,耕层土壤有机质含量降低,肥力不足,甚至土壤 C∶N 降低,土壤有机质矿化加速,加重土壤微环境恶化6-8,影响土壤真菌群落结构,从而抑制农作物增产。关于不同施肥模式下增施腐植酸对土壤真菌群落和产量的影响研究相继开展,有研究发现,施用腐植酸能提高农田土壤真菌多样性,增加厚壁菌门、子囊菌门、担子菌和桑孢菌等土壤真菌的丰度9-11,提升作物产量。也有研究表明,施用腐植酸显著减少了镰刀菌和枝孢菌等土壤真菌12-13的相对丰度,降低了担子菌门、壶菌门和根生壶菌属的相对丰度14,促进了营养物质的积累,提高了作物品质,但其对产量的影响不大15。可见,由于不同区域气候、土壤质量、作物类型等的干扰,腐植酸施用对土壤真菌群落和作物产量的影响仍未得出一致结论,有待进一步研究。尽管在提升地力、增加产量、优化施肥等方面腐植酸已被广泛应用,但这些研究多集中在湿润、半湿润的雨养地区,尚不清楚腐植酸对西北旱区长期滴灌农田土壤微生物的作用,其对作物产量的提升效果及在灌溉农田系统的应用潜力也有待综合评价。鉴于此,本研究利用高通量 ITS 基因测序技术,以滴灌玉米(Zea mays)为研究对象,研究氮肥减量配施腐植酸对玉米田土壤养分、真菌群落结构及产量的影响,分析土壤真菌群落结构改变与土壤养分的关系,探讨氮肥减量后腐植酸施用对农田土壤生态环境的潜在影响,旨在为北疆灌区农田制定合理的氮肥管理措施,降低过量施肥带来的生态环境风险以及增加作物产量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

田间试验在新疆农业大学陆港校区试验基地开展(87°21′ E,43°56′ N),该试验区位于兵团十二师三坪农场,该区域为典型的温带大陆性干旱气候,年均气温10 ℃,年降水量150~400 mm,年蒸发量 2221.0~2617.3 mm,年日照时数为2900 h,无霜期150~180 d。试验地土壤质地为砂壤土,其土壤本底值为:pH 8.23、电导率153.87 μS·cm-1、有机质8.30 g·kg-1、速效磷11.68 mg·kg-1、速效钾124.37 mg·kg-1、碱解氮9.84 mg·kg-1

1.2 供试材料

供试玉米品种为‘郁青763’,由九圣禾郁青种业有限公司提供。供试腐植酸为市面商品腐植酸肥料的原材料—黄腐酸,由新疆慧尔农业集团股份有限公司提供,腐植酸基本性质:有机质含量≥45%,全氮含量为4.67%,全磷含量为0.30%,全钾含量为11.25%。供试氮肥为尿素(N≥46%),磷肥为重过磷酸钙(P2O5, 44%),钾肥为硫酸钾(K2O, 50%)。

1.3 试验设计

本试验采取随机区组试验设计,共设置6个处理,分别为:1)不施氮肥(CK, 0 kg·hm-2);2)常规氮肥(T1, 300 kg·hm-2);3)单施腐植酸(T2, 90 kg·hm-2);4)常规氮肥配施腐植酸(T3);5)氮肥减量15%配施腐植酸(T4);6)氮肥减量30%配施腐植酸(T5)。每个处理重复3次,共设置18个试验小区,每个小区面积30.8 m2(4.4 m×7.0 m),小区间保留0.4 m过道,试验地四周留1 m保护行,各试验小区示意图如图1所示。

玉米于2023年5月采用膜下滴灌种植,即1膜1管2行,行距为(75+30) cm,株距为20 cm,宽窄行种植,播种密度为8.05×104株·hm-2。施肥时,磷肥作为基肥,在播前一次性施入耕层20 cm,氮、钾肥和腐植酸做追肥,分别在玉米拔节期(30%)、大喇叭口期(20%)、抽雄期(20%)、吐丝期(20%)、灌浆期(10%)分5次随水滴施,各处理的施肥量详见表1,其他栽培管理措施与当地高产田一致。

1.4 土壤样品采集

2023年9月,在玉米成熟期按5点法用土钻(直径=5 cm)采集根区耕层(0~20 cm)土样,去除根系及其他杂物后,将土样分为两部分,一部分于室内风干研磨过筛,测定土壤pH、电导率(electric conductivity, EC)、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等指标;另一部分保存于-80 ℃条件下冷冻,用于土壤DNA提取,由北京百迈客生物科技有限公司进行高通量测序,测定各施肥处理土壤真菌群落多样性及结构。

1.5 测定指标与方法

1.5.1 土壤化学性质测定

参照鲍士旦16《土壤农化分析》测定土壤化学性质,其中采用电极电位法测定pH;采用电导仪(FE38-Standard,梅特勒托利多)测定电导率(EC);采用重铬酸钾容量-外加热法测定有机质;采用碱解扩散法测定碱解氮;采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定速效磷;采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾。

1.5.2 玉米产量的测定

成熟期,待玉米含水量降至14%时,于每个小区选取长势一致的1 m2(1 m×1 m)样区收集果穗,自然风干后,测定单位面积内玉米有效穗数、穗粒数、百粒重等,以此估算各小区产量17

1.5.3 土壤微生物DNA提取和高通量测序

由北京百迈客生物科技有限公司测定土壤微生物群落。使用TGuide S96磁珠法土壤基因组DNA提取试剂盒(天根生化科技有限公司)完成核酸的提取,采用酶标仪(Synergy HTX,基因有限公司 GeneCompang Limited)对提取的核酸进行浓度检测,再根据全长引物序列合成带有Barcode的特异引物,进行PCR扩增,并对目标区域PCR产物进行纯化,扩增后PCR产物使用浓度1.8%的琼脂糖进行电泳检测,形成测序文库(SMRT Bell),建好的文库先通过Qsep-400方法进行文库质检,质检合格的文库使用PacBio Sequel Ⅱ进行上机测序。

1.6 数据处理与分析

在北京百迈客生物科技有限公司的BMKCloud云平台上(international.biocloud.net),使用 QIIME2 2020.6软件进行Alpha多样性指数(ACE指数, Chao1指数, Simpson指数和Shannon指数)的计算。以UNITE为参考数据库使用朴素贝叶斯分类器结合比对的方法对特征序列进行分类学注释,得到每个特征对应的物种分类信息,进而在各水平(门,纲,目,科,属,种)统计各样品群落组成,利用QIIME软件生成不同分类水平上的物种丰度表,利用R v 3.1.1(vegan v 2.3-0)绘制门、属分类学水平下的群落结构图。使用QIIME软件进行Beta多样性(Beta diversity)分析,比较不同样品在物种多样性方面存在的相似程度,采用Bray-Curtis算法计算样品间的距离从而获得样本间的β值,基于Beta多样性分析得到的4种距离矩阵,使用R v 3.1.1(vegan v 2.3-0)绘制主坐标分析(principal coordinates analysis, PCoA)图。通过R v 3.1.1(vegan v 2.3-0)软件进行真菌群落门组成与土壤养分的冗余分析(redundancy analysis, RDA)。

运用R 4.2.1软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA);运用最小显著差数法(least significance difference, LSD)进行多重比较(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 氮肥减量配施腐植酸对土壤养分的影响

图2可以看出,施肥处理并没有显著影响土壤pH和有机质含量(P>0.05),而对土壤EC值、碱解氮、速效磷和速效钾含量有显著影响(P<0.05)。与T1处理相比,T4和T5处理下土壤EC值分别显著降低了18.35%、24.85%(P<0.05),T3、T4和T5处理下土壤碱解氮含量分别显著提高了28.80%、32.00%和18.40%(P<0.05),但T3、T4及T5处理均未显著提高或降低土壤速效磷、速效钾含量(P>0.05),而T2处理下土壤速效磷含量显著降低了35.80%(P<0.05)。

2.2 氮肥减量配施腐植酸对真菌群落多样性的影响

2.2.1 氮肥减量配施腐植酸对真菌Alpha多样性的影响

Alpha多样性衡量指标包括:Chao1、ACE、Simpson、Shannon指数,其中,Chao1和ACE指数反映了土壤真菌群落物种丰富度,Simpson指数反映的是群落物种组成均匀度,Shannon指数则反映物种多样性。由表2可以看出,不同施肥处理ACE指数为366.03~538.56,Chao1指数为397.99~557.14,Simpson指数为0.92~0.95,Shannon指数为5.16~5.74。与T1处理相比,T2处理显著提高了ACE和Chao1指数,CK处理显著降低了Simpson指数,而其他处理间差异不显著(P>0.05)。与T1处理相比,T3、T4及T5处理的土壤真菌Simpson和Shannon指数均未达差异显著性水平(P>0.05)。

2.2.2 氮肥减量配施腐植酸对真菌Beta多样性的影响

为衡量微生物群落结构的差异,基于Bray-Curtis距离算法分析了真菌群落的Beta多样性得出,第1主成分轴贡献率为17.53%,第2主成分轴贡献率为13.20%,共同解释了30.73%的变异(图3)。进一步通过Anosim检验方法进行了差异分析,结果显示,不同施肥处理间土壤真菌Beta多样性差异不显著(P>0.05)。

2.3 氮肥减量配施腐植酸对真菌群落结构组成的影响

2.3.1 真菌群落门水平分析

根据各操作分类单元(operational taxonomic units, OTU)中代表序列的物种注释结果,选取各处理土壤样品在真菌门(phylum)分类水平上相对丰度排名前10的物种,实现对各施肥处理真菌群落丰度的分布展示。由图4可以看出,子囊菌门(Ascomycota, 56.29%~85.62%)在各施肥处理下占比最高,是该滴灌玉米田土壤的优势真菌门。其次为担子菌门(Basidiomycota, 4.64%~13.32%)、球囊菌门(Mortierellomycota, 2.82%~9.56%)、壶菌门(Chytridiomycota, 1.43%~16.34%)和球菌门(Glomeromycota, 3.37%~5.88%),其余真菌门相对丰度均较低(<5%)。在氮肥配施腐植酸的T3、T4、T5处理,子囊菌门的相对丰度分别为 77.67%、78.14%、80.88%,与T2处理相比,其丰度分别显著提高了21.38%、21.85%、24.59%(P<0.05),而与T1处理差异不显著(P>0.05)。与T2处理相比,T1、T3、T4、T5处理均显著降低了球囊菌门和壶菌门的相对丰度(P<0.05),而担子菌门和球菌门在各施肥处理之间均无显著差异(P>0.05)。

2.3.2 真菌群落属水平分析

选择各处理土壤样品在真菌属水平上平均丰度前10位的物种绘制物种丰度图,实现各样本真菌群落属水平相对丰度分布展示。由图5可知,未知菌属(Unidentified)占比为20.42%~40.43%,其次为葡萄球菌属(Botryotrichum, 4.12%~14.92%)、镰刀菌属(Fusarium, 5.79%~7.62%)和柄孢壳菌属(Podospora, 3.27%~10.12%),其余真菌属相对丰度均较低(<10%)。与T1处理相比,各优势菌属在各施肥处理间均无显著差异(P>0.05)。

2.4 氮肥减量配施腐植酸对土壤真菌群落影响的因素分析

本研究对门、属水平Top10菌群相对丰度与土壤养分进行了Pearson相关分析发现,真菌群落门水平相对丰度与土壤养分间不存在显著的相关性(P>0.05),而属水平相对丰度与土壤养分间存在相关性(图6),其中,土壤电导率与粪盘菌属极显著正相关,与葡萄球菌属显著负相关,土壤有机质与镰刀菌属显著负相关,土壤碱解氮与枝孢菌属显著正相关(P<0.05)。

通过对土壤微生物真菌多样性、群落和环境因子进行冗余分析(redundancy analysis,RDA)可知(图7),在门水平,第一、第二主成分轴对真菌群落结构变化的解释率分别为39.34%、7.70%,总解释率为47.04%,土壤速效磷是影响滴灌玉米田真菌群落结构的主要驱动因子;在属水平,第一、第二主成分轴对真菌群落结构变化的解释率分别为24.47%、17.04%,总解释率为41.51%,土壤EC值、碱解氮是影响滴灌玉米田土壤真菌群落结构的主要驱动因子。

2.5 氮肥减量配施腐植酸对玉米产量及产量构成因素的影响

表3可以看出,各施肥处理间玉米产量及产量构成因素有显著差异(P<0.05)。与T1处理相比,单施腐植酸处理(T2)均显著降低了玉米穗粒数、百粒重和产量,而氮肥减量15%配施腐植酸处理(T4)显著提高了玉米百粒重和产量,其中,T4处理的穗粒数、百粒重和产量均最高,分别为660.42粒、40.10 g、18038.75 kg·hm-2

3 讨论

3.1 氮肥减量配施腐植酸对真菌多样性及群落组成的影响

土壤真菌对维护土壤生态系统的稳定性和复杂性发挥着不可或缺的作用,它们参与土壤有机质的形成与分解、营养元素的循环利用、土壤肥力的维持与增强,以及生态环境的改进和恢复等18。有研究发现,施用腐植酸可通过改变微生物种群活性,进而影响微生物群落的丰富度与多样性19-20,且腐植酸与化肥配施还能有效改善土壤肥力,促使土壤真菌数量显著提高,增加微生物群落多样性21。本研究中,与常规氮肥相比,仅单施腐植酸显著提高了ACE和Chao1指数,暗示了单施腐植酸可能更有利于提高土壤真菌物种丰富度,这与前人研究结果相似22。分析认为,单施腐植酸可能在一定程度上增加了土壤孔隙度,降低了土壤容重,改善了土壤物理结构,为土壤微生物生长与繁殖提供更适宜的栖息环境,进而提升了微生物群落多样性23-24。但与常规氮肥相比,氮肥减量配施腐植酸处理均未显著影响土壤真菌群落多样性,推测其原因,可能是由于土壤真菌多样性与土壤有机质含量密切相关,而各施肥处理间的土壤有机质含量并无显著差异,因此导致氮肥减量配施腐植酸各处理间土壤真菌多样性差异不明显25

土壤真菌群落组成中门水平常见菌类为子囊菌门、接合菌门和担子菌门26,其中,子囊菌门和担子菌门真菌是土壤的重要分解者27。本研究发现,各施肥处理下优势真菌门、属分别为子囊菌门、担子菌门、球囊菌门以及未知菌属、葡萄球菌属、镰刀菌属、柄孢壳菌属。其中,子囊菌门和担子菌门真菌通过分解有机质和促进养分循环,显著影响土壤速效养分和有机质含量28。球囊菌门真菌则能促进植物吸收土壤中的无机盐,特别是磷的吸收,在改善根系功能的同时还可提高宿主植物抗逆性29。葡萄球菌属和柄孢壳菌属真菌能够将土壤中的动植物残体、落叶、枯枝等有机物质分解为小分子物质,使这些有机养分更容易被植物吸收利用,从而促进土壤养分循环,改善土壤结构,维持土壤健康30。而镰刀菌属真菌可侵染多种农作物及经济作物,在土壤和植物体内普遍存在,能引起多种植物病害31。孙世君等23研究表明,腐植酸的施用显著增加了连作4年土壤中子囊菌门的相对丰度,而降低了连作11年土壤中该真菌的相对丰度。本研究中,与T2处理相比,不同施氮量配施腐植酸(T3, T4和T5)均显著提高了子囊菌门的相对丰度,降低了球囊菌门和壶菌门的相对丰度,部分支持了前人研究。分析其原因,子囊菌门属于土壤腐生真菌,通过降解土壤微环境中的木质素等有机物质促进土壤养分循环,氮肥配施腐植酸后可能为子囊菌门的生长发育提供了更有利的生存条件,进而加速了子囊菌门的快速生长繁殖32。相反,也有研究发现,与单施无机肥相比,连续3年无机肥配施腐植酸显著降低了子囊菌门的相对丰度,却提高了球囊菌门的相对丰度9,这可能与真菌的生存能力相对较低、稳定性较差,易受外界环境的干扰有关。然而,担子菌门和各优势菌属在不同施肥处理间无显著差异,造成这种现象的原因可能是担子菌门相对丰度与土壤速效养分和有机质含量的改变有关33。本研究中,氮肥减量配施腐植酸并未显著影响土壤有机质含量,因此可能导致土壤中担子菌门的相对丰度无显著变化。此外,腐植酸含有大量不易被微生物分解利用的芳香烃类物质,自身结构相对稳定34,因而相较于真菌门水平,施肥处理对真菌属水平的影响相对较小。

3.2 土壤养分的变化及其影响土壤真菌群落的驱动因素

土壤养分与土壤真菌群落息息相关,多数研究表明,土壤养分是影响土壤真菌群落的重要因素35-36。本研究中,与常规氮肥相比,氮肥减量15%和30%配施腐植酸均显著降低了土壤EC值,提高了土壤碱解氮含量,而对土壤速效磷和速效钾的影响不显著,部分支持了前人研究37。腐植酸属于有机酸性物料,施用后可以降低土壤pH,改善土壤结构,促进盐分的淋洗,从而使土壤EC值降低38。此外,腐植酸中也含有羧基、酚基等多种官能团,与氮肥配施后,可能与肥料中的离子或分子形成了具有良好稳定性和可溶性的络合物,不仅能有效减少养分离子的淋失,也能抑制土壤矿物对氮养分的吸附和固定,因而显著提高了土壤中碱解氮的含量,而对速效磷和速效钾无影响39-41。相关分析结果显示,土壤EC值与粪盘菌属极显著正相关,与葡萄球菌属显著负相关,土壤碱解氮含量与枝孢菌属显著正相关,意味着土壤EC值和碱解氮的改变显著影响了部分土壤真菌群落。粪盘菌作为一种土壤益生菌,能够分解土壤中的有机物质,将有机物质转化为二氧化碳、水、铵盐等小分子无机物,为土壤提供了重要的养分来源,从而促进土壤肥力提升和植物对养分的直接吸收利用。葡萄球菌属真菌具有强大的降解能力,能够分解植物残体和其他有机物质,释放出速效养分,有助于改善土壤结构,增加土壤的通气性和保水性30;而枝孢菌属可以帮助宿主植物提高吸收土壤中氮、磷的能力,提高植物的抗病性以促进植物的生长42。由此可见,腐植酸和氮肥的施用可在一定程度上引起土壤养分的变化,尤其是土壤碱解氮的增加很可能提高了土壤中枝孢菌属的活性,促进植物对氮、磷养分的吸收,而EC值的降低可能提高了土壤中葡萄球菌属的活性,促进土壤养分循环,改善土壤结构,但由于各真菌属对环境的适应能力和敏感性不同,因而导致各真菌群落对土壤养分的响应也存在差异43。利用RDA分析直观显示了土壤养分和真菌多样性指数对真菌群落结构的影响,表明土壤速效磷是真菌群落门水平的主要影响因子,而土壤EC值和碱解氮则是影响属水平的主控因子,暗示了真菌群落门和属水平的影响因子存在差异,这与前人研究结果相似44-45。但鉴于本研究仅开展了1年,在该研究条件下,土壤养分对土壤真菌群落结构变化的解释率相对较低(分别仅为47.04% 和41.51%),这也说明尚需纳入更多的土壤环境因子,并开展长期定位试验,才能更加客观地评估腐植酸施用对农田生态系统真菌群落的综合效应。此外,从产量水平来看,氮肥减量15%配施腐植酸处理下玉米产量最高,为18038.75 kg·hm-2,而单施腐植酸则导致玉米减产。可见,适量氮肥配施腐植酸可以提高土壤养分,促进土壤矿质营养的释放和作物对养分的吸收,提高玉米产量,其增产机制很可能与土壤有益菌相对丰度的增加和土壤真菌群落结构的改善有关46

4 结论

本研究结果显示,氮肥减量配施腐植酸显著降低了土壤EC值,提高了土壤碱解氮含量和玉米产量,综合表现以氮肥减量15%配施腐植酸处理效果最优。与常规氮肥相比,氮肥与腐植酸配施对土壤真菌多样性未产生显著影响,但氮肥减量15%配施腐植酸能最大程度提高子囊菌门的相对丰度,降低球囊菌门和壶菌门的相对丰度,而对属水平菌群的影响相对较小。相比之下,子囊菌门、担子菌门、球囊菌门以及未知菌属、葡萄球菌属、镰刀菌属、柄孢壳菌属是氮肥配施腐植酸处理下土壤真菌的优势门属,冗余分析发现,土壤速效磷是驱动土壤真菌门水平群落的主要环境因子,而土壤EC值和碱解氮则影响了土壤真菌属水平群落。综上所述,氮肥减量配施腐植酸可有效改善玉米田土壤营养环境,优化土壤真菌菌群结构,是促进滴灌玉米田土壤真菌群落改善、提升土壤生态功能、提高玉米产量的较好选择。

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基金资助

自治区“三农”骨干人才培养项目(2024SNGGGCC020)

新疆土壤与植物生态过程重点实验室资助项目(23XJTRZW10)

自治区天山英才-青年拔尖人才项目(2023TSYCCX0085)

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