基于宏基因组学方法分析施肥模式对设施菜田土壤微生物群落的影响.pdf

基于宏基因组学方法分析施肥模式对设施菜田 土壤微生物群落的影响 马 龙1 高 伟2 栾好安3 唐继伟1 李明悦2 黄绍文1 1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 农业农村部植物营养与肥料重点实验室 北京 100081 2 天津市农业资源与环境研究所 天津 300192 3 河北农业大学林学院 保定 071000 摘要 目的 采用宏基因组测序技术 研究施肥对细菌 真菌和古菌群落组成和结构的影响 为设施菜田可 持续健康发展提供科学依据 方法 设施蔬菜施肥长期定位试验始于2009年 试验地位于天津市西青区 为 春季番茄和秋冬季芹菜轮作体系 在春茬番茄 第20茬蔬菜 盛果期 选择定位试验中的6个等氮磷钾投入处 理 包括全部使用化肥氮 4 4CN 处理和5个有机替代处理 3 4CN 1 4MN 2 4CN 2 4MN 1 4CN 3 4MN 2 4CN 1 4MN 1 4SN 2 4CN 2 4SN 其中M和S代表猪粪和秸秆 采集0 20 cm土壤样品 测定土壤微生 物相关指标 结果 有机替代处理的土壤微生物量碳 MBC 和微生物量氮 MBN 含量较4 4CN处理平均分 别增加101 5 和134 6 以2 4CN 1 4MN 1 4SN 2 4CN 2 4SN处理的土壤MBC和MBN含量相对较高 较4 4CN平均分别增加158 8 和210 9 与4 4CN相比 有机替代处理的土壤细菌和真菌丰度平均分别增加 8 6 和11 6 古菌平均降低21 7 高碳有机替代模式 1 4CN 3 4MN 2 4CN 1 4MN 1 4SN 2 4CN 2 4SN 土壤细菌和真菌丰度较低碳有机替代模式 3 4CN 1 4MN 2 4CN 2 4MN 平均分别增加12 3 和12 0 古菌丰度平均降低12 9 与4 4CN处理相比 低量 中量有机替代模式 3 4CN 1 4MN 2 4CN 2 4MN 土壤细菌 真菌Shannon指数没有显著增加 而有机替代模式古菌Shannon指数平均 增加了9 0 高碳有机替代处理古菌Shannon指数平均增加了11 9 与4 4CN处理相比 有机替代模式提高 了土壤细菌中变形菌门相对丰度 降低了放线菌门 绿弯菌门相对丰度 提高了土壤真菌中子囊菌门 壶菌门 和球囊菌门相对丰度 降低了担子菌门相对丰度 提高了古菌中的广古菌门和深古菌门相对丰度 降低了奇古 菌门相对丰度 主成分分析表明 土壤细菌和真菌群落结构组成对施肥模式的响应弱于古菌 冗余分析表明 有机碳和硝态氮分别解释土壤细菌群落结构变异的22 3 和16 1 解释真菌群落结构变异的10 4 和8 9 解释古菌群落结构变异的36 0 和34 7 结论 同等养分投入量下 以有机肥 秸秆氮替代部分化肥氮可 提高土壤细菌和真菌丰度 降低古菌丰度 改变土壤优势菌群的组成 增加微生物多样性 土壤硝态氮和有机 碳含量是影响土壤细菌 真菌和古菌群落结构的共同因素 古菌对施肥模式的反应强于细菌和真菌 其中 以 2 4化肥 1 4猪粪 1 4秸秆施肥模式可获得最多样的微生物群落结构 关键词 设施菜田 施肥模式 宏基因组 有机替代 微生物群落结构 Alpha多样性 Soil microbial community characteristics in greenhouse vegetable production under different fertilization patterns based on metagenomic analysis MA Long1 GAO Wei2 LUAN Hao an3 TANG Ji wei1 LI Ming yue2 HUANG Shao wen1 1 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning Chinese Academy of Agricultural Sciences Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer Ministry of Agriculture and Rural Affairs Beijing 100081 China 2 Tianjin Institute of Agricultural Resources and Environment Tianjin 300192 China 3 College of Forestry Hebei Agricultural University Baoding 071000 China Abstract Objectives Using metagenomic sequencing technology we investigated the influence of fertilization patterns on community structure and composition of bacteria fungi and archaea for sustainable soil 植物营养与肥料学报 2021 27 3 403 416 doi 10 11674 zwyf 20486 Journal of Plant Nutrition and Fertilizers http www plantnutrifert org 收稿日期 2020 09 27 接受日期 2020 11 16 基金项目 现代农业产业技术体系建设专项 CARS 23 B02 国家重点研发计划课题 2016YFD0201001 联系方式 马龙 E mail blueskymalong 通信作者 黄绍文 E mail huangshaowen 唐继伟 E mail tang jiwei health and greenhouse vegetable production Methods We conducted a long term fertilization experiment in a vegetable greenhouse in Tianjin City The cropping system in this study was spring tomato and autumn winter celery rotation The six treatments in the study included one complete chemical fertilizer 4 4CN treatment and five organic substitution treatments 3 4CN 1 4MN 2 4CN 2 4MN 1 4CN 3 4MN 2 4CN 1 4MN 1 4SN 2 4CN 2 4SN MN and SN represented the nitrogen from pig manure and maize straws All treatments had same amounts of N P2O5 and K2O At the 20th vegetable season surface soil samples 0 20 cm were collected for the determination of microbial community composition Results Compared with 4 4CN treatment organic substitution treatments significantly increased soil microbial biomass C MBC N MBN and abundances of bacteria and fungi but decreased the abundance of archaea The abundances of bacteria and fungi in high C amended treatments 1 4CN 3 4MN 2 4CN 1 4MN 1 4SN and 2 4CN 2 4SN were higher than those in low C amended treatments 3 4CN 1 4MN and 2 4CN 2 4MN whereas the abundance of archaea was on the opposite Organic amendments increased the Shannon indices of archaea by 9 0 while those of bacteria and fungi did not significantly change in 3 4CN 1 4MN and 2 4CN 2 4MN At the phylum level of bacteria organic amended treatments had higher relative abundance of Proteobacteria and lower relative abundance of Actinobacteria and Chloroflexi than 4 4CN treatment Among the main dominant fungal taxa organic amended treatments induced higher relative abundance of Ascomycota Chytridiomycota and Glomeromycota and lower relative abundance of Basidiomycota Among the main dominant archaea taxa organic amended treatments resulted in higher relative abundance of Euryarchaeota and Candidatus Bathyarchaeota and lower relative abundance of Thaum archaeota Principal component analysis showed that the archaea community composition was more sensitive to fertilization than bacterial and fungal community composition Redundancy analysis RDA revealed that organic carbon explained 22 3 10 4 and 36 0 of the variation in community structure of bacteria fungi and archaea respectively RDA also showed that nitrate nitrogen explained 16 1 8 9 and 34 7 of the variation in community structures of bacteria fungi and archaea respectively Conclusions Under the equal NPK input conditions partial substitution of chemical fertilizer with organic amendments increases the abundances of bacteria and fungi decreases archaea abundance influences soil dominant flora composition and increases soil microbial diversity Nitrate nitrogen and organic carbon are the two main soil factors that influence the variation of soil bacteria fungi and archaea community structures The archaea community composition is more sensitive to fertilization than bacterial and fungal ones Overall the fertilization mode of 2 4CN 1 4MN 1 4SN leads to most diverse and abundant microbial community structure which is good for maintaining soil health and high yield of vegetables Key words greenhouse vegetable production fertilization mode metagenome organic substitution microbial community structure Alpha diversity 目前 我国蔬菜体系分为设施蔬菜和露地蔬菜 两种 设施蔬菜因其高投入 高产出 高收益的生 产特点得到迅速发展 已成为许多地区的农业支柱 产业 2016年设施蔬菜播种面积达386 7万hm2 占 蔬菜总播种面积的18 左右 但产量占蔬菜总产量 约34 产值占蔬菜总产值的一半左右 1 3 然而 设施蔬菜栽培过程中普遍存在化肥投入过量 养分 比例严重失衡 施肥模式不够合理等现象 导致土 壤有机质含量下降 养分过度积累 微生物群落结 构破坏等问题 严重制约我国设施蔬菜产业的可持 续发展 4 5 针对上述问题 在合理施肥条件下使用 有机肥 有机物料替代部分化肥可以使设施蔬菜的化 肥减施潜力达到35 以上 6 土壤微生物是农田生态系统的重要组成部分 具有种类多 数量大等特点 主要包括细菌 真菌 和古菌 其通过自身生长代谢参与有机质和土壤养 分的分解与转化 为土壤养分循环和能量流动提供 动力和保障 7 8 土壤生物学特性 微生物量 群落结 构等 可以反映土壤质量及肥力状况 被认为是土壤 环境质量评价的重要指标 9 10 前人关于不同施肥模 式下土壤微生物群落方面的研究多集中在细菌 真 菌 11 13 对土壤古菌的研究十分有限 14 16 有研究表 404植 物 营 养 与 肥 料 学 报27 卷 明 古菌在土壤碳 氮循环中起着至关重要的作 用 能参与CH4代谢 氨氧化等过程 是土壤中的 潜在养分库 17 土壤微生物易受外界环境变化的影 响 施肥可直接或间接改变农田生态系统的养分平 衡和供应状况 从而对土壤生物学特性产生影响 18 有学者指出 盛果期作为果菜生长发育的关键时 期 对土壤养分的需求量较高 土壤微生物活动剧 烈 19 20 因此 明确不同施肥模式对设施果菜盛果期 土壤生物学特性的影响 对于农田土壤养分管理具 有重要意义 随着土壤微生物相关研究的日益深入 研究方 法也在不断改进 目前国内外对土壤微生物群落结 构的研究方法和技术多集中在磷脂脂肪酸分析法 21 23 定量PCR扩增技术 24 和高通量测序 16S RNA和 ITS 技术 25 26 应用宏基因组方法分析微生物群落结 构的研究较少 有学者指出 宏基因组测序技术可 以跨过微生物分离和纯培养过程 揭示土壤中全部 存在的微生物遗传组成和群落功能 建立土壤微生 物物种与环境之间的关系 27 28 另有研究发现 利用 宏基因组测序可以同步进行土壤细菌 真菌和古菌 的测定 既可以分析土壤微生物的组成 也可以分 析各物种的群落结构 进而更深入地探明不同施肥 模式下土壤微生物群落结构的差异 因此 有必要 开展基于宏基因组分析不同施肥模式对设施菜田土 壤微生物群落结构影响的研究 利用天津市西青区蔬菜基地日光温室蔬菜不同 施肥模式定位试验 在调查不同施肥模式下土壤微 生物量及丰度的基础上 探究土壤微生物群落结构 组成及多样性的变化 以此分析有机肥 秸秆替代化 肥模式对设施菜田土壤生态环境的影响 为设施菜 田制定合理高效的施肥方案提供一定科学依据 1 材料与方法 1 1 试验区概况 试验地点位于天津市西青区辛口镇第六埠村 117 0 E 39 13 N 该区属于暖温带半湿润大陆性 气候 全年平均温度11 6 自然降水量586 mm 无霜期203天 日照总量2810 h 供试日光温室东 西走向 长80 m 宽6 5 m 含0 5 m通道 温室前 部有通风口 白天适时敞开通风 夜间或降雨时关 闭 供试土壤类型为中壤质潮土 定位试验起始时 间为2009年10月 定位试验开始时棚龄为7年 种 植制度为春茬番茄 秋冬茬芹菜轮作 定位试验开始 前0 20 cm土层基本理化性质为 pH 7 9 有机质 25 4 g kg 硝态氮186 2 mg kg 速效磷144 6 mg kg 速效钾404 0 mg kg 供试芹菜 Apium graveolens 品种为 文图拉 番茄 Lycopersicon esculentum 品种为 朝研299 1 2 试验设计 选取定位试验6个处理 分别为 1 全部使用 化肥氮 4 4CN 2 3 4化肥氮 1 4猪粪氮 3 4CN 1 4MN 3 2 4化肥氮 2 4猪粪氮 2 4CN 2 4MN 4 1 4化肥氮 3 4猪粪氮 1 4CN 3 4MN 5 2 4化肥氮 1 4猪粪氮 1 4秸秆 氮 2 4CN 1 4MN 1 4SN 6 2 4化肥氮 2 4秸秆氮 2 4CN 2 4SN 各处理等量氮磷钾 番茄茬施用的 N P2O5和K2O总量分别为450 225和600 kg hm2 芹菜茬施用的N P2O5和K2O总量分别为450 300和600 kg hm2 春茬番茄和秋冬茬芹菜各处理的 具体氮和碳投入量见表1 试验为随机区组设计 每 个处理3次重复 小区面积14 4 m2 宽2 4 m 长6 0 m 番茄株 行距分别为0 3 m和0 6 m 种植密度为 25000株 hm2 芹菜株 行距分别为0 20 m和0 15 m 种植密度为330570株 hm2 为防止小区间养分和水 分的横向迁移 小区间埋设厚度为4 mm PVC板 100 cm埋于地下 5 cm露出地面 有机肥全部基施 化肥部分基施 部分作追肥 施用 番茄季处理1 6所用化肥中20 氮肥 70 磷肥和20 钾肥基施 剩余氮肥和钾肥分4次 追施 分别在番茄开花期 第一穗果膨大期 第二穗 果膨大期和第三穗果膨大期 氮肥追施比例分别为 30 30 10 和10 钾肥追施比例分别为 10 30 30 和10 剩余磷肥在第一次和第二 次追肥各施入15 芹菜季处理1 6所用化肥中 20 氮肥 70 磷肥和20 钾肥基施 剩余氮肥和 钾肥在芹菜5 6叶期 8 9叶期和11 12叶期分 3次追施 氮肥追施比例分别为35 35 和 10 钾肥追施比例分别为10 35 和35 剩 余磷肥在第一次追肥时全部施入 定位试验所施用的化肥为尿素 N 46 过磷酸 钙 P2O5 12 磷酸二铵 N 18 P2O5 46 氯化 钾 K2O 60 和磷酸二氢钾 P2O5 52 K2O 34 所用有机肥 商品猪粪 N P2O5 K2O和C含量分别 为21 7 13 9 16 3和218 g kg 干基 水分含量为 28 9 所用玉米秸秆N P2O5 K2O和C含量分别 为10 4 3 2 16 9和427 g kg 干基 水分含量为 64 9 3 期马龙 等 基于宏基因组学方法分析施肥模式对设施菜田土壤微生物群落的影响405 基施方式为肥料撒施后旋耕入地 追肥方式为 肥料溶于水后随水冲施 各处理均是依据田间持水 量进行灌溉 当田间持水量低于60 时进行灌溉 为保证灌水量的准确 每个小区均安装有单独的 PVC进水管 并用水表记录灌水量 番茄季和芹菜 季灌水总量分别为3889和3334 m3 hm2 1 3 土壤样品采集及测定方法 1 3 1 土壤样品采集 2019年5月23日于定位试 验第20茬设施蔬菜 春茬番茄盛果期 番茄定植后 80天 采集土壤样品 土壤样品的采集方法是在每个 小区内按 S 形布设10个点 采取0 20 cm土壤 样品 剔除石砾 植物残根等杂物 混匀装袋 过 2 mm筛备用 用四分法取10 g左右的鲜土送去测序 公司 进行微生物群落结构 宏基因组 分析测定 取一部分放4 冰箱内保存 用于微生物量碳与氮 含量的测定 剩余土壤样品风干后 过1 mm筛和 0 15 mm筛用于测定土壤基础理化指标 1 3 2 土壤微生物群落宏基因组测定 使用美国 Omega Bio Tek公司的E Z N A Soil DNA Kit Omega Bio tek Norcross GA U S 试剂盒提取土 壤中微生物总DNA 完成基因组DNA提取后 利 用TBS 380检测DNA浓度 采用NanoDrop200检 测DNA纯度 使用1 琼脂糖凝胶电泳检测 DNA完整性 通过Covaris M220将DNA片段化 筛选约300 bp的片段 利用TruSeq DNA Sample Prep Kit试剂盒构建PE文库 采用HiSeq 3000 4000 PE Cluster Kit试剂进行桥式PCR分析 使用HiSeq 3000 4000 SBS Kits试剂进行lluminaHiseq测序 使用MetaGene软件对拼接结果中的contigs进 行ORF预测 选择核酸长度大于等于100 bp的基 因 并将其翻译为氨基酸序列 用CD HIT软件对所 有样品预测出来的基因序列进行聚类 每类取最长 的基因作为代表序列 构建非冗余基因集 使用 SOAPaligner软件 分别将每个样品的高质量reads 与非冗余基因集进行比对 统计基因在对应样品中 的丰度信息 29 使用BLASTP将非冗余基因集序列 与NR数据库进行比对 并通过NR库对应的分类学 信息数据库获得物种注释 然后使用物种对应的基 因丰度总和计算该物种的丰度 30 1 3 3 土壤微生物量碳氮测定及计算公式 土壤微 生物量碳氮采用氯仿熏蒸 硫酸钾浸提 通过碳氮 表 1 春茬番茄和秋冬茬芹菜各施肥处理中氮 碳投入量 kg hm2 Table 1 Nitrogen and carbon inputs in fertilization treatments during spring tomato and autumn winter celery season 处理 Treatment 氮投入量 Nitrogen input碳投入量 Carbon input 化肥 Chemical fertilizer 有机肥 Manure 秸秆 Maize straw 合计 Total 有机肥 Manure 秸秆 Maize straw 合计 Total 春茬番茄 Spring tomato season 4 4CN 450 0 0 0 450 0 0 0 0 3 4CN 1 4MN 337 5 112 5 0 450 0 1130 0 1130 2 4CN 2 4MN 225 0 225 0 0 450 0 2260 0 2260 1 4CN 3 4MN 112 5 337 5 0 450 0 3391 0 3391 2 4CN 1 4MN 1 4SN 225 0 112 5 112 5 450 0 1130 4618 5748 2 4CN 2 4SN 225 0 0 225 0 450 0 0 9236 9236 秋冬茬芹菜 Autumn winter celery season 4 4CN 450 0 0 0 450 0 0 0 0 3 4CN 1 4MN 337 5 112 5 0 450 0 1130 0 1130 2 4CN 2 4MN 225 0 225 0 0 450 0 2260 0 2260 1 4CN 3 4MN 112 5 337 5 0 450 0 3391 0 3391 2 4CN 1 4MN 1 4SN 225 0 112 5 112 5 450 0 1130 4618 5748 2 4CN 2 4SN 225 0 0 225 0 450 0 0 9236 9236 注 Note 处理代码中 CN MN 和 SN 分别代表化肥 猪粪和秸秆氮 The CN MN and SN in the treatment codes represent N from chemical fertilizer manure and maize straw respectively 406植 物 营 养 与 肥 料 学 报27 卷 分析仪 Multi N C 3100 测定 土壤微生物量碳BC mg kg EC kEC 土壤微生物量氮BN mg kg EN kEN 式中 EC EN为熏蒸土与未熏蒸土壤碳 氮的差值 kEc为转换系数 取值0 38 kEN为转换系数 取值0 45 31 HShannon Sobs i 1 ni Nln ni N 1 3 4 土壤微生物群落Shannon指数和Ace指数计算 32 1 Shannon多样性指数 式中 Sobs 实际观测到的物种数目 ni 第i个物种 所含的序列数 N 所有的序列数 S Ace 8 S abund srarec Ace n1c Ace 2Ace Ace 1 Nrare 1 CAce abund i 1 i i 1 ni Nrare Nrare CAce 9 0 37 7777 7777 7777 7777 75 式中 ni 含有i条序列的物种数目 Srare 含有 abund 条序列或者少于 abund 的物种数目 Sabund 多于 abund 条序列的物种数目 abund 优势 物种的阈值 默认为10 1 3 5 土壤基础理化指标测定 土壤硝态氮采用 2 mol L氯化钾溶液浸提 双波长 210 nm和270 nm 紫外分光光度法测定 土壤速效磷采用0 5 mol L碳 酸氢钠溶液浸提 钼锑抗比色法测定 土壤速效钾 采用1 mol L醋酸铵浸提 原子吸收分光光度计测 定 土壤有机碳采用重铬酸钾 浓硫酸氧化 外加热 法测定 土壤pH采用2 5 1水土比 酸度计测定 33 1 4 数据处理 采用Microsoft Excel 2016进行数据处理 利用 SPSS 16 0 SPSS Inc Chicago IL 单因素ANOVA方 差分析及多重比较 Duncan 运用R语言统计软件 进行土壤微生物群落Shannon指数和Ace指数计 算 主成分分析 PCA 和冗余分析 RDA 2 结果与分析 2 1 有机肥 秸秆替代化肥模式对设施春茬番茄盛 果期土壤微生物量碳 氮含量的影响 由表2可以看出 随有机肥用量的增加 土壤 微生物量碳 MBC 和微生物量氮 MBN 含量均呈增 加趋势 配施高量有机肥模式 1 4CN 3 4MN 土壤 MBC和MBN含量均显著高于配施低量 中量有机 肥模式 3 4CN 1 4MN 2 4CN 2 4MN 增幅分别 为20 9 24 9 和57 1 119 0 配施秸秆模式 2 4CN 1 4MN 1 4SN 2 4CN 2 4SN 均高于配施有 机肥模式 增幅分别为31 9 82 0 和14 7 170 8 有机肥 秸秆替代化肥处理的土壤MBC和 MBN含量分别在185 2 337 0和13 7 37 1 mg kg 表 2 不同有机肥 秸秆替代化肥处理下土壤微生物量碳和氮含量 mg kg Table 2 The soil microbial biomass carbon and nitrogen contents under different substitution proportions of organic materials 处理 Treatment微生物量碳 MBC微生物量氮 MBN 4 4CN 124 1 13 1 e 11 5 0 8 d 3 4CN 1 4MN 185 2 10 6 d 13 7 0 9 cd 2 4CN 2 4MN 191 3 7 7 d 19 1 1 5 c 1 4CN 3 4MN 231 3 10 5 c 30 0 4 3 b 2 4CN 1 4MN 1 4SN 305 1 16 3 b 34 4 3 9 ab 2 4CN 2 4SN 337 0 1 9 a 37 1 2 2 a 注 Note MBC Microbial biomass carbon MBN Microbial biomass nitrogen 处理代码中 CN MN 和 SN 分别代表化肥氮 粪肥氮 和秸秆氮 The CN MN and SN in the treatment codes represent N from chemical fertilizer manure and maize straw respectively 同列数据后不同 小写字母表示施肥处理间差异显著 P 0 05 Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference among treatments P 0 05 3 期马龙 等 基于宏基因组学方法分析施肥模式对设施菜田土壤微生物群落的影响407 平均分别为250 0和26 9 mg kg 较单施化肥模式 4 4CN 平均分别增加101 5 和134 6 配施秸秆 处理 2 4CN 1 4MN 1 4SN 2 4CN 2 4SN MBC和 MBN含量的增幅分别高达158 8 和210 9 2 2 有机肥 秸秆替代化肥模式对设施春茬番茄盛 果期土壤微生物群落结构的影响 2 2 1 有机肥 秸秆替代化肥模式下设施春茬番茄盛果 期土壤微生物丰度 表3显示 有机肥 秸秆替代 部分化肥处理可增加土壤细菌和真菌丰度 降低土 壤古菌丰度 有机肥 秸秆替代处理的土壤细菌 真 菌 古菌丰度分别在1295 4 104 1485 8 104 93 0 102 110 4 102 20 9 104 26 6 104 平均 分别为1393 4 104 99 9 102 23 4 104 细菌和 真菌丰度较4 4CN处理平均增加了8 6 11 6 而古菌丰度平均减少了21 7 高碳有机替代模式 1 4CN 3 4MN 2 4CN 1 4MN 1 4SN 2 4CN 2 4SN 土壤细菌和真菌丰度 均高于低碳有机替代模式 3 4CN 1 4MN 2 4CN 2 4MN 而土壤古菌丰度均低于低碳有机替代模 式 与低碳有机替代模式相比 高碳有机替代模式 土壤细菌和真菌丰度增幅分别为8 1 14 7 和 6 8 18 7 平均分别增加12 3 和12 0 土壤 古菌丰度降幅为6 0 21 4 平均降低12 9 2 2 2 有机肥 秸秆替代化肥模式下设施春茬番茄盛果 期土壤微生物群落组成 从图1可以看到 不同 处理细菌的优势门组成相同 但是各菌门所占比例 受到处理的影响 6个处理中相对丰度大于1 的土 壤细菌优势门均有11个 以变形菌门 Proteobacteria 相对丰度最大 41 8 48 4 其次是放线菌门 Actinobacteria 10 7 12 7 再次是绿弯菌门 表 3 不同有机肥 秸秆替代化肥处理下土壤微生物丰度 Reads Table 3 Soil microbial abundance under different substitution proportions of organic materials 处理 Treatment细菌 Bacteria 104 真菌 Fungi 102 古菌 Archaea 104 4 4CN 1282 6 35 7 c 89 5 2 5 d 29 9 15 2 a 3 4CN 1 4MN 1295 4 13 0 c 93 0 0 9 cd 26 6 29 2 ab 2 4CN 2 4MN 1299 9 11 4 c 93 4 1 2 cd 24 1 17 4 bc 1 4CN 3 4MN 1485 8 5 7 a 103 0 2 4 b 22 5 12 5 bc 2 4CN 1 4MN 1 4SN 1400 7 3 4 b 99 8 2 5 bc 22 7 17 1 bc 2 4CN 2 4SN 1485 0 7 1 a 110 4 2 9 a 20 9 7 1 c 注 Note 处理代码中 CN MN 和 SN 分别代表化肥 猪粪和秸秆氮 The CN MN and SN in the treatment codes represent N from chemical fertilizer manure and maize straw respectively 同列数据后不同小写字母表示施肥处理间差异显著 P 0 05 Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference among treatments P 1 Fig 1 Soil bacteria community composition under different substitution proportion of organic materials phylum level relative abundance 1 注 Note 处理代码中CN MN和SN分别代表化肥 猪粪和秸秆氮 The CN MN and SN in the treatment codes represent N from chemical fertilizer manure and maize straw respectively 408植 物 营 养 与 肥 料 学 报27 卷 Chloroflexi 6 1 8 6 酸杆菌门 Acidobacteria 6 4 7 0 相对丰度小于5 的土壤微生物优势 门分别是芽单胞菌门 Gemmatimonadetes 4 5 5 9 浮霉菌门 Planctomycetes 3 8 4 5 拟 杆菌门 Bacteroidetes 3 1 3 7 厚壁菌门 Firmicutes 2 5 2 8 蓝藻细菌门 Cyanobacteria 2 5 2 9 疣微菌门 Verrucomicrobia 2 1 2 5 和硝化螺旋菌门 Nitrospirae 1 3 1 6 有机肥 秸秆替代化肥处理提高了变形菌门相对 丰度 降低放线菌门 绿弯菌门 芽单胞菌门 厚 壁菌门和硝化螺旋菌门相对丰度 其他菌门对不同 施肥模式的响应不敏感 与4 4CN相比 有机肥 秸 秆替代化肥模式土壤变形菌门的相对丰度增幅为 8 7 15 8 平均增加11 1 土壤放线菌门 绿 弯菌门 芽单胞菌门 厚壁菌门和硝化螺旋菌门的 相对丰度降幅分别为4 0 15 4 11 4 29 1 1 0 24 6 2 9 12 5 和2 5 16 9 平均分别降低10 6 19 6 11 7 8 6 和9 9 配施高量有机肥模式 1 4CN 3 4MN 土壤变形 菌门 放线菌门和酸杆菌门的相对丰度均高于配施 低量 中量有机肥模式 3 4CN 1 4MN 2 4CN 2 4MN 增幅分别为3 2 5 9 6 0 6 1 和 1 2 5 3 平均分别增加4 5 6 1 和3 2 而土壤绿弯菌门 芽单胞菌门 浮霉菌门 拟杆菌 门 厚壁菌门 蓝藻细菌门 疣微菌门和硝化螺旋 菌门相对丰度均低于低