2023, Vol. 44
2. 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 210008;
3. 中国科学院红壤生态实验站, 鹰潭 335211;
4. 江西省农业科学院, 南昌 330200
, ZHENG Jie2,3 , ZHU Guo-fan2,3 , LUAN Lu2,3 , YANG Ye-yu-ping1 , LIU Jia4 , XU Qin-song1 , SUN Bo2,3 , JIANG Yu-ji2,3
2. State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;
3. Ecological Experimental Station of Red Soil, Chinese Academy of Sciences, Yingtan 335211, China;
4. Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China
红壤是我国南方丘陵区的典型土壤, 其分布地区属中亚热带, 是我国南方极为重要的粮食生产区, 极具生产潜力[1].然而红壤在强脱硅富铁铝作用下酸性较强, 高温和降雨使得土壤SOM快速分解, 降低了氮磷钾等养分含量, 极大限制南方红壤区农业生产潜力的发挥[2].我国大多是通过施用化肥来达到作物增产的目的, 然而长期过量且不合理施用化肥加剧红壤酸化与板结, 降低了红壤生物多样性, 导致红壤耕地产能降低和粮食质量下降等问题[3].麻坤等[4]根据随机效应模型回归分析发现化肥增施已难以实现粮食增产.而施加有机肥能够有效地控制红壤酸化, 增加有机质含量, 激发土壤生物功能, 提高耕地的粮食产量[5].
土壤微生物群落可以通过释放具有不同活性范围的代谢物参与土壤的养分循环与物质转化[6].土壤微生物群落的结构、组成和多样性等被认为是反映土壤肥力变化以及衡量土壤健康最灵敏的指标之一[7].Luan等[8]和Liu等[9]研究发现, 施用有机肥导致红壤pH逐渐趋于中性, 土壤中氮磷钾等的养分含量得到显著提升, 直接驱动了土壤细菌群落结构的转变, 细菌Shannon指数也随之出现正反馈效应.但也有研究发现施加高量有机肥会使水稻土细菌Shannon指数降低[10].因此不同有机肥处理对土壤细菌多样性和群落结构的影响仍存在较大的争议, 这可能与施肥制度、成土母质以及植被类型等有关[11].因此, 研究不同有机肥处理下旱地红壤细菌多样性和群落结构的变化对维护红壤生态系统多功能性和提高粮食产量具有重要意义.
土壤微生物多样性的提高有助于增加农田土壤生态系统多功能性及其稳定性, 对促进土壤生物功能和作物生长具有关键作用[12].有机肥处理有助于土壤中有益微生物增殖, 从而优化土壤细菌群落结构[13].Wu等[14]研究发现有机肥显著增加根瘤菌属的丰度, 通过加速土壤氮转化过程来提高作物产量.尽管有机肥对提高土壤微生物功能与作物生产力具有重要影响, 但有机肥处理下红壤微生物群落对玉米生产力的影响机制尚未系统揭示.本研究依托旱地红壤有机培肥长期试验, 采用Illumina高通量测序技术深入探究不同有机肥处理下土壤肥力、土壤细菌多样性和群落结构特征及其对玉米生产力影响的潜在机制, 以期为建立合理的红壤有机培肥措施、快速提升红壤耕地质量和保障粮食安全提供理论依据.
1 材料与方法 1.1 研究区概况试验自2002年设置于江西鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站(28°13′N, 116°55′E), 供试土壤为第四纪红黏土发育的红壤(黏化湿润富铁铝土), 基础资料如表 1所示.
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表 1 旱地有机肥培肥长期定位试验田的基础资料 Table 1 Basic data of the long-term positioning test platform of organic fertilization |
1.2 试验材料与设计
试验小区共设置12个2 m×2 m×1.5 m水泥池, 顺序区组排列.本试验根据猪粪中全氮含量设置4个不同处理: ①不施肥(M0); ②低量有机肥处理[M1, 150 kg·(hm2·a)-1, 以N计]; ③高量有机肥处理[M2, 600 kg·(hm2·a)-1, 以N计]; ④高量有机肥加石灰处理[M3, 600 kg·(hm2·a)-1, 以N计; 石灰3000 kg·(hm2·3a)-1].每个处理3次重复.猪粪在播种之前一次性施入, 与表层土(0~20 cm)一同翻耕, 耙匀.猪粪(干量)中ω[全碳(TC)]、ω[全磷(TP)]、ω[全氮(TN)]和ω[全钾(TK)]分别为306.6、20.2、32.7和14.1 g·kg-1.小区内长期种植单季玉米(4~7月, 苏玉24).
1.3 样品采集与分析本研究所用玉米植株和土壤于2021年7月玉米成熟期采集, 在每个试验小区按“S”型取10钻0~20 cm表层土壤.将相同施肥处理下3个试验小区土样混匀后, 置于干冰盒内立刻运回室内.将土壤样品分成两份: 一份完全风干后, 测定土壤化学性质; 一份保存在-80℃超低温冰箱, 用于提取土壤基因组DNA.参照《土壤农业化学分析方法》测定土壤化学性质[15].土壤pH、SOM、TN、TP和TK分别采用水浸提电位法(土水的质量比为1 ∶2.5)、重铬酸钾氧化-容量法、凯氏定氮法、碳酸钠熔融法以及氢氧化钠熔融法测定.植株样采集: 玉米成熟后去除边际株进行人工采摘, 玉米植株及籽粒于105℃下烘干至恒重, 称取植株和籽粒干重, 计算每个试验小区的玉米生产力.
1.4 DNA提取及高通量测序称取0.5 g土壤鲜样, 采用Mo-Bio Power土壤DNA提取试剂盒(USA, Mo-Bio Laboratories, Inc.)并参照其说明书的具体方法与步骤提取土壤总DNA.使用Nano Drop分光光度计(Nano Drop Technologies, Wilmington, DE, 美国)测定DNA质量与数量.使用ABI GeneAmp® 9700型PCR仪扩增16S rRNA基因V4-V5区, 引物为515F和907R[16].
PCR反应体系为(20 μL): 5×FastPfu缓冲液4 μL, 正、反向引物(10 μmol·L-1)均为0.25 μL, dNTP(2.5 mmol·L-1)2 μL, 模板DNA 10 ng和FastPfu聚合酶0.4 μL, 13 μL补齐.PCR扩增后, 采用PCR产物纯化试剂盒(AXYGEN公司)对PCR产物进行纯化, 而后在Illumina MiSeq PE300平台上进行高通量测序.利用Quantitative Insights into Microbial Ecology(QIIME)流程(v1.9.1)对下机原始数据进行质控和过滤, 去除质量低于20, 长度小于200 bp的序列.利用Usearch算法, 依照97%相似性对可操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs)进行聚类, OTUs代表序列选择丰度最高的序列, 所有样品统一抽平到相同条数(14 885条).根据SILVA(release 128)数据库对细菌OTUs进行物种注释.
1.5 数据分析Pearson相关性分析和单因素分析在SPSS 24.0中完成, 并进行差异性检验(Tukey法).利用R软件(version 4.0.4)相关软件包(vegan和randomForest)完成多元分析统计.细菌多样性指数分析、基于Bray-Curtis距离的主坐标分析(PCoA)和置换多元方差分析(PERMANOVA)均通过vegan包完成, 用以研究不同有机肥处理下土壤细菌α多样性以及群落组成的差异性.通过随机森林模型筛选显著影响玉米生产力的土壤环境因子和生物因子.在AMOS 23.0软件中构建结构方程模型(SEM)用以分析土壤化学性质和土壤细菌群落对玉米生产力的影响.
2 结果与分析 2.1 有机肥处理下土壤性质与玉米生产力旱地红壤化学性质及玉米生产力受不同有机肥处理的影响明显(表 2).与M0处理相比, 高量有机肥处理(M2和M3)下土壤pH分别升高至5.83和6.78.不同有机肥处理(M1、M2和M3)下SOM、TN和TP等土壤养分含量显著提高(P < 0.05), 且变化趋势都遵循M3>M2>M1>M0的排序.其中M1、M2和M3处理的SOM含量较M0处理分别提高了0.60、1.27和1.56倍, TN含量较M0处理分别提高了0.59、1.46和1.90倍, TP含量分别提高了1.83、5.47和6.13倍.此外, 随着有机肥施用量的增加, 玉米生产力显著升高, M3处理下玉米生产力较M0和M1处理分别提高了10.51倍和1.34倍.
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表 2 不同有机肥处理下土壤化学性质和玉米生产力1) Table 2 Soil chemical properties and maize productivity under different organic fertilization treatments |
2.2 有机肥处理下土壤细菌群落特征
不同有机肥处理下土壤细菌群落α多样性显著增加(表 3).M1、M2和M3处理下土壤细菌的Shannon和Evenness指数均显著高于不施肥处理(P < 0.05), 且变化趋势都遵循M1>M2>M3>M0的排序.随机森林模型用以评估环境因子对土壤细菌多样性影响的贡献率(增加的均方差值, 图 1), 结果显示, 土壤TP(20.68% ~21.78%)、pH(14.82% ~15.91%)、SOM(12.95% ~15.81%)和TN(11.61% ~15.22%)是决定土壤细菌Shannon指数和Evenness指数的主要变量(P < 0.01).土壤TP(18.78%)和pH(14.04%)是决定土壤细菌Chao1指数的主要变量(P < 0.01).土壤TP(19.00%)、pH(12.61%)和SOM(9.99%)是决定土壤细菌ACE指数的主要变量(P < 0.01).
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表 3 不同有机肥处理下土壤细菌多样性指数 Table 3 Soil bacterial diversity under different organic fertilization treatments |
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*表示不同的显著性水平, *表示P < 0.05, **表示P < 0.01 图 1 土壤细菌多样性影响因子的随机森林分析 Fig. 1 Influencing factors of soil bacterial diversity using random forest modeling analysis |
高通量测序结果显示, 绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)是土壤细菌优势类群, 它们的相对丰度分别为23.13%、17.41%、13.02%和12.55%[图 2(a)].不同有机肥处理下Chloroflexi的相对丰度显著降低(P < 0.05), 而Acidobacteria和γ-Proteobacteria的相对丰度显著增加(P < 0.05), 且在M2处理中最高, 分别较M0处理增加了0.53倍和1.92倍.纤线杆菌科(Ktedonobacteraceae)、芽单胞菌科(Gemmatimonadaceae)、吡咯单胞菌科(Pyrinomonadaceae)和黄色杆菌科(Xanthobacteraceae)是土壤细菌优势菌科, 它们的相对丰度分别为5.77%、4.81%、2.66%和2.64%[图 2(b)].不同有机肥处理下Ktedonobacteraceae的相对丰度显著降低(P < 0.05), 而Pyrinomonadaceae的相对丰度显著增加(P < 0.05), 且在M3处理中最高.主坐标分析(PCoA)发现[图 3(a)], 4种有机肥处理下红壤群落组成存在明显差异(r2=0.52, P < 0.001), PCoA1轴和PCoA2轴分别解释了土壤细菌群落差异的28.4%和15.0%.随机森林模型用以评估环境因子对细菌群落组成影响的贡献率[增加的均方差值, 图 3(b)].结果显示, 土壤TP(22.61%)、SOM(20.49%)、TN(15.03%)和pH(10.69%)是决定土壤细菌结构的主要变量(P < 0.01).
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图 2 不同有机肥处理下土壤细菌的优势门和科的相对丰度 Fig. 2 Relative abundance of dominant bacterial phyla and families under different organic fertilization treatments |
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星号表示不同的显著性水平, **表示P < 0.01 图 3 土壤细菌群落的PCoA分析和随机森林分析 Fig. 3 Primary co-ordinate analysis(PCoA) and random forest modeling analysis of soil bacterial community |
相关性分析表明(图 4), 土壤pH、SOM、TN、TP与细菌群落组成和玉米生产力均呈极显著正相关(r为0.64~0.99, P < 0.001).此外, Evenness指数与SOM(r为0.48)、TN(r为0.36)和TP(r为0.40)呈极显著正相关(P < 0.001); Shannon指数与SOM(r为0.41)呈极显著正相关(P < 0.001), 与TN(r为0.36)呈显著正相关(P < 0.05).
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1. Shannon指数, 2. Evenness指数, 3. Chao1指数, 4. ACE指数, 5. 群落组成, 6. 玉米生产力; 圆形表示正相关, 方形表示负相关, 面积大小表示相关性大小; *表示P < 0.05, **表示P < 0.01, ***表示P < 0.001, 下同 图 4 土壤化学性质与细菌多样性指数、群落结构和玉米生产力之间的相关性 Fig. 4 Correlations among soil chemical properties, the diversity and composition of the soil bacterial community, and maize productivity |
随机森林分析影响玉米生产力潜在因子的重要性(增加的均方差值, 图 5), 结果显示, 土壤TP(20.64%)、SOM(14.84%)、TN(13.22%)以及pH(9.59%)对玉米生产力影响显著(P < 0.05).细菌群落组成(14.23%)、Evenness指数(9.39%)和Shannon指数(9.90%)对玉米生产力影响显著(P < 0.05).通过相关性与随机森林分析, 筛选出土壤理化性质(TP和SOM)、细菌群落组成和多样性指数以及玉米生产力构建结构方程模型(图 5).结果表明, SOM(路径系数为0.500, P < 0.001)与TP(路径系数为0.699, P < 0.001)对玉米生产力表现出直接正效应, 其中SOM可以通过影响土壤细菌多样性间接对玉米生产力表现出显著正效应, TP可以通过影响土壤细菌群落组成间接对玉米生产力表现出显著正效应.此外, 细菌群落组成(路径系数为0.480, P < 0.01)与细菌多样性(路径系数为0.315, P < 0.001)对玉米生产力均表现出显著正效应.因此, 土壤性质(SOM和TP)不仅可以直接影响玉米生产力, 还可以通过改变土壤细菌多样性及其群落组成间接影响玉米生产力.
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1. TP, 2. SOM, 3. TN, 4. pH, 5. TK, 6. 群落组成, 7. Shannon指数, 8. Evenness指数, 9. Chao1指数, 10. ACE指数; 箭头旁边的数字表示路径系数, 线条粗细表示相关性大小, 实线表示显著相关, 虚线表示不显著 图 5 土壤化学性质与细菌群落对玉米生产力影响的随机森林模型和结构方程模型分析 Fig. 5 Effects of soil chemical properties and the bacterial community on maize productivity based on random forest modeling and structural equation modeling |
施用有机肥一直被认为是改善土壤肥力、增加耕地产能的有效手段[17].本研究发现, 不同有机肥处理显著增加了土壤pH、SOM、TN及TP等养分含量, 提高了土壤向作物供应养分的能力, 从而实现作物高产、稳产的目的.猪粪作为我国施用量最大的有机肥[18], 富含有机物及氮磷钾等养分, 可以有效增加土壤肥力, 提升土壤持水能力[19], 又能加速有机质转化, 促进作物增产[20].另外, 猪粪通常为弱碱性, 既能直接中和酸性红壤中的质子, 又能通过有机质的脱羧作用来消耗质子以提高红壤pH[21, 22], 缓解土壤酸性并促进作物增产.杨小东等[23]研究发现猪粪施用量在7.5~45 t·hm-2范围内, 土壤SOM、TN、TP含量与猪粪施用量呈正相关.本研究中高量有机肥处理(18.0 t·hm-2)对土壤肥力提升明显, 其中高量有机肥处理配施石灰处理下提升效果最佳, 这可能是因为石灰在改良红壤酸性以及解除铝毒危害方面发挥了作用[24].Ferdous等[25]研究指出, 有机肥配施石灰可有效阻控红壤酸性, 显著提高作物生产力.土壤氮素积累显著影响作物生产力[26], 由于有机肥中氮素分解转化速率相对较慢, 土壤全氮含量得以增加, 为作物的生长发育提供了充足的氮元素, 进而促进了作物增产[27].
3.2 有机肥处理对土壤细菌多样性和群落组成的影响土壤细菌在不同生态微环境和特定的生态位中生长[28], 土壤条件变化强烈影响其多样性及群落组成[29], 有机肥施用对其也会产生显著影响[16].与Gu等[30]研究的结果不同, 本研究发现不同有机肥处理均可显著提高土壤细菌的Shannon指数与Evenness指数, 但高量有机肥(M2和M3)处理下红壤细菌α多样性低于低量有机肥(M1)处理.这可能是由于高量猪粪中含有过量的抗生素与重金属[31], 从而抑制了土壤细菌多样性.此外, 肥沃基质的高可用性和肥料的高施用量可激发土壤细菌竞争, 富集土壤中某些优势细菌种群, 促进 γ-Proteobacteria等富营养型细菌生长[32], 进一步减弱劣势种群竞争力, 降低了土壤细菌群落多样性.与前人报道相似[8, 33], 本研究发现不同有机肥处理重塑了土壤细菌群落结构, 显著降低Chloroflexi中Ktedonobacteraceae的相对丰度, 这可能是因为粪肥处理下土壤磷含量显著增加, 以及C/P和N/P降低改变了土壤细菌群落组成[34].不同有机肥处理显著增加Acidobacteria中Pyrinomonadaceae的相对丰度, 这与Li等[35]的报道相异, 可能是因为Pyrinomonadaceae具有降解碳源的能力[36], 能够分解猪粪中的碳源, 刺激其生长.我国南方旱地红壤供磷水平低、磷素流失严重[1].土壤全磷和速效磷的变化是驱动红壤微生物群落组成和多样性变化的重要影响因子[37].鉴于磷素对红壤细菌群落组成和多样性变化的重要性, 有必要提高磷素供给来实现我国南方红壤农业生态系统持续和高效生产.另外, 土壤pH也是影响红壤细菌多样性的关键因子, 过低的pH抑制了大部分细菌生长并降低其生态位宽度[38].
3.3 有机肥处理下细菌群落对玉米生产力的影响有机肥处理通过增加土壤细菌多样性并改变其群落结构, 提高作物生产力[39].本研究表明, 不同有机肥处理下土壤TP、SOM、细菌多样性(Shannon指数和Evenness指数)及其群落组成均是玉米生产力的主要影响因素.有机肥处理显著提高土壤TP含量以及土壤中Acidobacteria和γ-Proteobacteria的相对丰度, γ-Proteobacteria中假单胞菌科(Pseudomonadaceae)和肠杆菌科(Enterobacteriaceae)等参与了土壤磷活化和平衡供应过程[40].施用有机肥能够极大增加土壤磷库并促进其周转, 刺激该类细菌的生长繁殖, 并将土壤中难溶性有机磷转化为可供作物吸收的可溶性磷酸盐, 进而提高作物生产力[41].此外, 土壤细菌在磷素转化过程中对碳的需求较高[42], 外源猪粪的添加提供较为丰富的碳源, 并进一步加速土壤有机磷矿化, 提供了充足的磷养分.土壤有机质是土壤肥力的重要指标[43], 可以提供均衡稳定持续的养分, 直接促进作物生长[44].另外, 猪粪作为一种有效碳源的方式提高了土壤SOM含量, 为土壤细菌提供充足的碳源, 增加了其数量与种类, 通过促进土壤养分转化提高了作物生产力[45].李江涛等[46]研究发现有机肥可以通过增加土壤活性有机质含量来提高土壤细菌群落功能多样性, 通过激发对土壤可利用碳源(主要为碳水化合物和氨基酸类)的代谢能力, 土壤细菌碳源代谢能力提高了近5倍, 促进了土壤中物质跨界交换以及植物的养分利用率.此外, 高生物多样性导致的功能冗余可提高土壤微生物群落对各种环境变化的抵抗力[47].Weidner等[48]研究发现土壤细菌多样性通过调控细菌蛋白水解酶活性和营养获取来提高作物对养分的获取和效益比例.由此可见, 有机肥处理可能通过提高土壤TP和SOM改变细菌多样性和群落组成, 进而显著提高玉米生产力.
4 结论不同有机肥处理显著增加了红壤pH以及SOM、TN、TP等养分含量, 其中以高量有机肥加石灰处理(M3)对土壤肥力和玉米生产力的提升效果最佳.不同有机肥处理显著影响了红壤细菌群落多样性及群落结构, 土壤性质中的TP和pH是红壤细菌多样性的决定变量, 土壤TP、pH、SOM和TN是决定红壤细菌群落组成的主要变量.土壤TP和SOM可以直接或间接通过改变红壤细菌多样性和群落组成对玉米生产力产生显著正效应.本研究为提升红壤肥力, 构建有机培肥的长效管理措施以及实现耕地产能提升提供了科学依据.
| [1] |
赵其国, 黄国勤, 马艳芹. 中国南方红壤生态系统面临的问题及对策[J]. 生态学报, 2013, 33(24): 7615-7622. Zhao Q G, Huang G Q, Ma Y Q. The problems in red soil ecosystem in southern of China and its countermeasures[J]. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(24): 7615-7622. |
| [2] |
孙波, 董元华, 徐明岗, 等. 加强红壤退化分区治理, 促进东南红壤丘陵区现代高效生态农业发展[J]. 土壤, 2015, 47(2): 204-209. Sun B, Dong Y H, Xu M G, et al. Promote development of modern high-efficient ecological agriculture based on divisional remediation of red soil degradation in hilly region of southeastern China[J]. Soils, 2015, 47(2): 204-209. |
| [3] |
巨晓棠, 谷保静. 我国农田氮肥施用现状、问题及趋势[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(4): 783-795. Ju X T, Gu B J. Status-quo, problem and trend of nitrogen fertilization in China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2014, 20(4): 783-795. |
| [4] |
麻坤, 刁钢. 化肥对中国粮食产量变化贡献率的研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(4): 1113-1120. Ma K, Diao G. Research on the contribution rate of fertilizer to grain yield in China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2018, 24(4): 1113-1120. |
| [5] |
邹文萱, 罗慧, 赵境怡, 等. 猪粪及其生物堆肥对小麦幼苗生长和土壤细菌群落结构的影响[J]. 农业资源与环境学报, 2023, 40(1): 36-44. Zou W X, Luo H, Zhao J Y, et al. Effects of swine manure and its vermicompost on the wheat seedling growth and soil bacterial community structure[J]. Journal of Agricultural Resources and Environment, 2023, 40(1): 36-44. |
| [6] | Saccá M L, Barra Caracciolo A, Di Lenola M, et al. Ecosystem services provided by soil microorganisms[A]. In: Lukac M, Grenni P, Gamboni M(Eds. ). Soil Biological Communities and Ecosystem Resilience[M]. Cham: Springer, 2017. 9-24. |
| [7] | Boyle A G, Timoney J F, Newton J R, et al. Streptococcus equi infections in horses: guidelines for treatment, control, and prevention of strangles-revised consensus statement[J]. Journal of Veterinary Internal Medicine, 2018, 32(2): 633-647. DOI:10.1111/jvim.15043 |
| [8] | Luan L, Liang C, Chen L J, et al. Coupling bacterial community assembly to microbial metabolism across soil profiles[J]. mSystems, 2020, 5(3). DOI:10.1128/mSystems.00298-20 |
| [9] | Liu J A, Shu A P, Song W F, et al. Long-term organic fertilizer substitution increases rice yield by improving soil properties and regulating soil bacteria[J]. Geoderma, 2021, 404. DOI:10.1016/j.geoderma.2021.115287 |
| [10] | Liu H Y, Huang X, Tan W F, et al. High manure load reduces bacterial diversity and network complexity in a paddy soil under crop rotations[J]. Soil Ecology Letters, 2020, 2(2): 104-119. DOI:10.1007/s42832-020-0032-8 |
| [11] |
荀卫兵, 王伯仁, 冉炜, 等. 不同施肥制度对南方旱地红壤微生物组结构和功能影响研究进展[J]. 农业资源与环境学报, 2021, 38(4): 537-544. Xun W B, Wang B R, Ran W, et al. Research progress on the effect of different fertilizations on microbiome structure and function in upland red soil in southern China[J]. Journal of Agricultural Resources and Environment, 2021, 38(4): 537-544. |
| [12] | Fan K K, Delgado-Baquerizo M, Guo X S, et al. Biodiversity of key-stone phylotypes determines crop production in a 4-decade fertilization experiment[J]. The ISME Journal, 2021, 15(2): 550-561. DOI:10.1038/s41396-020-00796-8 |
| [13] | Chen W, Teng Y, Li Z G, et al. Mechanisms by which organic fertilizer and effective microbes mitigate peanut continuous cropping yield constraints in a red soil of south China[J]. Applied Soil Ecology, 2018, 128: 23-34. DOI:10.1016/j.apsoil.2018.03.018 |
| [14] | Wu A L, Jiao X Y, Wang J S, et al. Sorghum rhizosphere effects reduced soil bacterial diversity by recruiting specific bacterial species under low nitrogen stress[J]. Science of the Total Environment, 2021, 770. DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.144742 |
| [15] | 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社, 2000. |
| [16] |
栾璐, 郑洁, 程梦华, 等. 不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌多样性及群落结构的影响[J]. 土壤, 2021, 53(5): 991-997. Luan L, Zheng J, Cheng M H, et al. Effects of different types of straw returning on bacterial diversity and community structure in dryland red soil[J]. Soils, 2021, 53(5): 991-997. |
| [17] |
李娟, 葛磊, 曹婷婷, 等. 有机肥施用量和耕作方式对旱地土壤水分利用效率及作物生产力的影响[J]. 水土保持学报, 2019, 33(2): 121-127. Li J, Ge L, Cao T T, et al. Effects of organic fertilization and tillage on soil water use efficiency and crop yield in dryland[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2019, 33(2): 121-127. |
| [18] |
王健, 隋斌, 程红胜, 等. 我国不同区域农业废弃物厌氧消化及资源化技术模式构建及其评价研究[J]. 中国沼气, 2021, 39(4): 3-11. Wang J, Sui B, Cheng H S, et al. Model construction and evaluation of agricultural waste anaerobic digestion and resource utilization technologies in different regions of China[J]. China Biogas, 2021, 39(4): 3-11. |
| [19] | Brunetti G, Plaza C, Clapp C E, et al. Compositional and functional features of humic acids from organic amendments and amended soils in Minnesota, USA[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2007, 39(6): 1355-1365. DOI:10.1016/j.soilbio.2006.12.012 |
| [20] | 陈恩凤. 土壤肥力物质基础及其调控[M]. 北京: 科学出版社, 1990. |
| [21] | Wood S A, Tirfessa D, Baudron F. Soil organic matter underlies crop nutritional quality and productivity in smallholder agriculture[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2018, 266: 100-108. |
| [22] | Rukshana F, Butterly C R, Xu J M, et al. Organic anion-to-acid ratio influences pH change of soils differing in initial pH[J]. Journal of Soils and Sediments, 2014, 14(2): 407-414. |
| [23] |
杨小东, 曾希柏, 文炯, 等. 猪粪施用量对红壤旱地理化性质及酶活性的影响[J]. 土壤学报, 2020, 57(3): 739-749. Yang X D, Zeng X B, Wen J, et al. Effects of application of pig manure on physicochemical properties and enzyme activities of red soil upland[J]. Acta Pedologica Sinica, 2020, 57(3): 739-749. |
| [24] |
龙光强, 蒋瑀霁, 孙波. 长期施用猪粪对红壤酸度的改良效应[J]. 土壤, 2012, 44(5): 727-734. Long G Q, Jiang Y J, Sun B. Effects of long-term application of pig manure on ameliorating acidity of red soil[J]. Soils, 2012, 44(5): 727-734. |
| [25] | Ferdous S A, Miah M N H, Hoque M, et al. Enhancing rice yield in acidic soil through liming and fertilizer management: lime and fertilizer maximize rice yield in acid soil[J]. Journal of the Bangladesh Agricultural University, 2018, 16(3): 357-365. |
| [26] | Xu A X, Li L L, Xie J H, et al. Effect of long-term nitrogen addition on wheat yield, nitrogen use efficiency, and residual soil nitrate in a semiarid area of the loess plateau of China[J]. Sustainability, 2020, 12(5). DOI:10.3390/su12051735 |
| [27] |
郑洁, 程梦华, 栾璐, 等. 秸秆还田对玉米根际氨氧化微生物群落及红壤硝化潜势的影响[J]. 生态学报, 2022, 42(12): 5022-5033. Zheng J, Cheng M H, Luan L, et al. Effects of straw returning on the ammonia-oxidizers and nitrification in the rhizosphere of maizein a red soil[J]. Acta Ecologica Sinica, 2022, 42(12): 5022-5033. |
| [28] | Cui X W, Zhang Y Z, Gao J S, et al. Long-term combined application of manure and chemical fertilizer sustained higher nutrient status and rhizospheric bacterial diversity in reddish paddy soil of Central South China[J]. Scientific Reports, 2018, 8(1). DOI:10.1038/s41598-018-34685-0 |
| [29] | Hermans S M, Buckley H L, Case B S, et al. Using soil bacterial communities to predict physico-chemical variables and soil quality[J]. Microbiome, 2020, 8(1). DOI:10.1186/s40168-020-00858-1 |
| [30] | Gu S S, Hu Q L, Cheng Y Q, et al. Application of organic fertilizer improves microbial community diversity and alters microbial network structure in tea(Camellia sinensis) plantation soils[J]. Soil and Tillage Research, 2019, 195. DOI:10.1016/j.still.2019.104356 |
| [31] | Van Den Meersche T, Rasschaert G, Vanden Nest T, et al. Longitudinal screening of antibiotic residues, antibiotic resistance genes and zoonotic bacteria in soils fertilized with pig manure[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2020, 27(22): 28016-28029. |
| [32] | Li B B, Roley S S, Duncan D S, et al. Long-term excess nitrogen fertilizer increases sensitivity of soil microbial community to seasonal change revealed by ecological network and metagenome analyses[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2021, 160. DOI:10.1016/j.soilbio.2021.108349 |
| [33] |
孔培君, 郑洁, 栾璐, 等. 不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌群落、有机碳矿化及玉米产量的影响[J]. 环境科学, 2021, 42(12): 6047-6057. Kong P J, Zheng J, Luan L, et al. Effects of different types of straw returning on the bacterial community, organic carbon mineralization and maize yield in upland red soil[J]. Environmental Science, 2021, 42(12): 6047-6057. |
| [34] | Ma X Y, Liu M, Li Z P. Shifts in microbial biomass and community composition in subtropical paddy soils under a gradient of manure amendment[J]. Biology and Fertility of Soils, 2016, 52(6): 775-787. |
| [35] | Li P, Kong D N, Zhang H J, et al. Different regulation of soil structure and resource chemistry under animal- and plant-derived organic fertilizers changed soil bacterial communities[J]. Applied Soil Ecology, 2021, 165. DOI:10.1016/j.apsoil.2021.104020 |
| [36] | Huber K J, Geppert A M, Groß U, et al. Aridibacter nitratireducens sp. nov., a member of the family Blastocatellaceae, class Blastocatellia, isolated from an African soil[J]. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2017, 67(11): 4487-4493. |
| [37] |
陈利军, 孙波, 金辰, 等. 等碳投入的有机肥和生物炭对红壤微生物多样性和土壤呼吸的影响[J]. 土壤, 2015, 47(2): 340-348. Chen L J, Sun B, Jin C, et al. Effect of organic manure and biochar with equal amount of carbon Input on microbial diversity and respiration of red soil[J]. Soils, 2015, 47(2): 340-348. |
| [38] | Silva-Sánchez A, Soares M, Rousk J. Testing the dependence of microbial growth and carbon use efficiency on nitrogen availability, pH, and organic matter quality[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2019, 134: 25-35. |
| [39] |
黄媛媛, 马慧媛, 黄亚丽, 等. 生物有机肥和化肥配施对冬小麦产量及土壤生物指标的影响[J]. 华北农学报, 2019, 34(6): 160-169. Huang Y Y, Ma H Y, Huang Y L, et al. Effects of applying bio-organic fertilizer and reducing chemical fertilizer on production and soil biological indexes of winter wheat[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2019, 34(6): 160-169. |
| [40] | Gomes E A, Lana U G P, Quensen J F, et al. Root-associated microbiome of maize genotypes with contrasting phosphorus use efficiency[J]. Phytobiomes Journal, 2018, 2(3): 129-137. |
| [41] | Jiang Y J, Liu M Q, Zhang J B, et al. Nematode grazing promotes bacterial community dynamics in soil at the aggregate level[J]. The ISME Journal, 2017, 11(12): 2705-2717. |
| [42] | Liu L Y, Tan Z X, Gong H B, et al. Migration and transformation mechanisms of nutrient elements(N, P, K) within biochar in straw-biochar-soil-plant systems: a review[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 7(1): 22-32. |
| [43] | Hijbeek R, Van Ittersum M K, ten Berge H F M, et al. Do organic inputs matter-a meta-analysis of additional yield effects for arable crops in Europe[J]. Plant and Soil, 2017, 411(1-2): 293-303. |
| [44] | Sarker J R, Singh B P, Dougherty W J, et al. Impact of agricultural management practices on the nutrient supply potential of soil organic matter under long-term farming systems[J]. Soil and Tillage Research, 2018, 175: 71-81. |
| [45] |
张淑娜, 林秀颜, 陈曦, 等. 有机肥施用对节水灌溉稻田土壤有机碳及其活性组分的影响[J]. 中国农村水利水电, 2021(5): 21-24, 30. Zhang S N, Lin X Y, Chen X, et al. Effects of organic fertilizer application on soil organic carbon and its active components of paddy field under water-saving irrigation[J]. China Rural Water and Hydropower, 2021(5): 21-24, 30. |
| [46] |
李江涛, 罗甜甜, 杜满聪, 等. 畜禽粪肥添加及干湿交替强度对土壤微生物功能多样性的影响[J]. 广东农业科学, 2018, 45(6): 68-77. Li J T, Luo T T, Du M C, et al. Effects of livestock and poultry manure amendment and wetting-drying cycle on functional diversity of soil microbial community[J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2018, 45(6): 68-77. |
| [47] | Wagg C, Schlaeppi K, Banerjee S, et al. Fungal-bacterial diversity and microbiome complexity predict ecosystem functioning[J]. Nature Communications, 2019, 10(1). DOI:10.1038/s41467-019-12798-y |
| [48] | Weidner S, Koller R, Latz E, et al. Bacterial diversity amplifies nutrient-based plant-soil feedbacks[J]. Functional Ecology, 2015, 29(10): 1341-1349. |