覆盖作物对猕猴桃园土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

作者：张玲玲; 李青梅; 贾梦圆; 张艳军; 赵建宁; 杨殿林; 王华玲; 王慧^*

来源：植物营养与肥料学报, 2021, 27(03): 417-428.

• 覆盖作物
• 氨氧化古菌
• 氨氧化细菌
• 微生物群落结构
• 基因丰度

【目的】果园行间播种覆盖作物有利于改善土壤理化性状,改变氮循环过程中的氨氧化微生物群落结构。因此,我们分析不同覆盖作物下猕猴桃园土壤氨氧化微生物的群落结构和基因丰度,以探究其与土壤硝化作用的关系。【方法】选择湖北十堰的一个5年生猕猴桃果园进行了种植多年生覆盖作物试验,供试覆盖作物有白三叶草(Trifolium repens L,W)、毛苕子(Vicia villosa Roth,V)、黑麦草(Lolium perenne L,R)和高羊茅(Festuca elata Keng ex E. Alexeev,F)。设置单种(W)、两种混种(WR)、3种混种(WRV)、4种混种(WRVF)和清耕对照(CK)共5种试验处理。在覆盖作物种植后的第2年,取0—20 cm土层样品,利用荧光定量PCR(fluorescence quantitative PCR)、限制性末端片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism, TRFLP)以及克隆测序技术,测定了土壤中氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)与氨氧化细菌(ammoniaoxidizing bacteria, AOB)基因丰度、群落多样性及组成。【结果】4种覆盖作物处理的果园地上部生物量没有显著差异。除两种混种处理显著提高了土壤含水率、铵态氮和硝态氮含量和降低了土壤pH外,其他3个处理的土壤理化指标之间也没有显著差异。与清耕对照相比,单种处理的AOA-amoA基因丰度显著提高了2.85%,单种和两种混种处理的AOB-amoA基因丰度分别显著提高了4.95%、6.42%。不同T-RFs所代表的AOA在不同种植模式中所占比例发生变化,但AOA群落结构未发生明显改变;不同T-RFs所代表的AOB在不同种植模式下发生改变,其AOB群落结构可能发生变化。两种混种处理显著降低了AOA的多样性指数,两种混种和4种混种处理显著降低了AOA均匀度指数,而3种混种和4种混种处理显著提高了AOB的多样性指数。4个处理土壤中,AOA的优势菌属为Nitrososphaera (44.2%)和Nitrosotalea (45.8%),AOB的优势菌属为Nitrosospira(96.98%)和Nitrosomonas (3.02%)。Pearson相关分析和冗余(RDA)分析表明,土壤pH、含水率、铵态氮和硝态氮含量是影响氨氧化微生物群落结构及丰度的主要环境因子。【结论】土壤pH、含水率、铵态氮和硝态氮含量是影响氨氧化微生物群落结构及丰度的主要环境因子。白三叶草和黑麦草混种模式(WR处理)可显著提升土壤的水分含量、铵态氮和硝态氮含量,降低土壤pH,但是不同覆盖作物对土壤中AOA和AOB的群落结构尚未显现出显著影响。