不同施肥處理對植煙土壤細菌群落的影響①

王 玨，杜 琴，彭 雙,3，林先貴，王一明*，李軍營，戴 勛，謝新喬

不同施肥處理對植煙土壤細菌群落的影響①

王 玨1,2，杜 琴1，彭 雙1,3，林先貴1，王一明1,2*，李軍營4，戴 勛5，謝新喬5

(1 土壤與農業可持續發展國家重點實驗室(中國科學院南京土壤研究所)，南京 210008；2 中國科學院大學，北京 100049；3 江蘇開放大學，南京 210036；4 云南省煙草農業科學研究院，昆明 650021；5紅塔煙草(集團)有限責任公司，云南玉溪 653100)

應用定量PCR技術和高通量測序技術研究施用有機肥(YJ)、有機無機肥(YW)和無機肥(WJ)3 a后土壤理化性質和細菌群落結構、數量和功能的變化。結果顯示不同施肥處理下，土壤理化性質發生改變，其中WJ和YJ處理降低了土壤pH，但YJ處理能顯著提升土壤有機質含量，而YW處理在維持土壤pH的同時提高土壤速效養分和有機質含量。土壤細菌數量、群落結構和功能也相應地發生變化，YJ和YW處理土壤中的細菌16S rRNA基因拷貝數顯著高于WJ，YW處理的土壤細菌群落alpha多樣性最高。主坐標分析和ANOSIM檢驗進一步表明，影響土壤細菌群落結構的最主要因素是土壤pH。此外，施肥3 a后土壤中部分益生菌相對豐度也發生明顯的變化，YW處理土壤中Gemmatimonadaceae、Micrococcaceae和Haliangiaceae等植物促生菌的豐度顯著較高，YJ處理土壤中Intrasporangiaceae、Xanthomonadaceae、Chitinophagaceae、Burkholderiaceae等具有固氮或生防功能的細菌豐度較高，YW和YJ處理均增加了固氮菌Rhizobiaceae的豐度。細菌群落結構的改變進一步影響了細菌群落的功能，YW處理顯著增加了土壤細菌群落的硝化功能。本研究結果可為煙葉生產中合理施肥提供科學依據。

施肥；植煙土壤；高通量測序；細菌群落

施肥是農業生產主要的措施之一，對土壤質量和可持續利用具有深遠影響，長期施肥可改變土壤理化性質和生物活性，影響作物產量[1]。微生物是土壤生物中最重要的組成部分，對環境變化十分敏感，是土壤環境質量的重要指標[2]。近年來，國內外展開了諸多卓有成效的研究，主要集中于不同肥料處理如有機肥、有機無機肥配合施用對土壤肥力以及土壤微生物區系等方面的影響。有研究表明施用化肥可以增加30% ～ 50% 的糧食作物產量[3]，但是長期大量和過量施用化肥會引起土壤酸化板結、供肥能力下降等問題[4-5]。與僅使用化肥相比，有機肥料、化肥和有機肥料配合施用有利于土壤團粒結構的形成，增加土壤透氣性，增強保水保肥能力，協調水、氣、熱交換，促進土壤養分轉化，從而刺激微生物的生長[6-7]。有機肥施入土壤后，除了引起土壤微環境的變化外，同時又引入了一些外源微生物，打破了土著微生物動態平衡，最終造成整個土壤微生物區系的變化[8]。因此，有機肥、有機肥與化肥的配合施用可以調控土壤微生物區系，是提升土壤質量和微生物多樣性的重要途徑。

煙草是我國重要的經濟作物，我國煙草種植面積和煙葉產量均居世界首位[9]。云南玉溪地處西南邊陲，長期種植煙草，大多數煙區植煙歷史超過百年，由于長期連作以及化學品(農藥、除草劑)的大量投入，部分地區植煙土壤質量下降明顯，已成為當地煙葉生產的主要障礙因子，制約煙葉產業的可持續發展。針對不同施肥措施對植煙土壤微生物的影響，有研究表明施用腐熟芝麻餅肥、腐殖酸或氨基酸可以明顯增加煙田土壤根際細菌和放線菌的數量，對土壤真菌的數量影響較小[10]。郭紅祥等[11]研究發現，施用菜籽餅和花生餅后煙田土壤中細菌、放線菌、好氣性纖維分解菌和亞硝化細菌數量上升。張曉海等[12]研究表明，施用菜籽餅不僅增加了烤煙根際土壤的細菌數量，而且顯著提高了煙草生育中后期根際解磷細菌和解鉀細菌的生物量。施用有機肥可以有效提高土壤中有益微生物的數量，降低或者控制土壤中病原微生物的數量，促進土壤微生物區系逐步向健康的狀態轉變，例如李想等[13-14]研究發現施用L-25生物有機肥后，煙苗根際土壤中病原菌的數量從107cfu/g下降至106cfu/g，煙草根系表面形成“微生物生物防御層”，從而防止或減少病原菌的侵入。上述研究主要集中于施用有機肥對植煙土壤微生物數量的影響，對于土壤微生物多樣性及功能變化的研究相對較少；此外，無機肥、有機肥和有機無機肥配合施用對土壤微生物群落結構、多樣性及其功能的影響和差異也尚不明確。

目前，對植煙土壤響應施肥處理的研究主要集中在微生物群落組成和多樣性，在功能層面上對微生物群落進行描述可以更深入地探討施肥產生的影響。FAPROTAX 是一個進行細菌功能比對的數據庫，不僅可對細菌進行具體的功能預測，還能對執行相關功能的菌群進行鑒定分類。FAPROTAX 在細菌群落研究中得到了較為廣泛的應用[15-16]。因此，本研究以云南玉溪種植煙草的土壤為研究對象，聯合使用定量PCR、高通量測序技術和FAPROTAX 軟件，分析不同肥料處理對盆栽植煙土壤理化性質和微生物群落結構、數量和功能的差異，探究各處理對土壤質量的影響，以期為煙葉種植的合理施肥和煙草生產的可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 溫室盆栽試驗概況

供試土壤采自云南省玉溪市峨山縣岔河鄉河外村典型煙田，質地為紫色土，土壤的基本理化性質：pH 6.32，全氮1.87 g/kg，全磷1.22 g/kg，有效磷22.73 mg/kg，速效鉀117.96 mg/kg。耕層土壤經風干過 0.50 mm 篩后裝入試驗盆缽內，每盆裝25 kg 風干土。

盆栽試驗起始于2015 年，采用春季種煙-冬季休閑的種植模式。設3 種施肥處理，分別為：無機肥(WJ)、有機肥(YJ)和有機無機肥(YW)，每種處理3 次重復。其中WJ 處理，基肥為煙草專用復混肥，追肥為煙草專用氮鉀肥；YJ 處理中，基肥為有機肥，追肥為有機水溶肥；YW 處理中，基肥為煙草專用有機無機肥，追肥為有機無機氮鉀肥。分別在移栽后7 ～ 10、14 ～ 17、21 ～ 28 d 追肥，3 個時期追肥量的比例為1︰3︰4。肥料養分含量比例及施肥量見表1，其中有機肥和煙草專用有機無機肥是以發酵腐熟的油枯及生化黃腐酸鉀制備。

2017 年5 月11 日移栽煙苗，8 月下旬試驗結束，溫室管理參照常規大田管理。

表1 試驗用肥料養分含量及其施肥量

1.2 試驗樣品采集

于2017年7月25日煙草成熟期采集土壤樣品。每盆多點取樣混合作為1個耕層土壤樣品，充分混勻。所有樣品去除植物根系后風干過2 mm 篩混勻，一部分風干后用于土壤理化性質的測定，另一部分置于–80 ℃冰箱，用于土壤DNA提取。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤理化性質測定 土壤pH按土水比1︰2.5(質量體積比)充分混合后用pH計測定；土壤銨態氮(NH4+-N)采用納氏試劑比色法測定，硝態氮(NO– 3-N)采用紫外分光光度法測定；有效磷(AP)采用0.50 mol/L碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測定；全鉀(TK)、速效鉀(AK)和緩效鉀(SLK)分別用NaOH熔融、1 mol/L乙酸銨浸提、1 mol/L熱硝酸浸提，原子吸收分光光度法測定；有機質(OM)采用重鉻酸鉀容量法測定。具體方法參考魯如坤[17]。

1.3.2 土壤DNA 提取及實時熒光定量PCR 稱取約0.5 g 新鮮土壤，土壤總DNA 使用Fast DNA Spin Kit for Soil(MP Biomedicals, Santa Ana, CA, USA)試劑盒提取，同時用核酸定量儀(NanoDrop ND-1000)檢測提取DNA的濃度和純度，提取完成后，于–20 ℃ 冰箱保存備用。

采用實時熒光定量PCR 法測定細菌16S rRNA 基因豐度，采用引物 338F(5’-ACTCCTA CGGGAGGCAGCAG-3’)和 806R(5’-GGACTACHV GGGTWTCTAAT-3’)擴增細菌16S rRNA 基因。測定標準質粒(內參)濃度并進行梯度稀釋制備標準曲線，用Bio-Rad CFX96 熒光定量 PCR 儀(Bio-Rad，CA，USA)進行測定，根據標準曲線中的基因拷貝數和 Ct 值計算樣品中的基因拷貝數。反應體系為：SYBR?Premix Ex Taq Ⅱ(ThiRNaseH Plus)10 μl，上下游引物(10 μmol/L)各0.20 μl，DNA 模板2.0 μl，ddH2O 7.6 μl。16S rRNA 反應條件為：95 ℃ 3 min；95 ℃ 20 s，56 ℃ 45 s，72 ℃ 30 s，共34 個循環。退火延伸時檢測熒光信號。

1.3.3 高通量測序分析 高通量測序委托北京諾禾致源生物公司進行，具體方法如下：①采用 CTAB 或 SDS 方法提取DNA，之后利用瓊脂糖凝膠電泳法檢測DNA 的純度和濃度，無菌水稀釋樣本至1 ng/μl；②以稀釋后的DNA 為模板，利用通用引物515F-806R對細菌16S rRNA基因的V4區進行擴增，在515F的前端插入barcode序列以區分各樣本。PCR反應體系為30 μl，反應條件為：98 ℃ 1 min，30次循環(98 ℃ 10 s，50 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s)，72 ℃ 5 min。PCR 產物使用2% 濃度的瓊脂糖凝膠進行電泳檢測，據其濃度進行等量混樣，充分混勻后使用GeneJET? PCR Purification kit試劑盒(Thermo Scientific，USA)對PCR產物進行純化；③使用Ion Plus Fragment Library Kit 48 rxns試劑盒(Thermo Fisher，MA，USA)進行文庫構建，構建好的文庫經過Qubit定量和文庫檢測合格后，利用IonS5TMXL測序儀(Thermo Fisher，MA，USA)上機測序。

1.4 數據處理與分析

土壤理化性質、細菌16S rRNA基因拷貝數的多重比較、方差分析和相關性分析用 SPSS 24.0軟件完成，相關性分析采用Pearson 雙尾檢驗，平均值多重比較采用Duncan檢驗法進行顯著性檢驗(統計水準均為<0.05)，并采用 Origin 8.6和 Adobe Illustrator CC 2019軟件進行繪圖。

使用QIIME 1.9.1按以下步驟進行高通量測序數據處理分析：①切除引物和低質量序列并根據barcode序列區分各樣本數據；②基于SILVA[18]數據庫去除嵌合體；③得到的高質量序列以97% 相似度聚類成為OTUs(operational taxonomic units，操作分類單元)；④進行物種注釋(設定閾值為0.8 ～ 1)，將未注釋到門水平及注釋為古菌的序列刪除后，所有樣品隨機抽取 52 000 條序列進行后續分析。計算細菌Chao1、Shannon、Simpson、ACE指數，使用R3.6.1軟件agricolae 包的Tukey 檢驗和wilcox 檢驗進行組間差異分析，基于 Bray-Curtis、Weighted UniFrac、Unweighted UniFrac 距離的主坐標分析(PCoA)使用WGCNA、stats 和ggplot2 包，Mantel test、ANOSIM 分析和典范對應分析均使用vegan 包進行，Pearson 相關性分析采用psych 和pheatmap 包完成相關系數值的顯著性檢驗及函數可視化，功能預測使用FAPROTAX 軟件進行。

2 結果與討論

2.1 不同施肥處理對植煙土壤化學性質的影響

經過連續3 a的施肥，與2015 年本底土和YW 處理相比，WJ 和 YJ 處理均明顯降低了土壤pH ，WJ 處理的土壤 pH 降低幅度最大，其次為 YJ 處理(表2)。與 WJ 處理相比，YJ 處理土壤中的銨態氮、速效鉀和緩效鉀含量顯著較低，有機質含量顯著較高；而 YW 處理除銨態氮含量顯著較低外，其他養分含量與 WJ 處理無顯著差異。

表2 不同施肥處理下土壤主要化學性質

注：同列數據小寫字母不同表示處理間差異達<0.05顯著水平，下表同。

YJ 處理有機質含量的顯著增加，可能是因為本試驗中的有機肥是以發酵腐熟后的油枯及黃腐酸鉀作為有機原料制備的，其中相當部分的有機物質分解緩慢，施用后導致土壤有機質積累，庫存較高；此外，黃腐酸鉀和油枯中含有小分子有機酸，可能促進煙株根系生長并影響微生物活動：分泌更多根系分泌物提高外源有機碳輸入量[19-20]、微生物活動的增強導致土壤微生物量碳增加，從而提升根圍土壤有機質含量[21]。YJ 處理銨態氮、速效鉀、緩效鉀等養分均顯著低于YW 和 WJ 處理，這是因為無機肥料養分釋放快，短時間內可迅速增加土壤速效養分含量，提高土壤供肥能力；而有機肥養分釋放慢，雖可改善土壤養分的庫容，提高土壤供肥容量，但速效養分較少；有機無機肥配施，速效和緩效養分互補，可提高作物對肥料養分的利用率。此外，YJ 和 YW 處理土壤中的硝態氮和銨態氮比值均高于 WJ 處理，更能滿足煙草喜硝的特點。

2.2 不同施肥處理對細菌群落數量的影響

3 種不同肥料施用 3 a后土壤中細菌16S rRNA 基因數量見圖1，與 WJ 處理相比，YW 和 YJ 處理均顯著增加了土壤中的細菌數量，分別增加了 58.20% 和64.63%。相關性分析(表3)表明，土壤細菌16S rRNA 基因拷貝數與土壤NH4+-N 呈顯著負相關，與土壤pH、有機質含量顯著正相關，說明肥料施用后引起的NH4+-N、pH 和有機質含量的變化，可能是導致施肥土壤中細菌數量差異的主要原因。多項研究證明，有機物的添加(農作物殘體、綠肥)對微生物數量的影響較大[22]。土壤有機質與農業或自然生態系統中的土壤微生物生物量之間存在著顯著正相關關系[23]，有機肥料的添加，為細菌生長提供了充足的碳、氮源，促進了細菌繁殖[24-25]。由于連續施用無機肥顯著降低了土壤 pH(表2)，而細菌數量與土壤酸堿度高度相關[26]，較低的pH 環境不利于細菌生長繁殖[27]，這可能是本研究 WJ 處理土壤中的細菌16S rRNA 拷貝數顯著較低的原因。

2.3 不同施肥處理對細菌群落多樣性的影響

土壤細菌對環境條件的變化十分敏感，長期施肥會顯著影響微生物群落的多樣性和結構[28]。通過高通量測序結果進行質控、降噪，共獲得723 037條高質量序列，平均每個樣本 80 337條。稀釋曲線分析表明，在52 000個隨機選擇的細菌序列中，曲線接近飽和穩定，表明測序深度符合下游分析要求。不同處理土壤的細菌群落alpha多樣性指數見表4，3個處理中，YW 處理土壤中的細菌群落alpha多樣性指數顯著較高，而YJ 和 WJ 處理之間無顯著差異。說明 YW 處理能夠提高土壤中細菌的豐富度和多樣性。基于 Bray-Curtis dissimilarity、Weighted UniFrac distance和Unweighted UniFrac distance 3種距離矩陣進行主坐標分析，結果如圖2所示，不同施肥處理下細菌群落結構明顯分異(圖2A ～ 2C)。ANOSIM 檢驗表明，3種距離矩陣下各處理的組內差異均顯著低于組間差異(圖2 D ～ 2F)，表明不同施肥處理下的細菌群落結構差異顯著。

表3 16S rRNA基因拷貝數與土壤理化性質的相關性

注：AP：有效磷；AK：速效鉀；SLK：緩效鉀；TK：全鉀；OM：有機質；NH4+-N：銨態氮；NO– 3-N：硝態氮。*表示相關性達<0.05顯著水平。

表4 不同施肥處理土壤細菌群落的alpha多樣性指數

注：表中數據為3個樣點的平均值±標準差。

分別在OTU水平、門水平和科水平上，采用Mantel test 檢驗土壤細菌群落結構和土壤理化性質之間的相關性(表5)，結果表明土壤pH在各分類水平上均與土壤細菌群落結構高度相關(<0.001)，在OTU水平上NH4+-N含量與土壤細菌群落結構顯著相關(= 0.391，= 0.005)。進一步采用CCA分析土壤理化性質對細菌群落組成的影響(圖3)。結果顯示，在OTU水平上，NH4+-N、AP和pH對第一軸貢獻率較高，而NO– 3-N、AK、SLK、TK和OM對第二軸貢獻率較高，且pH和NH4+-N對施肥土壤細菌群落影響顯著(圖3)。在門和科水平上，pH同樣是顯著影響土壤細菌群落結構的關鍵環境因子。有研究表明，不同的肥料類型會改變土壤的物理和化學性質，如土壤通氣狀況、pH、水分和養分固持能力等，進而影響微生物群落結構[28-30]，本研究結果與上述研究結論一致。連續施用無機肥會導致土壤酸化，而土壤酸化會進一步引發一系列生物化學反應，尤其是強烈影響微生物活動，最終導致微生物區系多樣性失衡[31]。與施用有機肥牛糞相比，施用無機肥可降低土壤微生物區系種群功能多樣性[32]。而有機物料能增進土壤微生物多樣性，微生物多樣性的增加又可改進對土壤的能源和營養物質的利用，例如Peacock等[33]研究表明，長期施用牛糞會促進作物根系分泌物和土壤中可溶性有機碳積累，導致微生物生物量的增加和群落結構的變化。

表5 土壤細菌群落結構與理化性質的Mantel檢驗

注：**表示相關性達< 0.01顯著水平。

2.4 不同施肥處理對細菌群落物種組成的影響

將所獲的高質量序列在97% 相似性水平上進行聚類，共得到2 661 個OTUs，代表序列經物種注釋后歸屬32 個門、50 個綱、112 個目、187 個科和360 個屬。在全部樣品中，Proteobacteria (平均相對豐度為39.9%)是最豐富的門，其次是Actino-bacteria (17.6%)、Acidobacteria(10.6%)、Gemmatimona-detes(7.19%)和Chloroflexi(8.57%)，這5 個優勢菌門的累計相對豐度為83.8% (圖4A)，與植煙黃壤中的優勢菌門類似[34]。上述優勢菌門的相對豐度在不同處理土壤中存在顯著性差異，YJ 處理土壤中Proteo-bacteria 顯著較高，分別比YW 和WJ 處理高16.20% 和13.86%；可能是因為大量有機質的投入有利于富營養微生物群落的富集[35]。YW 處理的Acidobacteria 和Gemmatimonadetes 均顯著高于其他處理，而Actinobacteria、Chloroflexi 和Firmicutes 的相對豐度在WJ 處理中最高。上述結果表明，與 WJ 處理相比，YJ 處理顯著增加了土壤中的變形菌門相對豐度，而 YW 處理則顯著增加了Acidoba-cteria 和Gemmatimonadetes 相對豐度，YJ 和 YW 處理均顯著降低了Actinobacteria 、Chloroflexi 和Firmicutes 的相對豐度。

在科水平上(圖4B)，Rhodanobacteraceae、 Gemmatimonadaceae和Sphingomonadaceae是植煙土壤細菌群落中平均相對豐度最高的 3 個科，分別隸屬于γ-Proteobacteria、Gemmatimonadetes 和α- Proteobacteria。通過單因素方差分析，確定響應不同肥料處理的 40 個組間差異物種，并對差異物種與土壤理化因子進行相關性分析(圖5)，結果表明：連續3 a 施用YJ 肥料，顯著增加了土壤中Intrasporan-giaceae、Burkholderiaceae、Chitinophagaceae和Xanthomonadaceae的相對豐度，上述細菌均與土壤中的有機質和硝態氮含量正相關。Intrasporangiaceae對重金屬有一定的耐受性[36]，Burkholderiaceae是固氮菌[37]，能夠與植物寄主共生固氮，而Xantho-monadaceae[38]和Chitinophagaceae[39]是植物病害生防細菌，可以產生許多具有重要生物活性的次生代謝產物從而抑制病原菌的生長。YW 處理顯著降低了Rhodanobacteraceae、Microbacteriaceae 的相對豐度，顯著增加了Gemmatimonadaceae、Micrococcaceae和Haliangiaceae的相對豐度，這 3 種相對豐度增加的細菌均與土壤 pH 呈正相關；Gemmatimona-daceae[40]Micrococcaceae[41]和Haliangiaceae[42-43]被證明是植物促生菌(PGPR)，能夠產生 GA 和 IAA 并誘導根系生長。此外，YJ 和 YW 處理均顯著增加了Rhizobia-ceae的相對豐度，且與土壤中的有機質和硝態氮含量正相關。Rhizobiaceae是固氮菌[44]，能附著在根上并有效地定殖于根表，與植物寄主共生固氮，是促進植物生長的益生菌。綜上，3 種施肥處理中，YJ 和 YW 處理能夠增加有益菌的相對豐度，更有利于煙草的生長。

2.5 不同施肥處理對細菌群落功能的影響

使用 FAPROTAX 對微生物細菌群落進行功能預測，從 35 個功能中篩選出處理間有顯著差異的8 項功能進行分析(表6)，結果表明：與YJ 和WJ 處理相比，YW 處理中需氧化能異養顯著降低。相關性分析表明，需氧化能異養功能與可進行光合作用的自養營養微生物Gemmatimonadetes相對豐度呈負相關(=–0.817，=0.048)[45]。本研究中Gemmati-monadetes 在YW處理中顯著升高(圖4A)，暗示土壤中的化能自養微生物與異養微生物可能存在著生態位的競爭作用。

表6 不同處理微生物菌群功能預測

注：*，**分別表示相關性達<0.05和<0.01顯著水平。

本研究發現在3組施肥處理中，YW 處理細菌群落的硝化功能顯著高于 YJ 和 WJ 處理，可能是由于執行該功能的關鍵物種Nitrospira 在 YW 處理中相對豐度顯著高于YJ和WJ處理(圖 6A)。相關性分析表明，土壤Nitrospira 的相對豐度與土壤pH 顯著正相關(圖6B)，因此，推測 YJ 和 WJ 處理導致土壤pH 明顯降低，進而減少了該菌的相對豐度，影響了土壤微生物的硝化功能。長期連作土壤中，WJ 處理一方面降低了植煙土壤 Burkholderiaceae、Rhizobiaceae 等促進固氮作用的細菌豐度(圖4、圖5)；另一方面會導致土壤嚴重酸化，減少硝化作用關鍵物種數量，抑制硝化細菌的活性，進而引發土壤微生物硝化功能降低；而施用有機無機肥，土壤硝化功能保持較高的狀態，更能滿足煙草喜硝的特點。

3 結論

長期施用不同的煙草肥料會對土壤理化性質和細菌群落造成明顯的影響。長期施用有機肥有助于提高土壤有機質含量，增加細菌數量；有機無機肥配施有利于維持土壤pH的穩定，還可提高土壤速效養分和有機質含量，增加土壤中的細菌數量和細菌群落的多樣性。施用有機肥或有機無機肥配施均可以提高Gemmatimonadaceae、Rhizobiaceae和Micrococcaceae等植物促生菌的豐度；而連續施用無機肥則導致土壤酸化，降低土壤細菌數量和細菌群落的硝化功能。綜上，建議云南紫色土區域煙草施肥采用無機肥和有機肥配施，更有利于維持植煙土壤質量的穩定和微生物區系的健康。

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Effects of Different Fertilization Treatments on Bacterial Community in Tobacco-planting Soil

WANG Jue1,2, DU Qin1, PENG Shuang1,3, LIN Xiangui1, WANG Yiming1,2*, LI Junying4, DAI Xun5, XIE Xinqiao5

(1 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 Jiangsu Open University, Nanjing 210036, China; 4Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences, Kunming 650021, China; 5 Hongta Tobacco (Group)Co.Ltd, Yuxi, Yunnan 653100, China)

In this study, the changes in soil bacterial community structure, quantity and function were examined by a 3 a fertilization experiment using quantitative PCR and high-throughput sequencing techniques, which included three treatments: organic fertilizer (YJ), inorganic fertilizer (WJ), and the combined application of organic and inorganic fertilizer (YW).The results showed fertilization treatments caused the changes in soil physiochemical properties, specifically, WJ and YJ decreased soil pH, YJ significantly increased soil organic matter content, YW increased available nutrients and soil organic matter content while maintaining soil pH.Additionally, the quantity, community structure and function of soil bacteria also changed, the copy numbers of bacteria 16S rRNA gene in YJ and YW soils were significantly higher than in WJ soil, the alpha diversity of soil bacteria community in YW soil was the highest.Principal coordinate analysis and ANOSIM test further revealed soil pH had greatest influence on soil bacterial community structure.Moreover, some bacterial groups were obviously enriched, YW soil had significantly higher abundances of plant growth-promoting bacteria such as Gemmatimonadaceae, Micrococcaceae and Haliangiaceae.YJ soil had higher abundance of bacteria with nitrogen fixation or biocontrol functions such as Intrasporangiaceae, Xanthomonadaceae, Chitinophagaceae and Burkholderiaceae.Furthermore, YW and YJ increased the abundance of nitrogen-fixing bacteria Rhizobiaceae.Notably, the change in bacterial community structure may further influence bacterial community function, especially, YW can greatly enhance nitrification function of bacterial community.The above findings provide a scientific basis for rational fertilization in tobacco production.

Fertilization; Tobacco-growing soil; High-throughput sequencing; Bacterial community

S154.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.05.015

王玨, 杜琴, 彭雙, 等.不同施肥處理對植煙土壤細菌群落的影響.土壤, 2021, 53(5): 998–1007.

云南省煙草公司科技計劃項目(2017YN06)和紅塔煙草(集團)有限責任公司科技項目(S-6016010，S-6019001)資助。

通訊作者(ymwang@issas.ac.cn)

王玨(1995—)，女，安徽馬鞍山人，碩士研究生，主要從事土壤微生物方面研究。E-mail: wangjue@issas.ac.cn