生物炭、三葉草和蚯蚓種養(yǎng)對(duì)西瓜根際土壤細(xì)菌群落多樣性的影響

張文文，楊海波，馬 玲，安明遠(yuǎn)，申佳麗，曹云娥

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

近年來(lái)設(shè)施西瓜普遍出現(xiàn)過(guò)度施用化肥、農(nóng)藥及高復(fù)種指數(shù)等現(xiàn)象，由此導(dǎo)致了土壤肥力下降、連作障礙及生態(tài)功能退化等一系列問(wèn)題[1-2]，嚴(yán)重地制約了我國(guó)設(shè)施西瓜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

生物炭有較大的比表面積、豐富的化學(xué)官能團(tuán)和較強(qiáng)的離子交換能力，從而具有高效的土壤改良作用[3]。隋陽(yáng)輝等[4]發(fā)現(xiàn)高施量生物炭可有效促進(jìn)土壤養(yǎng)分固持，低施量生物炭可顯著提高玉米單株干物質(zhì)積累。李大偉等[5]研究表明土壤添加生物碳可顯著提高番茄產(chǎn)量和氮素利用率。有研究證明，覆蓋白三葉草能夠有效減少氮肥的投入、改善土壤的微生態(tài)環(huán)境并抑制田間雜草生長(zhǎng)[6-7]。李青梅等[8]研究表明，覆蓋白三葉有利于增加土壤微生物多樣性并提高土壤有機(jī)質(zhì)和碳氮含量。作為“土壤改良工程師”，蚯蚓具有提高作物品質(zhì)、調(diào)控土壤生物群落、增加土壤肥力、調(diào)節(jié)土壤pH及改變化感物質(zhì)組成等作用,為緩解設(shè)施土壤連作障礙提供了可行性[9-10]。目前利用蚯蚓開(kāi)展連作障礙改良的研究主要是采用蚯蚓堆肥,曹云娥等[11]從蚯蚓堆肥中篩選獲得的生防菌暹羅芽孢桿菌可有效抑制瓜類(lèi)枯萎病并具有防病促生能力。Zhao等[12]研究發(fā)現(xiàn)，添加蚯蚓堆肥可以顯著提高土壤細(xì)菌多樣性，同時(shí)可降解因連作積累的酚酸類(lèi)自毒物質(zhì)。另外，有研究表明蚯蚓堆肥可顯著改善土壤質(zhì)量，從而提高植株的抗性[13]。然而，“作物-蚯蚓”種養(yǎng)模式對(duì)連作障礙土壤影響的研究鮮有報(bào)道。

本研究從土壤微生態(tài)角度出發(fā),探究生物炭、三葉草與“西瓜-蚯蚓”種養(yǎng)模式對(duì)根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和土壤理化性質(zhì)的影響，結(jié)合PICRUSt分析預(yù)測(cè)挖掘新的功能類(lèi)群，旨在確定更加合理的設(shè)施種植模式,為解決設(shè)施西瓜連作土壤改良提供思路和借鑒。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

試驗(yàn)于2021年3月17日至6月21日在寧夏銀川賀蘭園藝產(chǎn)業(yè)園(106.33°E,38.58°N)日光溫室內(nèi)進(jìn)行，溫室長(zhǎng)80 m、跨度8 m、高4 m,東西走向。供試土壤類(lèi)型為砂壤土，pH值7.67,電導(dǎo)率0.89 mS·cm-1，全氮含量0.15 g·kg-1，有效磷含量11.15 mg·kg-1，速效氮含量13.83 mg·kg-1，速效鉀含量523.67 mg·kg-1。

1.2 供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試西瓜品種為‘惠玲’，供試蚯蚓為‘赤子愛(ài)勝蚓(Eiseniafoetida)’，購(gòu)買(mǎi)于寧夏萬(wàn)輝生物環(huán)保科技有限公司，三葉草為‘白三葉(TrifoliumrepensL.)’，生物炭購(gòu)買(mǎi)于上海海諾炭業(yè)有限公司。

設(shè)施蚯蚓種養(yǎng)結(jié)合是本課題組經(jīng)長(zhǎng)期研究提出的一種新型且有效的栽培模式：兩條壟規(guī)格為0.4 m×7.0 m(寬×長(zhǎng))。一壟作為養(yǎng)殖壟，用腐熟1個(gè)月后的牛糞作為蚯蚓培育壟，蚯蚓投放量為1 670 kg·hm-2，壟上布置2條滴灌管，滴頭間距0.3 m，每日滴水，使養(yǎng)殖壟的濕度達(dá)到 55%；另一壟作為栽培壟，將蚯蚓消解牲畜糞便及蔬菜秸稈產(chǎn)生的蚯蚓糞作為西瓜栽培基質(zhì)，每茬拉秧結(jié)束后，種植壟與養(yǎng)殖壟互換，蚯蚓隨滴灌帶水源切換移動(dòng)到另一壟，蚯蚓不再繼續(xù)投放。覆蓋三葉草：西瓜定植兩周后用水管灑濕空地，平整土地后，將稱(chēng)重后的種子進(jìn)行灑施，然后耙蓋上土壤。

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置8個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，具體處理如表1所示。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Experimental design

1.3 土壤樣品采集與理化指標(biāo)測(cè)定

在西瓜拉秧期采用五點(diǎn)取樣法，在每個(gè)處理中隨機(jī)選擇5株，將西瓜連根拔起后，抖落根際土壤，剔除雜物后混合制樣，每個(gè)處理取2份。一份置于室內(nèi)自然風(fēng)干，用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)，另一份裝入10 mL離心管內(nèi)置于液氮中保存，用于測(cè)定土壤微生物。

用電導(dǎo)率儀測(cè)定電導(dǎo)率 (水∶土=5∶1，質(zhì)量比，下同)；用酸度計(jì)測(cè)定pH，用凱氏定氮儀測(cè)定土壤全氮含量；用等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定土壤全磷、全鉀、速效磷和速效鉀含量；用重鉻酸鉀容量法測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量[14]。

1.4 微生物高通量測(cè)序

根據(jù)QIAampDNAMiniKit(QIAGENN.V.，德國(guó))說(shuō)明書(shū)對(duì)土壤微生物群落總DNA 進(jìn)行提取，DNA濃度和純度利用Nano Drop 2000進(jìn)行檢測(cè)，利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA質(zhì)量；用引物338F(5’-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3’)和806R(5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3’)擴(kuò)增細(xì)菌16SrRNA V3-V4區(qū)段。采用IlluminaMiseqPE300測(cè)序平臺(tái)對(duì)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)序。

使用美吉生物云平臺(tái)對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控，使用FLASH 1.2.7軟件進(jìn)行拼接。使用UPARSE軟件，質(zhì)控后的序列進(jìn)行 OTU 聚類(lèi)并剔除嵌合體，OTU相似度設(shè)置為97%。利用RDP classifier對(duì)每條序列進(jìn)行物種分類(lèi)注釋?zhuān)葘?duì)Silva數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)置比對(duì)閾值為70%[15]。為了預(yù)測(cè)微生物群落的代謝功能，使用PICRUSt從16S rRNA數(shù)據(jù)生成功能圖譜。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及表格制作，采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行顯著性(P<0.05)檢驗(yàn)，利用QIIMEI 1.80軟件進(jìn)行α多樣性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理土壤根際化學(xué)性質(zhì)

由表2看出。CK處理土壤pH最高(7.99)，電導(dǎo)率最低(0.61 mS·cm-1)。BT處理有機(jī)質(zhì)含量最高(124.34 g·kg-1)，CK處理有機(jī)質(zhì)含量最低(65.76 g·kg-1)，CK比BT處理有機(jī)質(zhì)含量降低了89.08%；T處理與V處理速效氮含量無(wú)顯著差異且高于其他處理；BTV處理土壤速效磷含量最高，BT處理次之。BV處理速效鉀含量顯著高于其他處理；TV處理土壤全氮含量最高(0.79 g·kg-1)，較CK處理高75.56%。

2.2 不同處理根際土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)

不同處理模式細(xì)菌多樣性指數(shù)如表3所示，除TV處理外，其他處理間Shannon指數(shù)無(wú)顯著差異，BV處理的Chao1指數(shù)顯著高于除B處理之外的其他處理，漲幅為2.06%～9.00%。表明添加生物炭后物種豐富度明顯提高。除了B處理為96.97%，其他處理土壤樣本覆蓋度差異較小,平均值均在97%以上,說(shuō)明西瓜根際土壤樣本微生物文庫(kù)覆蓋度高。

表2 不同處理土壤化學(xué)性質(zhì)Table 2 Soil chemical properties under different treatments

表3 不同處理根際土壤細(xì)菌的Alpha多樣性分析Table 3 Alpha diversity analysis of rhizosphere soil bacteria under different treatments

2.3 不同處理土壤細(xì)菌DNA測(cè)序分析

依據(jù)物種Venn圖分析各處理根際土壤樣品測(cè)得的總OTU數(shù)目為7910個(gè)(如圖1)，其中共有的OTU數(shù)為2 315個(gè)，約占總數(shù)的29.27%。V處理獨(dú)有的OTU數(shù)目最多，為131個(gè)，約占1.71 %；CK處理獨(dú)有OTU數(shù)目最少，為73個(gè)，約占0.09%；處理B、T、BV、TV、BT和BVT特有的OTU數(shù)分別為107、107、128、114、95和101個(gè)，分別約占總數(shù)目的1.14%、1.14%、1.37%、1.22%、1.01%和1.07%。

2.4 不同處理根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢(shì)物種差異

通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比對(duì)不同處理的土壤細(xì)菌進(jìn)行分類(lèi)水平注釋?zhuān)还驳玫搅?5門(mén)、156綱、376目、608科、1 211屬和2 553種。構(gòu)建門(mén)水平分類(lèi)細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)如圖 2所示，在不同處理中占主要優(yōu)勢(shì)的菌門(mén)有變形菌門(mén)(Proteobacteria)、放線(xiàn)菌門(mén)(Actinobacteriota)、綠彎菌門(mén) (Chloroflexl)、厚壁菌門(mén)(Firmicutes)和酸桿菌門(mén)(Acidobacteriota)，其它相對(duì)豐度大于1%的主要菌門(mén)有芽單孢菌門(mén)(Gemmatimonadota)、擬桿菌門(mén) (Bacteroidota)和髕骨細(xì)菌門(mén)(Patescibacteria)。結(jié)果表明，不同處理并沒(méi)有改變細(xì)菌門(mén)水平上的主要組成，但提高了變形菌門(mén)、放線(xiàn)菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、芽單胞菌門(mén)等的相對(duì)豐度，其中BTV處理的變形菌門(mén)、放線(xiàn)菌門(mén)、厚壁菌門(mén)的豐度值分別較CK增加47.85%、30.47%、27.15%，酸桿菌門(mén)較CK降低了48.36%。

采用主成分分析法對(duì)西瓜根際土壤細(xì)菌群落組成進(jìn)行分析可知(圖3)，PC1軸和PC2軸對(duì)西瓜根際土壤樣本組成差異的貢獻(xiàn)值分別為36.31%和17.12%，兩者共解釋53.43%。PC1可將BTV處理與其他處理相隔開(kāi)來(lái)，說(shuō)明BTV處理的菌群組成與其他處理相比有明顯不同，并且CK、T、BT與V的處理散點(diǎn)距離極近，表明上述4個(gè)處理的菌群組成非常相近。而PC2可將BV、TV處理與其他處理相隔開(kāi)來(lái)，說(shuō)明BV、TV處理的菌群組成與其他處理也存在較大差異。

通過(guò)構(gòu)建進(jìn)化分支圖對(duì)不同處理利用組間差異顯著影響的物種進(jìn)行分析(LDA閾值3.5)(圖4，見(jiàn)180頁(yè))。結(jié)果表明，門(mén)、綱、目、科和屬分類(lèi)水平中，不同處理中都存在顯著優(yōu)勢(shì)物種。門(mén)水平分類(lèi)中，CK處理的鞘脂單胞菌門(mén)(Gemmatimonadota)，TV處理的放線(xiàn)菌門(mén)(Actinobacteriota)和厚壁菌門(mén)(Firmicutes)，BV處理的放線(xiàn)菌門(mén)(Actinobacteriota)與BTV處理的變形菌門(mén)(Proteobacteria)均為各處理的顯著性?xún)?yōu)勢(shì)菌門(mén)。綱水平分類(lèi)中，T處理的脫鹵球菌綱(Dehalococcoidia)，V處理的厭氧繩菌綱(Anaerolineae)和綠彎菌綱(Chloroflexia)，TV處理的芽孢桿菌綱(Bacilli)和擬桿菌綱(Bacteroidia)，BT處理的(Vicinamibacteria)和酸微菌綱(Acidimicrobiia)與BTV處理的放線(xiàn)菌綱(Actinobacteria)和γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)均為顯著優(yōu)勢(shì)綱。目水平分類(lèi)中，V處理的熱微菌目(Thermomicrobiales)，TV處理的芽孢菌目(Bacillales)、假諾卡氏菌目(Pseudonocardiales)與鏈霉菌目(Streptomycetales)，BTV處理的棒狀桿菌目(Corynebacteriales)、微球菌目(Micrococcales)、假單孢菌目(Pseudomonadales)、鞘脂單胞菌目(Sphingomonadales)與伯克氏菌目(Burkholderiales)均為顯著優(yōu)勢(shì)目。科水平分類(lèi)中，T處理的放線(xiàn)菌科(Actinomarinales)，TV處理的芽孢桿菌科(Bacillaceae)、假諾卡氏菌科(Pseudonocardiaceae)與鏈霉菌科(Streptomycetaceae)，BT處理的鏈霉菌科(Streptomycetaceae)，BTV處理的假諾卡氏菌科(Pseudomonadaceae)、諾卡氏菌科(Nocardiaceae)、鞘脂單胞菌科(Sphingomonadaceae)與微球菌科(Micrococcaceae)均為顯著優(yōu)勢(shì)科。屬水平分類(lèi)中，V處理的鞘脂單胞菌屬(Sphingomona)，TV處理的芽孢桿菌屬(Bacillus)，BT處理的Vicinamibacteraceae，BTV處理的紅球菌屬(Rhodococcus)與假單胞屬(Pseudomonas)均為顯著優(yōu)勢(shì)屬。

2.5 功能預(yù)測(cè)分析

采用PICRUSt 2對(duì)細(xì)菌16s擴(kuò)增子測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行功能預(yù)測(cè)分析(表4，見(jiàn)181頁(yè))。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)注釋?zhuān)煌幚硗寥罉悠分?類(lèi)重要的一級(jí)生物代謝通路細(xì)菌相對(duì)豐度差異顯著。BTV較BV處理顯著增加了新陳代謝通路細(xì)菌的相對(duì)豐度，TV較V處理顯著增加了遺傳信息處理、環(huán)境信息處理及生物體系統(tǒng)通路細(xì)菌的相對(duì)豐度，TV較T處理顯著增加了人類(lèi)疾病通路細(xì)菌的相對(duì)豐度，BV較V處理顯著增加了細(xì)胞過(guò)程通路細(xì)菌的相對(duì)豐度。

針對(duì)不同土壤處理細(xì)菌基因二級(jí)功能層進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。如圖 5所示(見(jiàn) 181頁(yè))，各處理土壤微生物群落均有全局概覽通路、碳水化合物代謝、輔助因子和維生素代謝、能量代謝、膜運(yùn)輸、氨基酸代謝、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、翻譯、傳染病、細(xì)菌、內(nèi)分泌系統(tǒng)等46個(gè)子功能，其中全局概覽通路(40.22%～40.73%)、碳水化合物代謝(9.14%～9.33%)、輔助因子和維生素代謝(8.13%～8.29%)為主要子功能。具體而言，BTV處理的碳水化合物代謝、能量代謝、膜運(yùn)輸、氨基酸代謝、核苷酸代謝、運(yùn)輸和分解代謝等38個(gè)二級(jí)功能預(yù)測(cè)基因拷貝數(shù)最多，V處理的多糖生物合成和代謝的預(yù)測(cè)基因拷貝數(shù)最多，B處理的感官系統(tǒng)的預(yù)測(cè)基因拷貝數(shù)最多，TV處理的翻譯的預(yù)測(cè)基因拷貝數(shù)最多。

圖1 不同處理土壤細(xì)菌OTU分布Venn圖Fig.1 Venn diagram illustrating OTU distribution of bacteria of different soil

圖2 不同處理土壤門(mén)水平上物種相對(duì)豐度分布Fig.2 Relative read abundance of rhizobacteria community structures at the phylum level in different samples

圖3 不同處理土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析Fig.3 Analysis of soil bacterial community structure in different land use types

3 討 論

本研究表明，生物炭、三葉草和蚯蚓種養(yǎng)施用于土壤后，土壤pH值顯著降低。尤其是添加三葉草后，土壤pH降為7.72，分析認(rèn)為與三葉草促進(jìn)了土壤有機(jī)酸和腐殖酸的形成，進(jìn)而導(dǎo)致土壤pH降低[16]；各處理土壤電導(dǎo)率均顯著增加，原因可能是與生物炭和三葉草本身含有較多的可溶性鹽或與有機(jī)質(zhì)分解釋放的鹽分有關(guān)。生物炭、三葉草及蚯蚓種養(yǎng)可顯著增加土壤養(yǎng)分，其中，BTV處理土壤有機(jī)質(zhì)和速效磷含量顯著提高，BV處理土壤速效鉀含量顯著提高。劉爽等[17]研究表明，玉米-鵝種養(yǎng)模式下土壤速效磷、速效鉀與有機(jī)質(zhì)含量分別提高了368.78%、92.19%和39.34%。邱海燕[18]研究結(jié)果表明，生物炭表面含有堿性基團(tuán)，能夠改善土壤酸堿環(huán)境，土壤速效氮、磷、鉀也會(huì)隨之增加。生物炭可改善土壤肥力，增強(qiáng)其對(duì)有機(jī)質(zhì)的吸附能力，從而提升土壤有機(jī)質(zhì)含量[19]，這些試驗(yàn)都與本試驗(yàn)的結(jié)果相一致。TV處理土壤全氮含量較CK處理增加了75.56%，分析認(rèn)為有以下兩方面原因：(1)蚯蚓對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解使得物料總量減少，導(dǎo)致全氮含量的相對(duì)增加，(2)白三葉草具有固氮作用，可提高土壤含氮量[20]。

圖4 不同處理細(xì)菌群落分布Fig.4 Taxon with statistical differences between different bacterial communities

表4 土壤細(xì)菌群落的一級(jí)功能代謝通路在不同處理中的相對(duì)豐度信息Table 4 Variations in composition of soil bacterial functional communities in the different use types

圖5 不同處理土壤樣品預(yù)測(cè)功能基因二級(jí)功能層熱圖Fig.5 Heat map of predicted functional profiles predicted for different plants (hierarchy level 2)

生物炭、三葉草與蚯蚓種養(yǎng)改變了土壤的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，從而影響根際土壤細(xì)菌群落的多樣性[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，含有蚯蚓處理的Shannon和Simpson指數(shù)均顯著增加，主要原因可能是蚯蚓活動(dòng)及其分泌物較多，促進(jìn)了細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖，從而增加土壤細(xì)菌多樣性，這與石琪晗等[22]的研究結(jié)果一致。B處理細(xì)菌Ace和Chao1指數(shù)顯著高于其他處理，這與郭振等[23]的研究結(jié)果一致。已有研究表明，生物炭可緩解土壤細(xì)菌與作物兩者對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，從而促進(jìn)了細(xì)菌數(shù)量生長(zhǎng)與繁殖[24]。本研究表明，施用不同添加物后并沒(méi)有改變門(mén)水平上的細(xì)菌主要組成，但提高了變形菌門(mén)、放線(xiàn)菌門(mén)、酸桿菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、芽單胞菌門(mén)等的相對(duì)豐度。V、BV、TV、BTV處理的變形菌門(mén)的相對(duì)豐度顯著升高，而厚壁菌門(mén)的相對(duì)豐度下降。放線(xiàn)菌門(mén)主要降解纖維素以及芳香族化合物，對(duì)于土壤的礦化起十分重要的作用。變形菌門(mén)和放線(xiàn)菌門(mén)都是土壤中的有益菌門(mén)，在作物中可促進(jìn)對(duì)氮的吸收[25]；另外，酸桿菌屬嗜酸性細(xì)菌門(mén)，適宜生長(zhǎng)于可溶性有機(jī)碳含量較低的酸性土壤中[26]。

以往研究關(guān)于設(shè)施土壤細(xì)菌群落的高通量測(cè)序分析各處理，主要集中于細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，對(duì)其功能的研究開(kāi)展較少。本研究通過(guò)PICRUSt功能預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，一級(jí)功能層預(yù)測(cè)基因拷貝數(shù)整體趨勢(shì)為T(mén)V>BV>BTV>V>BT>T>B>CK。在不同處理模式下的西瓜土壤細(xì)菌群落均涉及到了六類(lèi)一級(jí)代謝功能通路，其中新陳代謝功能的相對(duì)豐度均大于78%，這說(shuō)明新陳代謝通路在細(xì)菌群落中極為重要，這與劉坤和等[27]的研究結(jié)果基本一致。BTV處理的新陳代謝功能顯著的高于其它處理，這可能與“生物炭—三葉草—蚯蚓種養(yǎng)—西瓜”的復(fù)合生境有關(guān)。BV、TV處理中豐度較高的有細(xì)胞過(guò)程和環(huán)境信息處理這兩類(lèi)功能基因，說(shuō)明施入生物質(zhì)炭后，土壤細(xì)菌具有選擇性，土壤細(xì)菌功能轉(zhuǎn)向代謝方向，從而調(diào)節(jié)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的保存能力。各處理二級(jí)功能層預(yù)測(cè)基因拷貝數(shù)整體趨勢(shì)為BTV>BV >V>BT>TV>T>B>CK，其中涉及到相對(duì)豐度>1%的通路有 18 類(lèi)，其中全局概覽通路、碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔酶維生素代謝和能量代謝為主要功能通路。碳水化合物代謝與土壤中溶磷和固氮有關(guān)，利于作物的磷、氮循環(huán)[28]。輔酶維生素和能量代謝功能均與細(xì)菌固碳和光合作用有關(guān)[29]。氨基酸代謝有助于細(xì)菌對(duì)氨基酸的利用及微生物的繁殖[30]。BTV、BV處理中氨基酸代謝功能顯著高于其它處理，表明蚯蚓種養(yǎng)方式改善了土壤理化性質(zhì)，有效地促進(jìn)了土壤微生物生長(zhǎng)。目前PICRUSt2功能預(yù)測(cè)著重于菌群功能進(jìn)行分析，且具有十分強(qiáng)大的應(yīng)用性，但其預(yù)測(cè)范圍有較大的局限性，后續(xù)研究中需要與熒光原位雜交技術(shù)和宏基因組技術(shù)相結(jié)合進(jìn)一步闡明生物炭、三葉草與蚯蚓種養(yǎng)對(duì)細(xì)菌群落功能差異的影響。

4 結(jié) 論

(1)添加生物炭有助于增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，較CK提高了76.41%。三葉草的添加有助于提高壤速效氮、全氮含量，分別提高55.82%、66.67%。蚯蚓種養(yǎng)模式能夠提高土壤速效養(yǎng)分。生物炭、三葉草配合蚯蚓種養(yǎng)有利于提高土壤養(yǎng)分，同時(shí)可以顯著降低土壤pH值，達(dá)到改良?jí)A性土壤的效果。

(2)BTV處理的Shannon指數(shù)最高，BT處理的Simpson指數(shù)較T處理高出56.52%，而B(niǎo)處理Ace、Chao1指數(shù)均最高。

(3)不同土壤處理并沒(méi)有改變細(xì)菌門(mén)水平上的主要組成，但提高了變形菌門(mén)、放線(xiàn)菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、芽單胞菌門(mén)等的相對(duì)豐度，其中BTV處理的變形菌門(mén)、放線(xiàn)菌門(mén)、厚壁菌門(mén)的豐度值分別較CK增加47.85%、30.47%、27.15%，酸桿菌門(mén)較CK降低了48.36%。

(4)PICRUSt功能分析預(yù)測(cè)表明，在不同土壤處理模式下的土壤細(xì)菌群落均涉及到了6類(lèi)一級(jí)代謝功能通路與48類(lèi)二級(jí)功能代謝通路，其中BTV處理的新陳代謝功能和氨基酸代謝功能顯著高于其它處理，BV和TV處理的細(xì)胞過(guò)程和環(huán)境信息處理功能基因豐度顯著增加。

綜上所述，從改善連作土壤養(yǎng)分與提高細(xì)菌群落多樣性的角度來(lái)看，生物炭、三葉草配合蚯蚓種養(yǎng)的綜合效果優(yōu)于其他處理。