長(zhǎng)期施肥對(duì)藍(lán)莓、櫻桃栽培土壤微生物群落多樣性的影響

中圖分類號(hào)：S143.6；S158.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.13.001

藍(lán)莓和櫻桃是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)樹種，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，在我國(guó)的種植范圍較為廣泛I。其中藍(lán)莓種植面積已從2001年的 24hm² 增長(zhǎng)到2020年的66400hm² ，產(chǎn)量也從2002年的3t增長(zhǎng)到2020年的347200t2。藍(lán)莓的根系小而短淺，因此種植藍(lán)莓需要有機(jī)質(zhì)含量高、持水性和透水性良好的土壤[3]。櫻桃喜歡排水良好、水分充足的肥沃土壤。長(zhǎng)期種植果樹對(duì)土壤肥力有很大的影響，隨著種植年限的延長(zhǎng)，果園土壤的養(yǎng)分含量會(huì)明顯下降，進(jìn)而導(dǎo)致果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)下降[4-5]。施肥可以快速提升土壤中的氮磷鉀含量，改善土壤微生態(tài)環(huán)境，有助于增加作物產(chǎn)量、提高土壤生產(chǎn)力和肥力[6-9]。此外，前人研究表明，土壤微生物多樣性與土壤理化性狀密切相關(guān)[10]。土壤微生物對(duì)植物生長(zhǎng)和健康發(fā)揮了重要作用，丁婷婷等人的研究發(fā)現(xiàn)，間接施肥增加了果園土壤中微生物的數(shù)量和多樣性，促進(jìn)了植物生長(zhǎng)，提高了果樹的抗逆性；駱爭(zhēng)榮等綜合前人的研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物通過影響植物對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)性，進(jìn)而影響植物的健康和多樣性[12-14]。本研究選取衢州市某典型果園中藍(lán)莓、櫻桃栽培土壤為調(diào)查對(duì)象，利用宏基因組測(cè)序技術(shù)與土壤理化分析手段揭示了長(zhǎng)期施肥對(duì)不同果樹土壤肥力、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及功能的影響，旨在增進(jìn)對(duì)長(zhǎng)期施肥下的不同品種果樹栽培土壤健康狀況的認(rèn)識(shí)。

1材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

取樣地點(diǎn)位于浙江省衢州市某典型果園。衢州作為典型的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)，年平均降水量為 1636mm ，具有“春早、秋短、夏冬長(zhǎng)、溫適、光足、旱澇明”的特征。該地區(qū)以山地丘陵為主，總面積為 8844km² 其中園地面積 84489.71hm² ，果園面積占園地面積的69.71% ，果樹栽培的經(jīng)濟(jì)效益為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶收入做出了重要貢獻(xiàn)。

1.2樣品采集與前處理

2023年10月在衢州市某果園采集種植了5a藍(lán)莓和櫻桃的土壤，以鄰近不栽培植物田塊土壤作為對(duì)照，土壤類型為紅黃壤。施肥管理方式為：復(fù)合肥[m（N）：m（P）：m（K）=15：15：15] 每年投加1次，已連續(xù)投加5年，每年投加量為 1.2t?hm^-2 ，分基肥和追肥2次撒施；豬糞發(fā)酵有機(jī)肥投加量 7.5t?hm^-2 ，其養(yǎng)分含量分別為總氮含量 1.2% ，總磷含量 0.8% ，總鉀含量1.0% 。每個(gè)品種果樹設(shè)置3個(gè)樣地（樣地規(guī)格為 15m× 15m ，取樣時(shí)沿著果樹的滴水線依據(jù)5點(diǎn)法采集混合土樣，每個(gè)樣地取3個(gè)重復(fù)土樣（土樣重量為 2kg ），裝入無菌封口袋中，低溫迅速帶回實(shí)驗(yàn)室。一部分土樣用于土壤宏基因組測(cè)序與分析，其余土壤風(fēng)干過2mm 篩后用于理化性狀分析。

1.3土壤樣品測(cè)定

土壤pH采用 1：2.5 的水土比電極法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀法測(cè)定；電導(dǎo)率通過電導(dǎo)率儀測(cè)定；土壤堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷含量通過鹽酸-氟化銨法測(cè)定；速效鉀含量采用火焰光度法測(cè)定，以上測(cè)定方法均參考《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[15]。

使用PowerSoilDNAIsolationKit（MOBIOLaboratories，Carlsbad，CA，USA）從土壤樣本中提取微生物總DNA。使用260/280、 260/230nm 的吸光度比值評(píng)估DNA的質(zhì)量和濃度。獲得的高質(zhì)量DNA樣品委托北京諾未致源科技股份有限公司完成宏基因組測(cè)序與分析。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS27.0進(jìn)行單因素方差分析，然后進(jìn)行TukeyHSD后檢驗(yàn)，以 plt;0.05 為差異顯著標(biāo)志。使用pheatmap軟件包和R軟件包vegan生成熱圖和統(tǒng)計(jì)相關(guān)性[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1長(zhǎng)期施肥對(duì)不同品種果樹土壤理化性狀的影響

如表1所示，與對(duì)照組相比，長(zhǎng)期施肥顯著提高了不同果樹栽培土壤的養(yǎng)分含量（ plt;0.05 ）。具體來看，與對(duì)照相比，藍(lán)莓和櫻桃土壤中有機(jī)質(zhì)含量分別增加了 83.98% 、 111.93% ；在土壤電導(dǎo)率方面，藍(lán)莓土壤增長(zhǎng)了 300.18% ，而櫻桃土壤增長(zhǎng)更為顯著，增加了 1 080.22% ；速效鉀含量在藍(lán)莓土壤中增長(zhǎng)了27.73% ，櫻桃土壤增長(zhǎng)了 198.19% ；土壤堿解氮含量在藍(lán)莓土壤中增長(zhǎng)了 215.81% ，櫻桃土壤中增長(zhǎng)了614.98% ；土壤有效磷含量在藍(lán)莓土壤中增加了2 137.93% ，櫻桃土壤中增加了 6296.55% 。相反，對(duì)照組處理的土壤 pH 值為 4.75±0.02 ，與之相比，不同果樹土壤 pH 值均顯著降低（ plt;0.05 ，其中藍(lán)莓土壤下降了0.86個(gè)單位，櫻桃土壤pH值下降了0.4個(gè)單位。

表1長(zhǎng)期施肥下不同果樹栽培土壤的理化性狀

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 （plt;0.05） 。

2.2長(zhǎng)期施肥對(duì)不同品種果樹土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

進(jìn)一步分析長(zhǎng)期施肥對(duì)不同果樹土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果如圖1-a所示，對(duì)照組土壤中的主要優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門為酸桿菌門（Acidobacteriota）、假單胞菌（Pseudomonadota）、放線菌門（Actinomycetota）、綠彎菌門（Chloroflexota）、粘球菌（Myxococcota）、疣微菌門（Verrucomicrobiota）；長(zhǎng)期施肥下的櫻桃土壤中主要優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門為放線菌門（Actinomycetota）、假單胞菌（Pseudomonadota）、酸桿菌門（Acidobacteriota）、綠彎菌門（Chloroflexota）；長(zhǎng)期施肥的藍(lán)莓土壤中主要優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門為放線菌門（Actinomycetota）、假單胞菌（Pseudomonadota）、酸桿菌門（Acidobacteriota）、綠彎菌門（Chloroflexota）、疣微菌門（Verrucomicrobiota）。與對(duì)照組相比，長(zhǎng)期施肥下的果樹土壤微生物組成較為相似。由圖1-b可知，與對(duì)照組相比，施肥后的果樹土壤中特有菌屬種類都有所增加，其中，藍(lán)莓土壤的特有菌屬增加了142.81% ，而櫻桃土壤的特有菌屬增加了 5.48% 。

2.3長(zhǎng)期施肥對(duì)不同品種果樹土壤微生物群落功能的影響

從圖2-a可以看出，蛋白復(fù)合物（Protein-containingcomplex）在所有土壤樣本中占比最高，與對(duì)照組相比，蛋白復(fù)合物含量在長(zhǎng)期施肥的藍(lán)莓土壤中降低了 46.27% ，在櫻桃土壤中降低了 50% ；相反，長(zhǎng)期施肥的藍(lán)莓土壤中參與代謝過程（Metabolicprocess）、細(xì)胞結(jié)構(gòu)體（Cellularanatomicalentity）、細(xì)胞過程（Cellularprocess）、運(yùn)輸體活動(dòng)（Transporteractivity）的基因豐度相比對(duì)照組分別增加了 1.49% 、29.85% 、 11.94% 、 2.99% ；此外，長(zhǎng)期施肥的櫻桃土壤中參與代謝過程（Metabolicprocess）、小分子傳感器活性（Smallmolecule sensor activity）的基因豐度均增加了 25% 。

圖1長(zhǎng)期施肥下不同品種果樹栽培土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)變化

圖2長(zhǎng)期施肥下不同品種果樹栽培土壤的微生物群落功能變化

由圖2-b可以看出，主要功能預(yù)測(cè)（Generalfunctionpredictiononly）、氨基酸運(yùn)輸和代謝（Aminoacidtransportandmetabolism）在所有土壤樣本中占比較高，豐度為 8.52%～9.52% ；長(zhǎng)期施肥后的藍(lán)莓土壤和櫻桃土壤中碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)代謝（Carbohydrate transportandmetabolism）的基因豐度相較于對(duì)照組，分別提升了 7.47% 和 10.33% ；而參與轉(zhuǎn)錄（Transcription）的基因豐度分別提升了7.05% 和 22.18% 。

2.4土壤理化性狀與果樹土壤微生物群落的相關(guān)性分析

如圖3所示，土壤環(huán)境因子與微生物群落的相關(guān)性分析結(jié)果表明，大約 60% 的檢測(cè)菌門受到土壤pH的顯著調(diào)控。其中，酸桿菌門（Acidobacteriota）、芽孢桿菌門（Bacillota）、彎曲桿菌門（Campylobacterota） Candidatus_Aminicenantes、Candidatus_Bathyarchaeota、綠彎菌門（Chloroflexota）、藍(lán)綠藻門（Cyanobacteriota）、奇異球菌（Deinococcota）、迷蹤菌門（Elusimicrobiota）、芽單胞菌（Gemmatimonadota）、Ignavibacteriota、毛霉菌門（Mucoromycota）、亞硝化球菌門（Nitrososphaerota）、浮霉菌門（Planctomycetota）、鏈型植物門（Streptophyta）、熱微菌門（Thermomicrobiota）、疣微菌門（Verrucomicrobiota）與土壤pH值呈極顯著正相關(guān) ?plt;0.001 ），表明這些菌門可能不適應(yīng)酸性環(huán)境，更傾向于在偏中性土壤中富集。此外，裝甲菌門（Armatimonadota）、蛭弧菌門（Bdellovibrionota）、Candidatus_Binatota、 Candidatus_Eremiobacterota、Candidatus_Thermoplasmatota、脊索動(dòng)物門（Chordata）、廣古菌門（Euryarchaeota）、假單胞菌門（Pseudomonadota）、螺旋體菌門（Spirochaetota）、互養(yǎng)菌門（Synergistota）與土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）、速效鉀（AK）、電導(dǎo)率（EC）、堿解氮（HN）及有效磷（AP）含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)（ ），表明這些菌門可能屬于寡營(yíng)養(yǎng)型類群，更適應(yīng)養(yǎng)分含量較低的土壤環(huán)境。相反，放線菌門（Actinomycetota）、子囊菌門（Ascomycota）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota）與土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）、速效鉀（AK）、電導(dǎo)率（EC）、堿解氮（HN）及有效磷（AP）含量均呈極顯著正相關(guān)（ _plt;0.001） 一表明這些菌門更傾向于在有機(jī)質(zhì)含量高且養(yǎng)分豐富的土壤中生長(zhǎng)和繁殖。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施肥的果樹土壤pH值有所降低，可能是施肥過程中，植物吸收了大量的鹽基離子交換出氫離子，進(jìn)而導(dǎo)致土壤酸化。長(zhǎng)期施肥的藍(lán)莓王壤酸化尤為明顯，主要是因?yàn)樗{(lán)莓果樹偏愛酸性土壤。已有的研究表明，高 pH 條件下，藍(lán)莓會(huì)出現(xiàn)缺鐵性萎黃病，影響藍(lán)莓的發(fā)育[17-18]，因此，土壤pH值降低有助于改善藍(lán)莓的生長(zhǎng)環(huán)境。此外，長(zhǎng)期施肥使得土壤電導(dǎo)率有所增加，其增加的原因可能是肥料在土壤中產(chǎn)生了大量的無機(jī)離子。有機(jī)質(zhì)含量增加主要是因?yàn)槭┯玫姆柿现苯犹峁┝擞袡C(jī)碳源，并且肥料中含有一定量的氮、磷、鉀元素，施用后通過微生物分解或轉(zhuǎn)換，進(jìn)而增加了速效鉀、堿解氮、有效磷的含量，使土壤中的氮磷鉀不斷蓄積，從而增加了土壤肥力，這有助于提高果樹作物的產(chǎn)量。

在菌門水平上，長(zhǎng)期施肥顯著改變了果樹土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。與對(duì)照組相比，長(zhǎng)期施肥的藍(lán)莓土壤和櫻桃土壤中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌、真菌豐度增加，這可能是由于施肥后，氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的增加，為適宜生長(zhǎng)的細(xì)菌、真菌繁殖提供了良好環(huán)境[19]。長(zhǎng)期施肥后，藍(lán)莓土壤和櫻桃土壤中主要的微生物群落功能均有增強(qiáng)。其中，果樹土壤的代謝過程（metabolicprocess）增加，表明長(zhǎng)期施肥促進(jìn)了藍(lán)莓和櫻桃果樹土壤的微生物生長(zhǎng)和繁殖，提高了土壤微生物的活性，進(jìn)而增加了土壤中微生物群落的多樣性。這一結(jié)果與弼猴桃之前的研究相似，有研究顯示長(zhǎng)期有機(jī)施肥制度會(huì)影響弼猴桃果樹土壤根瘤層微生物多樣性和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性[20；張凱煜等人通過研究微生物有機(jī)肥對(duì)櫻桃果樹土壤的影響發(fā)現(xiàn)，施用微生物有機(jī)肥能提高細(xì)菌數(shù)量，且提高細(xì)菌多樣性和豐富度。

土壤理化性質(zhì)，尤其是土壤pH值是影響土壤微生物多樣性的重要因素22。研究發(fā)現(xiàn)酸桿菌門（Acidobacteriota）、芽孢桿菌門（Bacillota）等菌門更適應(yīng)偏中性土壤環(huán)境，可能是因?yàn)檫@些菌門具有一定的pH適應(yīng)范圍，在偏中性或堿性的土壤中有更好的生存和代謝能力。放線菌門（Actinomycetota）、子囊菌門（Ascomycota）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota）與土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）含量呈顯著正相關(guān)，表明這些微生物可能在有機(jī)質(zhì)的分解和循環(huán)中發(fā)揮了重要作用。土壤中有機(jī)質(zhì)含量增加可以為微生物提供更多的碳源，從而促進(jìn)它們的生長(zhǎng)和繁殖，進(jìn)而增強(qiáng)藍(lán)莓土壤和櫻桃土壤微生物群落的生物量和多樣性[23]。

3.2 結(jié)論

本試驗(yàn)探討了長(zhǎng)期施肥對(duì)2種果樹栽培土壤的微生物群落多樣性的影響，結(jié)果表明，施肥會(huì)提高土壤中的電導(dǎo)率和氮磷鉀含量，同時(shí)降低土壤pH值。長(zhǎng)期施肥豐富了果樹土壤的微生物群落功能并提高了其多樣性和活性。今后可以考慮引入有機(jī)肥料或微生物肥料等新型施肥方式，或者適時(shí)深翻土壤，調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)和透氣性，以增加土壤中有益微生物數(shù)量，促進(jìn)果樹栽培土壤健康。

參考文獻(xiàn)：

[1] LIN Y，HUANG G， ZHANG Q，et al. Ripening affects the physicochemical properties， phytochemicals and antioxidant capacities of two blueberry cultivars[J]. Postharvest Biologyand Technology，2020，162： 111097.

[2] 李亞東，裴嘉博，陳麗，等.2020中國(guó)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)年度 報(bào)告[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，43（1）：1-8.

[3] ZHANG Y，WANG X， LIU B， et al. Comparative study of individual and co-application of biochar and wood vinegar on blueberry fruit yield and nutritional quality[J]. Chemosphere， 2O20，246： 125699.

[4] ZHANG M，ZHANG L，RIAZ M，etal.Biochar amendmentimprovedfruitqualityandsoil properties and microbial communities at different depths in citrus production[J]. Journal of Cleaner Production，2021，292：126062.

[5] PANG X，CHEN M，MIAO P，et al.Effectsof different planting years on soil physicochemical indexes，microbial functional diversity and fruit quality ofpear trees[J]. Agriculture，2024，14 （2）： 226.

[6] CHEN H J， ZHAO S， ZHAO J M， et al. Deep tillage combined with biofertilizer following soil fumigation improved chrysanthemum growth by regulating the soil microbiome[J]. MicrobiologyOpen，2020，9（7）： 1-16.

[7]ZHANG D Q，YAN D D， FANG W S，et al. Chloropicrin alternated with biofumigation increases crop yield and modifies soil bacterial and fungal communities in strawberry production[J]. Science of the Total Environment，2019， 675（32）： 615-622.

[8] DEEPANJAN M， ISHITA P，AYAN D，et al.Rice seed（IR64） priming with potassium humate for improvement of seed germination，seedling growth and antioxidant defense system under arsenic stress [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety，2021， 219：112313.

[9] 龔雪蛟，秦琳，劉飛，等.有機(jī)類肥料對(duì)土壤養(yǎng)分含 量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，31（4）：1403- 1416.

[10]王光華，胡曉婧，于鎮(zhèn)華，等.施肥對(duì)我國(guó)黑土農(nóng)田土 壤微生物群落多樣性影響的研究及展望[J].土壤 與作物，2024，13（2）：127-139.

[11]丁婷婷，段廷玉.果園綠肥對(duì)果樹-土壤-微生物系 統(tǒng)影響研究進(jìn)展[J].果樹學(xué)報(bào)，2021，38（12）：2196- 2208.

[12]駱爭(zhēng)榮，鄭偉成，唐戰(zhàn)勝，等.浙江九龍山香果樹生 境土壤微生物多樣性及其影響因素[J].浙江農(nóng)林 大學(xué)學(xué)報(bào)，2024，41（5）：1013-1023.

[13] VAN NULAND M E， WOOLIVER RC， PFENNIGWERTHA A，etal.Plant-soil feedbacks： connecting ecosystem ecology and evolution[J]. Functional Ecology，2016， 30（7）： 1032-1042.

[14] LI X， JOUSSET A， DE BOER W， et al. Legacy of land use history determines reprogramming of plant physiology by soil microbiome[J]. The ISME Journal， 2019，13（3）： 738-751.

[15]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法（第2版）[M].北 京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[16]KOLDE R， KOLDE MR.Package‘pheatmap'[J].R package， 2015，1（7）： 790.

[17]YANG H，WU Y， ZHANG C， et al.Growth and physiologicalcharacteristicsoffourblueberry cultivars under different high soil pH treatments[J]. Environmental and Experimental Botany，2022， 197 （5）： 104842.

[18]JIANG Y Q， ZENG Q L，WEI JG，et al. Growth， fruit yield， photosynthetic characteristics，and leaf microelementconcentration oftwo blueberry cultivarsunderdifferentlong-termsoilpH treatments[J]. Agronomy， 2019， 9（7）： 357.

[19] XING Y W， LI C Y， LIU J， et al. Effects of longterm fertilization on soil microbial abundance in farmland of the Loess Plateau， China[J]. The Journal of Applied Ecology，2019，30（4）： 1351-1358.

[20]LIU Z， GUO Q， FENG Z， et al. Long-term organic fertilization improves the productivity of kiwifruit （Actinidia chinensis Planch.） through increasing rhizospheremicrobialdiversityandnetwork complexity[J]. Applied Soil Ecology，2020，147（2）： 103426.

[21]張凱煜，谷潔，王小娟，等.微生物有機(jī)肥對(duì)櫻桃園 土壤細(xì)菌群落的影響[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2019，39 （3）：1245-1252.

[22]鐘文輝，蔡祖聰.土壤管理措施及環(huán)境因素對(duì)土壤 微生物多樣性影響研究進(jìn)展[J].生物多樣性，2004 （4）：456-465.

[23]吳憲，王蕊，胡菏，等.潮土細(xì)菌及真菌群落對(duì)化肥 減量配施有機(jī)肥和秸稈的響應(yīng)[J].環(huán)境科學(xué)，2020， 41（10）：4669-4681.

（責(zé)任編輯：易婧）