不同耕作和秸秆还田下褐土真菌群落变化特征

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代红翠¹^,³, 张慧²^,³, 薛艳芳²^,³, 高英波²^,³, 钱欣²^,³, 赵海军³, 成浩⁴, 李宗新^,²^,³, 刘开昌^,¹^,³

1 山东省农业科学院作物研究所,济南 250100

2 山东省农业科学院玉米研究所,济南 250100

3 小麦玉米国家工程实验室,济南 250100

4 青岛农业大学农学院,山东青岛 266109

Response of Fungal Community and Function to Different Tillage and Straw Returning Methods

DAI HongCui¹^,³, ZHANG Hui²^,³, XUE YanFang²^,³, GAO YingBo²^,³, QIAN Xin²^,³, ZHAO HaiJun³, CHENG Hao⁴, LI ZongXin^,²^,³, LIU KaiChang^,¹^,³

1 Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100

2 Maize Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100

3 National Engineering Laboratory for Wheat and Maize, Jinan 250100

4 College of Agronomy, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, Shandong

通讯作者: 刘开昌,Tel：0531-66659091;E-mail： liukc1971@126.com。李宗新,Tel：0531-66659402;E-mail： sdaucliff@sina.com

责任编辑: 李云霞
收稿日期:2018-12-24接受日期:2019-02-26网络出版日期:2019-07-01

基金资助:

国家重点研发计划.2018YFD0300606
山东省现代农业产业技术体系玉米创新团队项目.SDAIT-02-07
山东省现代农业产业技术体系玉米创新团队项目.SDAIT-02-11
山东省农业科学院农业科技创新工程.CXGC2016A05

Received:2018-12-24Accepted:2019-02-26Online:2019-07-01
作者简介 About authors
代红翠,E-mail：daihongcui2013@163.com

摘要
【目的】研究华北平原地区小麦-玉米周年复种模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,并探索农田土壤肥力对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。【方法】本研究以华北平原小麦-玉米周年复种农田土壤为研究对象,采用Miseq高通量测序技术,结合FUNGuild真菌功能预测工具,分析3种耕作方式（免耕、深耕与旋耕）与两种秸秆还田方式（麦秸单季还田与小麦-玉米秸秆双季还田）定位试验条件下,小麦成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。【结果】与免耕双季还田相比,深耕秸秆双季还田与深耕单季还田0—10 cm耕层土壤有机碳含量分别降低35.04%和44.30%;免耕秸秆单季还田10—20 cm耕层土壤中碱解氮含量显著低于其他处理。农田土壤0—10 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota),相对丰度分别为68.98%、16.96%和1.62%;10—20 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门（Basidiomycota）、壶菌门(Chytridiomycota)和球囊菌门(Glomeromycota),相对丰度分别为68.44%、15.52%、1.51%和1.23%。不同处理土壤真菌群落结构存在差异,与秸秆单季还田相比,秸秆双季还田0—10 cm和10—20 cm土层担子菌门(Basidiomycota)相对丰度分别提高了50.07%和29.08%。进一步分析土壤群落结构发生变化的原因,结果显示0—10 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以土壤有机碳为节点,其阈值为11.17 g·kg ^-1,旋耕双季还田和免耕双季还田与其他处理分离;10—20 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以碱解氮为节点,其阈值为6.52 mg·kg ^-1,免耕单季还田与其他处理分离。从营养类型看,各处理0—10 cm（26.84%）和10—20 cm（23.91%）土层土壤真菌均以病理营养型为主;与免耕相比,深耕和旋耕处理0—10 cm土层病理营养型真菌相对丰度分别显著降低25.16%和16.45%,且以深耕单季还田最低。病理营养型真菌相对丰度与土壤有机碳、可溶性有机碳、全氮、碱解氮和速效钾含量均呈显著正相关关系。【结论】不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落结构及功能,土壤有机碳和碱解氮的改变是影响真菌群落组成的主要因素;深耕能够降低秸秆还田后土壤病理营养型真菌相对丰度,利于保持农田土壤生态系统健康。
关键词： 耕作方式;秸秆还田;土壤真菌群落;高通量测序;多元回归树

Abstract

【Objective】 This study was conducted to explore the change of fungal community structure and function response to different tillage and straw returning methods in wheat-maize rotation system in the North China Plain. It aimed to clarify the biological mechanism of soil fertility improvement, which provided a theoretical support for sustainable development for agricultural production. 【Method】 A six-year field study with split plot design was conducted to investigate the effects of different soil tillage methods (no tillage, CT; deep tillage, DT; rotation tillage, ST) and straw returning methods (wheat and maize straws were returned to the field, DS; only wheat straw was returned to the field, SS) on changes of fungal community structure and function in soils from wheat-maize rotation system in the North China Plain. In combination with soil properties, multiple regression trees and correlation analysis was carried out to investigate driving factors of fungal community structure and function in soil．【Result】 The results showed that, compared with NT, soil organic carbon content under DS and SS were reduced by 35.04% and 44.30% in 0-10 cm layer, respectively. The available nitrogen of NT under SS treatment was significantly lower than that under other treatments in 10-20 cm layer. Ascomycetes (68.98%), Basidiomycetes (16.96%) and Chytridiomycetes (1.62%) were the dominant fungus in 0-10 cm layer, while Ascomycetes (68.44%), Basidiomycetes (15.52%), Chytridiomycetes (1.51%) and Coccidiomycetes (1.23%) were the dominant fungus in 10-20 cm layer. The different tillage and straw returning methods changed soil fungal community structure. Specifically, the relative abundance of Basidiomycota in DS increased 50.07% and 29.08% respectively in 0-10 cm and 10-20 cm layers than that of SS. The multiple regression trees showed that soil fungal communities were divided into soil organic carbon nodes with a threshold of 11.17 mg·kg ^-1 in 0-10 cm layer, additionally, the soil fungi community were divided into available nitrogen nodes with a threshold of 6.52 mg·kg ^-1 in 10-20 cm layer. In this study, Pathotroph was mainly function type of soil fungi in 0-10 cm (26.84%) and 10-20 cm (23.91%) layers in wheat-maize rotation in the North China Plain. Compared with NT, Pathotroph relative abundance under DT and RT treatments were reduced by 25.16% and 16.45%, respectively. The results of correlation analysis showed that Pathotroph relative abundance were positively correlated with soil total organic carbon, dissolved organic carbon, total nitrogen, available nitrogen and available potassium. 【Conclusion】 In general, our results indicated that different tillage and straw returning methods changed soil fungal community structure and relative abundance of functional groups. The content of soil organic carbon and available nitrogen were the driving factors shaped the fungal community structure. Besides, DT could reduce Pathotroph relative abundance, which was conducive to maintaining the soil ecosystem health.

Keywords：tillage practice;straw returning;soil fungal community;high-throughput sequencing;multiple regression trees

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代红翠, 张慧, 薛艳芳, 高英波, 钱欣, 赵海军, 成浩, 李宗新, 刘开昌. 不同耕作和秸秆还田下褐土真菌群落变化特征[J]. 中国农业科学, 2019, 52(13): 2280-2294 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.008
DAI HongCui, ZHANG Hui, XUE YanFang, GAO YingBo, QIAN Xin, ZHAO HaiJun, CHENG Hao, LI ZongXin, LIU KaiChang. Response of Fungal Community and Function to Different Tillage and Straw Returning Methods[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2019, 52(13): 2280-2294 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.008

0 引言

【研究意义】耕地质量下降是中国农业可持续发展的主要限制性因素^[1]。在以小麦-玉米周年种植制度为主的华北平原,长期的集约化种植使耕层浅薄化、土壤紧实化、养分利用率较低等一系列土壤健康问题尤为突出^[2]。这可能是由传统耕作措施（如翻耕、移除秸秆、过度施用化肥等）使表土暴露,破坏了土壤结构,引起耕地质量下降^[3,4]。目前,耕作方式优化与秸秆还田被当作是现阶段该地区农田土壤肥力提升的重要措施^[5]。一般认为,不同耕作、施肥和管理方式等可能引起土壤微生物群落和功能的变化。土壤微生物在土壤生态系统中起着关键作用,80%—90%的土壤相关功能由微生物调节,包括土壤养分转化,土壤系统的稳定性及抗干扰能力等^[6]。真菌构成了大部分微生物生物量,具有促进土壤有机质循环,并且参与毒物降解和作物病害发生等重要的土壤生态过程^[7],是维持生态系统功能的基础和生态系统健康的指示物^[8]。因此,研究华北平原小麦玉米周年种植制度下,耕作措施和秸秆还田方式下真菌群落、功能变化及其驱动因素对提升农田土壤肥力具有重要意义。【前人研究进展】耕作方式作为重要的农田管理措施影响农业生态环境^[9],合理的耕作与秸秆还田方式可以有效地增加土壤有机质含量,为土壤微生物的生长与繁殖提供丰富的养分资源^[10]。WANG等^[11]在西北塿土中研究发现,耕作方式通过影响土壤颗粒机械组成和养分含量,进而影响土壤子囊菌门和担子菌门的分布水平。SUN等^[12]通过磷脂脂肪酸法（PLFA）研究认为在东北黑土中免耕比翻耕更有利于增加表层土壤微生物生物量,且在表层形成以真菌为优势种群的群落,利于真菌的生长。郭梨锦等^[13]在湖北小麦-水稻轮作农田中免耕显著降低真菌和革兰氏阴性菌的生物量以及真菌/细菌,长期免耕和秸秆还田有利于提高土壤微生物多样性。可见,耕作与秸秆还田方式影响农田土壤真菌群落生物量与群落组成。目前,关于农田不同耕作与秸秆还田方式对土壤真菌群落结构与功能的影响研究并不完善。应用Illumina MiSeq高通量测序可以在种水平研究真菌群落组成,但很难解读真菌的功能^[14]。此外,基于PLFA法可以对主导作用的功能型真菌进行分类比较,但更侧重微生物群落的总体分析,总体种类较少,数据量相对较小^[15]。【本研究切入点】合理的耕作与秸秆还田方式能够改善土壤水、肥、气、热等条件,促进土壤微生物生长,是改善土壤肥力状况的重要措施。然而,土壤真菌群落及功能对不同耕作和秸秆还田方式的响应差异,尤其是不同耕作和秸秆还田方式影响了哪些关键养分指标,进而调控了土壤真菌群落与功能,亟需进行深入研究。本研究采用高通量测序法对土壤真菌群落多样性进行比较,并结合FUNGuild工具预测真菌功能营养型,系统比较不同耕作与秸秆还田方式对农田土壤真菌群落和功能的影响研究。【拟解决的关键问题】本文基于华北平原小麦-玉米周年复种多年定位试验,采用Miseq高通量测序,基于FUNGuild对真菌序列进行功能分类,研究土壤真菌群落结构及功能对不同耕作和秸秆还田方式的响应差异,并结合土壤理化性状揭示其驱动因素,以期阐明不同耕作和秸秆还田方式影响华北农田土壤肥力的生物学机制,为华北平原农田土壤地力提升提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

定位试验设于山东省农业科学院玉米研究所龙山试验基地（117°32′E,36°43′N）。该试验基地位于华北平原典型小麦玉米一年两熟轮作区,土壤类型为褐土,属于典型温带大陆性季风气候,年均日照时数2 647.6 h,年均气温12.8℃,年均降雨量600.8 mm,无霜期209 d。试验地土壤有机质为14.81 g·kg^-1,全氮为0.85 g·kg^-1,有效磷为19.26 mg kg^-1,速效钾为46.37 mg kg^-1,pH为7.64。

自2012年10月,设置大田裂区试验,主因素为小麦播前免耕（NT）、深耕（DT）和旋耕（RT）3种耕作方式（玉米均为贴茬免耕直播）;副因素为小麦-玉米秸秆双季秸秆还田（DS）和小麦秸秆单季还田（SS）,共6个处理（表 1）。每个处理3次重复,共18个小区,小区面积为6 m×45 m =270 m²。小麦品种为济麦22,播量172.5 kg·hm^-2,播种方式为宽幅精播;玉米品种为鲁单9066,行距60 cm,种植密度为75 000株/hm²。在小麦播种前,施用600 kg·hm^-2复合肥（N﹕P₂O₅﹕K₂O为17﹕17﹕17）作基肥,小麦拔节期追施尿素225 kg·hm^-2。在玉米播种前,施用600 kg·hm^-2复合肥（N﹕P₂O₅﹕K₂O为17﹕17﹕17）作基肥,在玉米大口期追施尿素225 kg·hm^-2。

Table 1
表1
表1不同耕作与秸秆还田方式处理
Table 1Treatments of different tillage and straw returning methods

处理 Treatment	小麦季 Wheat season	玉米季 Maize season
NTD	免耕+秸秆还田 Straw returning with no tillage	免耕直播+秸秆还田 Straw returning without tillage
NTS	免耕+秸秆还田 Straw returning with no tillage	免耕直播 No tillage
DTD	深松+秸秆还田 Straw returning with deep tillage	免耕直播+秸秆还田 Straw returning without tillage
DTS	深松+秸秆还田 Straw returning with deep tillage	免耕直播 No tillage
RTD	旋耕+秸秆还田 Straw returning with rotary tillage	免耕直播+秸秆还田 Straw returning without tillage
RTS	旋耕+秸秆还田 Straw returning with rotary tillage	免耕直播 No tillage

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1.2 样品采集

于2017年6月小麦收获期,小区“S”形5点采集0—10 cm 和10—20 cm 耕层土壤样品。同小区同土层样品混为一个土样,用冰盒保存并迅速带回实验室。剔去植物根和小石块等杂质后,部分样品冻存于-80℃冰箱中,用于土壤微生物分析,部分鲜土样用于测定土壤可溶性有机碳（DOC）,部分样品自然风干后过0.25 mm和1 mm筛测定土壤养分指标,剩余样品-80℃冷藏测定土壤真菌群落。

1.3 测定方法

采用重铬酸钾-容量法测定土壤有机碳（TOC）,凯氏定氮法测定全氮（TN）,碱解氮（AN）采用碱解扩散法,有效磷（AP）采用钼锑抗分光光度法,速效钾（AK）采用火焰光度法。以上测定方法均参考《土壤农化分析》^[16]。pH测定采用电位法,水土比为5﹕1。

土壤真菌群落的18S rRNA测序土壤DNA提取使用DNA提取试剂盒（OMEGA,美国）,提取方法参照说明书。利用1%琼脂糖凝胶电泳检测抽提基因组DNA的纯度和完整性。使用NanoDrop ND-2000分光光度计（NanoDrop,ND2000,Thermo Scientific,Wilmington）测定所提DNA的浓度与纯度。选用真菌18S通用引物0817F:5'-TTAGCATGGAATAATRRAA TAGGA-3',1196R: 5'-TCTGGACCTGGTGAGTTTCC -3'进行扩增^[17],选用TransGen AP221-02试剂盒,扩增体系为20 μL,包括4 μL的5×FastPfu Buffer,2 μL的2.5 mmol·L^-1 dNTPs,引物（5 μmol·L^-1）各0.8 μL,0.4 μL的FastPfu Polymerase和10 ng模板DNA。扩增条件为95℃解链2 min,95℃ 30 s,55℃ 30 s, 72℃ 30 s,25个循环,再72℃延伸5 min,于ABI GeneAmp? 9700型PCR仪上进行。每个样本3次重复,将同一样本的PCR产物混合后用2%琼脂糖凝胶电泳检测,回收扩增子,依照AxyPrep DNA Gel Extraction Kit说明书进行纯化（Axygen Biosciences, Union City, U.S.）,再用QuantiFluor^TM-ST（Promega, U.S.）进行定量。采用Illumina MiSeq测序平台标准流程进行双端进行测序,由上海美吉生物医药科技有限公司提供技术支持。

1.4 数据统计

经过QIIME（v1.8.0）软件过滤、拼接、去除嵌合体后^[18,19],聚类为用于物种分类的OTU（Operational Taxonomic Units）,并将所有样品进行抽平。采用RDP classifier贝叶斯算法对97%相似水平的OTU代表序列进行分类学分析^[20],置信度阈值为0.7,选用Silva（Release128 http://www.arb-silva.de）数据库^[21],得到分类学信息。利用Mothur软件（Version 1.31.2）进行α多样性分析^[22]。基于Unifrace距离进行群落结构分析^[23]。

根据“1SE”准则,最小交叉验证相对误差值来确定分类结果,能很好地反映异质环境下群落的结构特征^[24],使用R 3.5.1软件运行mvpart和MVPARTwrap程序包运行并绘制多元回归树。使用Python 3.7进行真菌功能类群FUNGuild数据库^[25]比对。不同处理方差分析（ANOVA）与多重比较（Duncan’s test）用SPSS 20.0软件完成。

2 结果

2.1 耕作方式对土壤理化性质的影响

不同耕作方式显著影响土壤理化性质（表2）。方差分析结果表明,耕作方式显著影响农田0—10 cm（P<0.01）及10—20 cm土层土壤有机碳（TOC）（P<0.001）,0—10 cm（P<0.01）及10—20 cm可溶性有机碳（DOC）（P<0.05）含量。土壤0—10 cm土层,与免耕双季秸秆还田相比,深耕双季秸秆还田TOC与DOC分别降低35.04%和23.89%（P<0.05）;深耕单季秸秆还田TOC与DOC比免耕单季秸秆还田分别降低26.09%和33.78%（P<0.05）。土壤10—20 cm土层,深耕双季秸秆还田与旋耕双季秸秆还田TOC含量比免耕双季秸秆还田分别提高21.64%与38.21%（P<0.05）。秸秆还田方式显著影响土壤0—10 cm及10—20 cm土层TOC（P<0.01;P<0.001）,DOC（P<0.01;P<0.05）与TN（P<0.05;P<0.001）含量。免耕处理中,单季秸秆还田比双季秸秆还田土壤0—10 cm土层TOC、DOC和TN分别显著降低24.64%,21.61%和12.61%（P<0.05）。

Table 2
表2
表2不同耕作和秸秆还田方式下土壤化学性质
Table 2Chemical properties of the soils in different tillage and straw returning methods

土层 Layer (cm)	处理 Treatment	pH	有机碳 TOC (g·kg^-1)	可溶性有机碳 DOC (mg·kg^-1)	全氮 TN (g·kg^-1)	碱解氮 AN (mg·kg^-1)	有效磷 AP (mg·kg^-1)	速效钾 AK (mg·kg^-1)
0-10	NTD	7.04±0.10c	14.04±2.01a	49.09±5.78a	1.11±0.02a	11.11±1.99a	62.18±8.76a	180.39±16.56a
	NTS	7.38±0.14b	10.58±0.64bc	38.48±4.46b	0.97±0.10b	7.50±0.28b	39.76±5.81b	143.71±11.94b
	DTD	7.54±0.06ab	9.12±1.35cd	37.36±5.61b	1.03±0.08ab	9.49±0.70ab	42.52±6.46b	111.43±8.21c
	DTS	7.61±0.09a	7.82±0.15d	25.48±2.71c	0.98±0.04b	9.03±0.88ab	31.09±4.37b	92.67±5.47c
	RTD	7.45±0.12ab	12.15±1.29ab	41.08±3.65b	0.96±0.06b	9.84±0.77a	44.18±8.64b	147.77±10.25b
	RTS	7.47±0.14ab	10.08±1.45bc	39.68±2.61b	0.92±0.05b	9.95±1.65a	41.36±7.31b	112.44±15.52c
	耕作方式Tillage	ns	**	**	ns	ns	*	***
	还田方式Returning	ns	***	**	*	*	**	***
	交互作用Interaction	ns	ns	ns	ns	*	ns	ns
10-20	NTD	7.80±0.21a	6.70±0.80c	35.95±5.30ab	0.78±0.18ab	7.30±0.58a	19.86±2.59b	94.87±5.29a
	NTS	7.87±0.16a	6.05±0.98c	28.51±2.94bc	0.61±0.08b	5.31±0.97b	16.91±3.49b	91.99±7.39a
	DTD	7.57±0.06a	8.15±0.80ab	29.57±5.01abc	0.92±0.11a	8.62±0.15a	27.39±4.55a	106.02±11a
	DTS	7.75±0.20a	7.33±0.17bc	25.21±1.98c	0.76±0.03ab	8.70±1.01a	23.37±1.77ab	98.75±9.89a
	RTD	7.53±0.23a	9.26±0.89a	37.44±4.88a	0.71±0.05b	7.90±1.30a	29.14±5.3a	102.81±2.97a
	RTS	7.72±0.15a	8.20±0.38ab	35.43±4.61ab	0.72±0.06b	8.00±0.66a	26.81±3.59a	98.92±4.15a
	耕作方式Tillage	ns	***	*	ns	**	**	ns
	还田方式Returning	ns	*	*	*	ns	ns	ns
	交互作用Interaction	ns	ns	ns	ns	ns	ns	ns

Values are means ± standard deviation (n=3). Different letters mean significant differences (P<0.05). * Indicates a significant difference between treatments at P<0.05; ** Indicates a significant difference between treatments at P<0.01; *** Indicates a significant difference between treatments at P<0.001. No tillage+double-season returning (NTD), No tillage+single-season returning (NTS), Deep tillage+double-season returning (DTD), Deep tillage+single-season returning (DTS), Rotary tillage+double-season returning (RTD) and rotary tillage+single-season returning (RTS). The same as below
数据为平均值±标准差（n=3）,同列数值后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。*表示P<0.05,**表示P<0.01,***表示P<0.001,ns 表示差异不显著。NTD,免耕+双季秸秆还田;NTS,免耕+小麦单季秸秆还田;DTD,深耕+双季秸秆还田;DTS,深耕+小麦单季秸秆还田;RTD,旋耕+双季秸秆还田;RTS,旋耕+小麦单季秸秆还田。下同

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2.2 土壤真菌多样性

利用Illumina MiSeq平台对真菌18S rRNA基因测序结果显示,36个土壤样本共获得1 372 440条有效序列,378个OTU,各样本的覆盖率指数（good's coverage）显示各样本的覆盖率指数显示0—10及10—20 cm土层土壤OTUs涵盖了土壤中99.9%的真菌（表3）。测序深度能够比较真实地反映土壤样本的真菌群落,代表真菌群落多样性。将数据抽平,每个样品得到23295条高质量序列（表3）。

Table 3
表3
表3不同耕作和秸秆还田方式下土壤真菌高通量测序及群落α多样性指数
Table 3Illumina MiSeq sequencing results and α-diversity of the fungal community with different tillage and straw returning methods

土层 Layer (cm)	处理 Treatment	序列数 Reads	操作分类单元 OTU	覆盖度 Coverage (%)	香农指数 Shannon index	ACE 指数 ACE index	Chao 1指数 Chao 1 index
0-10	NTD	22368	160.67±4.73bc	99.86	2.93±0.09b	187.14±12.24a	190.50±17.14a
	NTS	22368	152.00±3.00c	99.88	2.96±0.05b	171.75±6.00a	170.46±4.52a
	DTD	22368	154.00±11.27bc	99.82	2.84±0.06b	194.55±45.81a	197.44±51.97a
	DTS	22368	175.00±1.00a	99.88	2.95±0.11b	203.64±4.26a	202.76±12.03a
	RTD	22368	167.00±16.52abc	99.87	2.87±0.03b	207.69±26.83a	212.52±23.99a
	RTS	22368	177.33±3.06a	99.85	3.10±0.08a	194.63±7.08a	194.01±12.00a
	耕作方式 Tillage	-	*	-	ns	ns	ns
	还田方式 Returning	-	ns	-	**	ns	ns
	交互作用Interaction	-	*	-	ns	ns	ns
10-20	NTD	22368	167.00±4.36a	99.91	3.24±0.09a	184.75±6.58a	190.12±13.69a
	NTS	22368	131.33±8.14b	99.89	2.49±0.34b	153.34±2.32b	158.04±4.56b
	DTD	22368	143.67±10.07b	99.86	2.52±0.24b	158.66±11.23b	158.53±11.96b
	DTS	22368	178.67±2.08a	99.86	3.13±0.06a	193.56±5.18a	197.41±2.47a
	RTD	22368	163.33±7.64a	99.89	2.97±0.06a	194.48±14.13a	192.32±11.16a
	RTS	22368	172.33±13.05a	99.89	3.18±0.03a	200.79±16.43a	199.87±12.53a
	耕作方式 Tillage	-	**	-	ns	**	**
	还田方式 Returning	-	ns	-	ns	ns	ns
	交互作用Interaction	-	***	-	***	**	***

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OTU数目与α多样性指数表示物种的丰富度,即一个群落或生境内物种的复杂程度,值越高表明群落内物种数目越多。方差分析结果表明,耕作方式显著影响0—10 cm和10—20 cm土层真菌OTU数目,而秸秆还田方式显著影响0—10 cm土层真菌香农指数。

本研究中,图1显示农田土壤0—10 cm土层真菌主要包含子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和壶菌门（Chytridiomycota）,相对丰度分别为68.98%、16.96%和1.62%,约占87.55%,未被分类到已知真菌（Unclassified）的序列占9.45%;土壤10—20 cm土层真菌主要包含子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）和球囊菌门（Glomeromycota）,相对丰度分别为68.44%、15.52%、1.51%和1.23%,约占86.71%,未被分类到已知真菌的序列占10.95%。其中,双季秸秆还田（DS）处理比单季秸秆还田（SS）处理在0—10 cm和10—20 cm土层Basidiomycota相对丰度分别显著提高50.07%和29.08%（图2,P<0.05）。β多样性用来比较不同环境中真菌群落结构的差异性,UniFrac距离用于估计不同处理间的差异。在0—10 cm土层,PCoA纵坐标图显示PC1轴和PC2轴分别可以解释37.29%和23.11%群落组成差异（图3-a）。相同处理的样本聚集在一起, 这表明来自相同样本的相似性很高但不同处理的样品之间存在差异。秸秆单季还田中,免耕、深耕和旋耕处理之间的簇分离,进一步说明不同处理土壤真菌群落之间存在差异。相反,在10—20 cm土层,除NTS与DTD外,不同处理样本彼此靠近,说明处理之间真菌群落结构相似（图3-b）。可见, 不同耕作和秸秆还田制度对农田不同土层土壤真菌群落的影响存在差异。

图1

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图1不同处理0—10 cm（a）和10—20 cm（b）土层真菌优势门组成（平均相对丰度>1%）

Fig. 1Fungal community composition at the phylum levels in 0-10 cm (a) and 10-20 cm (b) layer under different tillage and returning treatments (the average relative abundance >1%)

图2

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图2不同耕作和秸秆处理下土壤0—10 cm和10—20 cm土层担子菌门相对丰度

NT：免耕;DT：深耕;RT：旋耕;DS：双季秸秆还田;SS：单季秸秆还田。下同
Fig. 2The relative abundance of Basidiomycota in 0-10 cm and 10-20 cm layers with different tillage and straw returning regimes

NT: No tillage; DT: Deep tillage; RT: Rotary tillage; DS: Double-season straw returning; SS: Single-season straw returning. The same as below

图3

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图3不同耕作和秸秆方式下土壤真菌群落主坐标分析

土壤0—10 cm（a）和10—20 cm（b）土层真菌群落主坐标分析,采用UniFrac距离算法比较不同处理间群落的差异
Fig. 3Principal coordinate analysis (PCoA) of soil fungal communities in different tillage and straw returning methods

Principal coordinate analysis (PCoA) of soil fungal communities in 0-10 cm (a) and 10-20 cm (b) layers under different treatment. Communities are compared using the UniFrac differences

2.3 土壤真菌功能类群

采用FUNGuild预测农田土壤真菌群落的营养型,本研究结果鉴定为病理营养型（Pathotroph）、腐生营养型（Saprotroph）和共生营养型（Symbiotroph）以及其他无法鉴定营养型的种群。从营养类型看,华北平原小麦玉米农田土壤真菌以病理营养型为主（图4）,与NT相比,DT和RT处理分别显著降低25.16%和16.45%（图4-a,P<0.05）,且以DTS处理最低。RT处理腐生营养型真菌丰度显著高于DT（0—10 cm）和NT（10—20 cm）（图4-b,P<0.05）,说明秸秆还田后旋耕更有利于腐生营养型真菌的生长。共生营养型真菌在0—10 cm土层SS处理中含量显著高于DS（图4-c,P<0.05）,说明连续多年集约化的双季秸秆还田不利于共生营养型真菌在农田耕层土壤中的富集。

图4

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图4不同耕作和秸秆还田方式下土壤0—10 cm和10—20 cm土层真菌功能营养型相对丰度

数据为平均值±标准差,不同小写字母表示差异显著（P<0.05）
Fig. 4The relative abundance of soil fungal functional groups in 0-10 cm and 10-20 cm layers with different tillage and straw returning methods

Data are means±standard deviation; Different small letters mean significant differences (P<0.05）

2.4 土壤真菌群落结构与环境因子的关系

多元回归树（MRT）是一种研究物种分布与环境因子之间关系的数量分类方法。将微生物群落进行多元回归分析,以明确驱动土壤真菌群落的主要因子。图5显示不同处理0—10 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以有机碳为节点,将所有处理分为两组,将RTD和NTD处理与其他处理分解,该次分组能解释群落结构变化的40.58%,其阈值为11.17;10—20 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以碱解氮为节点,将NTS处理与其他处理分解,该次分组能解释群落结构变化的65.84%,其阈值为6.52。

图5

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图5不同耕作和秸秆还田方式下土壤0—10 cm（a）和10—20 cm（b）土层真菌群落的多元回归树分析

TOC：有机碳;DOC：可溶性有机碳;TN：全氮;AN：碱解氮;AP：有效磷;AK：速效钾;Error：相对误差;CV error：交叉验证误差;SE：交叉验证标准误
Fig. 5Multivariate regression tree analysis of fungal communities in 0-10 cm (a) and 10-20 cm (b) layers with different tillage and straw returning methods

TOC: Total organic carbon; DOC: Dissolved organic carbon; TN: Total nitrogen; AN: Available nitrogen; AP: Available nitrogen; AK: Available potassium; Error: Relative error; CV error: Cross-validation error; SE: Cross-validation standard error

2.5 土壤真菌功能群与环境因子的关系

相关性分析结果显示,Pathotroph丰度与土壤TOC（r=0.600,P<0.001）、DOC（r=0.563,P<0.001）、TN（r=0.428,P<0.01）、AN（r=0.394,P<0.05）和速效钾（r=0.517,P<0.01）均呈显著正相关关系。除土壤pH外（r= 0.570,P<0.01）,Symbiotroph丰度与土壤TOC（r= -0.535,P<0.01）、TN（r= -0.597,P<0.001）、AN（r= -0.525,P<0.01）、AP（r= -0.698,P<0.001）和AK（r= -0.503,P<0.01）均呈显著负相关关系。

3 讨论

3.1 耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成的影响

土壤真菌是土壤的重要组成成分,与土壤肥力密切相关^[26]。不同的农田管理措施,如种植方式^[27,28],耕作措施^[29]及施肥^[15,30]等,对土壤真菌群落结构及多样性的变化均有较大的影响。本研究结果显示,不同耕作方式与秸秆还田方式下,子囊菌门、担子菌门、壶菌门和接合菌门,均为农田耕层土壤耕层的优势真菌。这与前人研究一致,如WANG等^[31]江苏稻麦轮作农田中发现子囊菌门（68.9%）与担子菌门（19.9%）占统治地位。与滇南茶园^[30],黄土高原春小麦-豌豆轮作^[32]和美国小麦-休闲不同耕作方式农田^[33]对土壤真菌群落结构的研究一致。然而,肖礼等^[27]发现黄土高原3种典型种植类型梯田玉米地、苹果、苹果与土豆间作土壤真菌优势菌群为子囊菌门与接合菌门。另外,也有研究报道波兰小麦-玉米农田土壤真菌优势菌群为接合菌门与担子菌门^[34]。

Table 4
表4
表4不同耕作与施肥制度土壤真菌功能营养型丰度与土壤理化性质的关系
Table 4The relationship between abundance of functional groups and soil characteristics with different tillage and straw returning methods

功能营养型 Functional groups	pH	有机碳 TOC	可溶性有机碳 DOC	全氮 TN	碱解氮 AN	有效磷 AP	速效钾 AK
病理营养型 Pathotroph	0.087	0.600***	0.563***	0.428**	0.394*	0.291	0.517**
腐生营养型 Saprotroph	-0.180	0.286	0.249	0.11	0.204	0.058	0.194
共生营养型 Symbiotroph	0.570**	-0.535**	-0.323	-0.597***	-0.525**	-0.698***	-0.503**

*Indicates a significant difference between treatments at P<0.05; **Indicates a significant difference between treatments at P<0.01; ***Indicates a significant difference between treatments at P<0.001; Sample size (n=36)
*表示P<0.05,**表示P<0.01,***表示P<0.001;样本数n=36

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虽然不同耕作方式之间土壤真菌群落物种组成相似,但不同秸秆还田方式土壤主要真菌门相对丰度存在差异。秸秆双季还田担子菌相对丰度高于单季还田。这说明担子菌门的相对丰度受到秸秆还田量的影响。这可能是因为秸秆富含木质素^[35],担子菌门中的某些种群,如白腐真菌,分解碳氮比高的木质素^[36]。双季秸秆还田为担子菌提供了一个较好的生长环境,更多地利用降解作物残留物,从而促进其快速增长。不同处理因作物残体量的差异及土壤微环境的不同,进而改变了真菌物种组成。

3.2 真菌功能分类对耕作和秸秆还田方式的响应

选择适宜的耕作措施,增加真菌生物多样性,可以预防或减少根系疾病的损害,在保持土壤质量和健康方面发挥至关重要的作用。土壤真菌的多样性决定了生态系统的多样性和植物生产力^[26]。根据营养方式可将真菌分为病理营养型、腐生营养型和共生营养型3种类型。本研究结果显示,秸秆单季还田共生营养真菌丰度高于秸秆双季还田（图4-c）,其在作物健康、营养和品质方面具有重要作用^[15]。因此,我们认为秸秆单季还田比双季还田更有益于土壤肥力和作物生产。病理营养型真菌从宿主细胞获取营养来源,土壤中的病理营养型真菌对植物生长具有一定负面影响^[31,37]。本研究中,病理营养型真菌相对丰度为12.4%—37.2%,高于聂三安等^[15]黄泥土不同施肥试验中的相对含量。这说明连续的秸秆还田促进了土壤中的病理营养型真菌生长。不过,深耕一定程度上降低了病理营养型真菌丰度,这说明深耕能够降低秸秆还田后作物生长过程中潜在的负面影响。不同的耕作方式及秸秆还田方式带来的营养条件与土壤微环境的改变对病理营养型真菌存在显著影响,土壤TOC与病理营养型真菌显著正相关（P<0.001）,这说明通过大量秸秆还田,将土壤有机碳富集在耕层土壤,存在一定的负面影响。秸秆还田增加农田病虫害是我国华北地区麦玉轮作两季秸秆还田农业生态系统中普遍存在的问题^[38],本研究结果表明深耕能够减少土壤病原真菌,降低农田病虫害风险,促进作物生长,提高产量与品质。腐生真菌汲取生长所需营养及氨基酸类物质^[39],但研究结果显示腐生营养型真菌丰度与土壤TOC和DOC并无相关关系。这可能是因为FUNGuild功能比对是基于已有文献和数据,仅在一定程度上解析了真菌的功能^[31]。本研究中62.00%的土壤真菌功能未被解析出来,复杂的土壤真菌群落功能仍有待深入研究。

3.3 土壤真菌群落组成及功能的相关因子分析

本研究发现土壤TOC（0—10 cm）是影响褐土真菌群落的主要因素,这与LIU等^[40]报道东北黑土区与北方旱地区^[41]土壤真菌群落的主要影响因子为土壤TOC相一致。对于免耕秸秆双季还田与旋耕双季秸秆还田来说,大量秸秆还田提高了表层土壤有机质。有机质作为微生物的能量来源和代谢底物,土壤有机质的含量及其成分显著影响着微生物的群落组成^[42]。秸秆富含木质素,通过秸秆还田土壤中增加的有机碳成分多为复杂且难被分解的木质素等,更易被K-策略的贫营养型真菌群落分解利用^[43]。故免耕秸秆双季还田与旋耕双季秸秆还田真菌群落区别于其他处理。与此同时,研究发现土壤碱解氮是影响10—20 cm土层真菌群落的主要因素,与裴振等^[44]在黄河三角洲盐碱地土壤中研究结果相似。然而,这与北极圈群岛^[45]、瑞典北部森林^[46]、我国毛竹林^[47]和英国农田土壤中^[48],pH是影响真菌群落结构的主要理化性质的研究结果不同。这可能是因为本研究中,不同处理pH变化范围不大,不足以对真菌群落结构和功能产生影响。以上分析表明,不同秸秆还田及耕作方式对土壤TOC及AN的改变是影响了真菌群落的主要原因。

4 结论

本文通过对土壤真菌Illumina高通量测序结合FUNGuild功能比对,研究华北平原多年定位试验条件下小麦-玉米周年复种农田土壤真菌群落多样性和功能对不同耕作与秸秆还田方式的响应。本研究中,Ascomycota和Basidiomycota是华北平原小麦-玉米农田土壤中的优势真菌,以子囊菌为主。此外,双季秸秆还田比单季秸秆还田提高了Basidiomycota相对丰度,土壤有机碳和碱解氮是影响土壤真菌群落结构发生变化的主要因素。与免耕和旋耕相比,深耕能够降低秸秆还田后病理营养型真菌相对丰度,降低作物生长存在潜在的负面影响,有利于保持农田土壤生态系统健康。

参考文献原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

[1]

FAN

, SHEN

, YUAN

, JIANG

, CHEN

, DAVIES W

, ZHANG

. Improving crop productivity and resource use efficiency to ensure food security and environmental quality in China
Journal of Experimental Botany, 2012,63(1):13.

DOI:10.1093/jxb/err248 URL [本文引用: 1]

[2]

田慎重, 王瑜, 张玉凤, 边文范, 董亮, 罗加法, 郭洪海 . 旋耕转深松和秸秆还田增加农田土壤团聚体碳库
农业工程学报, 2017,24(33):133-140.

[本文引用: 1]

TIAN S

, WANG

, ZHANG Y

, BIAN W

, DONG

, LUO J

, GUO H

. Residue returning with subsoiling replacing rotary tillage improving aggregate and associated carbon
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2017,24(33):133-140. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[3]

宋明伟, 李爱宗, 蔡立群, 张仁陟 . 耕作方式对土壤有机碳库的影响
农业环境科学学报, 2008,27(2):622-626.

[本文引用: 1]

SONG M

, LI A

, CAI L

, ZHANG R

. Effects of different tillage methods on soil organic carbon pool
Journal of Agro- Environment Science, 2008,27(2):622-626. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[4]

张建军, 王勇, 樊廷录, 郭天文, 赵刚, 党翼, 王磊, 李尚中 . 耕作方式与施肥对陇东旱塬冬小麦-春玉米轮作农田土壤理化性质及产量的影响
应用生态学报, 2013,24(4):1001-1008.

Magsci [本文引用: 1]

<div >以陇东黄土旱塬已进行7年的田间定位试验为基础，分析了免耕和传统耕作条件下5个施肥处理冬小麦收获期土壤水分、土壤容重（2011年）及土壤养分和产量（2005—2011年）变化，探讨了耕作方式和施肥对冬小麦-春玉米轮作农田土壤蓄水保墒效果及土壤肥力和产量的影响.结果表明： 2011年免耕条件下0～200 cm各土层土壤含水量、0～20 cm和20～40 cm土层土壤容重及土壤有机质、速效氮、速效磷含量均高于传统耕作.相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理的土壤有机质、速效氮、速效磷含量高于其他施肥处理；不同耕作方式及施肥处理下速效钾呈逐年减少的趋势；传统翻耕处理的产量高于免耕，相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理产量最高，不施肥对照产量最低.不同耕作方式和施肥处理的土壤蓄水保墒能力和肥力效应以免耕优于传统翻耕，产量以传统翻耕下有机无机肥配施处理最好. </div>

ZHANG J

, WANG

, FAN T

, GUO T

, ZHAO

, DANG

, WANG

, LI S

. Effects of different tillage and fertilization modes on the soil physical and chemical properties and crop yield under winter wheat/spring corn rotation on dryland of east Gansu, Northwest China
Chinese Journal of Applied Ecology, 2013,24(4):1001-1008. (in Chinese)

Magsci [本文引用: 1]

赵亚丽, 薛志伟, 郭海斌, 穆心愿, 李潮海 . 耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响
中国农业科学, 2014,47(17):3359-3371.

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.17.004 Magsci [本文引用: 1]

【目的】黄淮海地区是中国粮食主产区之一，但农业生产中旱涝频繁发生，同时还存在土壤紧实、耕层变浅和土壤蓄水保墒能力低等问题，严重影响了该区的粮食生产。耕作方式和秸秆还田作为农业生产中两项重要的技术措施，对改善土壤结构、提高土壤蓄水能力和水分利用效率有显著作用。本文旨在探索耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响，为优化黄淮海地区的土壤耕作方式提供依据。【方法】采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法，设置常规耕作＋秸秆还田、常规耕作＋无秸秆还田、深耕＋秸秆还田、深耕＋无秸秆还田、深松＋秸秆还田、深松＋无秸秆还田6个处理，研究耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米一年两熟农田耗水量、耗水模系数、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率的影响，分析不同耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、秸秆还田对土壤容重、农田耗水量、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率均存在显著或极显著影响。与常规耕作相比，深耕和深松主要降低了20—40 cm土层的土壤容重，增加了冬小麦、夏玉米和周年总农田耗水量，提高了0—100 cm土层的土壤贮水消耗量，同时降低了休闲期无效农田耗水量。此外，深耕和深松还降低了夏玉米的株间蒸发量，但深耕显著增加了冬小麦的株间蒸发量，深松则相反。秸秆还田也可以降低土壤容重，提高土壤贮水消耗量，增加冬小麦农田耗水量，降低夏玉米和休闲期农田耗水量，增加冬小麦的株间蒸发量，降低夏玉米的株间蒸发量。与常规耕作相比，深耕和深松处理的周年作物产量分别提高了10.7%和9.8%，周年水分利用效率分别提高了8.8%和6.3%。秸秆还田处理的周年作物产量和水分利用效率分别比秸秆不还田处理提高了6.3%和7.6%。耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米的耗水特性、籽粒产量和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作＋无秸秆还田处理相比，深耕＋秸秆还田和深松＋秸秆还田处理的周年农田耗水量分别提高3.3%和2.4%，冬小麦-夏玉米的农田耗水量分别提高了4.2%和3.3%，休闲期的农田耗水量分别降低了7.0%和9.9%，周年作物产量分别提高了18.0%和19.3%，水分利用效率分别提高了15.9%和15.1%。【结论】在几种耕作模式中，深耕＋秸秆还田、深松＋秸秆还田的周年作物产量和水分利用效率最高，且二者无显著性差异，表明深耕或深松结合秸秆还田有利于作物产量和水分利用效率的提高。因此，在本试验条件下，在秸秆还田的基础上深松或深耕是黄淮海地区适宜的耕作方式。

ZHAO Y

, XUE Z

, GUO H

, MU X

, LI C

. Effects of tillage and straw returning on water consumption characteristics and water use efficiency in the winter wheat and summer maize rotation system

Scientia Agricultura Sinica,

2014,47(17):3359-3371. (in Chinese)

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.17.004 Magsci [本文引用: 1]

杨学明, 张晓平, 方华军, 梁爱珍, 齐晓宁, 王洋 . 北美保护性耕作及对中国的意义
应用生态学报, 2004,2(15):335-340.

[本文引用: 1]

YANG X

, ZHANG X

, FANG H

, LIANG A

, QI X

, WANG

. Conservation tillage systems in North America and their significance for China
Chinese Journal of Applied Ecology, 2004,2(15):335-340. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[7]

陈丹梅, 袁玲, 黄建国, 冀建华, 侯红乾, 刘益仁 . 长期施肥对南方典型水稻土养分含量及真菌群落的影响
作物学报, 2017,43(2):286-295.

[本文引用: 1]

CHEN D

, YUAN

, HUANG J

, JI J

, HOU H

, LIU Y

. Influence of long-term fertilizations on nutrients and fungal communities in typical paddy soil of South China
Acta Agronomica Sinica, 2017,43(2):286-295. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[8]

孙冰洁, 贾淑霞, 张晓平, 梁爱珍, 陈学文, 张士秀, 刘四义, 陈升龙 . 耕作方式对黑土表层土壤微生物生物量碳的影响
应用生态学报, 2015,26(1):101-107.

Magsci [本文引用: 1]

<div >以保护性耕作13年田间定位试验玉米-大豆轮作黑土为研究对象,探讨了玉米不同生长期(2013年6月至次年4月)0～5、5～10和10～20 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)对耕作方式响应的动态变化.土壤MBC含量采用氯仿熏蒸法测定.结果表明: 土壤MBC含量受时间和土层影响显著.免耕和垄作下土壤MBC含量表现为4月最低,各土层最高值多出现在8月,而秋翻各土层土壤MBC含量也表现为4月最低,但最高值出现在6月.同一采样时间下,耕作方式仅显著影响表层0～5 cm的MBC含量,免耕和垄作下土壤MBC含量出现明显的分层现象,表现为在表层0～5 cm富集.各采样时间下免耕和垄作土壤层化率(0～5 cm/10～20 cm)均显著高于秋翻,9月的土壤层化率增幅最大,为67.8%和95.5%.综上,时间和土层显著影响土壤MBC,而耕作方式主要影响表层土壤MBC的积累与分布.免耕和垄作下表层土壤MBC的积累明显.</div><div > </div><div ></br> </div>

SUN B

, JIA S

, ZHANG X

, LIANG A

, CHEN X

, ZHANG S

, LIU S

, CHEN S

. Impact of tillage practices on microbial biomass carbon in top layer of black soils
Chinese Journal of Applied Ecology, 2015,26(1):101-107. (in Chinese)

Magsci [本文引用: 1]

AZOOZ R

, ARSHAD M

, FRANZLUEBBERS A

. Pore size distribution and hydraulic conductivity affected by tillage in northwestern Canada
Soil Science Society of America Journal, 1996,60:1197-1201.

DOI:10.2136/sssaj1996.03615995006000040034x URL [本文引用: 1]

[10]

郭梨锦 . 免耕与稻秆还田对稻麦种植系统土壤有机碳库与微生物多样性的影响
[D]. 武汉: 华中农业大学, 2018.

[本文引用: 1]

GUO L

. Effects of no-tillage and straw return on soil organic carbon pool and microbial diversity in rice-wheat systems
[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2018. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[11]

WANG Z

, LIU

, CHEN

, WEN X

, LIAO Y

. Conservation tillage increases soil bacterial diversity in the dryland of northern China
Agronomy for Sustainable Development, 2016,36(2):28-36.

DOI:10.1007/s13593-016-0366-x URL [本文引用: 1]

[12]

SUN B

, JIA S

, ZHANG S

, MCLAUGHLIN N

, ZHANG X

, LIANG A

, CHEN X

, WEI S

, LIU S

. Tillage, seasonal and depths effects on soil microbial properties in black soil of Northeast China
Soil and Tillage Research, 2016,155:421-428.

DOI:10.1016/j.still.2015.09.014 URL [本文引用: 1]

[13]

郭梨锦, 曹凑贵, 张枝盛, 刘天奇, 李成芳 . 耕作方式和秸秆还田对稻田表层土壤微生物群落的短期影响
农业环境科学学报, 2013,32(8):1577-1584.

[本文引用: 1]

GUO L

, CAO C

, ZHANG Z

, LIU T

, LI C

. Short-term effects of tillage practices and wheat-straw returned to rice fields on topsoil microbial community structure and microbial diversity in central China
Journal of Agro-Environment Science, 2013,32(8):1577-1584. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[14]

姚晓东, 王娓, 曾辉 . 磷脂脂肪酸法在土壤微生物群落分析中的应用
微生物学通报, 2016,43(9):2086-2095.

[本文引用: 1]

YAO X

, WANG

, ZENG

. Application of phospholipid fatty acid method in analyzing soil microbial community composition
Microbiology China, 2016,43(9):2086-2095. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[15]

聂三安, 王祎, 雷秀美, 赵丽霞, 林瑞余, 王飞, 邢世和 . 黄泥田土壤真菌群落结构和功能类群组成对施肥的响应
应用生态学报, 2018,29(8):2721-2729.

[本文引用: 4]

NIE S

, WANG

, LEI X

, ZHAO L

, LIN R

, WANG

, XING S

. Response of fungal community structure and functional group to fertilization in yellow clayey soil
Chinese Journal of Applied Ecology, 2018,29(8):2721-2729. (in Chinese)

[本文引用: 4]

[16]

鲍士旦 . 土壤农化分析. 北京: 中国农业出版社, 2000: 34-35, 44-49, 56-58, 81, 106-107.

[本文引用: 1]

BAO S

. Soil and Agricultural Chemistry Analysis. Beijing: China Agriculture Press, 2000: 34-35, 44-49, 56-58, 81, 106-107. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[17]

ROUSK

, B??TH

, BROOKES

P C

, LAUBER

C L

, LOZUPONE

, CAPORASO

J G

, KNIGHT

, FIERER

. Soil bacterial and fungal communities across a pH gradient in an arable soil
ISME Journal, 2010,4(10):1340-1351.

DOI:10.1038/ismej.2010.58 [本文引用: 1]

[18]

EDGAR R

. UPARSE: highly accurate OTU sequences from microbial amplicon reads
Nature Methods, 2013,10(10):996-998.

DOI:10.1038/nmeth.2604 [本文引用: 1]

[19]

CAPORASO J

, KUCZYNSKI

, STOMBAUGH

, BITTINGER

, BUSHMAN F

, COSTELLO E

, FIERER

, PEA A

, GOODRICH J

, GORDON J

, HUTTLEY G

, KELLEY S

, KNIGHTS

, KOENIG J

, LEY R

, LOZUPONE C

, MCDONALD

, MUEGGE B

, PIRRUNG

, REEDER

, SEVINSKY J

, TURNBAUGH P

, WALTERS W

, WIDMANN

, YATSUNENKO

, ZANEVELD

, KNIGHT

. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data
Nature Methods, 2010,7:335-336.

DOI:10.1038/nmeth.f.303 [本文引用: 1]

[20]

WANG

, GARRITY G

, TIEDJE J

, COLE J

. Naive Bayesian classifier for rapid assignment of rRNA sequences into the new bacterial taxonomy
Applied and Environmental Microbiology, 2007,73(16):5261-5267.

DOI:10.1128/AEM.00062-07 URL [本文引用: 1]

[21]

QUAST

, PRUESSE

, YILMAZ

, GERKEN

, SCHWEER

, YARZA

, PEPLIES

, GL?CKNER F O. The SILVA ribosomal RNA gene database project: improved data processing and web-based tools
Nucleic Acids Research, 2013,41(1):590-596.

[本文引用: 1]

[22]

SCHLOSS P

, GEVERS

, WESTCOTT S

. Reducing the effects of PCR amplification and sequencing artifacts on 16S rRNA-based studies
PLoS ONE, 2011,6(12):1-14.

[本文引用: 1]

[23]

CATHERINE

, ROB

. UniFrac: a new phylogenetic method for comparing microbial communities
Applied and Environmental Microbiology, 2005,71:8228-8235.

DOI:10.1128/AEM.71.12.8228-8235.2005 URL [本文引用: 1]

[24]

DE'ATH

. Multivariate Regression trees: A new technique for modeling species-environment relationships
Ecology, 2002,83(4):1105-1117.

[本文引用: 1]

[25]

NGUYEN N

, SONG

, BATES S

, BRANCO

, TEDERSOO

, MENKE

, SCHILLING, JONATHAN

, KENNEDY P

. Funguild: an open annotation tool for parsing fungal community datasets by ecological guild
Fungal Ecology, 2015,20:241-248.

[本文引用: 1]

[26]

FR?C

, HANNULA S

, BE?KA

, J?DRYCZKA

. Fungal biodiversity and their role in soil health
Frontiers in Microbiology, 2018,9:1-9.

DOI:10.3389/fmicb.2018.00001 URL [本文引用: 2]

[27]

肖礼, 黄懿梅, 赵俊峰, 周俊英, 郭泽慧, 刘洋 . 土壤真菌组成对黄土高原梯田种植类型的响应
中国环境科学, 2017,37(8):3151-3158.

[本文引用: 2]

XIAO

, HUANG Y

, ZHAO J

, ZHOU J

, GUO Z

, LIU

. High-throughput sequencing revealed soil fungal communities under three terrace agrotypes on the loess plateau
China Environmental Science, 2017,37(8):3151-3158. (in Chinese)

[本文引用: 2]

[28]

李锐, 刘瑜, 褚贵新 . 不同种植方式对绿洲农田土壤酶活性与微生物多样性的影响
应用生态学报, 2015,26(2):490-496.

Magsci [本文引用: 1]

<div >研究了玉米连作10年、小麦连作8年棉花连作10年、棉花连作15年和棉花6年6年小麦/油葵轮作4种种植方式对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶和蛋白酶活性的影响，并分析了土壤细菌、真菌、氨氧化古菌与氨氧化细菌对北疆绿洲农田不同种植方式的响应.结果表明：不同种植方式对土壤过氧化氢酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶和蛋白酶活性影响明显，但对蔗糖酶无显著影响；对氨氧化古菌多样性指数有显著影响，对土壤细菌、真菌和氨氧化细菌多样性指数无明显影响.土壤真菌和氨氧化细菌群落结构对不同种植方式的响应较细菌和氨氧化古菌敏感.长期棉花连作使绿洲农田土壤酶活性下降，微生物群落多样性降低，而轮作可提高土壤酶活性和微生物群落结构多样性.</div><div ></br> </div>

, LIU

, CHU G

. Effects of different cropping patterns on soil enzyme activities and soil microbial community diversity in oasis farmland
Chinese Journal of Applied Ecology, 2015,26(2):490-496. (in Chinese)

Magsci [本文引用: 1]

何玉梅, 张仁陟, 张丽华, 解开治 . 不同耕作措施对土壤真菌群落结构与生态特征的影响
生态学报, 2007,27(1):113-119.

[本文引用: 1]

HE Y

, ZHANG R

, ZHANG L

, XIE K

. Effects of different tillage practices on fungi community structure and ecologic characteristics in loess soils
Acta Ecologica Sinica, 2007,27(1):113-119. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[30]

季凌飞, 倪康, 马立锋, 陈兆杰, 赵远艳, 阮建云, 郭世伟 . 不同施肥方式对酸性茶园土壤真菌群落的影响
生态学报, 2018,38(22):1-8.

[本文引用: 2]

JI L

, NI

, MA L

, CHEN Z

, ZHAO Y

, RUAN J

, GUO S

. Effect of different fertilizer regimes on the fungal community of acidic tea-garden soil
Acta Ecologica Sinica, 2018,38(22):1-8. (in Chinese)

[本文引用: 2]

[31]

WANG

, RHODES

, HUANG

, SHEN Q

. Plant growth stages and fertilization regimes drive soil fungal community compositions in a wheat-rice rotation system
Biology and Fertility of Soils, 2018,54(6):731-742.

DOI:10.1007/s00374-018-1295-4 [本文引用: 3]

[32]

ESSEL

, LI

, DENG

, XIE

, ZHANG

, LUO

, CAI

. Evaluation of bacterial and fungal diversity in a long-term spring wheat-field pea rotation field under different tillage practices
Canadian Journal of Soil Science, 2018,98:1-19.

[本文引用: 1]

[33]

SCHLATTER D

, SCHILLINGER W

, BARY A

, SHARRATT

, PAULITZ T

. Biosolids and conservation tillage: Impacts on soil fungal communities in dryland wheat-fallow cropping systems
Soil Biology and Biochemistry, 2017,115:556-567.

DOI:10.1016/j.soilbio.2017.09.021 URL [本文引用: 1]

[34]

ANNA

, JAROS?AW

. Fungal genetics and functional diversity of microbial communities in the soil under long-term monoculture of maize using different cultivation techniques
Frontiers in Microbiology, 2018,9:1-9.

DOI:10.3389/fmicb.2018.00001 URL [本文引用: 1]

[35]

张经廷, 张丽华, 吕丽华, 董志强, 姚艳荣, 金欣欣, 姚海坡, 贾秀领 . 还田作物秸秆腐解及其养分释放特征概述
核农学报, 2018,32(11):2274-2280.

[本文引用: 1]

ZHANG J

, ZHANG L

, LYU L

, DONG Z

, YAO Y

, JIN X

, YAO H

, JIA X

. Overview of the characteristics of crop straw decomposition and nutrients release of returned field crops
Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2018,32(11):2274-2280. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[36]

LAUBER C

, STRICKLAND M

, BRADFORD M

, FIERER

. The influence of soil properties on the structure of bacterial and fungal communities across land-use types
Soil Biology and Biochemistry, 2008,40(9):2407-2415.

DOI:10.1016/j.soilbio.2008.05.021 URL [本文引用: 1]

[37]

NTHONY M

, FREY S

, STINSON K

. Fungal community homogenization, shift in dominant trophic guild, and appearance of novel taxa with biotic invasion
Ecosphere, 2017,8(9):1-17.

[本文引用: 1]

[38]

董印丽, 李振峰, 王若伦, 卜学平, 付建敏, 董秀秀 . 华北地区小麦、玉米两季秸秆还田存在问题及对策研究
中国土壤与肥料, 2018(1):159-163.

[本文引用: 1]

DONG Y

, LI Z

, WANG R

, BU X

, FU J

, DONG X

. Study on the problems and countermeasures of returning wheat and corn stalks into the soil in north China
.Soils and Fertilizers Sciences in China, 2018(1):159-163. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[39]

李秀璋 . 醉马草内生真菌与宿主种带真菌、根际微生物的互作及其进化研究
[D]. 兰州: 兰州大学, 2017.

[本文引用: 1]

LI X

. Study on the evolution and interactions of Epichlo? gansuensis with host seed-borne fungi and rhizospheric microorganism
[D]. Lanzhou: Lanzhou University, 2017. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[40]

LIU

, SUI

, YU

, SHI

, CHU, H, JIN

, LIU

, WANG

. Soil carbon content drives the biogeographical distribution of fungal communities in the black soil zone of northeast China
Soil Biology and Biochemistry, 2015,83:29-39.

DOI:10.1016/j.soilbio.2015.01.009 URL [本文引用: 1]

[41]

WANG

, CHEN

, LIU

, WEN

, LIAO

. Responses of soil fungi to 5-year conservation tillage treatments in the drylands of northern China
Applied Soil Ecology, 2016,101:132-140.

DOI:10.1016/j.apsoil.2016.02.002 URL [本文引用: 1]

[42]

王慧颖, 徐明岗, 周宝库, 段英华 . 黑土细菌及真菌群落对长期施肥响应的差异及其驱动因素
中国农业科学, 2018,51(5):914-925.

[本文引用: 1]

WANG H

, XU M

, ZHOU B

, MA

, DUAN Y

. Response and driving factors of bacterial and fungal community to long-term fertilization in black soil
Scientia Agricultura Sinica, 2018,51(5):914-925. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[43]

STRICKLAND M

, ROUSK

. Considering fungal:bacterial dominance in soils-Methods, controls, and ecosystem implications
Soil Biology and Biochemistry, 2010,42(9):1385-1395.

DOI:10.1016/j.soilbio.2010.05.007 URL [本文引用: 1]

[44]

裴振, 孔强, 郭笃发 . 盐生植被演替对土壤微生物碳源代谢活性的影响
中国环境科学, 2017,37(1):373-380.

[本文引用: 1]

PEI

, KONG

, GUO D

. Effect of succession of halophytic vegetation on soil microbial carbon metabolic activity
China Environmental Science, 2017,37(1):373-380. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[45]

ZHANG

, WANG

, LIU

, ZHANG Y

, YU L

. Soil pH is a key determinant of soil fungal community composition in the Ny-?lesund region, Svalbard (High Arctic)
Frontiers in Microbiology, 2016,7:1-10.

[本文引用: 1]

[46]

H?GBERG M

, YARWOOD S

, MYROLD D

. Fungal but not bacterial soil communities recover after termination of decadal nitrogen additions to boreal forest
Soil Biology and Biochemistry, 2014,72:35-43.

DOI:10.1016/j.soilbio.2014.01.014 URL [本文引用: 1]

[47]

李永春, 梁雪, 李永夫, 王祈, 陈俊辉, 徐秋芳 . 毛竹入侵阔叶林对土壤真菌群落的影响
应用生态学报, 2016,27(2):585-592.

Magsci [本文引用: 1]

<p>为揭示天目山毛竹入侵原始阔叶林后土壤真菌群落特征的变化，采用T-RFLP以及荧光定量PCR技术，分析毛竹纯林、竹阔混交林及原始阔叶林土壤真菌群落结构和数量特征.结果表明：土壤真菌群落结构差异在毛竹纯林和阔叶林之间最为明显，其次为竹阔混交林和阔叶林；竹阔混交林土壤具有最高的真菌Shannon指数、均匀度指数及最低的Simpson指数.硝态氮含量和pH显著影响了真菌群落结构的变异，毛竹林土壤真菌群落结构受pH和铵态氮影响较大，而阔叶林主要受硝态氮影响.阔叶林土壤真菌数量显著高于毛竹纯林和竹阔混交林，真菌数量分别与土壤pH和硝态氮呈现显著负相关和正相关.表明真菌在阔叶林土壤中介导了异养硝化作用，毛竹入侵可能对此过程产生了显著影响.</p>

LI Y

, LIANG

, LI Y

, WANG

, CHEN J

, XU Q

. Effects of Phyllostachys edulis invasion of native broadleaf forest on soil fungal community
Chinese Journal of Applied Ecology, 2016,27(2):585-592. (in Chinese)

Magsci [本文引用: 1]

ROUSK

, BROOKES P

, BAATH

. Contrasting soil pH effects on fungal and bacterial growth suggest functional redundancy in carbon mineralization
Applied and Environmental Microbiology, 2009,75(6):1589-1596.

DOI:10.1128/AEM.02775-08 URL [本文引用: 1]