【目的】探究寧夏引黃灌區(qū)稻蟹共作對土壤理化指標(biāo)和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，旨在為西北引黃灌溉地區(qū)推廣稻蟹養(yǎng)殖提供一定的理論依據(jù)?！痉椒ā炕谕寥览砘笜?biāo)測定和16S rRNA基因擴(kuò)增子高通量測序技術(shù)，對單一水稻種植(CK)與環(huán)溝引入蟹形成的稻蟹共作(EG)土壤理化指標(biāo)和微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析?！窘Y(jié)果】在理化指標(biāo)上，4?8月EG顯著提高了土壤pH、總氮和有機(jī)質(zhì)含量，降低全鹽含量。總氮、有效磷和有機(jī)質(zhì)含量在6月和7月EG明顯高于CK。在微生物群落結(jié)構(gòu)特征上：EG可以明顯改變土壤中細(xì)菌群落的物種多樣性與豐度，其中4月和8月可以提高細(xì)菌群落的物種多樣性與豐度。與CK相比，EG在4?8月門水平相對豐度排名前20的細(xì)菌累積相對豐度都高于CK，CK和EG在4?8月的最優(yōu)菌門均為變形菌門(Proteobacteria)。在屬水平上，EG提高了土壤細(xì)菌中假單胞菌屬(Pseudomonas)的相對豐度，同時(shí)也會降低硫桿菌屬(Thiobacillus)和鬃毛甲烷菌屬(Methanosaeta)的相對豐度。通過比較細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，引入蟹后的EG對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成的影響遠(yuǎn)大于采樣月的影響。相關(guān)性分析表明，TN是影響土壤細(xì)菌相對豐度的主要因子，且具有顯著性差異(P<0.05)?！窘Y(jié)論】與傳統(tǒng)水稻單作(CK)相比，采樣稻蟹共作(EG)增強(qiáng)了土壤肥力，提高了土壤中變形菌門和假單胞菌屬的相對豐度，有助于提高土壤的肥力和營養(yǎng)循環(huán)效率，以及清潔土壤和水體中的污染物。
21世紀(jì)初，稻蝦共作在我國湖北、湖南、江西等長江中下游地區(qū)得到推廣[1]，之后又形成了稻蟹、稻鴨、稻鱉等多種養(yǎng)殖模式。其中，稻蟹共作是一種在稻田的臺田種水稻，環(huán)溝養(yǎng)蟹的復(fù)合型模式。該模式在保證水稻產(chǎn)量及產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)蟹的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、提升品質(zhì)、改善環(huán)境的功能[2-3]。
在稻蟹共作的土壤生態(tài)系統(tǒng)中，細(xì)菌對改善土壤理化指標(biāo)、調(diào)節(jié)土壤環(huán)境、物質(zhì)循環(huán)等方面起著重要作用[4-6]，因此細(xì)菌常被視為主要研究對象[7]。目前稻蟹共作的研究主要集中在稻蟹共作對理化指標(biāo)及其對浮游植物的影響。如黃明蔚等[8]研究表明，相較于常規(guī)稻田，養(yǎng)蟹稻田可增加稻田水體中的氮素濃度。張怡彬等[9]指出該模式可有效降低稻田系統(tǒng)N2O和CH4排放。顧蕓等[10]對稻蟹共作研究表明，灌溉魚塘尾水稻蟹田的浮游植物群落結(jié)構(gòu)更加完善與穩(wěn)定。關(guān)于稻蟹共作對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及理化因子的研究，劉金雨等[11]指出稻蟹共作能夠在一定程度上改變稻田的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，增加土壤細(xì)菌的豐富度和多樣性；陳奇等[12]研究發(fā)現(xiàn)稻蟹共作模式能夠增加土壤細(xì)菌的豐富度和多樣性的同時(shí)還提高了水稻和河蟹的產(chǎn)量。目前關(guān)于稻蟹共作模式對微生物群落結(jié)構(gòu)的研究較少，且主要集中在我國東北及沿海地區(qū)。因此開展西北引黃灌區(qū)稻蟹共作對土壤理化指標(biāo)及微生物群落結(jié)構(gòu)的研究存在一定必要性。
寧夏引黃灌區(qū)是傳統(tǒng)水稻種植與水產(chǎn)養(yǎng)殖基地，素有“塞上江南魚米之鄉(xiāng)”之稱。本研究選取寧夏賀蘭縣光明村水稻種植基地，基于土壤理化指標(biāo)測定和16S rRNA基因擴(kuò)增子高通量測序技術(shù)，采用相關(guān)性分析及非度量多維排列(non-metric multidimensional scaling,NMDS)等方法對單一水稻種植(CK)與環(huán)溝引入蟹形成的稻蟹共作(EG)土壤理化指標(biāo)和微生物群落結(jié)構(gòu)差異分析，以期探明稻蟹共作模式對臺田土壤理化指標(biāo)及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，為西北引黃灌溉地區(qū)推廣稻蟹養(yǎng)殖提供一定的理論依據(jù)。
圖1試驗(yàn)田采樣點(diǎn)布置
2結(jié)果與分析
2.1土壤物理化學(xué)性質(zhì)
對CK和EG種養(yǎng)模式的7組土壤理化指標(biāo)進(jìn)行了測定，結(jié)果表明EG土壤pH明顯高于CK(圖2)，4?8月pH值分別升高了0.39、0.25、0.66、0.59和0.58，特別是在6月pH升高了8.1%；通過對EG與CK不同月土壤全鹽、全氮、全磷、全鉀、有效磷和有機(jī)質(zhì)的比較(圖3)，EG土壤全鹽含量在4?8月處于下降趨勢，而CK先降低后升高，且CK全鹽含量始終高于EG；全氮和有機(jī)質(zhì)含量在4?8月EG都高于CK；而CK與EG全鉀含量除7月外，其他月差異不大；總氮、有效磷和有機(jī)質(zhì)含量在6月和7月EG明顯高于CK。
圖2不同月份土壤pH的變化特征
對CK和EG理化因子進(jìn)行顯著性分析(圖4)，結(jié)果表明EG理化因子間的顯著性和相關(guān)系數(shù)較CK發(fā)生顯著變化。pH與TDS由CK的顯著性變?yōu)镋G的不顯著，但SOM與AP和TP由不顯著變?yōu)轱@著，同時(shí)與CK相比，EG中SOM與TDS、TN、TP、AP和TK的正負(fù)相關(guān)性發(fā)生改變。在EG中SOM與其他理化因子顯著性得到提高，且相關(guān)系數(shù)絕對值也增大?？傮w上與CK相比，EG改變了理化因子之間的正負(fù)相關(guān)性及相關(guān)性系數(shù)，同時(shí)顯著性CK僅有1個(gè)，而EG有2個(gè)。
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