磷石膏和碱蓬对盐渍化土壤水盐及细菌群落结构的影响_刘月.pdf

Eco-EnvironmentalKnowledge Web环 境 科 学Environmental Science第44卷第4期 2023年4月Vol44，No4 Apr，2023磷石膏和碱蓬对盐渍化土壤水盐及细菌群落结构的影响刘月1，杨树青1*，张万锋2，娄帅1(1 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特010018;2 内蒙古师范大学旅游学院，呼和浩特010022)摘要:盐渍土改良是农田土壤环境不可忽视的重要问题，土壤盐分的改变势必会影响土壤细菌群落 试验基于河套灌区中度盐渍土，以当地无改良措施枸杞园为对照(CK)，设施加磷石膏(LSG)、枸杞间种碱蓬(JP)及施加磷石膏和枸杞间种碱蓬(LSG+JP)的改良处理，探究枸杞生育期内不同改良方式对土壤水分、盐分、养分和细菌群落结构多样性的影响 结果表明，相较 CK，在开花期至落叶期 LSG+JP 显著降低了土壤 EC 值和 pH 值(P 0.05)，平均降低 39.96%和 7.25%;全生育期内LSG+JP 显著提高了土壤有机质(OM)和速效磷(AP)含量(P 0.05)，年平均提高 81.85%和 203.50%;开花期和落叶期LSG+JP 显著提高了全氮(TN)含量(P 0.05)，年平均提高 48.91%改良初期 LSG+JP 的 Shannon 指数较 CK 提高了3.31%和 6.54%，Chao1 指数较 CK 提高了 24.95%和 43.26%;土壤优势菌门为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门，优势菌属为鞘脂单胞菌属 开花期至落叶期改良处理的变形菌门相对丰度较 CK 增加了 0.50%16.27%，改良处理的放线菌门相对丰度在开花期和盛果期较 CK 增加了 1.91%4.98%冗余分析(DA)结果表明 pH 值、含水率(WT)和 AP 是影响细菌群落组成的重要因素，相关性热图显示变形菌门和拟杆菌门与 EC 值呈极显著负相关(P 0.001)，放线菌门和硝化螺菌与 EC 值呈显著负相关(P 0.01)综上，施用磷石膏和枸杞间种碱蓬(LSG+JP)能显著降低土壤盐分、提高养分和改善土壤细菌群落结构多样性，有利于河套灌区盐渍土长效改良和维护土壤生态健康关键词:磷石膏;碱蓬;细菌群落结构多样性;盐碱地改良;高通量测序中图分类号:X172文献标识码:A文章编号:0250-3301(2023)04-2325-13DOI:1013227/j hjkx202204217收稿日期:2022-04-19;修订日期:2022-06-22基金项目:国家自然科学基金项目(52179037，52069023)作者简介:刘月(1995 )，女，博士研究生，主要研究方向为盐碱地改良，E-mail:liuyue9565163 com*通信作者，E-mail:nmndysq126 comEffects of Phosphogypsum and Suaeda salsa on the Soil Moisture，Salt，and BacterialCommunity Structure of Salinized SoilLIU Yue1，YANG Shu-qing1*，ZHANG Wan-feng2，LOU Shuai1(1 College of Water Conservancy and Civil Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China;2 Tourism College of Inner Mongolia NormalUniversity，Hohhot 010022，China)Abstract:The improvement of saline soil is an important issue that cannot be ignored in the farmland soil environment The change in soil salinity will inevitably affect the soilbacterial community This experiment was based on moderately saline soil in the Hetao Irrigation Area，conducted by applying phosphogypsum(LSG)，interplanting Suaedasalsa with Lycium barbarum(JP)and applying phosphogypsum and interplanting S salsa with L barbarum(LSG+JP)，and the local unimproved soil of a L barbarumorchard was used as the control(CK)，to explore the effects of different improvement methods on soil moisture，salinity，nutrients，and bacterial community structure diversityduring the growth period of L barbarum The results showed that compared with that under CK，the LSG+JP treatment significantly decreased the soil EC value and pH valuefrom the flowering stage to the deciduous stage(P 0.05)，with an average decrease of 39.96%and 7.25%，respectively;the LSG+JP treatment significantly increased soilorganic matter(OM)and available phosphorus(AP)content during the whole growth period(P 0.05)，with an average annual increase of 81.85%and 203.50%，respectively The total nitrogen(TN)content was significantly increased in the flowering and deciduous stages(P 0.05)，with an annual average increase of 48.91%TheShannon index of LSG+JP in the early stage of improvement was increased by 3.31%and 6.54%compared with that of CK，and the Chao1 index was increased by 24.95%and 43.26%compared with that of CK，respectively The dominant bacteria in the soil were Proteobacteria，Bacteroidetes，Actinobacteria，and Acidobacteria，and thedominant genus was Sphingomonas Compared with that in CK，the relative abundance of Proteobacteria in the improved treatment increased by 0.50%-16.27%from theflowering stage to the deciduous stage，and the relative abundance of Actinobacteria in the improved treatment increased by 1.91%-4.98%compared with that in CK in theflowering and full-fruit stages edundancy analysis(DA)results showed that pH，water content(WT)，and AP were important factors affecting bacterial communitycomposition，and the correlation heatmap showed that Proteobacteria，Bacteroidetes，and EC values were significantly negatively correlated(P 0.001);Actinobacteria andNitrospirillum were significantly negatively correlated with EC values(P 0.01)In conclusion，the application of phosphogypsum and interplanting S salsa with Lbarbarum(LSG+JP)could significantly reduce soil salinity，increase nutrients，and improve the diversity of soil bacterial community structure，which is beneficial to thelong-term improvement of saline soil in the Hetao Irrigation Area and the maintenance of soil ecological healthKey words:phosphogypsum;Suaeda salsa;diversity of bacterial community structure;saline-alkali soil improvement;high-throughput sequencing内蒙古河套灌区是黄河中上游典型的盐渍化特大型灌区，土壤盐渍化一直是困扰灌区农业生产发展的主要问题1，严重制约着灌区现代农业的可持续发展 在盐渍土改良中，土壤微生物在生态系统中的作用日益受到关注2 土壤盐碱化程度显著影响土壤微生物多样性，由于气候条件、土质等差异在不同盐渍化地区呈现细菌群落多样性随土壤盐碱化程度的增加而降低3 或随土壤盐碱度增加而增加4 的规律 盐渍土的优势菌群亦可在一定程度上指示土壤盐渍化程度，一定范围内 pH 值与酸杆菌环境科学44 卷门总丰度呈负相关5，鞘脂单胞菌属丰度随土壤盐碱度增加而降低6 因此，在盐渍土改良过程中，揭示土壤微生物群落与土壤盐分之间互馈机制成为当前的研究热点枸杞是河套灌区重要的经济作物，在枸杞园中配套改良措施可促进枸杞的生长和改善土壤环境施加磷石膏为河套灌区有效的改土措施7，磷石膏为工业废弃物，它的循环再利用减少了环境污染8，Liu 等9 基于高通量测序得出磷石膏在堆肥过程中增加了细菌的丰富度和多样性 此外，利用耐盐植物构建盐碱地生物改良模式是发展盐碱地的新理念和新思路10，11，耐盐植物碱蓬由于其叶片肉质化结构可吸收土壤盐离子12，在降低盐分的同时增加土壤微生物丰度，改善群落结构13 磷石膏和碱蓬作用于盐渍土分别属于化学改良和生物改良，文利军等14 研究表明石膏与碱蓬的综合改良在新疆具有较好的应用前景，可促进作物增产、具有较高的水分利用效率，Ben 等15 通过宏基因组分析的方法提出磷石膏和碱蓬等植物内生菌微生物组具有代谢异种生物降解能力和基因可塑性，使其能适应极端环境，但当前磷石膏与碱蓬综合改良盐渍化土壤微生物群落(尤其是细菌)变化规律的研究还鲜见报道，阐明综合改良对微生物群落的影响对盐渍土改良具有重要的理论和实践指导意义本研究在枸杞园设置磷石膏和间种碱蓬的盐碱地改良处理，采用高通量测序方法，探究枸杞生育期土壤细菌多样性和群落结构对不同改良处理的响应，揭示土壤环境因子与土壤微生物间关系，以期为河套灌区长效改良盐渍土和维护生态健康提供重要的科学依据1材料与方法1.1研究区概况与试验设计本试验于 2018 年 3 10 月在内蒙河套灌区下游三湖河灌域的红卫试验基地(东经 10845 10936，北纬 4030 4040)展开 研究区属中温带大陆性多风干旱气候，年平均降水量 270 mm，年平均蒸发量2 383 mm，年平均气温 7.9，无霜期146 d，积温(大于 10)3 200 h 研究区西临新华支渠，南有二斗沟，具有良好的灌排条件 土壤以灌淤土、盐土为主，颗粒组成为砂粒(0.05 2 mm)含量17.53%、粉粒(0.002 0.05 mm)含量 73.40%和黏粒(0.002 mm)含量 9.07%试验区 0 20 cm土壤平均 EC 值为1.25 mS cm1，属于中度盐渍土供试枸杞品种为宁杞 9 号，树龄 4 a，栽培密度为 1m 1 m 生育期内分别于 6 月上旬、6 月末和 7 月中旬采用当地地下微咸水(矿化度为 3.84 g L1)进行灌溉，灌水量和施肥量采用已有地方标准16 中数值，每次灌水量为 40 mm 施氮肥量为37 500kg km2，施磷肥量为30 000kg km2，施钾肥量为22 500 kg km2本试验设置施加磷石膏(LSG)、枸杞间种碱蓬(JP)及磷石膏和枸杞间种碱蓬(LSG+JP)3 个改良处理及 1 个当地园地对照(CK)，共 4 个处理，3 次重复，12 个小区 各小区随机布设，规格为 2 m 10m 小区行间设保护带，小区间用 120 cm 隔水板做地下防渗隔离 生长期前清除土表杂草等杂物，剥离表层 10 cm 深的土壤，将磷石膏均匀撒入土壤，施用量为 2.25 106kg km2 7，将碱蓬种子以3 000kg km2的播种量撒入枸杞树的行间(a)CK，(b)LSG，(c)JP，(d)LSG+JP图 1不同改良处理试验小区Fig 1Experimental plots under different improvement treatments1.2样品采集分别于枸杞的 4 个关键生育期(春梢生长期:5月 6 日;开花期:6 月 15 日;盛果期:7 月 31 日;落叶期:10 月 14 日)在每小区取 0 20 cm 的土样，将土样烘干，过 1 mm 筛，用于土壤理化性质分析 同时，在相同处理的 3 个小区内随机取 0 20 cm 土壤样品，去除杂物、细根后充分混合成一份土样，将新鲜土样装入无菌自封袋，放入带冰的收纳盒并迅速带回实验室，每个生育期有 4 份土样(全年总计 16份)用于 16S 高通量测序分析1.3测定项目与方法1.3.1土壤理化性质测定参照文献 17，采用烘干法测定土壤含水率(WT)，采用电导法测定土壤 EC 值，采用电位法测定土壤 pH 值 参照鲍士旦18 的测定方法:采用重62324 期刘月等:磷石膏和碱蓬对盐渍化土壤水盐及细菌群落结构的影响铬酸钾容重法-外加热法测定土壤有机质(OM);采用凯氏定氮法测定全氮(TN);采用 NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定速效磷(AP)1.3.2土壤细菌 DNA 提取与扩增称取 200 500 mg 土壤样品，放入灭菌的 2 mL离心管中，加入 1 PBS 溶液，振荡混匀，在10 000r min1室温离心 3 min，弃去上层液体 倒置 2 mL管于吸水纸上 1 min，直至没有液体流出 采用 E ZNTMMag-Bind Soil DNA Kit 提取试剂盒进行 DNA提取 16S rNA 基因 V3-V4 区序列采用引物 341F(CCTACGGGNGGCWGCAG)和 805(GACTACHVGGGTATCTAATCC)进行扩增 扩增条件为 94 预变性 3 min，94变性 30 s，45退火 20 s，65延伸 30 s，5 个循环;94延伸 20 s，55退火 20 s，72延伸 30 s，20 个循环 进一步采用匹配 Illumina测序接头和标签引物扩增，采用生工琼脂糖回收试剂盒(cat:SK8131)对 DNA 进行回收 回收产物用Qubit2.0 定量，根据测得的 DNA 浓度，将所有样品按照 1 1的比例进行混合，该混合样品可用于后续的测序1.3.3高通量测序利用 Illumina MiSeq 平台进行 16S rDNA 基因V3 V4 可变区高通量测序 将所有样本序列按照序列间的距离进行聚类，后根据序列之间的相似性将序列分成不同的操作分类单元(OTUs)在 97%的相似水平下进行 OTU 生物信息统计分析，每个OTU 被视为一个微生物物种，采用 Mothur(version1.30.1)软件计算群落多样性指数(Shannon 指数)、丰富度指数(Chao1 指数)来评价细菌群落多样性和丰富度 基于 DP(http:/rdp cme msu edu/misc/resources jsp)数据库对 OTU 进行注释 以上过程均委托上海生工生物工程有限公司完成1.4数据处理与分析数据采用 SPSS 软件(version SPSS 25.0)进行相关性分析和方差分析，采用最小显著差异法(leastsignificant difference，LSD)进行显著性检验，显著性水平为 0.05 用 Origin 软件(version Origin 2018)绘制生育期内土壤理化指标图及土壤细菌门水平和属水平相对丰度图;由“Bioinformatics EvolutionaryGenomics”网站(http:/bioinformatics psb ugent be/webtools/Venn/)绘制 Venn 图;采用 4.2.0 软件的vegan 和 ggplot2 程序包基于 Bray-Curtis 变异系数进行 多样性分析及 相 似 性 分 析(ANOSIM)用4.2.0 的 psych 和 reshape2 程序包进行 Spearman相关性分析和绘制环境因子与细菌门水平和属水平的热图，采用 4.2.0 的 dplyr 和 ggplot2 程序包进行土壤环境因子与细菌群落结构的相关性分析及绘图2结果与分析2.1土壤盐分及养分含量变化如图 2 所示，4 个生育期 EC 平均值由大到小依次为 开 花 期(1.96 mS cm1)、落 叶 期(1.21mS cm1)、春梢生长期(0.72 mS cm1)和盛果期(0.64 mS cm1)，土壤表层盐分在生育期内波动较大 春稍生长期各改良处理的 EC 值较 CK 均有所降低，但不显著(P 0.05);开花期 LSG 和 LSG+JP显著降低了 EC 值(P 0.05)，分别降低 59.08%和62.05%;盛果期改良处理均显著降低了 EC 值(P0.05);落叶期 LSG+JP 显著降低了 EC 值(P 0.05)，降低了 59.77%全生育期内不同改良处理的 WT 无显著差异(P 0.05)，但改良处理的 WT均高于 CK 相较 CK，LSG+JP 和 LSG 在开花期至落叶期显著降低土壤 pH 值(P 0.05)，分别降低7.25%和 7.55%相较 CK，JP 显著提高了全生育期的 OM 含量(P 0.05)，平均提高 31.80%;开花期 JP 显著降低了 AP 含量(P 0.05)与 CK 相比，LSG 在开花期显著提升了 OM、TN 和 AP 的含量(P 0.05)，分别提高 35.86%、39.65%和 134.23%与 CK 相比，LSG+JP 显著提高了全生育期的 OM 和 AP 含量，在全生育期平均提高 81.85%和 207.61%;LSG+JP显著提高了开花期和落叶期的 TN 含量，分别提高60.88%和 59.21%(P 0.05)2.2土壤细菌多样性分析生育期内不同处理特有及共有的 OTUs 做Venn 图，如图 3 在春梢生长期，CK、LSG、JP 和LSG+JP 的 OTUs 总数分别为3 492、4 095、4 441和4 657，特有 OTUs 数为 439、529、763 和 786;开花期各处理的 OTUs 总数为2 626、3 436、2 684 和3 969，特有 OTUs 数为 729、894、751 和1 287 相较CK，改良处理均增加了 OTUs 总数和特有 OTUs 数在盛果期，CK、LSG、JP 和 LSG+JP 的 OTUs 总数为3 392、3 283、2 770和3 449，特有 OTUs 数为 778、619、529 和 836 在春梢生长期至盛果期，LSG+JP处理的 OUTs 总数及特有 OUTs 数最多，高于 CK 及其他单一改良，说明综合改良对细菌群落影响较大表 1 为不同生育期下改良处理的多样性指数和丰富度指数 在改良初期(春梢生长期和开花期)，改良处理较 CK 增加了 Shannon 指数和 Chao1 指数，其中 LSG+JP 的 Shannon 指数较 CK 提高了 3.31%和 6.54%，Chao1 指数较 CK 提高了 24.95%和7232环境科学44 卷不同小写字母表示不同处理差异达到显著水平(P 0.05)图 2生育期内不同处理对土壤水盐及养分的影响Fig 2Effects of different treatments on soil water，salinity，and nutrients during growth period43.26%而改良后期(盛果期和落叶期)，改良处理均降低了物种 Shannon 和 Chao1 指数，其中 JP 在盛果期和落叶期的多样性均低于 CK，在落叶期的丰富度低于 CK，LSG+JP 的多样性和丰富度在落叶期低于 CK 从全生育期OTUs 数目来看，改良处理的OTUs变化范围大于CK CK、LSG、JP 和LSG+JP 的OTUs数分别在2 626 3 492、2 970 4 095、1 746 4 441和2 568 4 657之间 盐渍土改良初期微生物群落分布结构发生改变，物种数量增加，但这种变化并不稳定，在改良后期物种数目有所减少，因而落叶期 JP 和LSG+JP 的多样性和丰富度低于 CK对不同生育期不同改良处理的土壤微生物群落进行主坐标分析(PCoA)结果表明，在细菌 多样性中(图 4)，PC1 轴和 PC2 轴的贡献率分别为39.85%和 14.49%，累计贡献率为 54.34%不同生育期的细菌群落组成存在显著差异(ANOSIM，=0.630 2，P 0.001)，可见生育期对细菌群落的影响起主导作用，不同改良处理对微生物群落的影响受限于不同生育期，改良处理是影响细菌群落的辅助因素2.3土壤细菌群落组成枸杞生育期内不同处理土壤细菌门水平的群落82324 期刘月等:磷石膏和碱蓬对盐渍化土壤水盐及细菌群落结构的影响图 3不同处理 OTUs 的韦恩图Fig 3Venn diagram of OTUs under different treatments表 1枸杞不同生育期土壤细菌多样性指数和丰富度指数Table 1Diversity index and richness index of soil bacteriaat different growth stages of Lycium barbarum枸杞生育期改良处理多样性指数(Shannon)丰富度指数(Chao1)CK6.654 747.5春梢生长期LSG6.855 518.21JP6.655 980.37LSG+JP6.875 931.9CK5.813 882.56开花期LSG6.484 784.15JP5.793 913.78LSG+JP6.195 562.12CK6.394 561.11盛果期LSG6.24 410.06JP5.224 098.6LSG+JP6.314 678.4CK6.453 558.48落叶期LSG6.053 613.16JP3.232 144.32LSG+JP5.153 177.7组成结构如图 5，土壤样品共检测到 37 个门的细菌 平均相对丰度超过 10%的细菌门类为优势门类，全生育期优势菌门种类未发生变化，本文的优势菌 群 为 变 形 菌 门(Proteobacteria)(45.43%72.21%)、拟 杆 菌 门(Bacteroidetes)(9.37%16.13%)、放 线 菌 门(Actinobacteria)(4.03%12.57%)和 酸 杆 菌 门(Acidobacteria)(3.59%11.28%)除春梢生长期，各改良处理的变形菌门相对丰度较 CK 增加了 0.5%16.27%;各处理在图 4不同生育期改良处理的土壤细菌 PCoA 分析Fig 4PCoA analysis of soil bacteria under improvementtreatments at different growth stages生育旺盛期(开花期和盛果期)的放线菌门相对丰度较 CK 增加了1.91%4.98%，拟杆菌门相对丰度较 CK 降低了 0.22%6.06%全生育期内改良处理酸杆菌门的相对丰度较 CK 增加了 0.47%4.58%此外，JP 和 LSG+JP 处理在开花期和落叶期的念珠菌门(Candidatus Saccharibacteria)相对丰度较 CK 和 LSG 处理增加了 0.03%0.29%LSG和 LSG+JP 处理的硝化螺菌(Nitrospirae)在春梢生长期至盛果期的相对丰度较 CK 和 JP 处理增加了0.06%0.54%9232环境科学44 卷(a)春梢生长期，(b)开花期，(c)盛果期，(d)落叶期图 5不同处理在门水平的微生物相对丰度Fig 5elative abundance of microorganisms at the phylum level under different treatments分析不同生育期和不同改良处理土壤细菌属水平的相对丰度发现(图 6)不同处理在全生育期的优势 菌 属 各 有 不 同，CK 有 鞘 脂 单 胞 菌 属(Sphingomonas)、黄杆菌属(Flavobacterium)、硫磷属(Thioprofundum)、Gp6 和溶杆菌属(Lysobacter)等，而 LSG 为 鞘 脂 单 胞 菌 属、假 单 胞 菌 属(Pseudomonas)、溶 杆 菌 属、Gp10 和 佐 贝 拉 属(Zobellella)，JP 有鞘脂单胞菌属、不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属、溶杆菌属和新鞘氨醇杆菌(Novosphingobium)等，LSG+JP 有鞘脂单胞菌属、不动杆菌属、假单胞菌属、Gp10、佐贝拉属和新鞘氨醇杆菌等全生育期内 CK 的优势菌属为鞘脂单胞菌属(4.97%12.43%)，其他改良处理的优势菌属更为复杂且各有特色 开花期 LSG、JP 和 LSG+JP 处理假单胞菌属的相对丰度分别为 6.4%、4.34%和6.04%，高于 CK 处理(0.09%)，此外，开花期至落叶期 LSG 和 LSG+JP 处理假单胞菌属的相对丰度均高于 CK 处理;在开花期，不动杆菌属为 JP 和LSG+JP 处理的优势菌属，相对丰度分别为 9.49%和 5.37%;在春梢生长期至盛果期，LSG 处理的溶杆菌属相对丰度平均高于 CK 处理的 3.43%此外，LSG 和 LSG+JP 还特有优势菌属佐贝拉属，最高相对丰度达 28.39%2.4土壤环境因子与细菌群落结构的相关性对 OTUs 数据进行去趋势分析(DCA)，结果显示排序轴的最大梯度长度为 3.41，选择线性模型中的冗余分析(DA)用于后续分析 土壤环境因子与OTUs 水平细菌的 DA 结果如图 7，第一主轴对门水平细菌群落方差变化的解释量为51.81%，第二主轴的 解 释 量 为 14.10%，两 轴 共 解 释 总 变 异 的65.91%从图 7 可以看出，与第 1 排序轴相关性高的环境因子为 pH 值(r2=0.714 2，P=0.001)、WT(r2=0.654 6，P=0.004)和 AP(r2=0.493 0，P=0.016)，说明以上环境因子与细菌群落组成具有显著的相关性，是影响细菌群落组成的重要因素通过 Spearman 相关性热图分析土壤理化性质对不同处理土壤细菌门水平群落组成的影响，如图03324 期刘月等:磷石膏和碱蓬对盐渍化土壤水盐及细菌群落结构的影响(a)春梢生长期，(b)开花期，(c)盛果期，(d)落叶期图 6不同处理在属水平的微生物相对丰度Fig 6elative abundance of microorganisms at the genus level under different treatments8(a)结果显示，各菌门与土壤 EC 值均呈负相关，其中变形菌门和拟杆菌门与 EC 值呈极显著负相关(P 0.001)，放线菌门和硝化螺菌与 EC 值呈显著负相关(P 0.01)，芽单胞菌门、绿弯菌门和厚壁菌门与 EC 值呈显著负相关(P 0.05);WT 与疣微菌门呈极显著正相关(P 0.001)，与厚壁菌门呈显著正相关(P 0.01)，与变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门、芽单胞菌门和硝化螺菌呈显著正相关(P 0.05);pH 值与疣微菌门和芽单胞菌门呈显著正相关(P 0.01 和 P 0.05);AP 与厚壁菌门和疣微菌门呈显著正相关(P 0.01 和 P 0.05);OM 与厚壁菌门呈显著正相关(P 0.01)，与拟杆菌门、放线菌门和绿弯菌门呈显著正相关(P0.05)通过 Spearman 相关性热图分析土壤理化性质对不同处理土壤细菌属水平群落组成的影响，图 8(b)结果显示，Gp6 与 WT 和 pH 值呈显著正相关(P 0.01)，与 AP 呈显著正相关(P 0.05);Gp10和新鞘氨醇杆菌均与 WT 呈显著正相关(P 0.01)，与 EC 值呈显著负相关(P 0.05)，此外Gp10 与 AP 呈显著正相关(P 0.01);红杆菌属(Erythrobacter)与 EC 值呈显著负相关(P 0.05)，与 OM 呈显著正相关(P 0.05)以细菌多样性(Shannon 指数)、丰富度(Chao11332环境科学44 卷图 7土壤细菌群落在 OTUs 水平与土壤环境因子的冗余分析Fig 7DA analysis of soil bacteria at the OTUs levelwith soil environmental factors指数)和群落结构(主成分分析一轴)与土壤环境因(a)门水平，(b)属水平;X 轴和 Y 轴分别为环境因子和细菌菌群，通过计算获得相关性 值和 P 值;*表示 0.01P 0.05，表示 0.001P 0.01，表示 P 0.001图 8环境因子与细菌群落组成 Spearman 相关性热图Fig 8Spearman correlation heatmap between environmental factors and bacterial community composition子进行相关性分析 如图 9 所示，细菌多样性与 WT和 pH 值显著相关(P 0.05，P 0.01)，细菌丰富度与 WT(P 0.01)、pH 值(P 0.05)和 AP(P 0.01)显著相关3讨论3.1盐渍土改良处理对盐分及养分的影响本研究发现土壤表层 EC 值在生育期内波动较大，灌溉总量的不同导致了土壤盐分的差异 春梢生长期至开花期进行了一次微咸水灌溉，此时微咸水中盐分被带入土壤，增加了土壤盐分;开花期至盛果期进行了两次灌水(单次灌水定额相同)，灌水量的增加使微咸水发挥了淋洗土壤盐分的作用;而盛果期至落叶期无灌溉，土壤水分蒸发较大，且碱蓬枯萎后植物蒸腾减弱，相较于前 3 个生育期加剧了土壤蒸发，落叶期深层土壤盐分返回表层，因此 EC 值有所增加 本研究发现磷石膏在开花期和盛果期均显著降低了土壤 EC 值，而张济世等19 认为磷石膏本身含有大量钙离子因而会增加土壤盐分，与本文观点不一致 灌排条件不同是导致石膏施用后土壤脱盐效果差异的主要原因20，本试验在春稍生长期和盛果期之间进行了灌溉，将盐离子淋洗至深层土壤21，试验区旁有斗沟，提供了良好的排水排盐条件，故表层土壤 EC 值显著降低 本研究表明，碱蓬在春梢生长期和开花期未显著降低 EC 值，在盛果期显著降低了 EC 值，随着碱蓬的生长和数量增多，23324 期刘月等:磷石膏和碱蓬对盐渍化土壤水盐及细菌群落结构的影响A 表示细菌多样性，B 表示细菌丰富度，C 表示细菌群落结构图 9微生物群落结构特征与土壤指标的相关性分析Fig 9Correlation analysis between microbial community and soil properties碱蓬通过表覆土壤增强植物蒸腾、减少土壤水分蒸发，降低了土壤盐分22，这说明碱蓬的改良效果随生育期发展逐渐显现 本研究发现磷石膏与碱蓬综合改良在开花期至落叶期均显著降低了土壤 EC值，优于单独施加化学改良剂和单独种植耐盐植物，分析其原因为碱蓬根系深入土壤的钙积层，利于磷石膏中 Ca2+充分接触土壤 此外，当磷石膏发生置换反应将土壤中 NaCl 变成更易溶的 Na2SO4后，仍需配合水利措施淋洗 Na+，叶片肉质化植物碱蓬起到了吸收 Na+的作用12 磷石膏、碱蓬和综合改良处理的 WT 在全生育期均高于 CK，说明改良处理降低土壤蒸发和减少水分消耗23，起到一定的保水效果 此外，磷石膏及综合改良处理均在后 3 个生育期显著降低了土壤 pH 值，原因在于磷石膏中 Ca2+与土壤中游离的碱性 Na+发生置换反应降低土壤碱性7，磷石膏产自硫酸分解磷矿粉的残渣，它保留了一部分硫酸或磷酸，呈酸性，降低了盐渍土的pH 值碱蓬生长过程促进了根部微生物的活性，通过微生物分解增加了 OM24，故碱蓬显著提高了全生育期 OM 含量 但碱蓬在开花期显著降低了 AP 含量，原因是碱蓬处于生长发育阶段需从土壤中吸收大量磷素24 本研究发现磷石膏显著提高了开花期OM、TN 和 AP 含量，由于磷石膏通过中和碱性土壤改善了土壤结构，中和反应生成的钙胶体促进土壤形成团聚体25，利于 OM 的积累;磷石膏在降低 pH值的同时改善了土壤理化性质，对 TN 含量等均有贡献8;由于磷石膏本身含磷，因此显著提高了 AP含量 本研究中综合改良处理显著提高了 OM、TN和 AP，全生育期内综合改良的 OM 较 CK 提升了81.85%，而碱蓬单一改良处理下 OM 较 CK 提升了31.80%;开花期综合改良的 TN 较 CK 显著提高了60.88%，而磷石膏单一改良处理下 TN 较 CK 提高了 39.65%，由此可见综合改良不仅在降低土壤 EC值上优于单一改良处理，还在 OM 和 TN 等指标上优于单一改良3.2盐渍土改良处理对群落结构的影响土壤微生物在盐碱地生态系统中起重要作用，挖掘和利用盐渍化土壤中耐盐碱的功能微生物，可以促进土壤的物质转化，改善盐碱土壤结构及土壤肥力，降低 pH 值及含盐量，从而有利于盐碱土的改良2 本研究发现变形菌门、拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门是该盐碱地的优势菌门 其他学者3，26，27 在河套灌区、黄河三角洲和宁夏盐碱地也监测出变形菌门、拟杆菌门和放线菌门为优势菌门 变形菌门可适应各种复杂环境，是盐碱土中最常见的微生物类群3，变形菌门相对丰度在富营养水平下增加28，本研究中改良处理均显著增加了 OM 含量，较 CK 增加了变形菌门的相对