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土壤微生物是土壤生态系统中的重要活跃组分，也是农田生物群落中的重要类群[1]，土壤微生物群落组成能快速响应土壤生态环境变化与环境胁迫，是评价土壤质量的重要指标[2]。真菌在土壤微生物中的占比仅次于细菌，参与土壤有机质的分解及腐殖质的形成等过程，是土壤养分循环的主要驱动者，在物质和能量循环过程中发挥着重要作用[3]。
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玉米秸秆还田是土壤有机质的重要来源之一[4]，其腐解过程也主要依靠土壤微生物来完成，主要分为3个阶段[2]，第1阶段是通过增加秸秆中的可溶性物质来积累腐殖质，以细菌产生作用为主；第2阶段是在腐殖质大量积累之后进行的秸秆木质素分解，以真菌产生作用为主；第3阶段是腐殖质的分解，以放线菌产生作用为主。 Blagodatskaya等[5]的研究发现，在秸秆腐熟的过程中，会发生优势菌群的演替，且真菌群落组成的变化会直接影响秸秆的腐熟过程。在玉米秸秆腐解过程中，易分解物质如糖类和多聚物等消耗速率较快，而难分解物质如木质纤维素等逐渐累积，真菌是腐解木质纤维素的优势菌群，其腐解玉米秸秆效率的速率一般远高于细菌[6]。因此，研究持续玉米秸秆还田后，土壤真菌群落组成与多样性的变化，对合理利用作物秸秆培肥地力具有重要意义。
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相关研究表明，土壤微生物群落特征受不同耕作方式的影响，保护性耕作与传统耕作相比，有利于增加土壤微生物多样性和微生物生物量[7]。而在玉米秸秆还田腐解的过程中，土壤微生物能够促进秸秆腐解并释放出有机质及氮磷钾等营养元素，提升秸秆还田培肥地力的效率[8]。
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合理的耕作方式和秸秆还田是农业生产中一项重要的技术措施，也是确保农业长期可持续发展的有效措施和途径之一。目前，分别探究不同耕作方式与秸秆还田对土壤微生物群落影响的研究较多，而结合2个方面，关于不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤微生物群落的影响研究较少，因此，本试验针对宁夏引黄灌区特定的土壤和气候条件，基于Illumina MiSeq高通量测序，开展秸秆还田和耕作方式对玉米根际土壤真菌群落影响的研究，以期为该地区玉米种植筛选出适宜的耕作方式、维持宁夏引黄灌区地力、改善农田生态环境、增加作物产量提供理论依据。
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1 材料与方法
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1.1 试验区概况
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试验于2019年4月23日～9月25日在宁夏农林科学院农作物研究所永宁县望洪基地进行，地处38°17′60″ N，106°12′0″ E，年平均气温8.7℃，无霜期167d，年有效积温约3245.8℃，年降水量160～280mm，年蒸发量1489mm左右。试验地前茬作物为玉米，土壤类型为灌淤土。土壤基础理化性质如下：有机质14.89g·kg-1、全氮1.21g·kg-1、全磷2.92g·kg-1、碱解氮33.3mg·kg-1、有效磷33.03mg·kg-1、速效钾168.56mg·kg-1、pH 8.87。
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1.2 试验设计
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供试玉米品种为先玉335，在不同处理下实行等行距种植，密度为82500株·hm-2，田间管理同当地大田，各处理玉米全生育期总施氮肥量相同，为375kg·hm-2，于播种前作为基肥施用。
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试验为随机区组设计，设6个处理：A，秸秆不还田 + 免耕；B，秸秆半量覆盖还田 + 免耕；C，秸秆全量覆盖还田 + 免耕；D，秸秆不还田 + 深翻；E，秸秆半量粉碎还田 + 深翻；F，秸秆全量粉碎还田 + 深翻。每个处理5次重复，共30个小区，每小区面积45m2；秸秆全量还田量为18000kg·hm-2，秸秆半量还田量为9000kg·hm-2，深翻还田处理中翻埋深度30cm，秸秆还田的所有措施均于2018年秋季灌水前完成。
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1.3 样品采集
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于2019年9月25日当天采用抖根法采集玉米完熟期根际土壤：每小区选取5个样点，首先去除植株根部上约5cm厚的土壤，挖取作物的完整根部，轻轻抖落不含根系的大块土壤，然后用刷子刷下附着在根毛上的土壤，混合即为根际土。所得土壤迅速过1mm的网筛，装入冻存管保存在液氮之中，于实验室移至-80℃冰箱内保存，用于高通量测序。
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1.4 测定项目与方法
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1.4.1 微生物真菌群落特征测定
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采用Illumina MiSeq二代测序平台对样本DNA片段进行双端测序（由上海派森诺生物测序公司完成），利用试剂盒omega EZNA soil extration kit提取玉米须根根围土壤中的真菌DNA样本，利用2%的凝胶电泳进行检测片段的选择与纯化。检测合格后，以真菌核糖体RNA特定基因片段等能够反映菌群组成和多样性的目标序列为靶点，利用微生物RDNA-ITS保守区域设计引物，上游引物： 5′-GAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3′； 下游引物： 5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′，进行特异性扩增。之后使用Illumin公司的TruSeq Nano DNA LT Library Prep Kit进行建库，在得到合格的文库后，在MiSeq机器上利用MiSeq Reagent Kit V3（600cycles）进行双端测序。
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1.4.2 土壤理化性质测定
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土壤容重（0～20、20～40cm土层）采用环刀联合法测定；土壤含水率（0～20、20～40cm土层）采用PICO-BT便携式土壤剖面水分速测仪测定；土壤全氮、碱解氮采用凯式定氮法测定；土壤全磷、有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定；土壤有机质采用重铬酸钾外加热法测定；土壤pH值采用1∶5土水比，pH-100B型笔式pH计测定；土壤全盐采用DDS-307A电导率仪测定。
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1.5 数据处理
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按照QIIME2的分析流程进行序列去噪、OTU聚类，并计算Simpson、Shannon、Pielou、Chao1、 Observed species以及OTU水平的 α 多样性指数[9-11]。利用R分析和生成韦恩图与优势真菌属的热图，冗余分析（RDA）利用Canoco 5.0进行。
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2 结果与分析
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2.1 不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌多样性的影响
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为了探究样本中发现的土壤真菌OTU数量随测序深度的变化趋势，验证测序数据量是否足以反映样本中的真菌多样性，制作了稀释曲线图（图1）。
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图1 土壤真菌的稀释曲线
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由图1可知，各处理下的土壤真菌稀释曲线皆逐渐趋于平缓，这表示各处理下的绝大部分OTU已被检测到，测序结果已基本可以准确反映当前样品内的真菌多样性，满足进行后续分析的要求。
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对比不同处理对土壤真菌丰富度与多样性的影响可得表1。由表1可知，各处理之间的土壤真菌多样性指数、均匀度指数与丰富度指数存在较大差异；C处理各指数均为全部处理中最低的；A、B、 D处理下的Simpson多样性与Shannon多样性皆显著大于另外3个处理，且彼此之间Simpson多样性未见差异，而Shannon多样性则表现为B>A>D；同时D处理虽然均匀度稍大于A、B处理，但土壤真菌丰富度显著低于A、B处理，而B处理仅稍高于A处理，说明A、B 2个处理在所有处理中拥有最佳的土壤真菌多样性与丰富度。
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2.2 不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌OTU数量的影响
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30个样本共得到5012个OTU，使用OTU韦恩图来进行土壤真菌群落分析，可得图2。由图2可知，在A、B、C、D、E、F这6个处理中的OTU数量分别为1248、1482、499、742、1148、1053；各处理共有OTU数量为232。此外各处理特有OTU数量分别为1016、1250、267、510、916、821，B处理下的特有OTU数量最多，C处理下的特有OTU数量最少。从还田量的角度来看，2种耕作方式皆在半量还田的条件下有OTU数量的最大值，且与其他还田量处理相比提升幅度较大，可知秸秆还田量显著影响了土壤真菌群落的组成；从耕作方式的角度来看，免耕显著提升了秸秆不还田与秸秆半量还田处理下的OTU数量，同时显著降低了全量还田处理下的OTU数量，虽然在不同秸秆还田量下土壤真菌OTU数量对耕作方式的响应存在差异，但耕作方式的变化皆引起了土壤真菌OTU数量的显著变化，可知耕作方式对土壤真菌群落产生了影响。
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注：不同处理的同一指数数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
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图2 不同处理下土壤真菌OTU分布的韦恩图
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进一步分析不同处理下各等级OTU统计结果可得表2，由表2可知，A、B 2个处理的土壤真菌门、纲、目、科、属、种水平下的OTU数量普遍大于其他处理；C处理下各个水平的OTU数量普遍小于其他处理，这也和各处理下的土壤真菌多样性指数相一致。
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注：表内为各处理样本中各等级OTU数量的平均数。
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整体来看，除A处理门水平平均OTU数量比E处理小0.2，使得门水平的OTU数量大小排列为B>E>A>F>D>C之外，其他水平上的OTU数量大小排列皆为B>A>E>F>D>C。
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2.3 不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌分类学组成的影响
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进一步分析不同处理下土壤真菌门、属水平分类学组成和分布情况，可得图3。由图3a可知，在各处理中，真菌物种主要分布在Calcarisporiellomycota、新丽鞭毛菌门（Neocallimastigomycota）、捕虫霉亚门（Zoopagomycota）、Aphelidiomycota、梳霉门（Kickxellomycota）、毛霉菌门 （Mucoromycota）、隐真菌门（Rozellomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）、芽枝霉门（Blastocladiomycota）、油壶菌门（Olpidiomycota）、球囊菌门（Glomeromy-cota）、被孢霉门（Mortierellomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、子囊菌门（Ascomycota），其中，子囊菌门、担子菌门和被孢霉门相对丰度较高，各处理中各菌门相对丰度大小排列前三的皆为子囊菌门> 担子菌门> 被孢霉门，相对丰度最小的菌门为Calcarisporiellomycota。
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由图3b可知，各处理中的真菌菌属主要包括拟棘壳孢属（Pyrenochaetopsis）、曲霉属（Aspergillus）、丛赤壳属（Nectria）、蜡蚧菌属（Lecanicillium）、拟青霉属（Simplicillium）、乳牛肝菌属 （Suillus）、马拉色霉菌属（Malassezia）、枝孢菌属 （Cladosporium）、湿伞属（Hygrocybe）、隐球菌属 （Cryptococcus）、枝葡萄孢属（Botryotrichum）、金孢属（Chrysosporium）、镰孢菌属（Fusarium）、无茎真菌属（Acaulium）、金黄蝶形担孢菌属 （Papiliotrema）、红酵母属（Rhodotorula）、蜡壳菌属（Sebacina）、子囊菌属（Archaeorhizomyces）、被孢霉属（Mortierella）、Symmetrospora。各菌属在各处理中相对丰度存在差异，其中，Symmetrospora、蜡壳菌属与子囊菌属的相对丰度在A、B、E处理中较大，在C、D、F处理中较小，且都在C处理中有相对丰度的最小值；被孢霉属在各处理中的相对丰度差异较小，在D处理中拥有最大值；红酵母属是F处理中的第1优势菌属，但在其他处理中丰度较小，且在深翻处理下的相对丰度大于免耕处理；金黄蝶形担孢菌属是C处理中的第1优势菌属，但在其他处理中丰度较小。
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从各处理的优势菌属来看，A、B 2个处理的第1、2优势菌属分别为 Symmetrospora 与子囊菌属；C处理中为金黄蝶形担孢菌属与被孢霉属；D处理中为被孢霉属与金孢属；E处理中为 Symmetrospora 与被孢霉属，F处理中为红酵母属与被孢霉属。从秸秆还田量的角度来看主要优势菌属 Symmetrospora 的相对丰度变化趋势可以发现，在免耕条件下，随着秸秆还田量的增加，秸秆半量还田处理较秸秆不还田处理相对丰度上升了8.65%，秸秆全量还田处理较秸秆不还田处理相对丰度却下降了99.72%；在深翻条件下，秸秆半量还田处理较秸秆不还田处理相对丰度上升了1414.13%，而秸秆全量还田处理较秸秆不还田处理相对丰度只提升了23.02%，由此可知，半量还田更有利于 Symmetrospora真菌的生存与繁殖。从耕作方式角度来看，免耕显著提升了在秸秆不还田条件下的 Symmetrospora 相对丰度，同时显著降低了秸秆半量还田与秸秆全量还田下的 Symmetrospora 相对丰度。
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图3 不同处理下土壤真菌门、属水平分类学组成和分布
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注：Cal：Calcarisporiellomycota；Neo：新丽鞭毛菌门Neocallimastigomycota；Zoo；捕虫霉亚门Zoopagomycota；Aph：Aphelidiomycota；Kic：梳霉门Kickxellomycota；Muc：毛霉菌门Mucoromycota；Roz：隐真菌门Rozellomycota；Chy：壶菌门Chytridiomycota；Bla：芽枝霉门Blastocladiomycota；Olp：油壶菌门Olpidiomycota；Glo：球囊菌门Glomeromycota；Mor：被孢霉门Mortierellomycota；Bas：担子菌门Basidiomycota；Asc：子囊菌门Ascomycota； Pyr：拟棘壳孢属 Pyrenochaetopsis；Asp：曲霉属 Aspergillus；Nec：丛赤壳属 Nectria；Lec：蜡蚧菌属 Lecanicillium；Sim：拟青霉属 Simplicillium；Sui：乳牛肝菌属 Suillus；Mal：马拉色霉菌属 Malassezia；Cla：枝孢菌属 Cladosporium；Hyg：湿伞属 Hygrocybe；Cry：隐球菌属 Cryptococcus；Bot：枝葡萄孢属 Botryotrichum；Chr：金孢属 Chrysosporium；Fus：镰孢菌属 Fusarium；Aca：无茎真菌属 Acaulium；Pap：金黄蝶形担孢菌属 Papiliotrema；Rho：红酵母属 Rhodotorula；Seb：蜡壳菌属 Sebacina；Arc：子囊菌属 Archaeorhizomyces；Mor：被孢霉属 Mortierella；Sym：Symmetrospora。
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由图3b可以得知，部分处理中并未含有全部菌属，如C处理中不存在蜡壳菌属、湿伞属、乳牛肝菌属，这也与表1中的真菌多样性结果相符合。
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2.4 不同耕作方式下玉米秸秆还田各处理间的物种差异分析
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为进一步对比各处理间的物种差异和相似性，进行了非量度多维尺度分析，可得图4。由图4可知，A、B处理下的所有样本与部分E处理样本间距较近，相似性高，差异程度小，而其他处理下的样本距离皆较远，相似性低，差异程度大，同一处理下均一性较差。因此，免耕结合秸秆不还田、半量覆盖还田与其他处理真菌群落差异较大。
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进一步对各处理下的土壤真菌进行LEf Se（LDA Effect Size）分析，并从中挑选出LDA值大于4的物种，可得图5。由图5可知，各处理中对真菌多样性差异发挥显著性作用的真菌物种数量与种类存在差别，A、B、C、D处理中具有4个分类，E、F处理中具有3个分类。其中A处理中为古生菌纲（Archaeorhizomycetes）、古根菌属（Archaeorhizomyces）、古根菌目（Archaeorhizomycetales）、古根菌科 （Archaeorhizomycetaceae）；B处理中为蜡伞科（Hygrophoraceae）、湿伞属（Hygrocybe）、蜡壳耳属 （Sebacina）、蜡壳耳科（Sebacinaceae）；C处理中为毛葡孢属（Botryotrichum）、金黄蝶形担孢菌属 （Papiliotrema）、Rhynchogastremataceae科、伞菌纲 （Agaricomycetes）；D处理中为耙齿菌属（Irpex）、 Merdarium纲、毛球壳科（Lasiosphaeriaceae）、子囊菌门（Ascomycota）；E处理中为Symmetrosporaceae纲、Coprosmae目、Symmetrospora 属；F处理中为红酵母属（Rhodotorula）、锁掷酵母科 （Sporidiobolaceae）、锁掷酵母目（Sporidiobolales），可以认为这些物种的真菌对各处理间的差异效果影响最大，起到了重要作用。
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2.5 不同处理对土壤理化性质的影响
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为了便于进一步分析各处理下土壤理化性质对土壤真菌群落结构的影响，首先对不同处理下的土壤理化性质进行分析，可得表3。如表3所示，在2种耕作方式下，各项指标皆在秸秆不还田处理下有最小值；在免耕条件下，碱解氮、有效磷在秸秆半量覆盖还田时拥有最大值，其他指标皆随秸秆还田量增加而升高，其中提升幅度最大的是秸秆全量覆盖还田下的土壤全氮，达到了60.00%。而在深翻条件下，所有指标皆随秸秆还田量增加而升高，且除土壤全氮外，秸秆全量还田下的其余指标皆与秸秆不还田处理存在显著差异，与不还田相比，提升最大的是秸秆全量粉碎还田下的碱解氮与全磷，提升幅度分别为76.01%与69.57%，秸秆还田能够有效地提升各土壤养分的含量，并提升土壤pH值与土壤电导率。
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图4 不同处理下土壤真菌非量度多维尺度分析
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图5 不同处理下土壤真菌LDA值分布
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在2种耕作方式之间进行比较，与免耕条件下相比，深翻条件下的全氮、碱解氮、全磷、有机质、有效磷、速效钾、pH、电导率分别平均提升了17.24%、16.37%、7.64%、14.12%、14.84%、-1.30%、0.64%、-1.63%，可知深翻结合秸秆粉碎还田可以有效提升大部分的土壤养分指标，并提高土壤pH值，降低土壤电导率。这可能是因为在秸秆粉碎条件下将其翻入土层可以增加秸秆与土壤、水分的接触面积，有效促进秸秆的腐熟，进而提升了土壤养分含量。
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注：不同处理的同一指标数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
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2.6 不同处理下真菌群落结构与土壤理化性质的关系
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为进一步明确不同土壤环境对真菌群落结构的影响，将不同耕作于秸秆还田方式下的土壤理化性质（全盐、有效磷、有机质、全磷、碱解氮、速效钾、全氮、容重、土壤含水量）以及属水平下的真菌群落组成，进行冗余分析（RDA），以直观、清晰地反映出土壤理化性质与土壤酶活性对土壤真菌群落遗传多样性及优势类群的影响。由图6可知，第1排序轴（PDA1）与第2排序轴（PDA2）分别解释了样本中65.02%与10.73%的变异，两者合并解释了75.75%的总变异。各土壤理化性质中，pH值射线最长，其次为有机质，可以看出pH值与有机质对土壤真菌群落影响程度最高，从6个处理的分布来看，C、D处理主要分布在PDA1坐标轴的正方向，而A、B、F处理主要分布在PDA1坐标轴的负方向，E处理分布较为分散；而在PDA2坐标轴上，D、E处理主要分布在正方向，A、B、C、F处理主要分布在负方向。A、B、F处理下的样本分布距离较近，说明这3种处理下的土壤真菌群落相似，C、D、E处理下的样本分布距离较远，说明这3种处理下的土壤真菌群落有各自独特的特点。对于免耕条件下的3个处理，秸秆不还田与半量覆盖还田处理皆分布在PDA1坐标轴的负方向，且分布在原点附近，秸秆全量覆盖还田则主要分布在PDA1坐标轴的正方向；深翻条件下，秸秆不还田与秸秆半量粉碎还田主要分布在PDA2坐标轴的正方向，秸秆全量粉碎还田则主要分布在PDA2坐标轴的负方向，同时还可以看出，土壤pH值与有机质对免耕结合土壤全量覆盖还田下的土壤真菌群落影响较大，土壤pH值、有机质、全盐、全氮、速效钾与金黄蝶形担孢菌属、无茎真菌属在PDA2坐标轴上与金孢属、镰孢菌属呈正相关，碱解氮、全磷、有效磷、土壤容重PDA1坐标轴上呈正相关。综上所述，土壤pH值和有机质对土壤真菌群落多样性的影响显著，是本研究中土壤真菌群落类型的主要影响因子。
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图6 土壤真菌群落结构与土壤理化性质的多元分析
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注：EC：全盐；AP：有效磷；SOM：有机质；TP：全磷；AN：碱解氮； AK：速效钾；TN：全氮；pb：容重；WC：土壤含水量；真菌属有： Symmetrospora、被孢霉属 Mortierella、子囊菌属 Archaeorhizomyces、蜡壳耳属 Sebacina、红酵母属 Rhodotorula、金黄蝶形担孢菌属 Papiliotrema、无茎真菌属 Acaulium、镰孢菌属 Fusarium、金孢属 Chrysosporium、枝葡萄孢属 Botryotrichum。
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3 讨论
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3.1 耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落OTU数量、多样性的影响
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不同的耕作方式会形成不同的土壤含水量、养分含量、透气性和温度，进而导致土壤真菌群落OTU数量与多样性发生改变。而在玉米秸秆还田后，同样能刺激土壤真菌活性，且不同的耕作方式结合不同的秸秆还田措施会使得土壤真菌群落发生不同的响应[12]。本研究结果表明，采用免耕结合秸秆半量覆盖还田会得到最佳的土壤真菌多样性指数与土壤真菌OTU数量，其次为免耕结合秸秆不还田，且2种耕作方式结合半量还田下的土壤OTU数量均大于结合全量还田，与崔正果等[13]的研究结果相似。同时本研究还发现，免耕处理下秸秆全量覆盖还田处理土壤真菌OTU数量与土壤真菌多样性指数低于秸秆不还田处理，在深翻处理下的大小关系则相反，这与蔡晓布等[14]的研究结果类似；其原因可能是因为在免耕结合秸秆全量覆盖还田条件下，土壤通气情况、温度与墒情都会发生变化，这种变化有利于土壤固氮菌的增加，却对真菌群落没有显著影响，部分条件下还会因为其他微生物的大量繁殖限制土壤真菌的生长繁殖[14]，驱使土壤由“真菌型”向“细菌型”转变[15]；有相关研究表明，在深翻结合秸秆粉碎还田处理下，细菌、真菌、放线菌的OTU数量与多样性指数会发生同步提高，且真菌数量会随着秸秆还田量的增加呈现先增后减的趋势，最低点为秸秆不还田处理[16]，本研究的结果与之吻合。
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将2种耕作方式下的土壤真菌OTU数量进行对比可以发现，免耕处理显著提升了秸秆不还田与秸秆半量还田处理下的土壤真菌OTU数量，这是因为免耕与深翻相比避免了对土壤环境的破坏，降低了耕作层的土壤容重，增加了土壤中毛管孔隙的数量，这些变化提高了耕层土壤的持水量，进而提高了微生物的代谢活性[17]。而在秸秆全量还田处理下，免耕处理的土壤真菌OTU数量显著低于深翻处理，这是免耕覆盖条件下多种因素共同作用的结果[18]，上述已做讨论。
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3.2 耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落分类学组成的影响
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相关研究表明，不同的耕作方式[18] 与秸秆还田方式[2] 对土壤真菌群落的组成有较大的影响。本研究结果显示，由门分类水平来看，在不同耕作方式与秸秆还田方式下，子囊菌门、担子菌门和被孢菌门，均为农田耕层土壤耕层的优势真菌，与前人研究结果相一致。代红翠等[19]研究华北平原地区小麦-玉米不同耕作和秸秆还田方式下的土壤真菌群落分类学组成时发现，子囊菌门和担子菌门在不同处理中皆为优势菌门；耿德洲等[20]研究黄土高原人工草地土壤真菌群落组成时发现优势真菌为子囊菌门与被孢菌门。但有部分前人研究结果与本研究结果相近但并不完全一致，如季凌飞等[21]于云南茶园、聂三安等[22]于黄泥田所得研究结果，其优势真菌皆为子囊菌门、担子菌门和接合菌门。本研究结果表明，虽然在不同处理之间优势菌门相似，但其相对丰度存在较大差异。从秸秆还田量的角度来看，秸秆还田提高了担子菌门的相对丰度，降低了子囊菌门的相对丰度，其原因可能是秸秆内含有丰富的木质素，而担子菌门中的主要种群如白腐真菌，可以高效分解木质素[23]，秸秆还田为担子菌提供了适宜的生长环境，从而促进其快速增长；同时，本研究供试土壤平均pH值为8.87，未在子囊菌门的最适生长pH值8到8.5[24]之间，再加之担子菌门等其他菌门的大量繁殖，共同限制了子囊菌门真菌的繁殖。从耕作方式的角度来看，免耕结合秸秆不还田、秸秆全量还田处理可以提高担子菌门的相对丰度并降低子囊菌门的相对丰度；结合秸秆半量还田可以提高子囊菌门的相对丰度，降低担子菌门的相对丰度。
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由属分类水平来看，不同耕作方式与秸秆还田方式下的优势菌属差异较大。所有处理中共有的优势菌属为被孢霉属，其在免耕处理下的相对丰度稍小于深翻处理，且在各处理中的相对丰度差异较小，说明其在供试土壤中分布广泛，这也与冯翠娥等[25]在宁夏旱区得到的研究结果相一致；部分占比较小的菌属在各处理中相对丰度较为接近。对于主要的优势菌属，免耕处理显著提高了无茎真菌属、红酵母属以及蜡壳菌属的相对丰度，显著降低了红酵母属的相对丰度，而对另外2个主要优势菌属被孢霉属与 Symmetrospora 相对丰度的影响在不同秸秆还田量处理下表现有所不同，这可能是由于不同耕作方式与秸秆还田量二者共同作用使得土壤团聚体大小组分、还田秸秆的腐熟程度不同，导致土壤中有机添加物质量的差异，从而使得土壤真菌生长发育受到了影响[26-27]。不同耕作方式与秸秆还田量下，各菌属对土壤真菌群落变化的贡献大小有所不同，其中免耕结合秸秆不还田处理下对处理间差异贡献最大的菌属为古根菌属，目前古根菌属对于作物生长发育的影响仍不够明确[28-29]，但有相关研究表明古根菌属可以与形成菌根的真菌有所互动[30]；免耕结合秸秆半量覆盖还田处理下对差异贡献最大的菌属为湿伞属与蜡壳耳属，二者均为腐生真菌，对秸秆的腐熟和土壤养分含量的提升起到了促进作用；免耕结合秸秆全量覆盖还田处理下对差异贡献最大的菌属为毛葡孢属与金黄蝶形担孢菌属，这2个菌属也大多为腐生真菌；深翻结合秸秆不还田处理下对差异贡献最大的菌属为耙齿菌属，这一菌属可以高效的腐解木质素，但在此处理中作用受到限制；深翻结合秸秆半量深翻还田处理下对差异贡献最大的菌属为 Symmetrospora，然目前其对于作物生长发育的影响仍不够明确；深翻结合秸秆全量深翻还田处理下对差异贡献最大的菌属为红酵母属，为腐生真菌，但其主要功能为分解脂肪，对于秸秆腐熟的促进作用不如其他腐生真菌。整体看来，在免耕条件下进行秸秆还田，会促进部分有益菌属繁殖，被促进菌属又会对秸秆腐熟产生促进作用，形成良性循环，这一结果与王小玲等[31]的研究结果类似。
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3.3 土壤真菌群落组成及功能的相关因子分析
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不同耕作方式与秸秆还田方式可对土壤理化性质产生显著影响，进而影响土壤微生物生物量和群落结构。本研究对各处理下的土壤真菌群落进行多维尺度分析，结果表明不同耕作方式与秸秆还田方式下土壤真菌群落组成具有显著差异，且各个处理内部样品之间的均一性也有差别。进一步通过RDA分析对可能造成差异的因子做进一步分析，可以发现各项土壤理化性质不同菌属的生长繁殖关系密切，这是因为不同菌属生长繁殖的适宜环境条件有所差别，而不同处理间的土壤理化性质差异会引发空间异质性，进而影响土壤真菌群落的组成[32]。本研究结果表明，土壤pH值与土壤有机质是土壤真菌群落类型的主要影响因子，对于不同耕作方式与秸秆还田方式下的主要优势菌属， Symmetrospora、子囊菌属、蜡壳耳属、红酵母属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响；被孢霉属与无茎真菌属主要受土壤有机质、含水量、全盐、速效钾、pH值、全氮的影响。
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4 结论
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免耕结合秸秆半量覆盖还田可以得到最优土壤真菌OTU数量与多样性，结合秸秆全量覆盖还田可能会在多因素共同影响下降低土壤真菌OTU数量与多样性。在免耕条件下进行秸秆还田，会促进部分有益菌属繁殖，被促进菌属又会对秸秆腐熟进行反促进，形成良性循环，同时降低致病菌纲的相对丰度。土壤pH值与土壤有机质是土壤真菌群落类型的主要影响因子，不同耕作方式与秸秆还田方式下的主要优势菌属 Symmetrospora、子囊菌属、蜡壳耳属、红酵母属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响；被孢霉属与无茎真菌属主要受土壤有机质、含水量、全盐、速效钾、pH值、全氮的影响。
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摘要
研究宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米配套模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成及功能的影响，探究土壤真菌群落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。以宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米连作农田土壤为研究对象，采用 Illumina MiSeq 高通量测序技术，分析 2 种耕作方式（免耕与深翻）与 3 种秸秆还田方式（不还田、秸秆半量还田与秸秆全量还田）定位试验条件下，玉米成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异，并结合土壤理化性质，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。结果表明，免耕结合秸秆半量覆盖还田处理土壤真菌多样性指数表现最优，免耕条件下秸秆不还田与秸秆半量还田处理土壤真菌 OTU 数均多于深翻，秸秆全量还田处理则相反。各处理优势真菌种群存在明显差异，子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、粪壳菌纲、Symmetrospora 属、被孢霉属和子囊菌属在各处理中相对丰度普遍较高；免耕处理对不同真菌物种存在不同的影响，可以促进参与木质素腐解的真菌生长发育，降低致病真菌的相对丰度。耕作方式对真菌群落组成的影响显著，免耕结合秸秆不还田、秸秆半量覆盖还田处理下土壤真菌群落组成稳定性较强，其余处理的土壤真菌群落组成稳定性则较差。各处理对真菌群落组成贡献较大的真菌物种存在差异。土壤理化性质与不同菌属的生长繁殖关系密切，主要优势菌属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响。本研究发现，不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落 OTU 数量、多样性参数以及群落组成，不同的土壤理化性质也是影响各真菌菌属生长繁殖的主要因素；免耕结合适宜的秸秆覆盖还田量能够促进土壤中易腐解秸秆的菌属生长繁殖，利于形成秸秆还田生态圈的良性循环，促进农田土壤生态系统稳定。
Abstract
Studying the effects of different tillage and straw returning methods on the composition and function of soil fungal community under the matching mode of straw returning and direct-groin corn harvesting in Ningxia Yellow River Diversion Irrigation Area，and investigating the biological mechanisms of soil fungal communities in response to different tillage and straw harvesting methods，in order to provide theoretical basis for optimizing tillage and straw harvesting methods and improving soil fertility．Taking the continuous cropping soil of straw returning to field and direct-grain corn harvesting in the Ningxia Yellow River Diversion Irrigation Area as the research object，Illumia Miseq high throughput sequencing technology was used to analyze the differences in soil fungal community structure and function during the maize maturity period under the conditions of two farming methods（no-tillage and deep-tillage）and three straw returning methods（no-straw returning to the field，returning half amount of the straw to the field，and returning full amount of straw to the field），and combined with the soil physical and chemical properties，and the environmental drivers of soil fungal community structure and function changes in farmland were further investigated．The results showed that the soil fungal diversity indices were best in notillage combined with half amount of straw mulching，and the number of soil fungal OTU was higher in both no-tillage and half amount of straw mulching treatments than in deep-tillage，while the opposite was true for full amount of straw mulching treatment．The dominant fungal populations were significantly different among treatments，with Ascomycota， Basidiomycota，Mortierellomycota，Sordariomycetes，Symmetrospora，Mortierella and Archaeorhizomyces generally having higher relative abundance in each treatment．No-tillage treatment had different effects on different fungal species，and it promoted the growth and development of fungi involved in lignin decay and reduced the relative abundance of pathogenic fungi． No-tillage combined with no-straw return and straw half mulch return treatments were more stable，while the remaining treatments were less stable．The fungal species that contributed more to the fungal community composition differed among treatments．Each soil physicochemical property was closely related to the growth and reproduction of different fungal genera，and the main dominant fungal genera were mainly influenced by soil alkaline nitrogen，total phosphorus，available phosphorus and bulk density．Different tillage and straw return methods change the number of OTU，diversity parameters and community composition of soil fungal communities，and different soil physicochemical properties are also the main factors affecting the growth and reproduction of each fungal genus；no-tillage combined with appropriate amount of straw mulch return can promote the growth and reproduction of fungal genera in soil that can easily decompose straw，which is conducive to the formation of a virtuous cycle of straw return ecosphere and maintain the health of farmland soil ecosystem.