施肥是提升土壤肥力，改善土地生产力的重要农业管理措施^[1-2]，而土壤细菌在维持土地生产力，促进土壤碳、氮分解、转化和循环过程中起着至关重要的作用^[3]，其数量、多样性以及群落结构变化均会对土壤肥力和农业可持续性发展产生影响^[4]。长期培肥能显著增加土壤有机碳含量，改善土壤物理、化学和生物特性，提升土壤肥力^[5]。当肥力水平较低时，化肥的施用增加了土壤细菌群落，而有机肥的施用则增加了古菌群落^[6]。Wang 等^[7]在对黑土玉米根际土壤细菌研究上发现，有机肥的施入可以缓解长期化肥施用所造成的土壤细菌多样性下降状况；单施有机肥或有机、无机肥配合施用下促进了土壤细菌多样性的增加^[8]；长期有机、无机配施也可以增加土壤细菌丰富度、多样性和均匀度指数^[9]。刘东海等^[10]基于黄棕壤长期定位试验发现，长期常量有机肥施用后，土壤细菌多样性提高；但高量有机肥和氮、磷、钾肥配合施用会导致细菌多样性降低。然而，Ahn 等^[11]发现，利用水稻秸秆翻压还田对土壤细菌群落多样性无明显影响。可见，土壤细菌群落会对不同施肥措施产生不同响应，其变化很可能与肥料种类、施肥量、施用方式、施用时间长短所导致的土壤环境差异有关。

宁夏中部旱作区降水稀少，蒸发强烈，土壤有机碳含量低、矿化剧烈。旱作区长期施用化肥在增加粮食产量的同时，也给农田土壤质量和农业可持续发展带来挑战。生物有机肥作为一种兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料，在改良土壤，增强土壤保水、保肥、供肥能力等方面的研究已有较多报道^[12-13]，在宁夏旱作区也得到了一定的推广应用，但其肥效及成本是影响其广泛应用的重要因素。此外，有关长期采用不同有机物料与化学肥料配合培肥对旱作区农田土壤细菌多样性的驱动机制及其对土壤质量的影响仍存在不同结论^[14-15]。因此，本试验以连续定位培肥 11 年的灰钙土为研究对象，利用高通量测序方法，探究长期以化学肥料为主导，不同用量及来源有机物料持续输入对土壤肥力、土壤细菌群落及多样性的影响机制；比较不同有机物料的培肥效果，阐明影响土壤质量的驱动因素，期望为宁夏中部干旱区合理有机肥料选择及提升土壤肥力、促进作物产量提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏同心县王团镇北村（36°51′N， 105°59′E），属于中温带干旱性大陆气候，年均降水量为 272.6 mm，年均蒸发量 2740 mm，供试土壤为灰钙土。试验地为 2010 年秋季新推耕地，试验前 0~20 cm 土壤基础理化性状为全氮 0.18 g/kg、全磷 0.65 g/kg、有机质 4.78 g/kg、碱解氮 9.13 mg/kg、有效磷 9.32 mg/kg、速效钾 97.08 mg/kg、 pH 9.20。

1.2 试验设计

试验开始于 2011 年 4 月，采用单因素随机区组设计，设 4 个处理，分别为，处理 1（T0），不施肥；处理 2（T1），单施化肥；处理 3（T2），化肥配施高量外源有机物料[羊粪用量 37500 kg/hm²，羊粪（风干基）中有机碳含量平均约为 33.6%，全氮 21.93 g/kg，全磷（P₂O₅）14.33 g/kg，全钾 （K₂O）7.72 g/kg，全盐 4.69 g/kg，pH 7.93]，年输入的羊粪平均约折合有机碳总量为 12600 kg/hm²； 处理 4（T3），化肥配施低量外源有机物料（生物有机肥施用量为 1200 kg/ hm²，采用山东泉林嘉有机肥料有限责任公司生产的生物有机肥，其成分为黄腐酸≥ 12%，有机质≥ 40%，枯草芽孢杆菌 + 巨大芽孢杆菌 + 胶冻样类芽孢杆菌≥ 0.5 亿个 /g），年输入的生物有机肥约折合有机碳总量为 365 kg/hm²。羊粪及生物有机肥的用量均为当地农民习惯施用量。试验设 3 次重复，小区面积为 90 m²（15 m×6 m）。

2011—2016 年，种植作物为马铃薯-马铃薯-油用向日葵-马铃薯-油用向日葵-油用向日葵。2017 年后，均种植玉米，玉米采用宽窄行种植（宽行行距为 70 cm、窄行行距 40 cm，株距 20 cm），不同年份间的栽培管理模式一致。马铃薯、油用向日葵的氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）肥每年施用量分别为 391.35、195.6 和 210 kg/hm²；玉米的氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）肥每年施用量分别为 390、187.5 和 75 kg/hm²。羊粪和生物有机肥均在头一年的秋季结合整地施入对应处理小区，70% 的化学氮肥及全部磷、钾肥春播前结合整地基施，剩余 30% 的化学氮肥追施。T1~T3 处理中，化学肥料的氮、磷、钾年度施用总量相同。每年在玉米成熟期，对各小区进行实收测产，分析玉米穗粒数、百粒重、公顷穗数等产量性状指标。

1.3 样品采集

2021 年秋季，在玉米收获前，采用多点取样法采集不同处理 0~20 cm 土层土壤样品；为减少处理间的误差，各试验小区均采集独立样本 2 个，共采集 36 个土样，放入冰盒带回实验室。部分土样过 1 mm 筛，保存于-80℃冰箱，用于土壤细菌群落结构及多样性分析；部分样品保存于 2~8℃，用于土壤铵态氮和硝态氮测定；部分土样自然风干后，用于土壤理化性质测定。

1.4 测定方法

1.4.1 土壤理化性质测定

土壤全氮、有机质、全磷、有效磷、碱解氮、速效钾分别采用凯氏定氮法、重铬酸钾容量-外加热法、H₂SO₄-HClO₄ 消煮-钼锑抗比色法、Olsen 法、碱解扩散法、NH₄OAc 浸提-火焰光度法^[16] 测定；土壤 pH 采用 PHSJ-4F pH 计（上海仪电科学仪器股份有限公司）测定（土水比 1∶5）；土壤铵态氮、硝态氮用 1 mol/L KCl 浸提，连续流动注射分析仪（AMS Alliance Futura）测定。

1.4.2 土壤样品的 DNA 提取和 PCR 扩增

土壤细菌 DNA 提取采用 Fast DNA Spin Kit（MP Biomedicals，Santa Ana，CA，USA）试剂盒，按照说明书步骤进行提取。采用 Nanodrop 对 DNA 进行定量检测，1.2% 琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 提取质量。选择细菌 16S rDNA 基因的 V3—V4 区域进行扩增，前引物序列为 338F（5′-ACTCCTACGGGA GGCAGCA-3′）和后引物序列 806R（5′-GGACT ACHVGGGTWTCTAAT-3′）。PCR 反应体系及扩增程序见文献^[17]，扩增产物经检测回收后，文库构建和高通量测序委托上海派森诺生物科技有限公司完成。

测序文库采用 Illumina 公司的 TruSeq Nano DNA LT Library Prep Kit 制备，利用 Illumina NovaSeq PE250 平台测序。原始下机数据根据序列质量进行初筛，按照 QIIME2 dada2 分析流程进行去引物、质量过滤、去噪、拼接和去嵌合体等步骤。对于细菌的 16S rRNA 基因，采用 QIIME2 的 classify-sklearn 算法，选用 Greengenes 数据库，在 QIIME2 软件中使用默认参数，使用预先训练好的 Naive Bayes 分类器进行物种注释，获得每个样本中的细菌群落在各分类水平的具体组成。

1.5 数据统计分析方法

采用 Excel 2010 进行数据整理；土壤理化性质及细菌群落组成、多样性指数间的差异采用 Oneway ANOVA，Dunn-Sidak 检验。运用 SPSS 22.0 进行 Pearson 相关性分析；土壤细菌群落 β 多样性经 999 次蒙特卡洛随机置换后，采用 ANOSIM 检验； 冗余分析（RDA） 采用 Canoco 5.0 进行。在 95% 的置信水平下，采用 AMOS V 22.0，进行结构方程模型（SEM）构建，分析长期不同培肥方式影响下，土壤理化性状指标与细菌群落结构、多样性间假设的因果关系及显著性与效应。采用 Origin 2021 绘图。

2 结果与分析

2.1 长期施肥对土壤理化性质的影响

由表1 可见，连续培肥 11 年后，各处理间土壤全氮、全磷、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮和 pH 有显著性差异（P<0.05）。与 T0 处理相比，单施化肥以及羊粪有机肥、生物有机肥与化肥配合施用均增加了土壤全氮、全磷、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的含量。与 T3 处理相比，T2 处理的土壤全氮、全磷、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和铵态氮分别提高了 18.75%、 7.69%、61.78%、56.59%、40.47%、50.47% 和 21.49%。与 T0 处理相比，T3 处理也显著降低了土壤 pH 和硝态氮含量（P<0.05）；但 T1 与 T2 处理间 pH 无显著差异。

注：表中数值为平均值 ± 标准差，同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。下同。

连续不同有机肥料与化学肥料培肥试验下，玉米产量变动幅度较大。与 T0 相比，各处理间有极显著性差异（P<0.05）。单施化学肥料，羊粪有机肥、生物有机肥与化学肥料配合施用下玉米产量较 T0 处理分别提高了 2.66、3.07 和 2.56 倍。T2 处理的玉米增产效果最显著，其单位面积的玉米生产力水平较 T1 处理提高了 15.29%。但 T3 与 T1 处理相比，玉米产量无显著差异。

2.2 长期施肥对土壤细菌群落组成的影响

高通量测序结果表明，4 个处理共获得 28 门、 83 纲、164 目、251 科和 431 属土壤细菌。T0 处理共有 25 门、83 纲、164 目、244 科和 372 属，羊粪有机肥、生物有机肥与化肥配合连续施用的 T2、 T3 处理较 T0 处理均增加了 7 科、59 属。放线菌门 （Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为各处理下土壤的优势菌门 （相对丰度≥ 5%）（图1a）；其中，相对丰度较高的放线菌门（P<0.01）、变形菌门（P<0.01）、拟杆菌门（P<0.01）和硝化螺旋菌门（P<0.05）在各处理间有极显著或显著性差异。与 T0 处理相比， T2、T3 处理降低了土壤放线菌门相对丰度，增加了绿弯菌门、拟杆菌门和厚壁菌门相对丰度；与 T3 处理相比，T2 处理降低了土壤放线菌门相对丰度，增加了绿弯菌门和拟杆菌门相对丰度。与 T1 处理相比，羊粪有机肥、生物有机肥与化肥配施处理下土壤硝化螺旋菌门细菌相对丰度呈现降低的趋势，降低幅度达到 26.67%~46.67%，处理间有显著性差异（P<0.05）。

在属水平上，细菌优势属是类诺卡氏菌属（Nocardioides）、KD4-96 和 Subgroup_6（图1b）。土壤细菌优势属的组成和相对丰度存在差异，其中芽球菌属（Blastococcus）（P<0.01）和红杆菌属（Solirubrobacter）（P<0.01）在各处理之间有极显著差异。与 T0 相比，羊粪有机肥、生物有机肥与化肥配合的施肥管理措施提高了 KD4-96、降低了类诺卡氏菌属、芽球菌属和土壤红杆菌属相对丰度。T2 处理下土壤类诺卡氏菌属、芽球菌属和红杆菌属相对丰度较 T3 处理分别降低了 41.15%、41.67% 和 27.45%，两者间有显著差异（P<0.05）；T2 处理影响下的土壤气微菌属（Aeromicrobium）、67-14 和红杆菌属相对丰度的下降幅度高于 T3 处理，但两者间无显著差异。

注：a 为门水平，b 为属水平；** 和 * 分别表示处理在 0.01 和 0.05 的差异显著性。

2.3 长期施肥对土壤细菌群落多样性的影响

与 T0 处理相比，T1、T2 处理下土壤细菌物种数、细菌群落的辛普森指数、香农指数、Chao1 指数和均匀度指数有显著性差异（P<0.05）（表2）； T1、T2 处理下的细菌物种数、Chao1 指数和香农指数分别增加了 5.85%~12.41%、10.42%~18.25% 和 0.46%~3.76%；以羊粪有机肥与化肥配合施肥的长期管理方式，比生物有机肥与化肥配合培肥更有利于促进土壤细菌群落的多样性和丰富度提升。

非度量多维度尺度分析（NMDS）反映了土壤细菌群落组内及组间的相似性（Stress=0.0752）。图2 可见，不同处理下土壤细菌群落 β 多样性产生了显著差异，形成了不同细菌群落空间分布结构。 T0 与 T1 和 T3 处理间细菌群落结构组成的空间分布聚集在相同的空间位置，尽管细菌群落组内的差异性大于组间的差异，但处理组间的群落相似性却较高。采用 ANOSIM 检验，进行 999 次蒙特卡洛随机置换后发现，土壤细菌群落结构在 T2 处理下与其它处理间存在极显著差异（R=0.409，P=0.001），其群落组成的相似性与其他处理间的差异最大。可见，羊粪有机肥配合化肥施肥的长期管理方式更容易改变土壤细菌群落 β 多样性。

2.4 土壤细菌群落多样性、丰富度与土壤理化性状及产量间的相关性分析

Pearson 相关分析（ 表3） 表明，土壤细菌物种数、细菌群落的辛普森指数、香农指数、 Chao1 指数和均匀度指数与土壤有机质间均有显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关；细菌物种数、细菌群落的辛普森指数、香农指数和 Chao1 指数与土壤铵态氮呈显著（P<0.05）或极显著 （P<0.01）正相关；土壤细菌群落的辛普森指数与土壤全磷、碱解氮、速效钾和 pH 呈显著或极显著正相关；土壤细菌群落的均匀度指数与土壤速效钾和 pH 也有较好的相关关系。

长期羊粪有机肥、生物有机肥与化学肥料配合施用后，玉米产量与土壤理化指标和微生物群落之间的关系结果表明，除 pH 外，玉米产量与其他理化性质间均有显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）的正相关关系；玉米产量与土壤细菌物种数、细菌群落辛普森指数、香农指数、Chao1 指数和均匀度指数呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关关系。

注：* 和 ** 分别表示 P<0.05 和 P<0.01。

冗余分析（RDA）结果表明，在细菌门水平分类学组成中，第 1 排序轴（66.22%）、第 2 排序轴（5.03%）能够在累积变量 71.25% 水平上揭示土壤环境因子对土壤细菌群落组成影响的变异（图3a）。连续 11 年施肥后，土壤有机质、pH、速效钾、全磷、全氮、碱解氮等与土壤拟杆菌门、变形菌门细菌的相对丰度有正相关关系，与放线菌门相对丰度间有负相关关系；土壤 pH 与细菌绿弯菌门、硝化螺旋菌门、芽单胞菌门、酸杆菌门以及几科河菌门的相对丰度间也有正相关关系。但蒙特卡洛检验的前向选择显示，本试验中仅土壤有机质（P=0.001）、pH（P=0.003）、速效钾（P=0.049） 对土壤基于门水平上的细菌群落组成有极显著或显著性影响。可见，长期单独施用化肥，羊粪有机肥、生物有机肥与化学肥料配合施用的管理措施下，土壤有机质、pH、速效钾是驱动土壤细菌基于门水平相对丰度变化的关键因素。

属水平分类学组成下，第 1、2 排序轴分别能在累积变量 42.75%、12.32% 上揭示土壤理化性质对土壤细菌属水平分类组成的影响（图3b）。土壤 pH 与土壤 KD4-96、Subgroup_6 属相对丰度呈正相关，与其他菌属相对丰度均呈负相关；土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾等与原小单胞菌属、土壤红杆菌属、斯科曼氏球菌属（Skermanella）、气微菌属（Aeromicrobium）、芽球菌属、类诺卡氏菌属等属细菌相对丰度有负相关关系。蒙特卡洛检验表明，土壤有机质（P=0.002）、pH（P= 0.021）、全氮（P=0.049）是驱动细菌群落属水平组成变化的主要因素；这 3 个因子能分别解释不同施肥管理措施下，各处理间土壤细菌属水平上的差异，其对应解释量分别为 35.8%、18.4% 和 12.2%。

注：a 图为门水平，b 图为属水平。Actinobacteria 放线菌门；Proteobacteria 变形菌门；Chloroflexi 绿弯菌门；Acidobacteria 酸杆菌门；Gemmatimonadetes 芽单胞菌门；Bacteroidetes 拟杆菌门；Firmicutes 厚壁菌门；Rokubacteria 几科河菌门；Nitrospirae 硝化螺旋菌门；Nocardioides 类诺卡氏菌属；KD4-96；Subgroup_6；Blastococcus 芽球菌属；Aeromicrobium 气微菌属；67-14；Skermanella 斯科曼氏球菌属；Solirubrobacter 土壤红杆菌属；Promicromonospora 原小单胞菌属；SOM、TN、TP、AN、NH₄ ⁺-N、NO₃^--N、AP、AK、pH 分别指土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾、pH。

为阐明长期施肥对土壤肥力及土壤细菌群落和多样性变化的驱动因素；试验构建了结构方程模型 （SEM），分析了长期施肥管理对土壤细菌群落组成及多样性的影响效应。SEM 拟合结果为 x² =2.104， df=4，P=0.717，RMSEA=0.00，GFI=1.00，说明模型适配良好，能代表自变量和因变量的关系（图4）。该模型解释了长期施肥管理措施对土壤细菌群落组成和群落多样性影响变化的 68.9% 和 45.0%。土壤有机质对细菌群落的多样性变化有显著正效应（P<0.05），也能够通过对土壤养分特征的影响，对细菌群落的物种组成产生极显著的间接影响（P<0.01）。土壤 pH 对土壤细菌群落组成、物种多样性变化均有极显著（P<0.01）和显著（P<0.05） 正效应。总体而言，土壤有机质和土壤 pH 是影响长期施肥管理措施下农田土壤细菌群落变化的主要因子，其所产生的直接或间接效应较土壤铵态氮的相互作用关系（表3）的影响更显著、效应更明显。

注：利用 SEM 估算土壤理化性状对土壤细菌群落结构组成及多样性的影响。养分含量为 TN、AN、NH₄ ⁺-N、NO₃^--N、TP、AP 和 AK 进行 Z-score 标准化之后求均值所得。实箭头和虚箭头分别表示显著路径和不显著路径，* 表示 0.01<P<0.05；*** 表示 P<0.001。路径上的数值表示标准化路径系数，正数表示正相关关系。R² 值表示每个变量的方差被解释所占的比例。

3 讨论

3.1 长期施肥对土壤理化特性的影响

试验中，长期施肥显著提高了旱作区农田土壤全氮、全磷、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和铵态氮等养分含量，其中化肥与羊粪有机肥相结合的施肥管理措施效果最显著，这与 Chen 等^[18]的研究结果一致。长期单施化肥、有机肥与化肥配施均能增加土壤中碳、氮等养分含量^[19]；有机肥的持续投入，能改善土壤理化性质，提高土壤有机质含量和养分有效性，使土壤肥力显著提升^[20]。有机质是土壤肥力持续供应的有效保障。研究表明，较高量有机肥的施入有利于土壤有机碳的累积，低量或者不施有机肥对土壤有机碳的累积影响不明显^[21]；由于羊粪等有机肥的施入可以直接为土壤提供丰富的有机质，当有机质被分解后会产生大量的有机酸和腐殖酸等物质，能够释放土壤中原本不易分解和转化的矿质养分，使土壤中的养分含量大幅度提高^[22]。同时，有机肥施入也为微生物的生长提供了充足的碳、氮源，土壤养分在微生物作用下得到充分的转化和释放，促使土壤保肥性和供肥性显著提升^[23]。此外，长期化肥与羊粪等有机肥相结合的培肥措施会增加作物的生物量，增加土壤中新鲜有机质的输入及作物根系分泌物，进一步提高了土壤有机碳的积累和固定^[24]。因此，随外源有机碳的不断输入，土壤环境得到改善，促进了土壤中无机碳转化为有机碳，提高了土壤中有机碳含量。

本研究中，长期羊粪有机肥、生物有机肥与化肥相结合的施肥管理措施下，土壤有机质及全氮含量均高于单独施用化肥处理。分析认为，在宁夏旱作区，土壤肥力低、结构性较差，有机肥的施入在为微生物生长提供所需营养物质的同时，也极大促进了作物对氮素养分的吸收及运移^[25]。然而，在长期有机、无机培肥管理措施影响下，除被作物吸收利用的氮素外，土壤氮素的状况还取决于土壤氨挥发、硝化、反硝化、淋洗等各种途径转化的影响^[26]。因此，土壤氮素的变化可能比长期单施化肥对碳累积的影响更复杂，外源高量有机肥和化肥的连续培肥管理更容易促进土壤碳、氮的积累。Divito 等^[27]证实，与单施化肥相比，长期有机、无机配合施肥可提高土壤对氮肥的缓冲性和土壤矿质氮的保肥性，使矿质氮的淋溶作用降低。本试验中，单施化肥下土壤硝态氮含量高于羊粪、生物有机肥与化肥配合的施肥处理，这与 AbdElrahman 等^[28]的研究结果一致。通常，在有机与无机肥配施下，其有机氮需要矿化后才能转化为硝态氮^[29]；当有机肥施入为微生物提供充足的碳、氮源并促进微生物大量繁殖时，土壤微生物会将部分的硝态氮还原为有机氮，从而减少硝态氮的残留量和淋溶量^[30]。有机肥的施用会提高土壤保水、保肥能力，使土壤氮素淋失作用减弱^[31]。Yang 等^[32]的研究表明，不同施肥下，土壤硝态氮和铵态氮的垂向迁移能力与铵态氮吸附程度、土层粘粒含量以及硝化-反硝化作用有关。与土壤硝态氮相比，土壤铵态氮较为稳定，更容易被土壤胶体颗粒所吸附，不易淋失；土壤铵态氮只有在土壤水分达到饱和条件下，才能通过下渗重力水把土层中的铵态氮带到深层土中^[33]。因此，这可能是 T1、T2 处理间土壤铵态氮含量没有明显差异的主要原因。

试验中，所选用的生物有机肥富含黄腐酸。由于黄腐酸是一种弱有机酸，其水溶液为酸性。因此，随生物有机肥的长期应用，进入土壤中的黄腐酸及其所形成的黄腐酸盐互相转化，有利于形成缓冲系统，易起到调节土壤溶液 pH 的作用。唐贤等^[34]认为，长期施用化肥使土壤 pH 显著降低，是因为尿素施入土壤，经过氮素循环过程会释放 H⁺，加速土壤酸化。此外，Zhang 等^[35] 也证实，土壤中含有较高含量的硝态氮，促使土壤中吸收阴离子量高于阳离子量，使玉米根部释放大量的 OH^-或 HCO₃^-，从而导致土壤 pH 的变化。这可能就是生物有机肥与化肥配合施用下土壤 pH 显著降低的原因。长期羊粪有机肥与化肥配施情况下，尽管连续化肥施用时，土壤胶体上吸附的高价态阳离子更容易被氢取代，但电荷平衡原理下高价态阳离子及连续羊粪施用带入的土壤有机质的缓冲作用，弱化了土壤 pH 的变动，从而导致连续化肥（T1）和化肥与羊粪（T2）配合的施肥管理处理间 pH 无显著差异。这可能就是长期单施化肥、化肥与羊粪有机肥配施作用下土壤 pH 无明显差异的原因。

3.2 长期施肥对土壤细菌群落组成及多样性的影响

土壤细菌群落是土壤生态系统功能的重要推动者，施肥管理能通过影响土壤理化性状等因素，进而对细菌群落组成、多样性产生影响^[15]。有研究表明，施肥管理中肥料种类的差异会使土壤细菌优势菌门的相对丰度发生改变，但不改变优势菌门类群组成^[36]。本试验条件下，长期不同施肥管理下，放线菌门、变形菌门和绿弯菌门为土壤优势菌门细菌，这与前期研究结果大致相同^[37]。Zoya 等^[38]证实，土壤优势菌门中的放线菌门细菌能够促进土壤中腐殖质形成和有机物质分解，同时对土壤氮素循环也有一定的影响作用；而变形菌门细菌则有较强的有机物降解能力，能够适应各种复杂环境，有利于自然界土壤碳循环^[39]；绿弯菌门细菌则可以将土壤内的多糖物质分解为有机酸和氢，促进土壤内有机物质的降解，对纤维素降解有积极的效果^[40]。

本研究中，长期不同施肥管理下，土壤放线菌门、变形菌门及拟杆菌门相对丰度在不同处理间存在显著差异；与生物有机肥和化肥配合施肥管理相比，长期采用羊粪有机肥与化肥施肥的管理措施能更显著降低土壤放线菌门相对丰度、增加土壤变形菌门和拟杆菌门相对丰度。分析认为，由于放线菌门细菌具有倾向于在土壤有机质含量较低土壤生长的特性，而羊粪中有机质的持续投入会使得土壤有机质含量增加而限制放线菌门细菌生长繁殖^[37]。此外，土壤变形菌门细菌却倾向生长于富营养的环境中，与土壤有机质联系紧密；随有机肥施入为变形菌门中异养型细菌提供了充足的碳源，促进了该类细菌的生长繁殖^[41]。拟杆菌门也喜欢富营养环境，并参与复杂有机化合物的降解，随有机肥的施入，土壤拟杆菌门细菌相对丰度明显提高^[36]。试验也发现，与长期单独施用化肥相比，长期羊粪有机肥、生物有机肥与化肥配合的施肥管理措施下，土壤螺旋菌门细菌相对丰度降低了 26.67%~46.67%。分析认为，土壤硝化螺旋菌门细菌是一种能够将土壤中亚硝酸氧化为硝酸盐的自养型生物，其往往能在逆境和极端环境中发挥重要作用；土壤有机碳的含量越高越不利于硝化螺旋菌门细菌繁殖活动^[42]。与生物有机肥和化肥配合的施肥管理相比较，羊粪有机肥施入土壤后为有益微生物提供了丰富的碳源，从而增加与病原体抑制相关的酶活性和拮抗细菌的丰度，大大增加了土壤中有益微生物的数量和活性^[43]。所以，以羊粪、生物有机肥与化肥配合施肥管理下，有机质含量及用量的差异可能就是引起化肥与羊粪有机肥、化肥与生物有机肥长期施肥管理下土壤微生物间出现差异的主要原因。

细菌群落多样性对维持土壤生产力和生态系统稳定性有着极其重要的作用^[44]。试验中，各处理之间土壤细菌群落的物种数、辛普森指数、香农指数、Chao1 指数和均匀度指数差异性显著，施肥均提高了土壤细菌多样性和丰富度指数，尤以长期化肥与羊粪有机肥配合的施肥处理（T2）最显著。这与 Sadet-Bourgeteau^[45]等，有关长期施用有机肥使土壤细菌群落多样性提高，群落组成得到改善的结果一致。分析认为，随外源有机碳持续输入，土壤中有机碳的累积量逐渐增加，为土壤微生物提供了充足的营养物质，给土壤细菌多样性的提高创造了良好的环境基础^[46]；但 Tian 等^[47]的研究却表明，短期内连续有机肥施入使得土壤细菌群落丰富度显著提高，土壤细菌群落多样性却呈显著降低趋势； 其分析认为，土壤细菌群落多样性下降与有机肥的施用量有关；该试验条件下有机肥的施入刺激了一些具有特定抵抗作用的细菌类群大量繁殖，使土壤生态系统稳定性发生改变，从而引起细菌多样性下降^[46]。此外，樊晓刚等^[48]研究证实，短期土壤有机、无机施肥管理对微生物群落组成及多样性的变化并不显著，是因为土壤微生物的多样性相对较稳定，短期土壤培肥并不会给土壤微生物带来较大影响。

3.3 细菌群落组成、多样性与土壤理化特性间的相互关系

本试验中冗余分析结果表明，土壤变形菌门、拟杆菌门等细菌类群的相对丰度与 pH 有显著相关性。SEM 也显示，土壤 pH 对土壤细菌群落组成及多样性有直接影响效应。这与 Vestergård 等^[49]对土壤微生物群落研究结果一致，但与 Zhang 等^[50] 基于 30 年长期定位试验研究发现，pH 与微生物物种组成及多样性有显著间接效应影响不一致。分析认为，土壤 pH 可能并不是在任何情况下都能对土壤细菌群落组成及多样性产生一致的作用效果；这种影响可能会受到土壤类型、肥料种类和施肥方式及试验位置的限制^[51]。Yuan 等^[52]也进一步证实，土壤 pH 值可通过改变土壤养分状况，对土壤细菌群落分布产生间接影响效应；但土壤 pH 的改变，使土壤凋落物的分解速率加快，促使土壤有机质和其他养分含量增加，对提高微生物的数量和活性有直接作用效应^[53]。此外，土壤 pH 对土壤酶活性的高低以及促进抗环境胁迫能力较强的微生物菌群生长、繁殖起关键作用，所以会对微生物群落结构产生极大的影响^[54]，从而导致其对土壤细菌群落及多样性产生了直接影响。

SEM 显示，土壤有机质含量对细菌群落多样性影响有直接作用效应，而对细菌群落组成产生了间接影响作用。因为土壤细菌群落与有机质之间的相互作用是土壤碳和其他养分循环的中心环节；通常情况下土壤有机质与土壤细菌的多样性呈强烈的正相关^[52]；Xiao 等^[55]研究结果显示，伴随着土壤有机质的分解及养分的变化，驱动了微生物群落组成的改变。此外，长期有机、无机相结合的施肥管理措施，可通过直接影响全氮、有机质与土壤细菌群落的交互作用效应，进一步参与土壤细菌群落组成的变化。总体上，土壤有机质含量高低是影响细菌群落组成及多样性的另一个重要驱动因素。

4 结论

旱作区长期有机肥、无机肥配合的施肥管理方式下，化肥与羊粪有机肥相结合的施肥管理措施更显著影响了旱作区农田的土壤理化性状，提升了土壤肥力。土壤放线菌门、变形菌门和绿弯菌门细菌为土壤细菌群落的优势菌门；土壤类诺卡氏菌属、 KD4-96 和 Subgroup_6 细菌是优势菌属。化肥与羊粪有机肥相结合的长期施肥措施对土壤细菌群落多样性和丰富度提升效果最明显，显著降低了土壤类诺卡氏菌属、芽球菌属和红杆菌属的相对丰度；其土壤细菌群落组成的相似性及 β 多样性与其他处理间有显著差异。

土壤有机质、pH 是旱作区长期羊粪有机肥、生物有机肥与化肥配合的施肥管理措施下，影响细菌群落组成及多样性变化的主要土壤环境因子。土壤有机质含量、pH 高低对驱动土壤细菌群落组成和土壤细菌多样性变化产生了直接效应。长期采用化肥与羊粪有机肥相结合的施肥管理措施在提升旱作区土壤肥力、增强土壤细菌群落多样性上有明显效果，对指导宁夏中部旱作区合理有机肥选择，稳定土壤生态系统功能，促进旱作区土壤生产力的稳定提升有重要意义。

参考文献