摘要
为了探究不同有机物料还田对曲靖烟区土壤肥力及微生物群落的影响，依托旱地黄壤田间试验，基于高通量测序技术分析化肥与不同有机物料配施对土壤化学性质、微生物群落丰度和结构的影响。试验采用随机区组设计，共设 5 个处理，分别为单施化肥（CK）、化肥 + 腐熟牛粪 15000 kg/hm2 （T1）、化肥 + 腐熟牛粪 15000 kg/hm2 + 芝麻饼肥 300 kg/hm2 （T2）、化肥 + 腐熟牛粪 15000 kg/hm2 + 高碳基肥 750 kg/hm2 （T3）、化肥 + 腐熟牛粪 15000 kg/hm2 + 生物有机肥 750 kg/hm2 （T4），其中 T1 处理为当地常规施用量。结果表明，（1）相较 CK，添加有机物料的处理均能提高土壤 pH 和养分含量，其中 T2 处理改良效果较好，有效磷、腐植酸、富里酸、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量分别显著提升 68.49%、22.55%、18.84%、16.89% 和 21.17%。（2）T2 处理特有的细菌和真菌扩增子变异序列数量最多，分别为 1606 和 1059 个，Alpha 多样性分析同样表明 T2 处理土壤细菌和真菌群落的丰富度和多样性最高。（3）门水平上，各处理土壤细菌的优势菌门为变形菌门、放线菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门和酸杆菌门，土壤真菌的优势菌门为子囊菌门、担子菌门和被孢霉门；T4 处理具有最高的放线菌门、芽单胞菌门和子囊菌门相对丰度。（4）土壤微生物生物量氮、全碳、全氮含量和 pH 是影响土壤细菌群落丰度和结构的主要影响因素，胡敏酸和富里酸的比、碳氮比和富里酸是影响土壤真菌群落丰度和结构的主要影响因素，其中毛囊门的丰度与多数土壤环境因子显著相关。综上，在曲靖黄壤植烟区配施有机物料能够提升烤烟移栽后 70 d 根际土壤 pH 和养分含量，其中化肥、腐熟牛粪和芝麻饼肥配合施用在提升土壤养分、增强微生物丰富度与多样性方面效果最佳，可为曲靖烟区土壤保育提供科学施肥依据。
Abstract
In order to explore the effects of different organic materials returning to the field on soil fertility and microbial community in Qujing tobacco area，based on the field experiment of dryland yellow soil，the changes of soil chemical properties，microbial community abundance and structure under the combined application of chemical fertilizer and different organic materials were analyzed by high-throughput sequencing technology. A randomized block design was used in the experiment，and a total of 5 treatments were set up，namely：single application of chemical fertilizer（CK），chemical fertilizer + decomposed cow dung 15000 kg/hm2 （T1），chemical fertilizer +15000 kg/hm2 decomposed cow dung + 300 kg/hm2 sesame cake fertilizer（T2），chemical fertilizer + 15000 kg/hm2 decomposed cow dung + 750 kg/hm2 high carbon base fertilizer（T3），chemical fertilizer + 15000 kg/hm2 decomposed cow dung + 750 kg/hm2 biological organic fertilizer（T4），of which T1 treatment was the local conventional application amount. Results showed that：（1）Compared with CK，the addition of organic materials increased soil pH and nutrient content. Among them，T2 treatment had better improvement effects，and the contents of available phosphorus，humic acid，fulvic acid，microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen were significantly increased by 68.49%，22.55%，18.84%， 16.89% and 21.17%，respectively.（2）The number of unique bacterial and fungal amplicon sequence variants in T2 treatment was the largest，which was 1606 and 1059，respectively. Alpha diversity analysis also showed that the richness and diversity of soil bacterial and fungal communities in T2 treatment were the highest.（3）At the phylum level，the dominant phylum of soil bacteria in each treatment was Proteobacteria，Actinobacteriota，Chloroflexi，Gemmatiomonadota and Acidobacteriota，and the dominant phylum of soil fungi was Ascomycota，Basidiomycota and Mortierellomycota. T4 treatment had the highest relative abundance of Actinobacteria，Gemmatimonadetes and Ascomycota.（4）Soil microbial biomass nitrogen，total carbon，total nitrogen content and pH were the main influencing factors affecting the abundance and structure of soil bacterial community. Humic acid and fulvic acid ratio，carbon and nitrogen ratio and fulvic acid were the main influencing factors affecting the abundance and structure of soil fungal community. The abundance of Mucoromycota was significantly correlated with most soil environmental factors. This study showed that the application of organic materials in Qujing yellow soil tobacco planting area could improve the pH and nutrient content of rhizosphere soil at 70 d after transplanting of flue-cured tobacco. Among them，the combined application of chemical fertilizer， decomposed cow dung and sesame cake fertilizer had the best effect in improving soil nutrients and enhancing microbial richness and diversity，which could provide scientific fertilization basis for soil conservation in Qujing tobacco planting area.
近年来，有机物料配施在土壤改良中的协同效应成为研究热点。牛粪作为土壤保育领域普遍使用的有机物料，其高碳氮比导致的矿化缓慢及土壤病原菌滋生风险制约了田间应用效果[1]。因此，选择适宜的有机物料配施以改善牛粪田间施用效果对达到肥料间“缓急相济”的目的，以及土壤固碳培肥和改善农作物品质具有重要意义。刘威等[2]研究表明，芝麻饼肥还田后短期供氮能力强，肥效发挥快，可满足烤烟苗期旺盛的养分需求，且通过 Bug Base 表型预测发现，添加芝麻饼肥处理的酸杆菌门相对丰度下降，有助于提高土壤的氧化胁迫抗受能力。高碳基肥中的外源碳能够刺激真菌对土壤碳素的分解，与化肥配施后通过改变土壤 pH 影响真菌门水平的群落结构和土壤氮循环，提升土壤碱解氮和微生物量氮含量，降低镰刀菌属丰度，抑制烟草病害发生[3-5]。关于生物有机肥还田后对土壤微生物群落的影响意见不一，陶磊等[6]认为化肥与腐熟牛粪或生物有机肥配施能够抑制真菌生长，显著提升细菌和放线菌数量，但郭芸等[7]认为化肥与两者配施能够增加土壤总磷脂脂肪酸和真菌、细菌、放线菌数量。
曲靖地处滇东北丘陵区，因其独特的生态条件成为全国重要的优质烟叶原料供应基地。本课题前期研究表明，曲靖烟区多数土壤理化指标处在中强度变异且不在优质烟叶适宜生产范围内[8]，而土壤微生物是土壤生态系统中最活跃的部分，是调控土壤养分循环和能量流动的核心驱动力[9]。因此，探究不同改良措施对曲靖烟区土壤肥力及微生物群落的影响是培育健康植烟土壤、促进曲靖烟叶生产、实现高质量发展的基础性工作，但目前通过不同有机物料与牛粪配施对曲靖烟区，植烟土壤保育的研究却鲜有报道。本研究依托旱地黄壤田间试验，基于高通量测序技术分析不同有机物料配施对土壤化学性质、微生物群落结构的影响，探究微生物群落对养分变化的响应特征和驱动微生物群落变化的土壤环境因子，旨在提高曲靖植烟土壤生态系统多功能性，为制定科学合理的施肥策略提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于 2023 年在云南省曲靖市马龙区黄土坡村（25°38′64″N，103°41′81″E，海拔 1936.33 m）进行，该地区为亚热带季风性气候，年平均温度 13.4℃，年平均降水量 1023 mm，无霜期 247 d。土壤类型为黄壤，试验地表层土壤（0～20 cm） 基础理化性质：pH 5.13，有机质 16.91 g/kg，全碳 10.05 g/kg，全氮 0.84 g/kg，碱解氮 82.99 mg/kg，有效磷 14.54 mg/kg，速效钾 212.00 mg/kg。于 4 月 8 日移栽，供试烤烟品种为‘云烟 301’，由云南省烟草公司曲靖市公司提供。
1.2 试验设计
试验采用随机区组设计，共设 5 个处理，分别为单施化肥（CK）、化肥 + 腐熟牛粪 15000 kg/ hm2 （T1）、化肥 + 腐熟牛粪 15000 kg/hm2 + 芝麻饼肥 300 kg/hm2 （T2）、化肥 + 腐熟牛粪 15000 kg/hm2 + 高碳基肥 750 kg/hm2 （T3）、化肥 + 腐熟牛粪 15000 kg/hm2 + 生物有机肥 750 kg/hm2 （T4），其中 T1 处理为当地常规施用量。施纯 N 109.69 kg/ hm2，化肥中的无机氮由烟草专用复合肥和硝酸钾共同提供，按芝麻饼肥和高碳基肥含氮量减施相应化肥氮，磷和钾分别由过磷酸钙和硫酸钾补足，因生物有机肥氮、磷、钾含量较低，故其养分忽略不计，各添加牛粪处理保持 m（N）∶m （P2O5）∶m（K2O）=1∶1∶3，确保各处理氮、磷、钾等量施用。腐熟牛粪养分含量为碳氮比 15.01、有机质 353.13 g/kg、全氮（N）13.79 g/kg、全磷（P2O5）3.57 g/kg、全钾（K2O）28.73 g/kg，其他肥料养分含量见表1。每个处理重复 3 次，共计 15 个小区，各小区面积为 144 m2，行距× 株距 =120 cm×60 cm。所有肥料均在移栽前穴施，其他田间管理措施按当地优质烟叶生产技术规范进行。
表1试验主要肥料养分含量
1.3 土壤样品采集与处理
于烟苗移栽后 70 d 选取各小区代表性烤烟 3 株，采用抖根法去除与根系结合不紧密的土壤，用毛刷扫根收集烟株根际土壤后，装入无菌离心管，干冰掩埋带回实验室。土壤样品分成 3 份，一份风干后用于测定化学性质，一份储存于 4℃冰箱用于土壤微生物生物量等指标的测定，剩余土壤在-80℃保存，用于 DNA 提取。
1.4 土壤理化性质测定
土壤理化性质主要参照《土壤农化分析》[10] 进行测定。其中土壤 pH 按土水比 1∶2.5 测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定；土壤全碳含量使用元素分析仪（Vario EL Ⅲ型，Elementar，德国）测定；土壤全氮含量采用凯氏定氮法测定；土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定；土壤有效磷含量采用钼锑抗比色法测定；土壤速效钾含量采用火焰光度法测定。采用氯仿熏蒸萃取法测定土壤微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）含量。腐殖酸、胡敏酸和富里酸含量采用焦磷酸钠-氢氧化钠提取、重铬酸钾氧化容量法测定，并计算土壤胡敏酸和富里酸含量的比（胡富比）。
1.5 高通量测序分析
采用 CTAB 法[11] 提取土壤基因组 DNA，提取后用琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 的纯度和浓度，然后用无菌水稀释至 1 ng/μL，将稀释后的基因组 DNA 作为聚合酶链反应（PCR）的模板。采用引物 515F（5′-CCTAYGGGRBGCASCAG-3′） 和 806R（5′-GGACTACNNGGGTATCTAAT-3′） 对细菌 16S V3～V4 区序列扩增；采用引物 ITS5F （5′-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3′） 和 ITS2R（5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′） 对真菌 ITS1 区序列扩增。PCR 混合液内加入 15 μL Phusion@ High-Fidelity PCR Master Mix（New England Biolabs）、0.2 μmoL/K 引物和 10 ng 基因组 DNA 模板，确保扩增率和准确性。PCR 体系（30 μL）：Phusion Master Mix（2×）15 μL，Primer（2 μmol/L）3 μL（6 μL），gDNA（1 ng/μL）10 μL， H2O 2 μL。反应程序为 98℃进行 1 min 的第一次变性，然后进行 30 次（98，30 s；50，30 s；72，30 s）循环，最后在 72℃下保持 5 min。使用 2% 浓度的琼脂糖凝胶进行电泳以检测 PCR 产物，对检测合格的 PCR 产物进行磁珠纯化。使用 TruSeq@ DNA PCR-Free Sample Preparation Kit 建库试剂库进行文件库构建，经构建后文库经过 Qubit 和 Q-PCR 定量，合格后使用 NovaSeq6000 进行 PE250 上机测序。
1.6 数据处理
对测得原始数据进行拼接和过滤后得到有效数据，基于有效数据使用 QIIME 2 中的 DATA2 模块进行降噪，获得最终的扩增子变异序列（ASV）。最后，使用 QIIME 2 进行物种注释，其中 16S rRNA 基因和 ITS 分别与 Silva 和 Unite 数据库进行比对注释。使用 QIIME 2 计算细菌和真菌群落的 Alpha 多样性指数（Chao1、Observed features、Shannon、 Simpson 指数）。使用 Excel2019 进行数据处理。使用 SPSS 22.0 对土壤理化指标、土壤微生物 Alpha 多样性和群落结构等数据进行单因素方差分析和多重比较。使用 Origin 21 对土壤微生物群落组成进行作图。冗余分析、检验环境因子与土壤微生物Alpha 群落多样性的曼特尔检验分析（Mantel test）、微生物群落组成与环境因子相关性和中性群落模型分析与绘图均在 R 4.2.3 中进行。
2 结果与分析
2.1 腐熟牛粪与不同有机物料配施对土壤化学性质的影响
由表2可知，添加有机物料可以不同幅度提升植烟土壤 pH 和养分含量，其中腐熟牛粪与不同有机物料配施改良效果更佳。相较 CK，添加有机物料处理的土壤 pH 提升 4.76%～9.72%，但未达到显著水平； 有机质含量均显著提升 16.72%～32.23%，其中 T4 处理有机质含量最高 （23.26 g/kg）；碱解氮含量提升 18.05%～27.54%，除 T1 处理外均达到显著水平；有效磷含量提升 19.70%～68.49%，其中 T2 和 T4 处理达到显著水平；速效钾含量均显著提升 60.78%～139.46%，其中 T3 处理速效钾（325.67 mg/kg）含量显著高于其他处理；腐殖酸和富里酸含量分别提升 11.27%～22.55% 和 9.17%～18.84%，其中 T2 处理腐殖酸（5.00 g/kg） 和富里酸（2.46 g/kg） 含量提升效果显著；胡敏酸和胡富比分别提升 13.93%～28.85% 和 4.12%～17.54%，其中 T4 处理胡敏酸含量（2.59 g/kg）和胡富比（1.14）提升效果显著。
由表3可知，T3 处理全碳（15.40 g/kg）和 T4 处理全氮（1.48 g/kg）含量最高且均显著高于 CK 和 T1 处理。各添加有机物料处理的碳氮比均显著低于 CK。T2 处理 MBC 和 MBN 含量均显著高于 CK，其中 T2 处理 MBN 含量较 CK、T1、T3 和 T4 处理分别显著提升 21.17%、15.11%、18.92% 和 17.21%。除 T2 处理外，添加有机物料处理的微生物生物量碳氮比（MBC/MBN）与 CK 相比均有所增加，但差异未达到显著水平。
表2腐熟牛粪与不同有机物料配施对土壤化学性质的影响
注：表中同列不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）；下同。
表3腐熟牛粪与不同有机物料配施对土壤碳和氮的影响
注：MBC、MBN、MBC/MBN 分别为微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量碳氮比。下表、下图同。
2.2 土壤微生物群落 Alpha 多样性及与环境因子的关联
Chao1 指数和 Observed features 指数与微生物群落丰富度有关，微生物多样性用 Shannon 指数和 Simpson 指数表征。由表4可知，T2 处理的细菌 Chao1 指数和 Observed features 指数均高于其他处理，且显著高于 T4 处理；T4 处理的细菌 Shannon 指数和 Simpson 指数低于其他处理，但差异不显著。T2 处理的真菌 Chao1 指数和 Observed features 指数均高于其他处理，且显著高于 CK 和 T1 处理，说明腐熟牛粪与芝麻饼肥配施相较其他处理对土壤真菌丰富度改良效果较好；T2 处理的真菌 Shannon 指数和 Simpson 指数同样高于其他处理，但差异不显著。
通过 Mantel test 分析可知（ 图1），土壤细菌的 Alpha 多样性与环境因子间并未表现出明显的相关性。然而，土壤真菌的 Chao1 指数与腐殖酸之间存在显著相关性（P<0.05）；Observed features 指数与 MBN 之间存在显著相关性（P<0.05）；Shannon 指数与 MBN 呈极显著相关（P<0.01），与 MBC/MBN 呈显著相关 （P<0.05）。
表4腐熟牛粪与不同有机物料配施对土壤微生物群落 Alpha 多样性的影响
2.3 腐熟牛粪与不同有机物料配施对土壤微生物群落组成的影响
韦恩结果分析表明（图2），各处理细菌 ASV 数量均高于真菌的 ASV 数量。T2 处理特有的细菌和真菌 ASV 数量最多，分别为 1606 和 1059 个。 T4 处理特有的细菌 ASV 数量最少，为 1119 个， CK 处理特有的真菌 ASV 数量最少，为 415 个。各处理相同细菌和真菌 ASV 数量分别为 1181 和 154 个。
根据 ASV 分类水平分析结果（图3A）可知，各处理土壤细菌门水平上共有 10 个菌门相对丰度大于 1%，其中各处理土壤细菌的优势菌门（相对丰度 >5%）为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatiomonadota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）。由图3B 可知，CK、T1 和 T4 处理绿弯菌门相对丰度均显著高于 T2 和 T3 处理；T2 处理变形菌门相对丰度与 CK、T1 和 T3 处理差异不显著，但显著高于 T4 处理；T4 处理具有最高的放线菌门相对丰度，最低的酸杆菌门相对丰度，其芽单胞菌门相对丰度最高，但与其他处理间未达到显著差异水平。
图1不同组间土壤微生物 Alpha 群落多样性与环境因子的曼特尔检验（Mantel test）检验结果
注：AP、AK、AN、OM、TC、TN、C/N、HS、HA、FA、H/F 分别表示有效磷、速效钾、碱解氮、有机质、全碳、全氮、碳氮比、腐殖酸、胡敏酸、富里酸、胡富比。A 和 B 分别表示细菌和真菌群落。下同。
图2基于扩增子变异序列分类水平植烟土壤中细菌（A）、真菌（B）韦恩分析
由图4A 可知，各处理土壤真菌的优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota），平均相对丰度分别为 68.57%、12.43% 和 10.72%。由图4B 可知， T4 处理子囊菌门相对丰度与 CK 差异不显著，但显著高于 T3、T1 和 T2 处理；T2 处理担子菌门相对丰度显著高于其他处理；T3 处理被孢霉门相对丰度显著高于其他处理。
2.4 微生物群落组成与土壤环境因子的相关性分析
图5中射线箭头代表不同理化因子，箭头越长代表该环境因子影响越大。土壤环境因子对细菌群落影响 RDA 结果表明（图5A），RDA1 轴和 RDA2 轴解释度分别为 36.67% 和 23.92%，累计解释度为 60.59%。MBN、全碳、全氮和 pH 对细菌门水平群落组成影响较大，而 MBC/MBN 对群落组成影响较小。此外，胡富比、碳氮比和 MBC/MBN 与其他环境因子对细菌群落结构的影响不一致。如图5B 所示，RDA1 轴和 RDA2 轴解释度分别为 33.78% 和 21.85%，累计解释度为 55.63%。胡富比、碳氮比和富里酸对真菌门水平群落组成影响较大，而胡敏酸和 MBC 对群落组成影响较小。
图3腐熟牛粪与不同有机物料配施对土壤细菌门水平物种组成的影响
图4腐熟牛粪与不同有机物料配施对土壤真菌门水平物种组成的影响
图5微生物群落组成与环境因子冗余分析（RDA）
微生物群落组成与环境因子相关性分析如图6所示。由图6A 可知，MBC 与变形菌门和拟杆菌门（Bacteroidota）之间呈显著正相关；WPS-2 与有机质、全碳和全氮之间呈显著负相关；MBN 与绿弯菌门之间呈显著负相关，与拟杆菌门之间呈显著正相关。由图6B 可知，毛霉门（Mucoromycota）与碱解氮和有机质之间呈显著负相关，与速效钾、全碳、腐殖酸、富里酸和全氮呈极显著负相关，与碳氮比和胡富比呈极显著正相关；MBC/ MBN 与芽枝霉门（Blastocladiomycota）和担子菌门之间呈显著负相关；Fungi phy incertae sedis 与碳氮比之间呈显著正相关，与全氮呈显著负相关； 接合菌门（Kickxellomycota）与胡富比呈显著正相关。
图6微生物群落组成与环境因子相关性分析
注：*、** 和 *** 分别表示 P<0.05、P<0.01 和 P<0.001。
3 讨论
3.1 腐熟牛粪与不同有机物料配施对土壤化学性质的影响
有机物料与化肥配合施用是现代农业提高耕作土壤肥力和作物产质量的主要措施。在本研究中，有机物料配施处理的土壤 pH 相较单施化肥处理均有不同幅度提升。这是由于添加有机物料能够提升土壤的酸碱缓冲容量，增加土壤中盐基离子的输入量，从而提高土壤 pH，缓解土壤酸化[12-13]。此外，与单施化肥相比，有机物料与化肥配施能够显著提升土壤养分含量，与前人研究结果一致[14-15]。一方面，有机物料中富含可被土壤利用的有机质和矿质元素，其在矿化过程中释放的营养元素能够对土壤养分含量加以补充，且有机物料矿化过程中产生的多种有机酸会溶解土壤中的矿物盐，进而提高养分的有效性[16]。另一方面，土壤腐殖化碳和有机态养分的积累得益于腐熟牛粪中有机物质的化学形态较为稳定[17]。本研究结果显示，与化肥配施腐熟牛粪相比，增施芝麻饼肥处理土壤速效钾含量降幅较大，与孙子隽等[18]的研究结果不一致。这可能是由于本试验选用的芝麻饼肥有机质含量较高，还田后促进微生物繁殖效果较为明显，而微生物在分解过程中会消耗部分钾离子，从而降低土壤速效钾含量[19]。此外，本研究中增施芝麻饼肥处理的细菌和真菌 ASV 数量均高于化肥与腐熟牛粪配施处理，这进一步支持了上述观点。
作为土壤有机质在土壤中形成的一类特殊的高分子化合物，腐殖质的积累对土壤肥力和烟株发育有一定程度的影响，有机物料作为土壤新鲜有机质的重要来源，其在土壤中的分解是形成新腐殖质的前提[20]。本研究中，化肥、腐熟牛粪和芝麻饼肥配合施用对土壤腐殖酸组分含量的提升较为显著，说明三者配合施用兼具土壤供肥和改良能力，这与温烜琳等[21]的研究结果一致。微生物生物量在土壤养分中虽寥寥可数，但前者却在驱动土壤矿质元素的“生物地球化学循环”过程中举足轻重，其中 MBC/MBN 可作为微生物整体响应其资源化学计量变化的重要指标[14]。与化肥与腐熟牛粪配施相比，增施芝麻饼肥配施处理的土壤 MBC/MBN 有所下降，说明增施芝麻饼肥可能改变土壤微生物的群落结构，促进细菌数量的增长[22]，也可能是芝麻饼肥的输入对土壤物理性状加以改变，为微生物提供了不同的水热条件，从而影响 MBC/MBN[23]。
3.2 腐熟牛粪与不同有机物料配施对微生物群落多样性的影响
微生物丰富度和多样性分别表征相同功能过程的类群丰富情况和微生物种群数量。丰富度和多样性较高不仅能够增强微生物对环境胁迫的抵御能力，还能够通过利用额外的微生物源碳作为底物，提高对有机物的分解能力[24-25]。在本研究中，腐熟牛粪与芝麻饼肥配施处理对微生物丰富度和多样性提升效果最佳，而腐熟牛粪与生物有机肥配施处理的微生物丰富度和多样性表现最差，这可能是土壤碳启动效应对不同有机物料的响应不同所造成的。由于微生物群落自身及其生活史策略受土壤碳的启动效应影响，而启动效应的强度易受碳源丰度影响[26]。芝麻饼肥具有低碳氮比、高可溶性有机碳及速效氮的特点，施入土壤后可通过快速矿化释放氨基酸、酰胺类等小分子碳源，迅速激活富营养型微生物的增殖[19，27]。相较而言，生物有机肥的有机质以稳定态碳为主，而牛粪经腐熟后其小分子碳源已被部分消耗，两者配施后，土壤碳源的可利用性降低，导致依赖易分解碳源的富营养型微生物活性受限，而寡营养型菌群因碳源稳定性高难以快速增殖，进而导致该处理微生物丰富度和多样性表现不佳[28-30]。
此外，不同有机物料的代谢产物与拮抗作用存在差异也可能是造成该现象的原因。饼肥施入土壤后产生的生物碱、酚酸类次生代谢物可抑制病原菌，同时选择性富集拮抗菌，从而优化微生物群落功能多样性[31]。前人研究表明，施用饼肥处理可使根际拮抗菌丰度提升 2～3 倍，并通过代谢物-微生物互作网络增强抑病功能[31-32]。而生物有机肥中通常添加特定功能菌（如芽孢杆菌、木霉菌），这些外源菌在土壤中迅速定殖，通过代谢优势抢占生态位，抑制土著菌群的生长，且生物有机肥中的功能菌可能通过分泌抗生素或竞争碳源，削弱土著微生物的多样性，造成外源功能菌与土著微生物竞争抑制[33-34]。本研究通过 Mantel test 分析发现，相较土壤细菌群落，真菌群落的丰富度和多样性更容易受到施肥的影响。这可能是由于土壤真菌群落多存在于团聚体表面，对土壤微环境的变化更为敏感[35]。
3.3 腐熟牛粪与不同有机物料配施对微生物群落组成的影响
通过分析土壤细菌群落组成可知，不同处理的优势菌门同时包含富营养类群（变形菌门和芽单胞菌门）和寡营养类群（放线菌门、绿弯菌门和酸杆菌门）。相较单施化肥处理，除添加腐熟牛粪与生物有机肥配施处理外，其他处理均表现为与土壤有机质降解和氮循环的富营养类群丰度增加，寡营养类群丰度降低，表明这 3 种改良措施使得富营养类群在细菌群落中占主导地位，提高了土壤细菌的富营养类群与寡营养类群之比，进而驱动土壤生态系统微生物生活史策略的改变。芽单胞菌门属于革兰氏阴性菌，对低营养环境适应性较强，对于植物在重金属胁迫下生长有重要作用[36]，而放线菌门属于革兰氏阳性菌，该菌主要参与土壤的碳氮循环，在有机物分解和腐殖质形成中具有关键作用[37]。本研究中，添加腐熟牛粪与生物有机肥处理提升了芽单胞菌门和放线菌门的相对丰度，表明化肥、腐熟牛粪和生物有机肥配合施用能够同时促进富营养类群和寡营养类群的生长，这可能是由于化肥的施入能够为富营养类群提供大量的速效养分[38]，同时添加腐熟牛粪与生物有机肥能够增加土壤中有机质和缓效养分含量[39]，满足了寡营养类群的生长。
本研究发现，土壤 MBN 含量（其后依次是全碳、全氮和 pH）是影响土壤细菌群落丰度和结构的主导因子，且 MBN 含量与革兰氏阴性菌（绿弯菌门和拟杆菌门）丰度显著相关，这与前人研究结果一致[40]。但多数学者认为土壤 pH 是影响土壤细菌群落最关键的环境因子[39，41]，这可能是由于本试验中不同处理间的土壤 pH 差异不显著，未能对细菌生活史策略做出最显著的调控[42]。在土壤真菌群落中，毛囊门的丰度与多数土壤环境因子显著相关，可能是与毛囊门在土壤生态系统中的核心生态功能，以及毛囊门对土壤环境的变化具有较高的敏感性和适应性有关[43]。毛囊门真菌几乎全部是丛枝菌根真菌，它们与地球上约 80% 的陆生植物形成互利共生关系[44-45]。添加有机物料影响了烟株根际土壤的环境，间接但强烈地影响了烟株分配给丛枝菌根真菌的碳含量，从而显著调控毛囊门的丰度和活性[46-47]。此外，毛囊门真菌在磷吸收、水分吸收等核心功能时直接受到土壤环境因子（氮、磷尤为显著）的强烈调控，而该调控机理还需深入研究[48-49]。
4 结论
本研究表明，在曲靖黄壤植烟区配施有机物料能够提升烤烟移栽后 70 d 根际土壤 pH 和养分含量。T2 处理（化肥 + 腐熟牛粪 15000 kg/hm2 + 芝麻饼肥 300 kg/hm2）综合改良效果最佳，相较单施化肥，土壤有效磷含量显著提升 68.49%，腐植酸、富里酸含量分别显著提升 22.55% 和 18.84%，MBC 和 MBN 含量分别显著增加 16.89% 和 21.17%。土壤环境得到改善的同时，T2 处理增加了土壤微生物丰富度和多样性（尤其是土壤真菌），参与土壤有机质分解和氮循环的富营养类细菌丰度上升，显著提升了参与木质素分解的担子菌门丰度。此外， MBN、全碳、全氮和 pH 是影响根际土壤细菌门水平群落组成的主导因子，胡富比、碳氮比和富里酸对根际土壤真菌门水平群落组成关系密切，且真菌群落对环境因子的响应较细菌更为敏感。综上，化肥、腐熟牛粪和芝麻饼肥配施在提升土壤养分、增强微生物丰富度与多样性方面效果最佳，可为曲靖烟区土壤保育提供科学施肥依据。