农业机械学报

作者：孔晨晨，张世文，王维瑞，颜芳，宋孝心，郭丹丹

单位：安徽理工大学,安徽理工大学,北京市耕地建设保护中心,北京市耕地建设保护中心,安徽理工大学,安徽理工大学,

关键词：连作年限;设施农用地;土壤有机碳;细菌群落特征;代谢功能

基金：第三次新疆综合考查项目（2021xikk0200601）、粮食作物创新团队土壤评价与质量提升岗位专家项目（BAIC02-2023）和国家重点研发计划项目（2020YFC1908601）

为探明不同连作年限设施农用地土壤有机碳（Soil organic carbon, SOC）与细菌群落功能变化及其动态响应关系，以北京市南郊设施农业集中地为研究区，采用时空替代法系统分析了未种植（CK）、连作年限0~5年（0~5a）、5~10年（5~10a）、10~20年（10~20a）和20年以上（20a+）SOC、细菌群落结构及其代谢功能的变化。结合冗余分析（RDA）、典型相关分析（CCA）、PICRUSt2功能预测及Mantel test探究了SOC及其活性组分与细菌优势菌群的动态响应，以及与细菌代谢功能的相互关系。结果表明：连作使研究区微生物生物量碳（Microbial biomass carbon, MBC）、易氧化有机碳（Easily oxidizes organic carbon, EOC）、SOC含量及土壤有机碳密度（Soil organic carbon density, SOCD）均随种植年限先增后减，可溶性有机碳（Dissolved organic carbon, DOC）含量在20a+时最高，微生物熵（Q）随连作年限增加而减小。连作降低了土壤细菌的多样性，但提高了细菌种群间差异，PICRUSt2预测不同连作年限土壤细菌功能均以新陈代谢为主，5~20a土壤细菌二级代谢功能丰度明显高于0~5a、20a+、CK。相对丰度前10的细菌群中Acidobacteriota与SOC及其活性组分含量均呈负相关，主导和参与SOC累积循环的关键菌群在连作20a+后出现由富营养型菌群向寡营养和致病类菌群转变的趋势；Mantel分析显示，第3层级有53类与土壤有机碳含量呈显著相关的代谢功能（p<0.05），其中23类隶属于第1层级的新陈代谢，与EOC呈显著相关的代谢功能高达51类。本研究结果可为优化碳循环相关细菌功能群，提升小尺度设施农用地土壤碳汇功能提供参考。

来源：2024年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

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