摘要
苹果园生草是一种环境友好型的土壤管理措施，对确保现代苹果园土壤的可持续化利用具有重要意义。土壤微生物在土壤养分循环、质量评价等方面发挥着核心作用，然而以往有关苹果园生草土壤微生物代谢特征的研究主要集中在短期生草方面，对于揭示土壤微生物如何响应长期生草条件的研究比较薄弱。本研究以渭北苹果园长期生草定位试验为基础，以清耕为对照，分析了长期生草土壤微生物群落功能代谢的变化特征，探究了不同年限白三叶土壤微生物群落功能代谢随生草年限演变的特征，在此基础上，揭示了不同年限白三叶土壤微生物优势菌群结构及其与碳源利用的相关性。主要研究结果如下： （1）长期生草提高了果园土壤微生物的代谢活性。不同生草处理土壤微生物代谢活性在不同土层均表现为：白三叶＞鸡脚草＞小冠花＞清耕。0-20 cm土层微生物代谢活性最高，白三叶处理、鸡脚草处理、小冠花处理平均颜色变化率（Average Well Color Development, AWCD）值分别较清耕处理提高53.7%，47.4%，36.9%。值得注意的是，白三叶处理AWCD值在0-20 cm土层分别较20-40 cm土层、40-60 cm土层白三叶处理提高29.0%，38.7%。 （2）不同处理微生物多样性指数存在差异。不同生草处理在0-20 cm土层微生物多样性指数均高于深层土壤。在0-20 cm土层不同处理各指数大小顺序表现为：Shannon多样性指数，白三叶＞小冠花＞鸡脚草＞清耕；McIntosh指数、优势度指数和均匀度指数规律一致，即白三叶＞鸡脚草＞小冠花＞清耕。 （3）不同处理在不同土层对土壤微生物活性影响较大的碳源物质存在差异。不同生草处理在0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm土层均表现为白三叶土壤微生物利用的碳源种类和数量最多，且0-20 cm土层效果更显著，碳源主要为糖类（β-甲基D-葡萄糖苷、N-乙酰基-D-葡萄胺、D-甘露醇、D-纤维二糖）、氨基酸（L-精氨酸、L-天冬酰胺酸、甘氨酰-L-谷氨酸）、羧酸（D-葡萄胺酸、D-半乳糖醛酸）、聚合物（吐温40）。 （4）冗余分析结果表明，影响不同处理在不同土层土壤微生物群落碳源代谢的环境驱动因子存在差异。土壤有机质、速效磷是影响不同生草处理0-20 cm土层土壤微生物碳源代谢变异的主要因子。土壤总氮、有机质是影响不同生草处理20-40 cm土层土壤微生物碳源代谢变异的主要因子。有机质、pH是影响不同生草处理40-60 cm土层土壤微生物碳源代谢变异的主要因子。 （5）果园土壤微生物的代谢活性随生草年限的增加而增加，即表现为：白三叶15年生＞白三叶10年生＞白三叶6年生。15年生白三叶处理AWCD值最高，微生物多样性指数最大，对土壤微生物活性影响较大的碳源种类和数量最多。与10年生白三叶处理相比，15年生处理AWCD值提高14.2%，微生物对糖类（β-甲基D-葡萄糖苷、D-甘露醇）、氨基酸（L-天门冬酰胺）、羧酸类（y-羟基丁酸）的代谢活性增加；与6年生白三叶处理相比，15年生处理AWCD值提高25.1%，微生物对糖类（β-甲基D-葡萄糖苷、D-纤维二糖）、氨基酸（L-精氨酸）、羧酸类（D-苹果酸、y-羟基丁酸、D-半乳糖酸）、酚酸类（丙酮酸甲酯）的代谢活性增加。冗余分析结果表明，土壤速效磷和总氮是影响不同年限白三叶处理土壤微生物碳源代谢变异的主要驱动因子。 （6）土壤微生物菌群的相对丰度随生草年限发生了改变。Spearman相关性分析表明，在细菌门水平，主要优势菌表现为放线菌门（ Actinobacteria ）、厚壁菌门（Firmicutes），二者与微生物碳源利用显著相关的碳源种类最多。与放线菌门呈显著正相关的碳源有11种，与厚壁菌门显著正相关的碳源有3种。在细菌属水平，主要优势菌为链霉菌属（Streptomyces），其与微生物碳源利用呈显著正相关的碳源种类最多，共16种。
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