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科研丨上海农科院: 揭示梨园中无机肥部分被有机肥替代时根际微生物群在果实生殖生长中的作用(国人佳作)

来源：花匠小妙招时间：2024-11-19 18:22

生科云网址：https://www.

编译：微科盟君影，编辑：微科盟居居、江舜尧。

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导读为了解决全球梨产量危机，人们越来越重视提倡使用有机肥料。研究人员一直在研究有机肥料的微生物特性，以更好地了解它们对水果产量的潜在影响。本文主要探究了四种不同配比的羊粪(SM)和化肥(CF)对梨产量的影响。结果发现，用SM替代CF会导致根际土壤中γ变形菌、Chlamydiae、Bastocatellia和Clostridia的增殖，而根际是植物根系周围吸收养分最多的区域。通过冗余分析确定SM能够促进γ变形菌和梭菌的生长，这与C:N比约为14:1以及K、Fe、Zn和Cu的有效性相关。这些因素的组合有利于树体从营养生长向生殖生长过渡，使梨产量从每公顷43吨增加到56吨。本研究还发现Blastociella在调节土壤酸度方面起着缓冲作用。综上所述，本研究结果表明，SM和CF联合施用可以提高根际有益菌的丰度，从而提高梨产量。

论文ID

原名：Revealing the role of the rhizosphere microbiota in reproductive growth for fruit productivity when inorganic fertilizer is partially replaced by organic fertilizer in pear orchard fields

译名：揭示梨园中无机肥部分被有机肥替代时根际微生物群在果实生殖生长中的作用

期刊：Microbial Biotechnology

IF：6.575

发表时间：2023.3

通讯作者：张丽勍，骆军

通讯作者单位：上海市农业科学院林木果树研究所

DOI号：10.1111/1751-7915.14253

实验设计

结果

1 树冠结构分支类型的数量和比例短枝、中枝、长枝数量及其比例是评价梨冠层结构的重要参数。在沙梨(P. pyrifolia cv. Cuiguan)中，结果枝一般形成短枝群。如图1所示，长期施用不同比例的SM和CF对短枝数、长枝数和总枝数影响显著。OC1处理组中总枝数最多(112个)，CK处理组最少(94个)。与对照相比，OC1处理组分枝总数显著提高18.4%(p <0.05)。分支总数从94到112个不等，依次为:OC1>OC2>OM>CK。OM、OC1和OC2处理之间无显著差异，但100% SM处理(OM)与CK相比，分枝总数略有增加(p >0.05)。

OC1处理下的长枝数量和比例最低，而短枝数量和比例最高；OC1处理下短枝、中枝、长枝的比例也最高，为25:1:5(图1A)。在较高比例的CF处理后，树冠结构对长枝数的响应最为显著(图1A)。OC2处理使长枝数量显著增加(p<0.05)。较高的长枝比例(28.96%)抑制了短枝的生长，仅占66.46%。短枝、中枝、长枝的比例仅为14:1:6(图1B)。相反，与OM和OC1处理中较高比例的SM相比，OC2处理的短枝数分别显著减少了14.7%和21.8%。CK处理的短枝数分别显著下降了26.2%和33.9%。

图1 羊粪(SM)和化肥(CF)处理后短枝、中枝和长枝的数量及其比例。100% SM(OM)；50% SM + 25% CF(OC1)；25% SM +50% CF(OC2)；100% CF(CK)。(A) SM和CF处理的短、中、长枝数量。(B) SM和CF处理的短枝、中枝、长枝比例。 2 梨树的果实产量和品质2019-2021年长期施用SM和CF，产量持续稳定增长(表S1)。2019年，OM处理组的产量在所有处理中最高，因为其坐果数量最高(平均每棵树133个果实)，产量达到每公顷54.60吨。在接下来的2年里，OM处理组产量显著下降。OC2处理组的平均单果重最高(429.25 g)，分别比OC1和CK处理高16%和10.58%。2020年，OC1处理组的平均单果重(412 g)和产量(每公顷54.60吨)最高。与前2年(2019-2020年)相比，OM(具有较高比例的SM)和CK处理组(具有较高比例的CF)在2021年开始产量出现一定程度的下降。OC1处理组的产量明显高于OM和OC2处理，主要原因是平均单果重由368.98 g增加到434.6 g。随着SM比例的增加，果实中可溶性固形物含量(SSC)呈增加趋势(表S1)。2019年，OM处理(100% SM)组的梨果实中SSC含量最高(12.46%)，显著(p<0.05)高于CK处理12.1%。与OM处理相比，SSC含量随SM比例的降低呈线性下降趋势，OC1、OC2和CK的SSC分别显著降低了5.28%、6.91%和12.11%。风味中的酸度主要由可滴定酸含量(TA)贡献，OM处理组的TA含量略有降低。OM处理的果实SSC/TA比值最高(40.31)，比CK提高了19.48%，比OC1和OC2分别提高了11.29%和9.42%。2020-2021年，OC1处理组的SSC最高，分别为12.11%和12.17%，显著高于其它处理。相反，OC1处理组的TA最低，SSC/TA比值最高，达到39以上。果实SSC/TA比值的平均数为33.8~38.87，依次为OC1 > OM > OC2 > CK。OM和OC1组中较高的SM比例显著(p<0.05)提高了可溶性物质和酸的平均比值(SSC/TA比值)，其中以CF(0.3 kg/棵)代替50% SM的OC1最高。梨果实逐渐进入成熟期，施用SM显著(p<0.05)提高了TSS和果糖含量(图S1A)。OM处理组的TSS最高，这是由于与CK相比，OM处理的葡萄糖(19.12 mg/g)和果糖(28.70 mg/g)含量最高，分别提高了5.38%和5.67%。OC1处理的蔗糖含量最高(16.98 mg/g)，比CK处理增加了29.37%。随着CF比例的增加，果实外果皮脆性呈下降趋势，但粘附性增加，果肉变得柔软蓬松(图S1B)。与CK处理相比，OM处理的果实外果皮脆性最高(1899.61 g)。 3 梨根际土壤化学性质及其与梨果实品质和产量的关系试验土壤原本呈弱碱性(pH = 7.7)，而试验土壤添加100% CF后pH呈酸性(pH = 6.94)。随着SM用量的增加，土壤pH值持续升高，pH值范围为7.10~7.44(表1)。CK处理的EC值最高(850 us/cm)，较OC2、OC1和OM处理分别提高了13%、36%和30%。与CK处理相比，连续施肥处理下，土壤有机碳(SOC)含量随SM比例的增加呈显著上升趋势，为43.31%~66.90%。有机质、碳氮比、速效氮(AVL N)、速效钾(AVL K)、有效铁(AVL Fe)和有效铜(AVL Cu)均在OM处理土壤中最高。100% CF处理土壤中TN含量显著高于其他SM处理，为1.78 g/kg，C/N比值最低(6.38)。

从Spearman相关热图中，可以观察到土壤化学性质与果实产量和品质的聚类(图2)。土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碳氮比(C/N)、AVL N与梨果实品质呈显著正相关，包括果糖含量、蔗糖含量、脆性、短枝数和总枝数。梨根际土壤养分指标(SOC、TN、C/N、AVL N、AVL K、AVL Fe)与果糖含量之间存在显著正相关关系。土壤AVL Fe含量与SSC也存在显著正相关关系(r = 0.82，p = 0.001，表S2)；SSC/TA比值(r = 0.81，p = 0.002)；果糖含量(r= 0.83，p = 0.001)，这两者都有助于梨果实的甜度。此外，梨果实中山梨醇含量与土壤pH呈显著正相关(r = 0.71，p = 0.001)，与AVL P含量呈显著负相关(r =−0.73，p = 0.009)。土壤中AVL Fe和SOC与TA含量呈显著负相关(rFe =−0.74，p = 0.006；rSOC =−0.58，p = 0.046)。

表1 羊粪(SM)与化肥(SM)不同配比处理的土壤化学性质(2021年秋季)。(原文表2)

图2 不同羊粪与化肥配比下梨果实内在品质、产量与梨根际土壤理化性质的spearman相关热图。 4 梨园根际土壤细菌群落组成及多样性扩增细菌16S rRNA基因的V3-V4区，以探究4种不同施肥方式对根际土壤微生物群落的影响。通过Alpha多样性分析了梨树根际土壤细菌物种多样性的复杂性(表2)。按照97%的相似性进行聚类，从操作分类单元(OTU)中获得了63,007~66,198个有效tags，每个样品的OTU数量为3728~4123个。在OTU水平上，OM处理(100% SM)根际土壤中OTU数量为4123个，显著高于OC1、OC2和CK处理。不同样本中共有和独有的OTU数量如图3A所示。4种施肥方式下土壤共有315个OTUs，占总OTU数的7.6%~8.4%。OM处理的ace指数和chao1指数显著大于OC1和OC2处理，表明根际群落中细菌OTUs数量越多，细菌群落的丰富度越高。OM和CK处理的OTUs数量显著高于OC2处理，分别为9.80%和9.39%。OM处理的土壤Shannon指数最大，OC2处理最低，但差异不显著。利用β多样性对4种施肥处理的不同土壤根际样品的微生物群落组成进行了比较分析。NMDS分析结果表明，无论SM替代CF多少比例，都会显著改变土壤细菌群落的组成。随着SM比例的增加，CK与OC1、OC2和SM处理土壤的组间距离随着SM比例的增加而逐渐拉近，说明SM施用增加了它们在土壤微生物群落中的差异(图3B)。

采用Kruskal-Wallis算法分析各施肥处理组间差异显著(p<0.05)的OTU(图3C)，数据显示了丰度排名前10的OTU。其中OTU178和OTU1314属于Acidobacterium，其在OM处理组的丰度显著高于OC1和OC2处理。OTU642属于Deltaproteobacteria，其在OM处理中的相对丰度最高，显著高于OC1和OC2处理。OTU4063、OTU592和OTU1554属于Gammaproteobacteria，其在OC1处理的根际土壤中相对丰度最高，而OC2处理中这些OTUs的相对丰度随着CF比例的增加而增加。

表2 不同比例羊粪与化肥施用后根际土壤微生物多样性指数。(原文表3)

图3 不同施肥处理后各根际土壤样本的韦恩图(A)、非度量多维标度(NMDS)图(B)、排名前10的差异OTU的箱线图(C)。 5 门和属水平上的细菌群落组成4种施肥处理的主要优势菌群的相对丰度相似，但这些优势细菌表现出不同的物质偏好。结果表明，不同施肥处理的4种土壤根际中，优势菌群(96%)为变形菌门(55%~58%)、酸杆菌门(7%~13%)、芽单胞菌门(7%~10%)、放线菌门(6%~8%)、拟杆菌门(6%~9%)、厚壁菌门(1%~4%)和Nitrospirae(1%~3%)，均属于固氮菌(图4A)。在门水平上，与不施SM(CK)相比，梨园土壤样品中Acidobacteria、Gemmatimonadetes、Nitrospirae、Calditrichaeota和Zixibacteria的相对丰度高于施SM的样品；而变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和Fibrobacteria相对丰度则较低。此外，与CK(不施SM)相比，随着SM施入量的增加，厚壁菌门、Elusimicrobia、Patescibacteria、Entotheonellaeota和Chlamydiae的相对丰度增加。其中，SM的施入使厚壁菌门的比例从1.5%显著提高到4.22%(p<0.05)(表S2)。随着肥料配方中CF比例的增加，其他细菌群落如Gemmatimonadetes、Calditrichaeota、Zixibacteria、Patescibacteria和Latescibacteria的丰度均显著增加。

在属水平上，绘制了丰度排名前30个属的相对丰度热图，以进一步比较不同施肥处理之间细菌组成的差异(图4B)。OM处理中Gaiella、Clostridioides、[Ruminococcus]_gnavus_group、Ruminococcus_2、MND1、IS-44、mle1-7和Chryseolinea属的相对丰度高于OC1、OC2和CK处理；相反，OM处理中Actinomadura、Gemmatimonas、Geobacter、Flavobacterium、Luteimonas、Rhodanobacter、Sphingomonas的相对丰度低于OC1、OC2和CK处理。与OM处理(100% SM)相比，土壤中[Ruminococcus]_gnavus_group、Ruminococcus_2、Chryseolinea、Gaiella的丰度在OC1、OC2和CK处理中(CF的比例逐渐增加)的丰度显著降低。Pseudolabrys、Subgroup_10、Chujaibacter、Sphingomonas、Rhodanobacter、Luteimonas、Flavobacterium、Gemmatimonas、Geobacter和Actinomadura的相对丰度在OC1和OC2处理下显著增加；值得注意的是，当CF比例增加到100%(CK)时，这些细菌群落的相对丰度显著降低。

图4 OM、OC1、OC2和CK 4种施肥土壤样品中前30个优势菌门的相对丰度(A)和前30个优势菌属的相对丰度热图(B)。 6 有机肥与化肥不同配比处理后土壤的比较评估利用线性判别分析效应量(LEfSe)分析比较了不同施肥处理组土壤根际细菌的隶属关系(图5)。以LDA > 2；p < 0.05为标准对不同施肥处理组细菌生物标志物丰度进行判别分析。进化分支图显示，在不同的组中鉴定出141个生物标志物(图5和表S3)。OC1组(2个生物标志物)和OM组(10个生物标志物)的最小判别分支数显著增加(图5D和表S4)，表明CF加入SM后，OC1组的Halioglobus属(LDA = 2.02，p= 0.005)显著富集。Candidatus_Berkiella、Pseudogulbenkiania和Tagaea属在OM组中显著富集。分析结果显示，有15个生物标志物与OM组相关，5个与CK组相关(图5A和表S5)。变形菌门的Reyranellaceae(LDA = 2.99，p= 0.02)、Bdellovibrionaceae OM27 clade属(LDA = 2.83，p= 0.04)和RhodocycyclaceaeThauera属(LDA = 2.60，p = 0.009)在OM处理组中均显著富集。在CK组中，鉴定到的丰度较高的生物标志物是Gemmatimonadaceae科和Anaeromyxobacter属。

OC2组(32个)和CK组(40个)的最大判别分支数显著增加(图5C和表S6)。Gemmatimonadaceae(LDA=4.19，p=0.04)、Prevotellaceae(LDA=3.00，p=0.01)和Ruminococcaceae(LDA=2.89，p=0.01)分别属于芽单胞菌门、厚壁菌门和拟杆菌门；Alloprevotella(LDA=3.00，p=0.01)和Defluviicoccus属(LDA=2.68，p=0.01)在不施肥的CK组中显著富集。与不施肥CK相比，cvE6科(LDA = 3.03，p = 0.01)；变形菌门的Tateyamaria(LDA = 3.37，p = 0.005)和厚壁菌门的Peptoclostridium在CF比例较高的OC2处理组中具有明显更高的丰度，OC2组有4个判别分类，OM组有53个判别分类(图5E和表S7)。Acidobacteriaceae subgroup1科(LDA = 2.22，p = 0.04)、Desulfobulbaceae(LDA = 2.71，p = 0.03)和Halieaceae科的Halioglobus属(LDA = 2.00，p= 0.005)在OC2组的丰度显著高于CK组；OM组(100% SM)中，67_14科(LDA = 3.14，p = 0.01)、Reyranellaceae(LDA = 3.04，p= 0.02)和Methylophilaceae(LDA = 2.97，p= 0.02)，包括Defluviicoccus(LDA = 2.61，p = 0.02)的丰度显著高于OM组。根据OC2 vs. OC1的数据，与OC2相关的生物标志物有3个，与OC1组相关的生物标志物有28个(图5F和表S8)。放线菌门的Micromonosporaceae(LDA = 3.09，p = 0.04)和Reyranellales科(LDA = 3.09，p= 0.04)的丰度较高，并在OC1组显著富集；随着化肥在土壤中的施用，B1_7BS.Ambiguous_taxa科(LDA = 2.72，p = 0.04)和uncultured_ Acidobacterium_sp.科(LDA = 2.00，p = 0.03)在OC2组的丰度较高。与低施肥比例OC1(24种生物标志物)处理组和不施肥CK(24种生物标志物)处理组相比，Gemmatimonadaceae(LDA=3.20，p=0.04)、Prevotellaceae(LDA=2.64，p=0.01)和Ruminococceae科(LDA=2.63, p=0.03)在不施肥CK组中显著富集。属于厚壁菌门的Prevotellaceae UCG003、Ruminococcaceae UCG005和Kurthia属在CK处理中的丰度显著增加(图5B和表S9)。Enterobacteriaceae(LDA = 2.94，p = 0.04)、Reyanellaceae(LDA = 2.86，p = 0.04)、Ruminococcaceae科(LDA = 2.74，p= 0.04)，包括Klebsiella和Flavonifractor属，在OC1组中的丰度显著增加。

图5 从LEfSe比较分析中绘制的进化分支图显示了不同施肥比例下鉴定的生物标志物在统计学和生物学上的一致性差异。(A), OM vs. CK (B), OC1 vs. CK (C), OC2 vs. CK (D), OM vs. OC1 (E),OC2 vs. OM (F), OC2 vs. OC1。彩色阴影代表具有显著差异的不同类群。红色或绿色阴影代表不同比例SM和CF处理下差异显著的细菌类群，而无显著性差异的物种则被涂为黑色。 7 冗余分析将土壤细菌群落与土壤性质联系起来

冗余分析(RDA)图(图6)显示了14种选定的土壤环境化学性质与细菌群落结构之间的关系。第1轴和第2轴显示的结果表明，41.54%和13.05%的细菌群落变化受土壤pH、EC、SOC、C:N、AVL N和AVL P的影响(图6A)。Monte Carlo permutation检验共现性数据分析表明，土壤微生物群与土壤pH、EC、C:N、AVL N特征值的交互作用显著(表S10)。OM组中的Subgroup_11和Blastocatellia_(Subgroup_4)与pH呈正相关(rsub11 = 0.68，p=0.015；rBla = 0.70，p=0.012)；AVL N对γ变形菌有显著影响(r = 0.77；p=0.004)，EC值与Bacteroidia和Longimicrobia呈正相关；C:N比对Clostridia丰度有显著影响(r = 0.73；p = 0.009)。在中微量元素和土壤细菌群落相关性分析中，RDA的前两个轴分别解释了主要细菌类群总变化的32.86%和10.99%。在土壤介质的相关分析中，微量元素含量和细菌群落也显著增加。土壤定量元素AVL Cu和EB Ca分别与Chlamydiae和Actinobacteria菌群变化呈显著正相关(rCu= 0.71；p = 0.009；rCa = 0.71；p = 0.013)(图6B)。CK组中Subgroup_15和Lineage_IIa与AVL Zn呈正相关(rsub-15 = 0.69，p = 0.014；rLinIIa = 0.81，p = 0.001)。利用相关分析评估了梨树冠层结构地上部分与果实产量(产量和品质)、地下部分土壤养分和微生物群落之间的相关性(图7)。研究结果表明，土壤C、N和C/N比值是影响梨树冠层结构与微生物群落相互作用的主要因素(r2 = 0.58；p = 0.02)。

图6 土壤细菌群落与13种土壤理化性质之间的RDA分析。(A)不同施肥比例下土壤细菌群落与pH、电导率(EC-value)、土壤有机碳(SOC)、速效氮(AVL N)、速效磷(AVL P)、速效钾(AVL K)之间的RDA分析；(B) 4种不同施肥比例下土壤细菌群落与交换性钙(EB Ca)、交换性镁(EB Mg)、有效铁(AVL Fe)、有效锰(AVL Mn)、有效锌(AVL Zn)和有效铜(AVL Cu)之间的RDA分析。

图7 梨树地上部分-树形结构和果实生产力(产量和品质)与地下部分-土壤养分和微生物群落的相关分析。箭头表示相关性。模型中各指标旁显示了显著性检验的相关性系数r和p值。

讨论

1 有机-无机比例施肥对土壤养分和微生物多样性的响应当施用于农业土壤时，粪肥中丰富的有机成分和外源微生物可以改变原始植物根际微生物的环境条件。土壤根际微生物群落的多样性和丰度对土壤生态系统的功能起着至关重要的作用，通常会因农业活动，特别是施肥而发生变化。土壤微生物群落影响土壤养分循环和生态系统功能。然而，SM代替CF对微生物多样性和群落组成的影响尚不清楚。在本研究中，与不施肥的梨园根际土壤细菌群落相比，连续施用有机肥-羊粪或无机肥-N-P2O5-K2O复合肥4年对梨园0-30 cm根际土壤细菌群落的微生物丰度有较强的影响，这与我们的假设一致。不同施肥处理的土壤细菌群落α-多样性差异较大，我们发现纯SM处理的土壤中细菌物种丰富度(ACE，Chao1指数)和微生物群落多样性(Shannon多样性指数，p<0.05)最高，而当无机-有机混合肥料中添加更高比例的SM时，梨树根际土壤微生物生物量和微生物群落多样性增加。这可以解释为SM引入了一些外源细菌进而丰富了细菌群落。研究人员发现，长期施用化学氮肥后，土壤也出现了类似的结果。作物覆盖、蚯蚓粪、牛粪和羊粪等有机肥处理导致细菌多样性水平发生强烈变化，细菌群落的相对丰度和多样性对不同类型肥料的响应机制不同。虽然不同施肥处理的优势菌门和类群相似，但我们发现这些细菌的相对丰度存在相当大的差异。对施肥土壤中的优势菌进行丰度分析，结果表明，优势菌均属于固氮菌，包括变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和Fibrobacteres。Awasthi等人研究表明，羊粪中放线菌门、厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门占主导地位。本研究的结果与Xu等人的研究相似，除了疣微菌门和Chloroflex不在优势菌群范围内。据推测，这是由于当地生态环境条件下细菌群落的差异造成的。每次施用粪肥后，变形菌门和厚壁菌门都有所增加，这可能导致Shanks等人所报道的土壤群落组成的变化。在CK处理的根际中，Nitrospirae和Gemmatimonadetes的相对丰度迅速增加，并与特定硝化速率(PNR)相关。这些发现与之前的研究一致，这些研究记录了施用氮肥的沿海地区Nitrospirae和Gemmatimonadetes对PNR的影响。无机氮(N)肥的主要形式为NH4Cl和(NH4)2SO4，梨树根系主要吸收NH4+。当NH4+被吸收后，释放出H+、NH4Cl和(NH4)2SO4，这些物质被选择性地吸收到HCl和H2SO4中，导致土壤酸化(pH由7.44降至6.94)，过量的铵态氮(AN)促进了Nitrospirae的反应底物，Nitrospirae能将土壤中的氨氧化成硝酸。这也证实了Nitrospirae修复土壤的能力。在梨树根系0~30 cm核心区，SM处理(OM、OC1、OC2)后，土壤中除了EB Mg、AVL Mn、AVL Zn外，其余养分均高于未施SM处理(CK)土壤，特别是外施不同比例的SM后土壤有机碳含量是CK处理的1.43 ~ 1.67倍，表明连续施肥有助于土壤有机碳的积累，从而提高土壤肥力。Davide等人研究表明，矿物和有机施肥显著提高了土壤有机质含量和微生物生物量碳。在梨园中，SM处理的土壤有机质、速效氮、磷、钾、铁、锰、锌含量均比CF处理有一定程度的提高。随着部分有机肥被化肥替代，土壤中SOC、AVL N、K、Fe、Zn和Cu的含量呈下降趋势，这也证明有机肥作为改良剂对土壤养分具有累积效应，但速效N-P-K复合化肥对AVL P、EB Ca和AVL Mn的含量也有积极的促进作用。与CK处理(无SM)相比，外施有机肥SM土壤中最具代表性的细菌门是厚壁菌门、Elusimicrobia、Entotheonellaeota和Chlamydiae。Elusimicrobia是一种独特的细菌。Zhao等人和Zhang等人报道厚壁菌门和Entotheonellaeota与土壤养分含量高度相关，而细菌群落中罕见的Elusimicrobia类群与土壤养分含量没有相关性。很明显，有机肥的施入增加了梭菌纲的比例，梭菌纲属于厚壁菌门，可以降解木质素和纤维素。在食草牛和牛粪的肠道菌群中也发现了梭菌纲。SM对土壤有机碳含量增加的影响最大，主要增加了Gaiella、MND1和Chryseolinea属的丰度，降低了Pseudolabrys和Rhodanobacter的丰度。MND1被认为主要参与土壤C、N循环，并与增强有机碳储存有关。与CK相比，化学氮肥处理显著降低了Pseudodoganella的相对丰度，而绿肥处理显著提高了Chryseolinea的相对丰度。西洋参连作后土壤中C/N比与Rhodanobacter、Rhodoplanes和Bacillus丰度呈显著负相关。猪粪对土壤有机质含量和聚集量的影响最大，对微生物群落结构的影响也大于植物残渣，主要是通过增加Bacillales和Gaiellales的丰度。施入SM和CF增加了变形菌门的丰度，通过Kruskal-Wallis算法检测到排名前10的OTUs，包括所有聚类中的δ变形菌和γ变形菌纲。这可能是由于施用SM增加了根际土壤中额外的C、N输入，这加速了δ变形菌和γ变形菌的生长和增殖。RDA分析结果表明，AVL N含量与γ变形菌在属水平上的变化呈显著正相关，富营养化假说认为变形菌是典型的富营养化物种，高施肥水平下α变形菌和γ变形菌丰度显著增加，较高的AVL N可使富营养化物种利用土壤中更多的不稳定碳。本研究还发现，OC2处理组的变形菌门相对丰度高于纯羊粪OM处理，说明CF对变形菌门的影响比SM更显著。γ变形菌在梨根际土壤氮代谢过程中起着重要作用。可能速效肥料中的AVL N可以被梨树根系吸收利用，不需要分解，显著增加了硝化、反硝化和固氮作用。除了土壤肥力，土壤健康也值得关注。pH值和EC值是评价土壤酸化和盐渍化的两个重要指标。梨园施肥前原土为盐碱土(pH = 7.70)，随着化肥施用量的增加，pH值不断降低，土壤酸化加剧。有机肥中有机碳的增加对土壤酸化有轻微的缓解作用，会使土壤pH有轻微的升高；这种效果可以用有机肥中的钙含量、土壤的抗酸化能力和保持土壤在酸碱平衡的范围来解释。这与N-P-K肥不同，N-P-K肥只会加速土壤酸化。Blastocatellia_(Subgroup_4)的丰度与pH呈正相关。Blastocatellia (Subgroup_4)和Subgroup_6与土壤pH呈正相关，Blastocatellia (Subgroup_4)是Blastocatellia的一员，经常出现在pH中性和(微)碱性土壤中，可能与碳代谢有关，将有机质降解为有机碳，参与土壤pH的调节。 2 有机-无机比例施肥影响营养生长与生殖生长的相互转化梨冠层的生长需要施肥来维持养分水平。施肥管理影响树木营养生长与生殖生长之间的转化。梨树冠层被视为一个分支群体。枝条(长枝、中枝和短枝)的组成和数量是树冠结构的主要参数之一，是影响营养生长和生殖生长(果实产量和品质)的主要因素。黄金梨(Pyrus pyrifolia Nakai)的遗传性状是花蕾主要起源于短枝，说明短枝有利于梨树进入生殖生长阶段。相反，长枝会促进营养生长。本研究结果表明，当用SM取代一定比例的CF时，增加了C、N源的输入，使土壤有机碳和C/N比增大，长枝数量减少，有利于营养生长，短枝数量增加，有利于生殖生长。较高的C/N比表明SM提高了固碳速率。粪肥改良土壤的每单位SOC的C/N比率显著高于CF处理土壤。OC1处理的枝条数量最高(图S1)。SM作为较好的有机改良剂施用于梨树，显著促进了枝条组成的生长节律，但枝条总数和短枝数量并没有随着有机肥施用量的增加而线性增加，这与前人在梨、苹果和葡萄上的研究结果一致。当总枝数和短枝数显著增加时，苹果树的产量和果实品质显著提高。'新梨7号’梨短枝数越多，果实产量越高。在'Le Conte’梨树中，施用有机农家肥(50 kg/株)和1.5%(MgSO4)可促进枝条生长。 3 有机-无机比例施肥提高了梨的产量和品质本试验旨在确定有机肥单独施用或与CF联合施用对翠冠梨产量和品质的影响。施肥试验第一年，OM处理组的产量、SSC和SSC/TA均显著高于其它施肥处理。施肥试验持续3年后，OC1处理对单果重、坐果数等产量指标有显著影响，而纯有机肥OM连续处理3年后，产量、SSC和SSC/TA较第一年略有下降。无机肥料代替了部分有机肥，与以往施用纯有机肥相比，有机肥在产量和品质上逐渐显示出优势。这可能是由于无机肥料中矿质营养物质的分解速度比有机肥快，从而更容易、更快地跟上树体的快速生长。由于无机肥用量不断增加，有机肥用量相应减少，导致微生物群数量和多样性减少，土壤肥力下降，导致梨产量逐渐下降。相似结果表明，10 kg禽粪(PM)+300:150:250 g N-P-K/棵代替纯无机肥(600:400:400 g NPK/棵)显著提高了'pant pear-18’果实的产量和TSS、TS等品质指标。在日本(Pyrus pyrifolia Nakai)梨园中，猪粪代替50%(200 kg N2O-N ha−1year−1)的常规肥料，能消除土壤中氮超标造成的污染，产量和品质变化不明显。泥炭和鸡粪混合施用的有机改良剂显著提高了黄金梨果实的TSS。CF和OM对梨果实品质的影响比较试验发现，CF和OM对梨果实品质的影响存在显著差异。有机肥料处理(米糠+咖啡糠堆肥+几丁质发酵)的'Niitaka’(Pyrus pyrifolia Nakai.)梨果实的SSC、硬度和可滴定酸度显著高于化学肥料处理的果实。进一步对影响果实品质的重要土壤养分元素进行典型相关分析，结果显示土壤全氮(TN)和有机碳是影响单果重和硬度的主要因素，并呈线性正相关关系。SSC与AVL K、AVL Zn呈正相关，TA与SOC、AVL Fe呈线性正相关，与TN呈负相关。

结论

综上所述，SM是一种很好的改良剂，可以增加土壤有机质，降低梨园土壤酸度。SM的施用调节了梨树的C/N比和有效矿质元素(AVL N、AVL Cu、AVL Zn和EB Ca)的吸收利用，显著调节了根际微生态(Gammaproteobacteria、Clostridia、Chlamydiae、Actinobacteria、Subgroup_15、Lineage_IIa)环境与土壤养分的协调。土壤微生物多样性增加，微生物群落结构发生变化，促进和调控梨树由营养生长向生殖生长(增加短枝数量)的转变(图7)。可见，SM对土壤微生态具有显著的生态调节作用；它可以增加细菌的多样性，并在一定程度上改变微生物群落结构。综合以上结果，最佳添加量为50% SM+25% CF。原文链接：https://ami-journals.onlinelibrary./doi/full/10.1111/1751-7915.14253