【目的】探究寧夏引黃灌區(qū)稻蟹共作對土壤理化指標和微生物群落結構的影響，旨在為西北引黃灌溉地區(qū)推廣稻蟹養(yǎng)殖提供一定的理論依據(jù)?！痉椒ā炕谕寥览砘笜藴y定和16S rRNA基因擴增子高通量測序技術，對單一水稻種植(CK)與環(huán)溝引入蟹形成的稻蟹共作(EG)土壤理化指標和微生物群落結構進行分析?！窘Y果】在理化指標上，4?8月EG顯著提高了土壤pH、總氮和有機質(zhì)含量，降低全鹽含量?？偟?、有效磷和有機質(zhì)含量在6月和7月EG明顯高于CK。在微生物群落結構特征上：EG可以明顯改變土壤中細菌群落的物種多樣性與豐度，其中4月和8月可以提高細菌群落的物種多樣性與豐度。與CK相比，EG在4?8月門水平相對豐度排名前20的細菌累積相對豐度都高于CK，CK和EG在4?8月的最優(yōu)菌門均為變形菌門(Proteobacteria)。在屬水平上，EG提高了土壤細菌中假單胞菌屬(Pseudomonas)的相對豐度，同時也會降低硫桿菌屬(Thiobacillus)和鬃毛甲烷菌屬(Methanosaeta)的相對豐度。通過比較細菌群落結構發(fā)現(xiàn)，引入蟹后的EG對細菌群落結構組成的影響遠大于采樣月的影響。相關性分析表明，TN是影響土壤細菌相對豐度的主要因子，且具有顯著性差異(P<0.05)?！窘Y論】與傳統(tǒng)水稻單作(CK)相比，采樣稻蟹共作(EG)增強了土壤肥力，提高了土壤中變形菌門和假單胞菌屬的相對豐度，有助于提高土壤的肥力和營養(yǎng)循環(huán)效率，以及清潔土壤和水體中的污染物。
21世紀初，稻蝦共作在我國湖北、湖南、江西等長江中下游地區(qū)得到推廣[1]，之后又形成了稻蟹、稻鴨、稻鱉等多種養(yǎng)殖模式。其中，稻蟹共作是一種在稻田的臺田種水稻，環(huán)溝養(yǎng)蟹的復合型模式。該模式在保證水稻產(chǎn)量及產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)蟹的基礎上，能夠?qū)崿F(xiàn)促進經(jīng)濟、提升品質(zhì)、改善環(huán)境的功能[2-3]。
在稻蟹共作的土壤生態(tài)系統(tǒng)中，細菌對改善土壤理化指標、調(diào)節(jié)土壤環(huán)境、物質(zhì)循環(huán)等方面起著重要作用[4-6]，因此細菌常被視為主要研究對象[7]。目前稻蟹共作的研究主要集中在稻蟹共作對理化指標及其對浮游植物的影響。如黃明蔚等[8]研究表明，相較于常規(guī)稻田，養(yǎng)蟹稻田可增加稻田水體中的氮素濃度。張怡彬等[9]指出該模式可有效降低稻田系統(tǒng)N2O和CH4排放。顧蕓等[10]對稻蟹共作研究表明，灌溉魚塘尾水稻蟹田的浮游植物群落結構更加完善與穩(wěn)定。關于稻蟹共作對土壤微生物群落結構及理化因子的研究，劉金雨等[11]指出稻蟹共作能夠在一定程度上改變稻田的土壤細菌群落結構，增加土壤細菌的豐富度和多樣性；陳奇等[12]研究發(fā)現(xiàn)稻蟹共作模式能夠增加土壤細菌的豐富度和多樣性的同時還提高了水稻和河蟹的產(chǎn)量。目前關于稻蟹共作模式對微生物群落結構的研究較少，且主要集中在我國東北及沿海地區(qū)。因此開展西北引黃灌區(qū)稻蟹共作對土壤理化指標及微生物群落結構的研究存在一定必要性。
寧夏引黃灌區(qū)是傳統(tǒng)水稻種植與水產(chǎn)養(yǎng)殖基地，素有“塞上江南魚米之鄉(xiāng)”之稱。本研究選取寧夏賀蘭縣光明村水稻種植基地，基于土壤理化指標測定和16S rRNA基因擴增子高通量測序技術，采用相關性分析及非度量多維排列(non-metric multidimensional scaling,NMDS)等方法對單一水稻種植(CK)與環(huán)溝引入蟹形成的稻蟹共作(EG)土壤理化指標和微生物群落結構差異分析，以期探明稻蟹共作模式對臺田土壤理化指標及微生物群落結構的影響，為西北引黃灌溉地區(qū)推廣稻蟹養(yǎng)殖提供一定的理論依據(jù)。
圖1試驗田采樣點布置
2結果與分析
2.1土壤物理化學性質(zhì)
對CK和EG種養(yǎng)模式的7組土壤理化指標進行了測定，結果表明EG土壤pH明顯高于CK(圖2)，4?8月pH值分別升高了0.39、0.25、0.66、0.59和0.58，特別是在6月pH升高了8.1%；通過對EG與CK不同月土壤全鹽、全氮、全磷、全鉀、有效磷和有機質(zhì)的比較(圖3)，EG土壤全鹽含量在4?8月處于下降趨勢，而CK先降低后升高，且CK全鹽含量始終高于EG；全氮和有機質(zhì)含量在4?8月EG都高于CK；而CK與EG全鉀含量除7月外，其他月差異不大；總氮、有效磷和有機質(zhì)含量在6月和7月EG明顯高于CK。
圖2不同月份土壤pH的變化特征
對CK和EG理化因子進行顯著性分析(圖4)，結果表明EG理化因子間的顯著性和相關系數(shù)較CK發(fā)生顯著變化。pH與TDS由CK的顯著性變?yōu)镋G的不顯著，但SOM與AP和TP由不顯著變?yōu)轱@著，同時與CK相比，EG中SOM與TDS、TN、TP、AP和TK的正負相關性發(fā)生改變。在EG中SOM與其他理化因子顯著性得到提高，且相關系數(shù)絕對值也增大?？傮w上與CK相比，EG改變了理化因子之間的正負相關性及相關性系數(shù)，同時顯著性CK僅有1個，而EG有2個。
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