外源有机物料添加对滨海盐碱土细菌群落结构的影响

王艮梅，陈 捷，范之馨，张焕朝①，项 剑

(1.南京林业大学南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 210037；2.南京林业大学林学院，江苏 南京 210037)

盐碱土是盐土和碱土的统称，具有盐碱含量较高、理化性质差(土壤层结构紧实，孔隙度低，土壤有机质含量和肥力低)等特点，严重制约了盐碱土的利用[1]。我国盐碱地总面积达3 600万hm2，占全国可利用土地面积的4.88%，而滨海地区又是盐碱土集中分布地区之一。据估计，我国15 m等深线内的浅海与滩涂有0.14亿hm2[2]。盐碱土是我国重要的后备土地资源，如何改良和合理开发利用一直是土壤学及农林学科的研究热点[3]。目前，常用的改良措施有物理改良、化学改良、生物改良以及多种改良措施的综合，其中，添加有机物料作为综合性改良措施，得到较多研究，如施用秸秆、有机肥和生物炭等措施，并取得了较好效果，在降低土壤盐分、pH的同时，能够提高土壤肥力、有机质含量，增加土壤孔隙度，改善土壤理化性质[4-5]。

土壤微生物在土壤有机物降解、养分转化、碳氮循环以及维系土壤结构、抗干扰能力等方面均发挥着重要作用[6-7]。有研究表明，受盐离子浓度高、水热条件差、碳氮源不足等因素的制约，滨海盐碱土土壤微生物总量低于同生态区域非盐碱土；在微生物结构组成上，细菌是盐碱土壤中的优势微生物，丰度显著高于真菌和放线菌[8-9]。一般而言，有机物料在土壤中的分解转化主要依赖于土壤中的不同微生物群落，且转化过程及参与的微生物受到土壤环境条件的影响。因此，针对土壤盐碱化程度高、理化性质较差的滨海盐碱土壤，添加外源有机物的改良过程极可能改变土壤微生物群落结构。

目前，有机物料改良滨海盐碱土壤的研究主要针对土壤理化性质[4,10]，虽有涉及不同有机物料添加对土壤微生物的影响研究，但研究材料多为单一的有机物料，研究对象盐碱土壤也存在地域差异[11-13]，所获得的研究结果可比性较差。

因此，以江苏省盐城市滨海盐碱土为研究对象，采用高通量测序技术和生物信息分析相结合的方法，研究秸秆、生物炭和牛粪有机肥添加后土壤中细菌群落结构组成和多样性变化，揭示细菌群落对不同有机物料改良滨海盐碱土的响应，可为滨海盐碱地的改良和盐碱地土壤生态学研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于江苏省盐城市东川垦区(33°0′～33°01′ N， 120°48′～120°49′ E)的金海农场。该地区围垦于1999年，围垦后主要种植小麦、水稻和油菜等经济作物，是江苏省沿海地区农业科学研究所下属的沿海农业科技示范基地。研究区位于北亚热带季风气候区，具有明显的海洋性、季风性气候，四季分明，寒暑显著，日照充足，雨水充沛，多年平均气温为14.6 ℃，无霜期为220 d，日照时间为2 169.6 h，多年平均降水量为1 051.0 mm，主要集中在6—8月的雨季，多年平均蒸发量为827.5 mm。

大丰区为典型的淤积平原，有大面积沿海滩涂资源，是我国重要的后备土地资源。土壤为冲积盐土类潮盐土亚类，质地为由海相沉积物发育而成的砂质壤土，属轻、中度盐渍化土壤。试验开展前测得供试土壤平均pH为8.53，EC为862.5 μS·cm-1，w(总有机碳)为9.35 g·kg-1，w(全氮)为1.03 mg·kg-1，w(有效磷)为19.56 mg·kg-1，w(速效钾)为177.67 mg·kg-1，供试样地曾于试验开展前1 a种植田菁。

1.2 供试材料与试验设计

1.2.1供试材料

供试有机物料包括小麦秸秆、生物炭和牛粪有机肥。小麦秸秆为农场当年种植小麦的籽粒收获后的地上部分，有机碳含量为 4.02 g·kg-1，全氮含量为 0.072 g·kg-1，pH为 7.2，C/N比为 55.8，全磷、全钾含量小于0.1 g·kg-1，小麦秸秆晒干、切碎至2～5 cm小段备用；生物炭为小麦秸秆在400 ℃条件下高温裂解制成，购自湖北金日生态能源股份有限公司，有机碳含量为 5.51 g·kg-1，全氮含量为0.112 g·kg-1，pH 为 9.96，C/N 比为49.2，全磷、全钾含量小于0.1 g·kg-1；牛粪有机肥购自东台田娘农业生态有机肥有限公司，有机碳含量为3.04 g·kg-1，全氮含量为0.204 g·kg-1，pH 为 7.87，C/N比为14.9，全磷含量为0.168 g·kg-1，全钾含量为0.134 g·kg-1。供试土壤为海相沉积物发育而成的砂质壤土。

1.2.2试验设计

在研究区选择土壤性质基本一致的约800 m2样地用于布置试验小区。试验共设牛粪有机肥处理(C)、生物炭处理(B)、小麦秸秆处理(S)和空白对照(CK)4个处理，每个处理设3个重复小区，共12个小区，每个小区面积为32 m2(4 m×8 m)。试验小区之间用宽100 cm、深30 cm的隔离带隔开，以减少不同处理样地间的干扰。有机物料添加量为30 t·hm-2，即每个小区添加96 kg物料。

2019年7月6日按照预先设计好的处理布置田间试验。供试有机物料均匀地覆盖在试验小区土壤表面，然后使用旋耕机将其与耕层(0～20 cm)土壤混匀。试验样地上不种植任何植物。

1.3 土壤样品采集与分析

1.3.1土壤样品采集

有机物料施用3个月后(2019年10月6日)在各试验小区内按照S形进行布点，采集0～20 cm表层土壤样品，每个试验小区采集6个点(采集过程注意无菌操作，防止样品污染)，混匀，去除根系、砾石等杂物后，分成两份。一份土壤样品立即装入无菌管，置于冷藏箱中带回实验室，存放于-80 ℃冰柜中，并尽快用干冰保存送至广州基迪奥生物科技有限公司，用于PCR扩增测序；另一份土壤样品置于自封袋中带回实验室，风干、研磨、过筛，用于测定土壤理化性质。

1.3.2土壤理化性质分析

土壤pH采用电位法(雷磁PHSJ-3F)测定；土壤盐分采用电导法(雷磁DDS-307A)测定；土壤全氮(TN)含量采用半微量凯氏定氮法测定；土壤有效磷(AP)含量采用碳酸氢钠浸提法测定；土壤有效钾(AK)含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定；土壤总有机碳(TOC)含量采用重铬酸钾氧化外加热法测定。土壤理化性质各项指标测定的具体方法见文献[14]。

1.3.3土壤微生物分析

用土壤DNA提取试剂盒(HiPure Soil DNA Kits，Magen，中国)提取土壤样品的微生物DNA，并用NanoDrop 2000分光光度计(Thermo Scientific，USA)检测核酸纯度和1 g·mL-1琼脂凝胶电泳检测DNA的提取质量，使用引物341F (5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′)和806R (5′-GGACTACHVGGGTATCTAAT-3′)对V3和V4可变区进行PCR扩增，之后使用AMPure XP Beads(BeckmanCoulter，USA)进行 PCR 产物纯化，纯化后用 Qubit 3.0 (ThermoFischer Scientific，USA)定量，进行第2轮扩增。对第2轮扩增产物用 AMPure XP Beads进行纯化后，用 ABI StepOnePlus RealTime PCR System(Life Technologies，USA) 进行定量。按照Novaseq 6000(Illumina，USA) 的样品要求规范化操作后，采用 PE250 模式上机测序。土壤样品微生物多样性具体测定过程由广州基迪奥生物科技有限公司完成。

1.4 数据处理

测序得到原始数据(raw data)后进行数据过滤；之后对tags进行拼接、过滤、去嵌合体和去冗余处理，得到effective tags。使用 Uparse 软件对所有样品的全部 effective tags 序列进行聚类，以97%的一致性(identity)将序列聚类成为OTUs(operational taxonomic units)，并以最小序列数进行抽平处理，对比SILVA数据库以70%置信度进行物种注释。

采用Excel 2016对试验数据进行汇总统计，采用IBM SPSS Statistics 21和R语言对微生物和土壤理化数据作进一步分析。

2 结果与分析

2.1 有机物料添加对滨海盐碱土壤理化性质的影响

不同有机物料添加3个月后土壤理化性质见表1。与对照相比，添加牛粪有机肥显著降低土壤pH(P<0.05)，添加秸秆使土壤pH略有升高，但与对照之间无显著差异(P>0.05)。添加秸秆处理土壤电导率(EC)降低，与其他3种处理之间差异显著(P<0.05)。添加有机物料可提高土壤有机碳(TOC)和全氮(TN)含量，其中，生物炭处理有机碳含量与对照处理的差异达到显著水平(P<0.05)；牛粪有机肥和秸秆两种处理全氮含量与对照处理间差异显著(P<0.05)。添加牛粪有机肥和生物炭后，土壤速效磷(AP)、速效钾(AK)含量均显著高于对照处理(P<0.05)。

表1 不同有机物料添加对土壤理化性质的影响Table 1 Effect of the addition of different organic materials on soil physical and chemical properties

2.2 土壤样品微生物测序结果分析

16S rRNA高通量测序和序列质检结果表明，4种处理土壤微生物共归类为37门108纲213目286科444属。总序列条数为1 061 987条，总碱基数为484 312 434 bp，序列长度在306～478 bp之间。按最小样本序列数抽平后，根据处理进行分组，当1个分组内OTU tag数均值大于1时，认为该分组存在该OTU，并绘制Venn图(图1)。

S为秸秆处理，B为生物炭处理，C为牛粪有机肥处理，CK为对照。

如图1所示，4种处理总计有4 949个OTU，共有OTU为2 258个。牛粪有机肥处理共有3 348个OTU，秸秆处理共有3 620个，生物炭处理共有3 406个，CK共有3 342个。此外，不同有机物料添加的特有OTU个数在不同处理间由多到少依次为S、B、CK和C，即添加秸秆处理土壤具有最多的特有OTU。

2.3 不同有机物料添加后土壤细菌群落结构组成

2.3.1不同有机物料添加后土壤细菌优势菌群变化

为研究不同有机物料添加对土壤细菌优势菌群落结构的影响，对每种处理相对丰度排名前十位的菌门(属)进行比较分析，将相对丰度位列前十名之外的其他已知物种归类为others，未知物种归类为unclassified。由图2(a)可知，4种处理土壤中优势菌门相同，但相对丰度存在差异。排名前十位的优势菌门有：变形菌门(Proteobacteria，23.33%～29.23%)、酸杆菌门(Acidobacteria，19.8%～24.2%)、浮霉菌门(Planctomycetes，13.62%～25.07%)、绿弯菌门(Chloroflexi，7.55%～10.27%)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes，5.96%～7.22%)、放线菌门(Actinobacteria，4.79%～5.93)、拟杆菌门(Bacteroidetes，3%～4.25%)、疣微菌门(Verrucomicrobia，1.6%～2.05%)、棒状杆菌门(Rokubacteria，0.89%～1.27%)及相对丰度较小的硝化螺旋菌门(Nitrospirae，0.46%～0.55%)。不同处理土壤中相对丰度排名前3位的优势菌门排序存在明显差异，牛粪有机肥处理和对照处理排序一致，均为变形菌门、酸杆菌门、浮霉菌门；生物炭处理为浮霉菌门、变形菌门、酸杆菌门；而秸秆处理为变形菌门、浮霉菌门、酸杆菌门。其他优势菌门相对丰度在4个处理中的排序一致。

CK为对照，C为牛粪有机肥处理，B为生物炭处理，S为秸秆处理。

为进一步了解不同有机物料添加的土壤细菌组成差异，基于门和属水平选择单因素方差分析来检验不同有机物料添加的细菌丰度差异。由图2(c)可知，4种处理中生物炭处理变形菌门相对丰度(23.33%)最低，与对照处理(29.23%)相比显著降低5.90个百分点(P<0.05)；添加生物炭和秸秆的土壤中浮霉菌门相对丰度较高，分别为25.07%和22.86%，显著高于牛粪有机肥处理(13.82%)和CK处理(13.62%)。牛粪有机肥处理绿弯菌门相对丰度最高，达10.27%，并显著高于秸秆处理(7.55%)。不同处理其他优势菌门相对丰度虽有一定差异，但均未达显著水平。

由图2(b)可知，4种处理样地土壤中高相对丰度菌属包括鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、不可培养细菌RB41 (uncultured bacterium RB41)、溶杆菌属(Lysobacter)、小梨形菌属(Pirellula)、Subgroup_10、Pir4_lineage、SH-PL14、芽小梨形菌属(Blastopirellula)、浮霉菌门某属(SM1A02)、MND1等。从属水平来看〔图2(d)〕，生物炭处理鞘氨醇单胞菌属相对丰度(2.57%)显著低于其他处理；秸秆处理不可培养细菌RB41相对丰度(2.03%)显著低于其他3种处理；牛粪有机肥处理和对照处理土壤中小梨形菌属(Pirellula)相对丰度显著低于生物炭处理(2.11%)，同时这两种处理SH-PL14相对丰度显著低于生物炭处理和秸秆处理。4种处理相对丰度均低于1% 的菌属有芽小梨形菌属、浮霉菌门某属(SM1A02)、MND1，其中，添加生物炭土壤中芽小梨形菌属和添加秸秆土壤中浮霉菌门某属(SM1A02)相对丰度显著高于牛粪有机肥处理和对照处理。

2.3.2不同有机物料添加后土壤细菌组间差异物种分析

对不同有机物料添加后盐碱土土壤细菌优势菌群落的组成进行分析发现，部分细菌相对丰度有较大差异，但细菌优势菌门(属)组成比较相似。盐碱土壤中添加不同有机物料后，细菌相对丰度发生变化，但不同处理间细菌种类组成是否一致尚不确定，故采用LEfSe(LDA EffectSize)分析方法研究土壤细菌在不同有机物料添加后的特征物种。此次试验检测出的所有物种LEfSe分析结果见图3。为简化图形，图3仅展示差异物种(LDA得分>2.0，P<0.05)。

图3 不同处理土壤细菌LEfSe分析

进化分支图3(a)中，由内到外的圆形代表由界至种的分类级别，在不同分类级别上的每一个小圆圈代表该分类水平下的一个物种，其直径大小与相对丰度呈正比。由图3(a)可知，与其他3种处理相比，生物炭处理土壤中未出现差异物种。秸秆处理具有显著区分于其他处理的差异物种种类最多，这也对应了OUT Venn图分析中秸秆处理土壤具有最多的特有OTU的结果，这些物种主要包括变形菌门α变形菌纲(Caulobacterales、Altererythrobacter、Hyphomonadaceae)、δ变形菌纲粘球菌目(Sorangiineae_bacterium_NIC37A_2、Haliangium、0319_6G20、Haliangiaceae、BIrii41)和γ变形菌纲(R7C24、CCD24)等；牛粪有机肥处理土壤中差异物种为变形菌门α变形菌纲(Rhizobiales、Tagaea_marina)和厚壁菌门盐芽孢杆菌属(Halobacillus)；对照处理差异物种为芽单胞菌门某纲(AKAU4049)。由图3(b)可知，牛粪有机肥处理得分最高的物种为变形菌门根瘤菌目(Rhizobiales)，对照处理得分最高的为芽单胞菌门某纲(AKAU4049)，秸秆处理得分最高的为粘球菌目(Myxococcales)。这些差异物种的产生，可能是细菌对不同有机物料添加后土壤理化性质变化的响应结果。因此，不同处理间差异物种也在一定程度上说明不同有机物料对滨海盐碱土的改良效果存在差异。

2.4 有机物料添加对滨海盐碱土土壤细菌多样性的影响

2.4.1有机物料添加对滨海盐碱土土壤细菌α多样性的影响

α多样性指生境或系统内的多样性，多采用物种丰富度(即种类情况)和均匀度(即分布情况)来衡量。常用的微生物群落α多样性指标有表征物种丰富度的Ace和Chao指数，表征群落多样性的Simpson指数，以及说明测序结果是否合理的覆盖率Coverage指数(表2)。此次测序的Coverage指数值均在96%以上，表明测序基本饱和，已覆盖大部分物种。Simpson指数综合考虑了物种丰富度和均匀度，在不同处理间的排序由大到小依次为B、S、C和CK。群落多样性最高的为生物炭处理，最低的为对照处理，表明有机物料添加能使土壤细菌群落多样性提高，改善盐碱地土壤细菌群落组成，提高物种丰度并使物种分布更均匀。不同处理Ace和Chao指数由大到小依次均为C、S、B和CK，牛粪有机肥处理2种指数最高，表明添加牛粪有机肥的土壤中细菌丰度最大，其次为秸秆处理和生物炭处理。这可能是由于牛粪有机肥中丰富的养分和有机碳为微生物生长提供了良好条件，改变了盐碱地土壤养分不足的状况，导致丰度提高。

表2 不同处理土壤细菌群落α多样性分析Table 2 Analysis of α diversity of soil bacterial communities in different treatments

2.4.2有机物料添加对滨海盐碱土土壤细菌β多样性的影响

β多样性重在关注样本间多样性，用来反映不同处理间是否具有显著的微生物群落差异。采用基于Bary-Curtis距离的主坐标分析(principal co-ordinate analysis，PCoA)方法作图比较群落差异(图4)。

图4 不同处理土壤细菌群落主坐标分析(门水平)

如图4所示，PCoA1轴和PCoA2轴总计解释了群落结构总变异的87.91%。在PCoA1轴上，不同处理样本分布较为分散，牛粪有机肥处理和对照处理样本主要分布在正半轴，而秸秆处理和生物炭处理样本主要分布在负半轴；在PCoA2轴上，秸秆处理和CK处理样本正负轴均有分布，生物炭处理和牛粪有机肥处理样本则全部落在负半轴。由图4还可知，牛粪有机肥处理样本分布最为集中，显示出较好的重复性。不同处理间群落分布显示出一定差异，通过Adonis检验(R2=0.60，P<0.05)发现，组间距离大于组内，因此，差异主要来自不同分组处理，即不同处理间细菌群落结构具有显著差异。

2.5 土壤细菌群落与土壤理化性质相关性分析

外源有机物料添加对滨海盐碱土基本理化性质产生一定影响(表1)，而土壤中微生物群落分布又与土壤环境条件密切相关[15]。上述分析结果显示，添加不同有机物料土壤中微生物群落存在明显差异，因此，对土壤基本理化性质指标(土壤环境因子)与细菌群落的相关关系进行分析。首先，基于消除趋势对应分析(detrended correspondence analysis，DCA)选择冗余分析(redundancy analysis，RDA)和典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)模型，由于DCA结果中lengths of gradient的第1轴大小为0.625<3，因而更适合采用RDA。RDA结果(图5)表明，在属水平上RDA1轴和RDA2轴分别解释了细菌群落变异的64.33%和19.98%，所选土壤理化指标已能较好地解释细菌群落变化。RDA1轴主要由pH(R2=0.366)、TOC(R2=0.475)和TN(R2=0.09)贡献，RDA2轴主要由EC(R2=0.357)贡献，其中，TOC对细菌群落结构影响显著(P<0.05)。

环境因子箭头长度表示对物种分布影响大小，环境因子箭头线与坐标轴夹角表示对该轴的贡献大小；样品在箭头上的投影到原点的距离表示该组样品中环境因子丰度。

通过方差分解分析(variance partitioning analysis，VPA)，对不同环境因子的差异贡献度量化，结果表明pH与TOC是影响群落结构的主要因素，分别解释了9.32%和8.97%的物种分布总变异，EC和AK分别解释了5.53%和5.00%的总变异。

为进一步研究不同细菌对土壤环境因子的响应情况，采用相关性网络图展示环境因子与物种的Pearson相关性(图6)。由图6可知，EC是联通性最大的环境因子，表明EC的变化影响更多的物种，pH和TOC次之， TN、AP和AK连通性较低，但AK与高丰度的优势菌属小梨形菌属(Pirellula)呈显著正相关，这与RDA分析结果基本吻合。与EC呈显著负相关的细菌包括变形菌门的红螺菌目两属(Dongia、Reyranella)、粘细菌目两属(Haliangium、Sorangiineae_bacterium_NIC37A_2)、交替赤杆菌属(Altererythrobacter)、生丝单胞菌科某属(Hirschia)、γ变形菌纲某属(Acidibacter)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和酸杆菌门一属(Bryobacter)， 呈显著正相关的只有红螺菌目某属(Azoarcus)。可以发现，与EC呈显著相关的物种以变形菌门为主。优势菌属中溶杆菌属(Lysobacter)与TOC呈显著负相关，小梨形菌属与AK呈显著正相关，Pir4_lineage、SH-PL14与pH呈显著正相关。

图6 土壤细菌与土壤理化性质Pearson相关性网络图(属水平)

由上述分析可知，受EC影响的菌种和秸秆处理组的差异菌群高度重合(图3)，秸秆处理LDA得分最高的粘球菌目(Myxococcales)两属(Haliangium、Sorangiineae_bacterium_NIC37A_2)、酸杆菌门一属(Bryobacter)、交替赤杆菌属(Altererythrobacter)等与EC呈显著负相关，这意味着EC可能是产生差异菌群的重要因素。

同时，优势菌与土壤理化因子的显著相关性也解释了不同处理间的丰度差异，如溶杆菌属与TOC呈显著负相关，因此，有机物料添加处理溶杆菌属相对丰度均低于对照(图2)，与pH呈显著正相关的Pir4_lineage、SH-PL14在秸秆处理和生物炭处理中的相对丰度均高于牛粪有机肥处理和对照(图2)，原因在于添加秸秆和生物炭的土壤pH高于牛粪有机肥处理和对照(表1)。

3 讨论

3.1 不同有机物料添加对土壤细菌群落的影响

不同有机物料添加后土壤中相对丰度位居前3位的菌门为变形菌门、酸杆菌门和浮霉菌门，除生物炭处理外，其他处理相对丰度最大的菌门都是变形菌门。以往研究认为在滨海盐碱土中，细菌丰度占据较大优势，而变形菌门常成为优势菌门[16-17]，其数量、种类众多，包括多种代谢类型，参与多种土壤生物地球化学循环过程[18]。笔者试验中，牛粪有机肥的施用增加了酸杆菌门相对丰度，酸杆菌门在土壤中大量存在，相对丰度甚至可达50%以上[19]。目前，发现该菌门微生物具有降解动植物残体[20]、参与铁循环和单碳化合物代谢等生态功能[21-22]。有研究发现酸杆菌门与土壤pH呈显著负相关[23]，而牛粪有机肥处理土壤pH比其他处理显著降低，笔者研究结果与之一致。浮霉菌门是生物炭处理组相对丰度最大的菌门，生物炭和秸秆的施用显著增加浮霉菌门相对丰度。浮霉菌门微生物多数属于专性好氧菌，并与土壤中反硝化过程有关[24]。牛粪有机肥处理土壤绿弯菌门相对丰度最高，该细菌门中大多数微生物可以将糖和多糖发酵成有机酸和氢[25]，加快土壤有机物的分解。

不同添加物土壤中优势菌属以鞘氨醇单胞菌属、溶杆菌属等变形菌门和小梨形菌属、芽小梨形菌属、SM1A02等浮霉菌门的菌属为主。鞘氨醇单胞菌属是能够分解大分子化合物，如芳香族化合物，降解土壤有毒物质并参与氮循环的一类异养、好氧的革兰阴性菌。秸秆处理土壤中鞘氨醇单胞菌属相对丰度最高，这与秸秆中大分子物质的分解和有机氮的矿化密不可分。在LEfSe分析中，粘球菌目是秸秆处理LDA得分最高的物种。有研究表明粘细菌与纤维素分解相关，其中，堆囊菌属(Sorangium)、多囊菌属(Polyangium)等属于噬纤维素型粘细菌[26]。在物种与土壤理化性质相关性分析中，粘球菌目两属(Haliangium、Sorangiineae_bacterium_NIC37A_2)、酸杆菌门一属(Bryobacter)、交替赤杆菌属(Altererythrobacter)等与EC呈显著负相关，这解释了秸秆处理粘球菌目为何高于其他处理。盐芽孢杆菌属(Halobacillus)是一类中等嗜盐、严格好氧的化能异养菌，对土壤盐分条件有一定要求[27]，其在牛粪有机肥处理中分布最多，这可能是由于相比其他处理牛粪有机肥处理土壤盐分降低到一个最适条件。

3.2 土壤理化因子对细菌群落的影响

通过RDA分析发现，导致不同处理间群落差异的主要因素有pH、TOC、EC和AK，其中，通过方差分解分析得到pH、TOC和EC对群落总变异的解释度更高，同时在网络图中的连通性更大，影响了更多的物种，可以认为pH、TOC和EC是导致群落差异的主要因素。盐碱地土壤环境恶劣，微生物会受到多种条件制约，包括pH、盐度、碳源、氧气等[15-16]。 pH可以直接对土壤中微生物进行选择，强大的生境压力将会保留那些更加适应此pH的物种[28]，在盐碱土土壤微生物受到的胁迫中，pH和盐分常常同时出现[29]。有研究显示，在盐碱土中，盐度是微生物群落变化的主要影响因素[30]；但也有研究表明微生物群落变化与含水量、营养物质和pH高度相关，盐度并不是主要因素[31]。这些结果的差异可能与分析尺度有关，在盐度梯度变化大的研究中，盐度的影响往往更大，而在不同分类水平上的研究也会得出有差异的结果。WONG等[32]向盐碱土中加入粉碎的菅草，显著提高了土壤的累积呼吸率和土壤微生物生物量，结果显示这是由于有机碳的输入和土壤盐分的降低，笔者试验中秸秆处理土壤盐度显著降低是该处理产生较多差异物种的重要原因。SINGH等[33]利用有机肥和黄铁矿改良盐碱土，发现处理组细菌数量最大，原因在于试验处理降低了土壤pH和盐度，笔者试验中有关牛粪有机肥处理的结果与之相似：牛粪有机肥的施用可以降低土壤pH，增加土壤有机碳含量，提高细菌丰度。施用生物炭对土壤影响的研究结果有一定差异，有研究[12]肯定了生物炭的改良作用，即能够改善土壤性质，提高微生物丰度，但也有研究[34]表明生物炭会提高土壤pH和EC，不同的结果差异可能与生物炭种类、施用量及土壤类型有关[11,34]。笔者试验中，与对照处理相比，施用生物炭虽会提高土壤pH和EC，但添加生物炭的土壤细菌群落多样性和细菌丰度均高于对照处理。除去土壤条件本身的限制作用外，也有研究认为是盐度导致的植物生长的减少间接影响了微生物的分布差异[35]。笔者试验中添加牛粪有机肥的土壤中根瘤菌相对丰度与其他处理相比有显著差异，这可能表明由于牛粪有机肥对盐碱土的改良效果，导致植物生长，进而影响土壤微生物的分布。但在试验采样过程中，并未观察到不同处理样地间植物生长具有明显差异，有机物料添加、植物生长、土壤盐度和微生物分布之间复杂的相互作用仍需进一步研究。

结合现有研究分析，认为有机物料添加对土壤微生物的作用原理主要在于两个方面：(1)增加了土壤碳氮的输入，为微生物的生长繁殖提供所需养分；(2)改善土壤结构，减少制约因素，如pH、盐度等的限制，改善微生物活动微域环境[8-9, 11-13]。有机物料的施加会改变土壤环境，环境的变化影响着微生物群落，而微生物群落的变化又会进一步影响土壤养分的分解转移，这是一个两者互相影响、互相作用的漫长过程。

4 结论

(1)与对照相比，所有处理均提高土壤TOC、TN、AP和AK含量，其中，生物炭处理TOC含量提高显著，秸秆与牛粪有机肥处理TN含量增加显著，生物炭与牛粪有机肥处理AP、AK含量提高显著；牛粪有机肥的施用显著降低土壤pH，秸秆处理显著降低土壤盐度，秸秆和生物炭处理土壤pH略微升高。

(2)不同有机物料添加后土壤中细菌在门属水平上的优势菌未发生变化，但优势菌相对丰度在不同处理间存在明显差异。牛粪有机肥处理土壤细菌丰度最大，生物炭处理土壤群落多样性最高，秸秆处理土壤差异物种最多。

(3)土壤细菌群落分布主要受土壤pH、总有机碳含量和EC的影响。