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【研究背景】湛江蔗区是我国甘蔗生产三大优势产区之一,然而该地区降雨丰富,重施和偏施化肥以及集约化生产等原因,加速了土壤酸化进程,降低了土壤养分利用效率,一定程度上制约了甘蔗产量的提升。大量研究表明,石灰在农田酸化土壤改良和提高养分利用率方面有重要的应用潜力。然而,石灰对蔗田土壤微生物及其功能的影响了解甚少。因此,本文在不同石灰年限对蔗田土壤养分,和甘蔗产量性状指标的影响的基础上,还对土壤微生物群落多样性及其功能进行探讨。旨在为蔗区酸性土壤改良,以及石灰在甘蔗生产上的应用提供参考。【材料与方法】以20年以上耕作年限的甘蔗连作土壤与我国蔗区主栽品种ROC22为研究对象。通过2年田间试验,设置3个处理,石灰在2016年和2017年蔗田中施用如下:1)对照(CK):0 kg/hm~2和0 kg/hm~2;2)一年石灰(L1):0 kg/hm2和1500 kg/hm~2;3)两年石灰(L2):1500kg/hm~2和1500kg/hm~2。NPK均为当地常规施用水平,每个处理由24m~2的三个重复组成。在第二年甘蔗测产后采集土壤样品,研究不同石灰应用年限对土壤理化性质的影响。同时,采用Illumina测序及后续PICRUSt和FUNGuild分析细菌及真菌的群落组成和功能的预测。【结果与分析】与CK相比,石灰改良(L1和L2)处理不仅分别提高蔗茎糖分1.66%,3.74%(p>0.05),甘蔗产量也分别增加7.13%,12.96%(p>0.05)。石灰处理减轻土壤酸化,与CK(pH=4.3)相比,L1和L2处理分别提高土壤p H值0.26,0.51个单位(p>0.05,p<0.05),并明显提高土壤阳离子(Ca和Mg)含量。此外,石灰处理还可改善土壤养分状况,L1和L2处理下土壤碱解氮含量较CK分别提高9.16%,12.38%;土壤有效磷含量分别提高1.24,0.99倍。不同石灰施用年限还对土壤微生物产生重要影响,α-多样性结果表明,与CK相比,L1和L2增加了细菌及真菌群落丰富度(OTU数量和ACE指数),但降低了Shannon多样性指数。PCoA(基于Bray-Curtis)分析表明,真菌和细菌前两个轴分别解释71.47%和61.88%数据,CK与(L1和L2)处理沿第一主轴分离;聚类分析也进一步验证了这一结果。LEfSe分析表明,与CK相比,真菌属水平如Boeremia和Scleroderma在"L1"和"L2"富集,而Fusarium减少;在细菌目水平Micrococcales及属水平Pseudarthrobacter等在"L1"和"L2"中均富集,而属水平Acidibacter减少。FUNGuild分析表明,与CK相比,"L1"和"L2"富含共生营养型(endophyte,ectomycorrhizal,arbuscular mycorrhizal),而部分腐生营养型(Soil Saprotroph,Dung Saprotroph)和病理营养型(Fungal Parasite)减少。KEGG_Level2结果表明,与CK相比,"L1"和"L2"处理下能量代谢,氨基酸代谢和碳水化合物代谢增加。【结论】施入适量石灰不仅可以减轻土壤酸化,改善土壤氮磷养分有效性,提高土壤阳离子浓度,增加微生物物种丰富度,还可以促进植物生长和抑制致病有关的土壤微生物功能。