【目的】探究宁夏引黄灌区稻蟹共作对土壤理化指标和微生物群落结构的影响，旨在为西北引黄灌溉地区推广稻蟹养殖提供一定的理论依据。【方法】基于土壤理化指标测定和16S rRNA基因扩增子高通量测序技术，对单一水稻种植(CK)与环沟引入蟹形成的稻蟹共作(EG)土壤理化指标和微生物群落结构进行分析。【结果】在理化指标上，4−8月EG显著提高了土壤pH、总氮和有机质含量，降低全盐含量。总氮、有效磷和有机质含量在6月和7月EG明显高于CK。在微生物群落结构特征上：EG可以明显改变土壤中细菌群落的物种多样性与丰度，其中4月和8月可以提高细菌群落的物种多样性与丰度。与CK相比，EG在4−8月门水平相对丰度排名前20的细菌累积相对丰度都高于CK，CK和EG在4−8月的最优菌门均为变形菌门(Proteobacteria)。在属水平上，EG提高了土壤细菌中假单胞菌属(Pseudomonas)的相对丰度，同时也会降低硫杆菌属(Thiobacillus)和鬃毛甲烷菌属(Methanosaeta)的相对丰度。通过比较细菌群落结构发现，引入蟹后的EG对细菌群落结构组成的影响远大于采样月的影响。相关性分析表明，TN是影响土壤细菌相对丰度的主要因子，且具有显著性差异(P<0.05)。【结论】与传统水稻单作(CK)相比，采样稻蟹共作(EG)增强了土壤肥力，提高了土壤中变形菌门和假单胞菌属的相对丰度，有助于提高土壤的肥力和营养循环效率，以及清洁土壤和水体中的污染物。
21世纪初，稻虾共作在我国湖北、湖南、江西等长江中下游地区得到推广[1]，之后又形成了稻蟹、稻鸭、稻鳖等多种养殖模式。其中，稻蟹共作是一种在稻田的台田种水稻，环沟养蟹的复合型模式。该模式在保证水稻产量及产出优质蟹的基础上，能够实现促进经济、提升品质、改善环境的功能[2-3]。
在稻蟹共作的土壤生态系统中，细菌对改善土壤理化指标、调节土壤环境、物质循环等方面起着重要作用[4-6]，因此细菌常被视为主要研究对象[7]。目前稻蟹共作的研究主要集中在稻蟹共作对理化指标及其对浮游植物的影响。如黄明蔚等[8]研究表明，相较于常规稻田，养蟹稻田可增加稻田水体中的氮素浓度。张怡彬等[9]指出该模式可有效降低稻田系统N2O和CH4排放。顾芸等[10]对稻蟹共作研究表明，灌溉鱼塘尾水稻蟹田的浮游植物群落结构更加完善与稳定。关于稻蟹共作对土壤微生物群落结构及理化因子的研究，刘金雨等[11]指出稻蟹共作能够在一定程度上改变稻田的土壤细菌群落结构，增加土壤细菌的丰富度和多样性；陈奇等[12]研究发现稻蟹共作模式能够增加土壤细菌的丰富度和多样性的同时还提高了水稻和河蟹的产量。目前关于稻蟹共作模式对微生物群落结构的研究较少，且主要集中在我国东北及沿海地区。因此开展西北引黄灌区稻蟹共作对土壤理化指标及微生物群落结构的研究存在一定必要性。
宁夏引黄灌区是传统水稻种植与水产养殖基地，素有“塞上江南鱼米之乡”之称。本研究选取宁夏贺兰县光明村水稻种植基地，基于土壤理化指标测定和16S rRNA基因扩增子高通量测序技术，采用相关性分析及非度量多维排列(non-metric multidimensional scaling,NMDS)等方法对单一水稻种植(CK)与环沟引入蟹形成的稻蟹共作(EG)土壤理化指标和微生物群落结构差异分析，以期探明稻蟹共作模式对台田土壤理化指标及微生物群落结构的影响，为西北引黄灌溉地区推广稻蟹养殖提供一定的理论依据。
图1试验田采样点布置
2结果与分析
2.1土壤物理化学性质
对CK和EG种养模式的7组土壤理化指标进行了测定，结果表明EG土壤pH明显高于CK(图2)，4−8月pH值分别升高了0.39、0.25、0.66、0.59和0.58，特别是在6月pH升高了8.1%；通过对EG与CK不同月土壤全盐、全氮、全磷、全钾、有效磷和有机质的比较(图3)，EG土壤全盐含量在4−8月处于下降趋势，而CK先降低后升高，且CK全盐含量始终高于EG；全氮和有机质含量在4−8月EG都高于CK；而CK与EG全钾含量除7月外，其他月差异不大；总氮、有效磷和有机质含量在6月和7月EG明显高于CK。
图2不同月份土壤pH的变化特征
对CK和EG理化因子进行显著性分析(图4)，结果表明EG理化因子间的显著性和相关系数较CK发生显著变化。pH与TDS由CK的显著性变为EG的不显著，但SOM与AP和TP由不显著变为显著，同时与CK相比，EG中SOM与TDS、TN、TP、AP和TK的正负相关性发生改变。在EG中SOM与其他理化因子显著性得到提高，且相关系数绝对值也增大。总体上与CK相比，EG改变了理化因子之间的正负相关性及相关性系数，同时显著性CK仅有1个，而EG有2个。
相关新闻推荐
1、CRS患者鼻腔表葡菌BF用鼻渊舒口服液治疗前后生长曲线对比