胡基華，李 萌，曹 旭，陳靜宇，姜 威，張淑梅，李 晶,2，吳皓瓊*

(1.黑龍江省科學(xué)院 微生物研究所，黑龍江 哈爾濱 150010；2.黑龍江省科學(xué)院 高技術(shù)研究院，黑龍江 哈爾濱 150020)

大豆(Glycinemax)是重要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，在食用、飼用、工業(yè)等方面用途廣泛，也是世界上蛋白質(zhì)和油脂最重要的來(lái)源之一[1]，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)大豆需求很大。2017年農(nóng)業(yè)部在《全國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃》中明確指出，調(diào)整和優(yōu)化東北春大豆種植業(yè)結(jié)構(gòu)，因地制宜擴(kuò)種大豆，但是目前仍存在供不應(yīng)求的現(xiàn)象[2-3]。東北地區(qū)受氣候限制，大豆一年一季，為了追求產(chǎn)量而大量施用化肥，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量下降和土壤酸化，對(duì)當(dāng)前農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成了嚴(yán)重威脅。微生物菌肥作為一種新型綠色肥料，能有效提高土壤肥力和增加作物產(chǎn)量。微生物菌劑可以提高玉米[4]、水稻[5]、棉花[6]、烤煙[7]、番茄[8]和芥菜[9]等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，復(fù)合微生物菌肥配施化肥可以提高生菜可溶性糖和維生素C含量[10]，提高產(chǎn)量的同時(shí)還降低了番茄的總酸和硝酸鹽含量，使品質(zhì)更佳[11]；同時(shí)能改良土壤環(huán)境，有降低水體和土壤磷污染風(fēng)險(xiǎn)的功能[9]。微生物菌肥還可以有效緩解農(nóng)作物因連作和工業(yè)化肥濫用產(chǎn)生的問(wèn)題，起到良性調(diào)節(jié)作用，產(chǎn)生正向效果[12]。研究表明膠凍樣類芽胞桿菌(Paenibacillusmucilaginosus)和巨大芽胞桿菌(Bacillusmegaterium)具有解鉀和解磷的作用，有效促進(jìn)土壤中礦物態(tài)鉀、磷的釋放，修復(fù)污染土壤，促進(jìn)作物生長(zhǎng)的作用[13-14]；解淀粉芽胞桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)具有抗病促生長(zhǎng)，提高土壤酶活性改善理化性質(zhì)的作用[15-16]，枯草芽胞桿菌(Bacillussubtilis)在田間作為大豆、玉米、馬鈴薯等農(nóng)作物的種肥和底肥，具有抗病、抗逆、增產(chǎn)且有效降解藥害的作用[17-18]。農(nóng)田土壤微生物多樣性是維持土壤健康和土壤質(zhì)量的關(guān)鍵[19-21]。土壤微生物群落組成和生物學(xué)活性受土壤、施肥、作物枯枝落葉降解以及根系分泌物影響，參與土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、有機(jī)質(zhì)分解以及維持養(yǎng)分平衡的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程。因此，了解土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和生物活性，不僅是對(duì)土壤肥力的評(píng)價(jià)過(guò)程，也是解析農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)機(jī)制的重要途徑。土壤中的細(xì)菌對(duì)于土壤的氮磷循環(huán)、養(yǎng)分吸收、穩(wěn)定土壤生態(tài)系統(tǒng)、保存土壤肥力等方面具有至關(guān)重要的作用[22-24]。本研究在東北大田條件下，通過(guò)減施化肥配施微生物菌肥以大豆莢期根圍土壤為研究材料，采取 Illumina MiSeq 高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)根圍土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成、豐度特征及差異變化進(jìn)行研究，揭示了施肥方式對(duì)大豆根圍細(xì)菌群落和多樣性的影響。對(duì)大豆生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)定，為進(jìn)一步制定合理科學(xué)的施肥方案、構(gòu)造優(yōu)良的作物生長(zhǎng)環(huán)境提供參考，以期達(dá)到不增加生產(chǎn)成本的前提下提升農(nóng)作物產(chǎn)量、保護(hù)黑土地的目的。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌株 解淀粉芽胞桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)、膠凍樣類芽胞桿菌(Paenibacillusmucilaginosus)和巨大芽胞桿菌(Bacillusmegaterium)，由黑龍江省科學(xué)院微生物研究所生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分離保存。

1.1.2 試驗(yàn)材料 ①微生物菌肥：福太爾微生物顆粒劑(枯草芽胞桿菌Bacillussubtilis5×108cfu/g)和福太爾微生物復(fù)合顆粒劑(解淀粉芽胞桿菌、膠凍樣類芽胞桿菌和巨大芽胞桿菌 5×108cfu/g，三種菌有效活菌數(shù)的比例為8∶1∶1)，由黑龍江龍?zhí)┥锛夹g(shù)開(kāi)發(fā)有限公司提供。大豆專用肥摻混肥N14-P24-K13，由同江市測(cè)土配方施肥配肥站提供。②大豆品種：大豆品種為當(dāng)?shù)刂魍破贩N“合農(nóng)69”。③土樣采集：大豆莢期每個(gè)田間試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)在3株大豆根圍3～5 cm處取土樣30 g，每個(gè)小區(qū)的3份土樣混裝在一個(gè)袋中，將土壤樣品過(guò)80目篩，去除植物雜質(zhì)，每組樣品3個(gè)重復(fù)，存放于-80 ℃超低溫冰柜，備用。④作物生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定：大豆成熟期每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株測(cè)量株高、莢數(shù)和粒數(shù)，各處理小區(qū)籽粒曬干后測(cè)產(chǎn)。

1.1.3 主要試劑與儀器設(shè)備 氯化鈉、磷酸氫二鉀、無(wú)水乙醇等常規(guī)藥品；Biosharp BS-90-D培養(yǎng)板(北京蘭杰柯科技有限公司)。智城超凈工作臺(tái)(ZHJH-C1115C，北京中儀友信科技有限公司)；振蕩培養(yǎng)箱(ZQLY-300V，上海知楚儀器有限公司)；德國(guó)賽多利斯高速冷凍離心機(jī)(Sigma 3-18K，上海創(chuàng)未生物技術(shù)有限公司)；METTLER TOLEDO pH計(jì)(FE28，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(Spectrum SP-1920，上海圣科儀器設(shè)備有限公司)；英國(guó)NEW BRUNSWICK超低溫冰柜(Premium U410，北京盛科信德科技有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)在黑龍江省同江市三村鎮(zhèn)三村村進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)土壤有機(jī)質(zhì)35 g/kg，全氮154 mg/kg，土壤有效磷25 mg/kg，速效鉀83.7 mg/kg，pH值6.3，前茬作物為大豆。采用田間小區(qū)試驗(yàn)，每個(gè)小區(qū)20 m2，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列。共設(shè)置6個(gè)處理：ck為空白對(duì)照(不施肥)；cf為施用大豆專用肥N14-P24-K13(施肥量20 g/m2)；cfb為減施15%化肥配施福太爾微生物顆粒劑(化肥/福太爾微生物顆粒劑=17 g/6 g)；cm為單施福太爾微生物復(fù)合顆粒劑(6 g/m2);cfm為減施15%化肥配施福太爾微生物復(fù)合顆粒劑(化肥/福太爾微生物復(fù)合顆粒劑=17 g/6 g)；b為單施福太爾微生物顆粒劑(6 g/m2)，每個(gè)小區(qū)用量120 g(6 g/m2)，大豆專用肥摻混肥N14-P24-K13(30 g/m2)隨種子一起下地，播種時(shí)一次性施用。其他田間管理措施均與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)一致。

1.2.2 16S rDNA提取與檢測(cè) 微生物DNA的提取根據(jù)QIAamp DNA Mini kit(Qiagen)用戶指導(dǎo)手冊(cè)的方法進(jìn)行。對(duì)于抽提完成的DNA，利用0.8%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行分子大小判斷，紫外分光光度計(jì)對(duì)DNA進(jìn)行定量。鑒于多樣性項(xiàng)目的特殊性，上述兩個(gè)檢測(cè)方法僅供參考，樣品質(zhì)量是否合格以后續(xù) PCR 是否能夠擴(kuò)增出有效的目標(biāo)條帶為準(zhǔn)。

1.2.3 PCR擴(kuò)增細(xì)菌16S rDNA基因功能基因的不同區(qū)域 PCR擴(kuò)增選用細(xì)菌16S rDNA V3～V4區(qū)特異性引物[25]，338F (5′-ACTCCTACGGGAGG-CAGCA-3′)，806R(5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)。程序：98 ℃(30 s)，25～27cycles：98 ℃(15 s)，50 ℃(30 s)，72 ℃(30 s)，72 ℃(5 min)。擴(kuò)增結(jié)果進(jìn)行2%瓊脂糖凝膠電泳，切取目的片段，然后用Axygen凝膠回收試劑盒回收目的片段。

1.2.4 文庫(kù)構(gòu)建、質(zhì)檢和測(cè)序 利用Illumina公司的TruSeq Nano DNA LT Library Prep Kit建庫(kù)。利用試劑盒中的 End Repair Mix2進(jìn)行末端修復(fù)，將DNA 5′端突出的堿基切除，3′端缺失的堿基補(bǔ)齊，同時(shí)在5′端加上一個(gè)磷酸基團(tuán)，通過(guò)2%瓊脂糖凝膠電泳對(duì)文庫(kù)做最終的片段選擇與純化。在 Agilent Bioanalyzer機(jī)器上用Agilent High Sensitivity DNA Kit對(duì)文庫(kù)做2100質(zhì)檢，利用 Quant-iTPicoGreen dsDNA Assay Kit在Promega QuantiFluor上對(duì)文庫(kù)進(jìn)行定量，濃度在2 nmol/L 以上合格的文庫(kù)在 MiSeq 機(jī)器上利用MiSeq Reagent Kit V3(600 cycles)進(jìn)行2×300 bp的雙端測(cè)序。利用UPARSE[26]以97%序列一致性(Identity)進(jìn)行聚類，序列拼接使用軟件 FLASH(Fast Length Adjustment of Short reads，v1.2.11)[27]，利用重疊關(guān)系將雙末端測(cè)序得到的成對(duì)reads組裝成一條序列，得到高變區(qū)的Tags。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 通過(guò)fastq-join軟件，得到高變區(qū)的Tags。聚類分析通過(guò)QIIME(v1.9.1)軟件進(jìn)行，使用所有樣品中序列數(shù)最少的樣品序列數(shù)的75%進(jìn)行抽樣分析，迭代100次之后綜合統(tǒng)計(jì)得到最終的聚類樹(shù)。QIIME軟件[28]對(duì)OTU進(jìn)行物種分類并分別在門(mén)、綱、目、科、屬幾個(gè)分類等級(jí)對(duì)各個(gè)樣品做物種profiling面積圖和柱狀圖。OTU代表序列使用pynast與 greengene數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，Beta多樣性通過(guò)QIIME(v1.9.1)進(jìn)行，LeFSe分析利用在線分析網(wǎng)站 http://huttenhower.sph.harvard.edu/galaxy/進(jìn)行，數(shù)據(jù)處理采用Excel 2007和SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理大豆的生長(zhǎng)性狀

由表1可知，幾種處理中，cf、cm和b處理對(duì)株高影響較大，但差異不明顯；cf處理對(duì)莢數(shù)和粒數(shù)的影響最大，cm和b處理最?。划a(chǎn)量cfb處理為最高值(2 995.55±445.16) kg/hm2，cm、b和ck處理相對(duì)較低。增長(zhǎng)百分比分別為3.39%(ck)、4.72%(cf)、3.29%(cfm)、76.48%(cm)和51.74%(b)，cfm處理的產(chǎn)量為(2 900.0±699.48) kg/hm2，為各處理中第二高值，比cf處理提高了1.38%，結(jié)果表明，減施化肥配施微生物菌肥可以達(dá)到保產(chǎn)增收的作用。

表1 不同施肥處理大豆生長(zhǎng)性狀比較Table 1 Comparison of Glycine max growth traits under different fertilization modes

2.2 不同處理土壤微生物群落豐度及多樣性

6 種處理 3 個(gè)重復(fù)共 18個(gè)樣本，共獲得 581 170 條高質(zhì)量序列。平均每個(gè)樣本 32 287條；Tag 平均長(zhǎng)度為 415 bp。土壤細(xì)菌覆蓋度(coverage) 指數(shù)為 0.909 8～1.000，測(cè)序數(shù)據(jù)量合理，測(cè)序數(shù)據(jù)基本涵蓋土壤中所有細(xì)菌類群，能體現(xiàn)土壤環(huán)境中細(xì)菌特征。按97%相似度進(jìn)行歸并共產(chǎn)生23 902個(gè)OTU，多樣性Simpson指數(shù)最高值為cm處理(0.99±0.001)，Shannon指數(shù)最高值為ck (8.315±0.031)；豐富度Chao1指數(shù)顯示最高值為cfm處理(1 776.07±56.336)；可視物種observed_species最高值為ck (1 343.533±20.608)。幾種指數(shù)的最低值均為cfb處理，分別為(0.983±0.003)(simpson)、(7.629±0.155)(shannon)、(1 482.041±8.407)(chao1)和 (1 099.533±28.405)(observed_species)(表2)。

表2 Alpha 多樣性指數(shù)Table 2 Alpha diversity index

基于OTU樣品PCA(Principal Component Analysis) 分析結(jié)果顯示，6組樣品分為兩大組，cf和cfb為一組，ck、b、cfm和cm為另一組(圖 1)。由此可見(jiàn)，同一種地塊相同作物不同施肥方式，對(duì)根圍細(xì)菌群落組成產(chǎn)生一定的影響。

圖1 不同處理土壤微生物群落豐度及多樣性 PCoA 分析圖Fig.1 The PCoA Analysis diagram of soil microbial community abundance and diversity in different treatments

2.3 不同處理根圍土壤細(xì)菌群落組成

18個(gè)樣本中共注釋 20個(gè)門(mén)，82個(gè)綱，179個(gè)目，299個(gè)科，509個(gè)屬。門(mén)水平豐度大于1%的有8個(gè)，分別為放線菌門(mén)(Actinobacteria，34.38%)、變形菌門(mén)(Proteobacteria，31.52%)、酸桿菌門(mén)(Acidobacteria，13.63%)、綠彎菌門(mén)(Chloroflexi，6.63%)、芽單胞菌門(mén)(Gemmatimonadetes，5.90%)、擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes，1.82%)、Patescibacteria(1.80%)和WPS-2(1.62%)(圖 2 A)。其中cfb處理的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)為變形菌門(mén)，其他幾個(gè)處理的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)為放線菌門(mén)。目、科和屬水平未鑒定屬為優(yōu)勢(shì)屬，占比25.23%(圖2B)，大于1%的有26個(gè)，分別為Gaiellales/Other(7.38%)、酸桿菌目(Acidobacteriales/Other，6.75%)、Frankiales/Other(4.43%)、鞘脂單胞菌屬(Sphingomonas，3.95%)、嗜酸棲熱菌屬(Acidothermus，3.54%)、芽單胞菌屬(Gemmatimonas，3.25%)、羅河桿菌屬(Rhodanobacter，3.16%)、慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium，2.70%)、芽單胞菌科(Gemmatimonadaceae/Other，2.59%)、鏈霉菌屬(Streptomyces，2.58%)、CandidatusSolibacter(2.55%)、黃桿菌科(Xanthobacteraceae/Other，2.18%)、褚氏桿菌屬(Chujaibacter，2.03%)、AD3/Other(1.67%)、WPS-2/Other(1.62%)、Saccharimonadales/Other(1.61%)、IMCC26256/Other(1.57%)、Ellin6067(1.41%)、Jatrophihabitans(1.36%)、SC-I-84/Other(1.31%)、芽生球菌屬(Blastococcus，1.16%)、苔蘚桿菌屬(Bryobacter，1.12%)、Haliangium(1.10%)、Micropepsaceae/Other(1.04%)、錐桿菌屬(Conexibacter，1.03%)和Elsterales/Other(1.02%)。其中褚氏桿菌屬是cfb處理的優(yōu)勢(shì)屬，酸桿菌目/Other是ck的優(yōu)勢(shì)目，Gaiellales/Other是其他4種處理的優(yōu)勢(shì)屬(圖2B)。

圖2 物種 profiling 面積圖和柱狀圖 Fig.2 Species profiling area chart and histogramA：門(mén)水平物種柱狀圖；B：屬水平物種柱狀圖。每根柱子代表一個(gè)樣品，一個(gè)顏色代表一個(gè)分類，色塊的高度代表各物種分類的豐度A：Histogram of phylum horizontal species;B：Histogram of genus horizontal species.Each column represents a sample,a color represents a category,and the height of the color block represents the abundance of each subject category

2.4 屬水平樣本間差異比較

屬水平Heatmap熱圖分析結(jié)果顯示，高豐度菌屬有芽單胞菌屬、鞘脂單胞菌屬、嗜酸棲熱菌屬、念珠菌固體桿菌屬(CandidatusSolibacter)、慢生根瘤菌屬、鏈霉菌屬、羅丹桿菌屬(Rhodanobacter)、褚氏桿菌屬、錐桿菌屬、芽生球菌屬、Bryobacter、Haliangium、Jatrophihabitans、Ellin6067(圖3)；低豐度菌屬有節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、單胞菌屬、厭氧黏細(xì)菌屬(Anaeromyxobacter)、根瘤菌屬(Rhizobium)等23個(gè)屬(圖3)。cf和cfb處理豐度高的菌群有鏈霉菌和羅丹桿菌，cf氣微菌屬(Aeromicrobium)豐度高于其他處理，cfb 處理中褚氏桿菌屬豐度高于其他處理；ck處理的MND1菌屬豐度高于其他處理，同時(shí)重生放線菌屬(Actinospica)低于其他處理；對(duì)每種處理高豐度和低豐度菌屬進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(P﹤0.05)，結(jié)果顯示，cfb 與 cf 豐度具有相似性，cm和cfm具有相似性，與PCA和PCoA分析結(jié)果相對(duì)應(yīng)。芽胞菌屬在低豐度區(qū)，幾種處理豐度分別為0.002 007(b)、0.001 522(cf)、0.002 530(cfb)、0.001 847(cfm)、0.002 075(ck)和0.001 905(cm)。cf處理顯示值最低，而減施化肥15%配施福太爾微生物顆粒劑(cfb)處理的值最高。

圖3 屬水平Heatmap物種分析熱圖Fig.3 Species analysis heat map of the genus-level Heatmap根據(jù)每個(gè)物種在每個(gè)樣品的相對(duì)豐度進(jìn)行物種熱圖分析，橫向聚類表示該物種在各樣品豐度相似情況，距離越近，枝長(zhǎng)越短，說(shuō)明兩物種在各樣品間的組成越相似。紅色代表高豐度，藍(lán)色代表低豐度Perform species heat map analysis based on the relative abundance of each species in each sample.Horizontal clustering means that the species is similar in abundance in each sample.The closer the distance,the shorter the branch length,indicating that the two species are between each sample.The more similar the composition.Red represents high abundance and blue represents low abundance

為進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)6組之間的差異性，利用LEfSe分別檢測(cè)了LDA分值大于3.0的顯著差異物種(圖4)。如圖4所示，與各組相比cm組α-變形菌門(mén)(Alphaproteobacteria)豐度較高，克洛氏菌屬(Crossella)、Pseudolabrys、Diplorickettsiaceae豐度均顯著增高；ck組酸桿菌門(mén)豐度較高，苔蘚桿菌屬(Bryobacter)豐度顯著增高；cfm組Reyranellales顯著增高；cfb組變形菌門(mén)豐度較高，褚氏桿菌屬、羅丹桿菌屬、鏈霉菌屬、卡斯特蘭尼氏菌屬(Castellaniella)豐度顯著增高，與其他處理差異明顯；cf組放線菌門(mén)豐度較高，鞘脂單胞菌屬、分枝桿菌屬(Mycobacterium)、類諾卡氏菌屬(Nocardioides)、氣微菌屬(Aeromicrobium)、黃桿菌屬(Flavobacterium)、德沃斯氏菌屬(Devosia)豐度顯著增高；b組綠彎菌門(mén)豐度較高，嗜酸棲熱菌屬、細(xì)鏈孢菌屬(Catenulispora)豐度顯著增高。

圖4 以LEfSe算法計(jì)算各組中有顯著差異的微生物群落Fig.4 Microbial communities with significant differences in each group calculated by LEfSe algorithmLDA score 大于預(yù)設(shè)值的顯著差異物種，默認(rèn)分值為 3.0，超過(guò)該值差異顯著。柱狀圖的長(zhǎng)短代表的是 LDA score，即不同組間顯著差異物種的影響程度，該值越大，差異越大the figure shows the significantly different species whose LDA score is greater than the preset value.The default score is 3.0,and the difference beyond this value is significant.The length of the histogram represents the LDA score,that is,the influence degree of significantly different species among different groups.The greater the value,the greater the difference

3 討 論

本研究通過(guò)減施化肥配施微生物菌肥，研究了不同施肥方式對(duì)大豆生長(zhǎng)指標(biāo)和根圍微生物多樣性組成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，株高最高值為cm處理，(87.33±4.93)cm，最低值為cfb處理，(80.33±8.92)cm；莢數(shù)和粒數(shù)的前三位分別為cf、cfb和cfm，最低值為cm處理；產(chǎn)量最高為cfb處理，(2 995.55±445.16)kg/hm2，最低值為cm處理，(1 697.40±319.92)kg/hm2，產(chǎn)量從高到低排序?yàn)閏fb>cfm>cf>ck>b>cm(表1)。株高與公頃產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，莢數(shù)和粒數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)。減施化肥配施福太爾微生物顆粒劑(cfb)可以有效提高大豆的產(chǎn)量，這與對(duì)芥菜的研究結(jié)果相一致[9]。

存在于土壤中的微生物群落是評(píng)價(jià)根圍土壤質(zhì)量的指標(biāo)之一，土壤微生物區(qū)系內(nèi)類群豐富多樣、代謝活躍是土壤健康的表現(xiàn)[29]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，微生物的作用和應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注。大豆莢期是大豆?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并重期，水分和養(yǎng)分需求的高峰期，對(duì)莢期土壤進(jìn)行高通量測(cè)序可以快速全面地分析大豆根圍土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)[30-31]。本研究中不同處理間的Simpson指數(shù)并無(wú)明顯差異，cfb處理的Chao1、Observed_Species和Shannon指數(shù)最低，與其他處理差異明顯(表1)，說(shuō)明減施化肥配施福太爾微生物顆粒劑會(huì)影響大豆根圍土壤的細(xì)菌群落多樣性和豐富度指數(shù)，對(duì)根圍細(xì)菌群落組成產(chǎn)生一定的影響(圖1)，門(mén)水平豐富度指數(shù)結(jié)果顯示放線菌門(mén)是優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，其次是變形菌門(mén)和酸桿菌門(mén)(圖2A)，cfb處理的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)是變形菌門(mén)，已有研究表明變形菌門(mén)細(xì)菌一般生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)豐富的環(huán)境，表明微生物菌肥的施用增加了土壤養(yǎng)分含量。酸桿菌是土壤中的一類重要菌群，在土壤中可降解植物殘?bào)w，參與鐵循環(huán)、單碳化合物代謝以及光合作用等物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)環(huán)境構(gòu)建過(guò)程[32]。目和屬水平大于1%的有Gaiellales/Other、酸桿菌目、Frankiales/Other、鞘脂單胞菌屬、嗜酸棲熱菌屬、芽單胞菌屬、羅河桿菌屬和根瘤菌屬等26個(gè)菌屬(圖2B)。研究表明根瘤菌通過(guò)侵染豆科植物根部與該植物共生形成根瘤結(jié)構(gòu)，從而增加植物根部對(duì)氮素的吸收[33]、提高抗逆性[34-36]、改良土壤結(jié)構(gòu)[37]、提高難溶性養(yǎng)分的溶解度等優(yōu)勢(shì)。幾種處理中cfb的產(chǎn)量最高，與其他處理相比較，其芽胞桿菌豐度也是最高的。研究表明，芽胞桿菌目前被普遍認(rèn)為是植物促生菌和生防菌，同樣也是一種溶磷菌[38-39]，可以將難溶性磷溶解供植物生長(zhǎng)發(fā)育，防止植物病害發(fā)生[40-41]；同時(shí)土壤水分是影響芽胞桿菌屬的重要生態(tài)因子，表明各處理均增加了土壤含水量，有利于芽胞桿菌屬的生長(zhǎng)[42]。未鑒定屬占25.23%，說(shuō)明未知菌很多，還有待于進(jìn)一步研究鑒定。同時(shí)，大豆根圍土壤中有大量的細(xì)菌資源有待開(kāi)拓利用。熱圖分析結(jié)果顯示，施肥方式會(huì)影響根圍土壤的菌群豐度，各處理屬水平具有差異性，褚氏桿菌屬是cfb處理的優(yōu)勢(shì)屬，在對(duì)香蕉枯萎病的研究中發(fā)現(xiàn)，褚氏桿菌屬是健康植株的優(yōu)勢(shì)菌屬[12]，該屬對(duì)大豆的促產(chǎn)作用還需進(jìn)一步研究。LEfSe結(jié)果顯示每種處理門(mén)水平差異均不同，屬水平也具有差異性，這也進(jìn)一步說(shuō)明施肥方式可以調(diào)節(jié)大豆根圍微生物群落的組成。菌群功能與大豆生長(zhǎng)及產(chǎn)量之間的關(guān)系還有待于下一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。