氮肥减量配施腐植酸对北疆滴灌玉米田土壤真菌群落的影响

doi:10.11686/cyxb2024472

草业学报 ›› 2025, Vol. 34 ›› Issue (10): 120-131.DOI: 10.11686/cyxb2024472

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氮肥减量配施腐植酸对北疆滴灌玉米田土壤真菌群落的影响

卢小倩¹^,²(), 陈金露¹^,², 杨卫君³, 郭青云¹^,², 王单丽¹^,², 赵红梅¹^,²()

^1.新疆农业大学资源与环境学院，新疆乌鲁木齐 830052
^2.新疆土壤与植物生态过程重点实验室，新疆乌鲁木齐 830052
^3.新疆农业大学农学院，新疆乌鲁木齐 830052

收稿日期:2024-11-26 修回日期:2025-01-22 出版日期:2025-10-20 发布日期:2025-07-11
通讯作者: 赵红梅
作者简介:E-mail： zhaohongmeidu@163.com
卢小倩（2001-），女，云南曲靖人，在读硕士。E-mail： 1605861034@qq.com
基金资助:
自治区“三农”骨干人才培养项目(2024SNGGGCC020);新疆土壤与植物生态过程重点实验室资助项目(23XJTRZW10);自治区天山英才-青年拔尖人才项目(2023TSYCCX0085)

Effects of nitrogen fertilizer reduction combined with humic acid on soil fungal communities in drip irrigated maize fields in northern Xinjiang

Xiao-qian LU¹^,²(), Jin-lu CHEN¹^,², Wei-jun YANG³, Qing-yun GUO¹^,², Dan-li WANG¹^,², Hong-mei ZHAO¹^,²()

^1.College of Resources and Environment，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China
^2.Xinjiang Key Laboratory of Soil and Plant Ecological Processes，Urumqi 830052，China
^3.College of Agronomy，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China

Received:2024-11-26 Revised:2025-01-22 Online:2025-10-20 Published:2025-07-11
Contact: Hong-mei ZHAO

摘要/Abstract

摘要：

为研究氮肥减量条件下添加腐植酸对北疆滴灌玉米田土壤真菌群落的影响，探究农田氮肥优化配施途径，采用随机区组试验设计，设置不施氮肥（CK， 0 kg·hm^-2）、常规氮肥（T₁， 300 kg·hm^-2）、单施腐植酸（T₂， 90 kg·hm^-2）、常规氮肥配施腐植酸（T₃）、氮肥减量15%配施腐植酸（T₄）和氮肥减量30%配施腐植酸（T₅）6个处理。利用 Illumina MiSeq 高通量测序技术，分析不同处理下土壤养分、土壤真菌多样性和群落结构及玉米产量的变化，探讨氮肥减量配施腐植酸对土壤真菌群落和玉米产量的影响。结果表明，与常规氮肥（T₁）相比，氮肥减量15%配施腐植酸（T₄）和氮肥减量30%配施腐植酸（T₅）处理下土壤电导率（EC）显著降低了18.35%和24.85%，土壤碱解氮含量显著提高了32.00%和18.40%，而玉米产量在T₄处理下最高，为18038.75 kg·hm^-2，但未对土壤真菌群落Alpha和Beta多样性产生显著影响。与单施腐植酸（T₂）相比，T₄和T₅处理下子囊菌门的相对丰度显著提高了21.85%和24.59%，却显著降低了球囊菌门和壶菌门的相对丰度。Pearson相关分析表明，土壤EC值与粪盘菌属极显著正相关，与葡萄球菌属显著负相关，土壤有机质含量与镰刀菌属显著负相关，土壤碱解氮含量与枝孢菌属显著正相关。冗余分析（RDA）显示，土壤速效磷是影响滴灌玉米田真菌门水平群落结构的主要因子，而EC值和碱解氮则显著影响了土壤真菌属水平群落结构。综上，氮肥减量配施腐植酸可通过引起土壤养分的变化，从而影响土壤真菌群落结构，促进有益菌群生长，抑制病原真菌繁殖，对改善土壤微生物环境、维持土壤微生物群落平衡和提高作物产量具有重要意义。

关键词: 玉米, 氮肥, 腐植酸, 真菌群落, 土壤养分

Abstract:

The objective of this study was to evaluate the effect of humic acid addition on soil fungal communities in drip irrigated maize （Zea mays） fields in northern Xinjiang under reduced nitrogen fertilizer supply， and to explore the optimal application of nitrogen fertilizer in farmland. In this study， a randomized block experiment was adopted， and six treatments were set up： No nitrogen fertilizer （CK， 0 kg·ha^-1）， conventional nitrogen fertilizer （T₁， 300 kg·ha^-1）， humic acid application alone （T₂， 90 kg·ha^-1）， conventional nitrogen fertilizer combined with humic acid （T₃）， nitrogen fertilizer reduction of 15% combined with humic acid （T₄）， and nitrogen fertilizer reduction of 30% with humic acid （T₅）. Illumina MiSeq high-throughput sequencing technology was used to analyze the changes in fungal diversity and community structure under the six different treatments， and to explore the effects of nitrogen fertilizer reduction combined with humic acid application on soil fungal community composition. Supporting data on soil nutrient levels and maize yield were also collected. It was found that the soil electrical conductivity （EC） of T₄ and T₅ was significantly reduced by 18.35% and 24.85%， respectively， compared with T₁， and the soil alkaline hydrolyzable nitrogen content was significantly increased by 32.00% and 18.40%， respectively under the same treatments. The maize yield was highest （18038.75 kg·ha^-1） in the T₄ treatment； however， the treatments had no significant effects on the soil fungal community Alpha and Beta diversity. With respect to soil fungi， the relative abundance of Ascomycota under T₄ and T₅ was significantly increased by 21.85% and 24.59%， respectively， compared with T₂， but the relative abundance of Mortierellomycota and Chytridiomycota was significantly reduced. Pearson correlation analysis showed that soil conductivity was significantly positively correlated with Ascobolus and negatively correlated with Botryotrichum， while soil organic matter was negatively correlated with Fusarium presence， and soil alkaline hydrolyzable nitrogen was significantly positively correlated with Cladosporum presence. Further redundancy analysis showed that soil available phosphorus was the main environmental factor affecting the community structure of fungi in this drip irrigated maize field， while soil EC value and alkali hydrolyzable nitrogen were the main environmental factors affecting the horizontal community structure of soil fungi. In conclusion， nitrogen fertilizer reduction combined with humic acid changed the soil fungal community structure， promoted the growth of beneficial bacteria， and inhibited the reproduction of pathogenic fungi by causing changes in soil nutrient content. This information is of great significance for improving the soil microbial environment， maintaining the balance of the soil microbial community and increasing crop yield.

Key words: corn, nitrogenous fertilizer, humic acid, fungal communities, soil nutrients

卢小倩, 陈金露, 杨卫君, 郭青云, 王单丽, 赵红梅. 氮肥减量配施腐植酸对北疆滴灌玉米田土壤真菌群落的影响[J]. 草业学报, 2025, 34(10): 120-131.

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图/表 10

图1 试验各小区示意图

Fig.1 Schematic diagram of each plot of the test

表1 试验各处理及肥料施用量

Table 1 Experiments were carried out on each treatment and fertilization rate

处理 Treatment	施肥量Amount of fertilizer applied （kg·hm^-2）
处理 Treatment	N	P₂O₅	K₂O	HA
CK	0	150	90	0
T₁	300	150	90	0
T₂	0	150	90	90
T₃	300	150	90	90
T₄	255	150	90	90
T₅	210	150	90	90

图2 不同施肥处理对土壤养分的影响不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05），ns表示不同处理间差异不显著。CK：不施氮肥；T1：常规氮肥；T2：单施腐植酸；T3：常规氮肥配施腐植酸；T4：氮肥减量15%配施腐植酸；T5：氮肥减量30%配施腐植酸。下同。Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments （P<0.05）， ns indicates non-significant differences among different treatments. CK： No nitrogen fertilizer； T1： Conventional nitrogen fertilizer； T2： Humic acid alone； T3： Conventional nitrogen fertilizer with humic acid； T4： Nitrogen fertilizer reduced by 15% with humic acid； T5： Nitrogen fertilizer reduced by 30% with humic acid. The same below.

Fig.2 Effects of different fertilization treatments on soil nutrients

表2 不同施肥处理下土壤真菌Alpha多样性指数

Table 2 Alpha diversity of soil fungi under different fertilization treatments

处理 Treatment	ACE指数ACE index	Chao1指数Chao1 index	辛普森指数Simpson index	香农指数Shannon index
CK	472.92±107.04ab	494.36±108.12ab	0.92±0.01b	5.16±0.22b
T₁	366.03±45.17b	397.99±27.61b	0.95±0.01a	5.64±0.34ab
T₂	538.56±58.53a	557.14±69.16a	0.94±0.01ab	5.56±0.20ab
T₃	477.72±145.05ab	471.36±108.15ab	0.94±0.02ab	5.61±0.32ab
T₄	387.01±47.48ab	424.92±73.92ab	0.95±0.02a	5.74±0.54a
T₅	458.45±119.85ab	445.75±83.95ab	0.93±0.01ab	5.38±0.15ab

图3 基于Bray-Curtis距离的不同处理土壤真菌群落分布PCoA分析

Fig.3 PCoA analysis of fungal community distribution in different treatments based on Bray-Curtis distance

图4 不同施肥处理对土壤真菌门水平相对丰度的影响

Fig. 4 Effects of different fertilization treatments on relative abundance of soil fungal at phylum levels

图5 不同施肥处理对土壤真菌属水平相对丰度的影响

Fig. 5 Effects of different fertilization treatments on relative abundance of soil fungi at genus level

图6 土壤养分与真菌群落门、属水平的相关性分析EC：电导率Electrical conductivity；SOM：有机质Organic matter；AN：碱解氮 Available nitrogen；AP：速效磷 Available phosphorus；AK：速效钾 Available potassium；下同 The same below. *： P<0.05； **： P<0.01.

Fig. 6 Correlation analysis between soil nutrients and fungal communities at phylum and genus level

图7 土壤养分与真菌群落门、属水平的冗余分析

Fig. 7 Redundancy analysis between soil nutrients and fungal communities at phylum and genus level

表3 氮肥减量配施腐植酸对玉米产量及产量构成因素的影响

Table 3 Effects of nitrogen fertilizer reduction with humic acid application on maize yield and yield components

处理 Treatment	穗粒数 Kernels per ear （No.）	百粒重 Hundred-grain weight （g）	产量 Yield （kg·hm^-2）
CK	617.75±1.55b	27.48±0.79d	11376.08±300.88e
T₁	656.47±2.27a	37.37±0.60b	16716.18±281.76bc
T₂	621.76±24.00b	33.63±0.12c	14241.93±528.13d
T₃	656.30±3.81a	38.37±0.57ab	17153.17±227.19ab
T₄	660.42±5.25a	40.10±0.76a	18038.75±298.94a
T₅	638.55±11.11ab	38.70±0.48ab	16006.59±259.03c

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氮肥减量配施腐植酸对北疆滴灌玉米田土壤真菌群落的影响

Effects of nitrogen fertilizer reduction combined with humic acid on soil fungal communities in drip irrigated maize fields in northern Xinjiang

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