设施栽培模式对枣园土壤微生物群落结构的影响及其环境驱动机制

《Microbial Ecology》：Effects of Facility Cultivation Shaping Soil Microbial Community Structure in Jujube Orchard

　　本研究针对设施栽培模式下枣园土壤微生物群落变化机制不明确的问题，通过比较温室与避雨棚两种栽培系统中土壤细菌和丛枝菌根真菌(AMF)的群落结构差异，揭示了pH是驱动微生物群落重构的关键因子，并识别出Actinobacteria、Glomus等关键类群。该成果为优化枣树设施栽培管理策略提供了重要理论依据，对实现可持续农业生产具有重要意义。

　　

随着气候变化导致降雨模式异常，枣树果实成熟期遇雨裂果已成为制约产业发展的关键问题。设施栽培技术（包括温室和避雨棚）通过创造可控环境有效缓解了这一困境，但长期密闭栽培模式对土壤生态系统特别是微生物群落的影响机制尚不明确。土壤微生物作为农田生态系统的"引擎"，其群落结构变化直接关系到土壤健康与作物生产力。以往研究多聚焦于蔬菜设施栽培体系，而多年生果树果园土壤具有不可替代性，其微生物响应规律可能显著不同。为此，发表于《Microbial Ecology》的最新研究首次系统揭示了设施栽培模式对枣园土壤微生物群落的重塑作用。

研究团队在陕西大荔县黄河滩区枣园基地，分别选取19个温室和13个避雨棚栽培系统，在各自果实成熟期采集根际土壤样品。通过高通量测序技术分析细菌16S rRNA基因V3-V4区和AMF的ITS区，结合土壤理化性质测定，采用多元统计方法解析环境因子与微生物群落的关联关系。

研究结果揭示：

土壤理化性质与酶活性：温室栽培显著降低土壤pH值(8.16 vs 9.0)，提高电导率(EC)(518.41 vs 402.54 μS·cm^-1)和土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)含量，蔗糖酶活性提升102.4%，表明温室环境导致土壤酸化盐渍化与养分富集。

菌根参数变化：避雨棚系统的易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)和孢子密度显著高于温室，且与pH呈正相关，说明碱性环境更利于AMF繁殖代谢。

微生物群落多样性：温室栽培显著降低细菌和AMF的Chao1指数，细菌Shannon指数也明显下降。相关性分析表明pH与微生物α多样性呈正相关，而SOC、TN与多样性负相关。

群落组成差异：在门水平上，Actinobacteria、Gemmatimonadetes和Rokubacteria是区分两种栽培模式的关键细菌类群；属水平上，Glomus在温室中相对丰度提高3.28倍，而Paraglomus在避雨棚中更丰富，反映出不同AMF类群对环境的适应性分化。

环境驱动机制：冗余分析(RDA)表明pH是解释微生物群落变异的主要因子(解释度42.89-44.39%)。共现网络分析显示温室细菌网络负相互作用比例更高(12% vs 6%)，竞争关系加剧。通过Zi-Pi分析识别出52个温室和64个避雨棚的关键ASVs，其中ASV_128749等3个类群在两种系统中均扮演网络枢纽角色。

研究结论强调，栽培类型通过改变土壤理化性质（特别是pH值）驱动微生物群落重构，温室栽培导致的酸化盐渍化环境虽然提升土壤养分含量，但降低了微生物多样性。这一发现为设施果园的精准管理提供了重要启示：针对温室系统应注重调节土壤pH值并引入耐盐微生物菌剂，而避雨棚管理则可通过有机质添加改善碳氮平衡。该研究不仅深化了对设施农业生态系统微生物响应的认知，更为枣树栽培的可持续发展提供了微生物学依据。