长期果园地表覆盖改变土壤真菌群落、养分状态与桃果实性状

《Frontiers in Agronomy》：Long-term orchard-floor mulching alters soil fungal assemblages, nutrient status, and peach fruit traits

　　

引言：果园地表覆盖被广泛用于多年生果树系统中的杂草抑制，但其对土壤真菌群落及其与土壤养分状况和果实性状关联的影响仍未得到充分认识。方法：研究人员在一座桃园中进行了一项为期6年的田间试验，比较三种果园地表管理措施：阻隔布（barrier fabric, BF）、毛叶苕子（hairy vetch, HV）和黑麦草（ryegrass, RG）。研究人员评估了土壤理化性质、采收期果实性状及土壤真菌群落，并通过整合差异丰度分析、指示物种分析和共现网络分析，鉴定了处理响应真菌模块（treatment-responsive fungal modules）。结果与讨论：与其他处理相比，HV与更高的果实重量和更高的总糖/总酸比（TS/TA）相关。覆盖处理显著改变了土壤理化性质和真菌群落组成，而真菌α多样性（alpha diversity）总体响应有限。三个候选处理响应真菌模块分别在BF、HV和RG下优先富集，并在分类组成及其与土壤养分变量的关联上存在差异。果实重量与土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N呈正相关，与土壤pH呈负相关；而风味相关性状与碱解氮（available nitrogen, AN）、NH₄⁺-N、NO₃^--N和溶解性有机碳（dissolved organic carbon, DOC）呈正相关。总体而言，长期覆盖与土壤真菌群落的改变相关，这些群落与土壤养分条件和果实性状存在关联。该研究提供了真菌群落视角，说明果园地表管理可能与桃园土壤-植物互作相关。

果园地表覆盖被广泛用于多年生果树系统的杂草抑制，但不同覆盖方式对土壤真菌群落及其与土壤养分、果实性状关联的影响尚不明确。已有研究多聚焦于总体微生物多样性或优势类群，较少从网络模块角度识别管理响应真菌集合。为此，研究人员在江苏南京国家桃种质资源圃（32°02′ N, 118°52′ E）开展了一项为期6年的桃园田间试验，以桃品种‘Zijinhuangcui’（Prunus persica）为材料，比较阻隔布（barrier fabric, BF）、毛叶苕子（hairy vetch, HV）和黑麦草（ryegrass, RG）三种果园地表管理方式。试验设3个重复小区，每小区200 m²，包含一行10株树；土壤样品于2022年幼果期（5月初）和果实成熟期（6月下旬）按S形五点采集0–20 cm土层并混合，果实于成熟期测定。研究人员评估了土壤理化性质、果实性状和土壤真菌群落，并通过差异丰度分析、指示物种分析与共现网络分析（co-occurrence network analysis）整合鉴别候选处理响应真菌模块。该论文发表于《Frontiers in Agronomy》。

主要关键技术方法包括：长期田间定位试验；土壤理化性质测定；果实糖酸含量采用高效液相色谱测定；土壤DNA提取后以ITS1F/ITS4引物扩增真菌ITS全长，在PacBio Sequel II平台测序，用DADA2推断扩增子序列变异（amplicon sequence variants, ASV），基于UNITE v9.0数据库进行真菌分类注释；使用edgeR进行差异丰度分析，用indicspecies进行指示物种分析，基于Spearman相关构建共现网络，并由fast-greedy算法识别网络模块；采用FUNGuild进行功能注释分析。统计分析包括Scheirer–Ray–Hare检验、主坐标分析（principal coordinates analysis, PCoA）、非度量多维尺度分析（non-metric multidimensional scaling, NMDS）以及回归分析。

研究结果如下。3.1 覆盖处理改变土壤理化性质与桃部分果实性状。Scheirer–Ray–Hare检验显示，除速效钾（available potassium, AK）和NH₄⁺-N外，多数土壤理化性质在处理间差异显著，且处理效应总体大于生育期效应。HV处理果实重量比BF高1.21倍、比RG高1.49倍，总糖/总酸比（total sugar-to-total acid ratio, TS/TA）也最高。果实重量与NH₄⁺-N、NO₃^--N和土壤有机质（soil organic matter, SOM）呈正相关，与pH呈负相关；TS/TA与AN、NH₄⁺-N、NO₃^--N和DOC呈正相关。

3.2 覆盖处理与真菌群落组成变化相关。真菌α多样性总体响应有限，仅在幼果期HV处理下Chao1指数较高。基于Bray–Curtis距离的PCoA和NMDS均显示BF、HV、RG之间真菌群落明显分离（PCoA R²=0.478，P<0.01；NMDS胁迫值为0.084，P<0.01），而采样期无显著影响。各处理优势真菌门和属大体相似，但若干类群的相对丰度存在