全 文 ：施用棉秆炭对新疆连作棉花根际土壤
微生物群落结构和功能的影响
顾美英１　 唐光木２　 刘洪亮３　 李志强３　 刘晓伟３　 徐万里２∗
（ １新疆农业科学院微生物应用研究所 ／新疆特殊环境微生物实验室 ／绿洲养分与水土资源高效利用重点实验室， 乌鲁木齐
８３００９１； ２新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所， 乌鲁木齐 ８３００９１； ３石河子农业科学研究院， 新疆石河子 ８３２０００）
摘　 要　 以棉秆移除（ＮＰＫ）和棉秆还田（ＮＰＫＳ）为对照，采用平板计数、Ｂｉｏｌｏｇ 和 ＤＧＧＥ 等 ３
种方法，研究了棉秆移除基础上施用常量棉秆炭（２２． ５０ ｔ·ｈｍ－２，ＮＰＫＢ１）和增量棉秆炭
（４５．００ ｔ·ｈｍ－２，ＮＰＫＢ２）对新疆连作棉花根际土壤微生物数量、群落功能和结构多样性的影
响．结果表明：与 ＮＰＫ和 ＮＰＫＳ处理相比，棉秆炭施用显著增加了连作棉田根际土壤中细菌和
放线菌数量；ＮＰＫＢ１处理真菌数量显著高于 ＮＰＫ处理，但增量棉秆炭 ＮＰＫＢ２处理与 ＮＰＫ处理
差异不显著；２个棉秆炭处理的真菌数量均低于 ＮＰＫＳ 处理．棉秆炭处理 ＡＷＣＤ 值较高，显著
提高了微生物丰富度指数，可促进利用糖类、氨基酸类和羧酸类碳源的微生物生长，尤其是利
用与根系分泌物相关的酚酸类碳源的微生物．ＤＧＧＥ 电泳结果表明，施用棉秆炭（尤其是增量
棉秆炭）后，土壤细菌 ＤＧＧＥ图谱条带数增多，增加了土壤中芽单胞菌门、酸杆菌门、变形菌门
和放线菌门中一些菌群的丰度．ＵＰＧＭＣ 聚类分析表明，ＮＰＫＢ２处理明显区别于其他处理，而
ＮＰＫＳ、ＮＰＫ和 ＮＰＫＢ１处理细菌群落结构相似．表明高量施用棉秆炭可显著提高棉花根际土壤
微生物多样性，并明显改变土壤细菌群落结构，对连作棉田生态系统健康有改善作用．
关键词　 棉秆炭； Ｂｉｏｌｏｇ； ＤＧＧＥ； 根际； 连作棉花
本文由国家自然科学基金项目（４１２６１０６５，４１２６１０５９）和新疆维吾尔自治区科技支撑计划项目（２０１４３１１０８）资助 Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｗａｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ （４１２６１０６５，４１２６１０５９） ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｕｙｇｕｒ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ
Ｒｅｇｉｏｎ （２０１４３１１０８） ．
２０１５⁃０３⁃２０ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ， ２０１５⁃１０⁃１２ Ａｃｃｅｐｔｅｄ．
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｗｌｘｕ２００５＠ １６３．ｃｏｍ
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｂｉｏｃｈａｒ ｏｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｃｒｏｐｐｉｎｇ ｃｏｔｔｏｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ， Ｃｈｉｎａ． ＧＵ Ｍｅｉ⁃ｙｉｎｇ１， ＴＡＮＧ Ｇｕａｎｇ⁃ｍｕ２， ＬＩＵ
Ｈｏｎｇ⁃ｌｉａｎｇ３， ＬＩ Ｚｈｉ⁃ｑｉａｎｇ３， ＬＩＵ Ｘｉａｏ⁃ｗｅｉ３， ＸＵ Ｗａｎ⁃ｌｉ２∗ （ １ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ， Ｘｉｎｊｉａｎｇ
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ／ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ／ Ｋｅｙ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｅｎｔ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏａｓｉｓ， Ｕｒｕｍｑｉ ８３００９１， Ｃｈｉｎａ；
２Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｎｄ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｐａｒｉｎｇ Ｗａｔｅｒ， Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉ⁃
ｅｎｃｅｓ， Ｕｒｕｍｑｉ ８３００９１， Ｃｈｉｎａ； ３Ｓｈｉｈｅｚｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｓｈｉｈｅｚｉ ８３２０００， Ｘｉｎ⁃
ｊｉａｎｇ， Ｃｈｉｎａ） ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ， ｆｉｅｌｄ ｔｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｅｘａｍｉｎｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｂｉｏｃｈａｒ ｏｎ
ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ， ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｏｆ ｃｏｎ⁃
ｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｔｔｏｎ ｃｒｏｐｐｉｎｇ ｆｉｅｌｄ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ ｂｙ ｐｌａｔｅ ｃｏｕｎｔ， Ｂｉｏｌｏｇ ａｎｄ ＤＧＧＥ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｗａｓ ａ ｆａｃｔｏｒｉａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ｆｏｕｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ： １） ｎｏｒｍａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｒｅｍｏｖｅｄ
（ＮＰＫ）； ２） ｎｏｒｍａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｐｏｗｄｅｒｅｄ ａｎｄ ｒｅｔｕｒｎｅｄ ｔｏ ｆｉｅｌｄ （ＮＰＫＳ）； ３） ｎｏｒ⁃
ｍａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｌｕｓ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｂｉｏｃｈａｒ ａｔ ２２．５０ ｔ·ｈｍ－２ （ＮＰＫＢ１）； ａｎｄ ４） ｎｏｒｍａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｐｌｕｓ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｂｉｏｃｈａｒ ａｔ ４５．００ ｔ·ｈｍ－２ （ＮＰＫＢ２）． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｂｉｏｃｈａｒ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒｓ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａ ａｎｄ ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｉｃ ｓｏｉｌ．
Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＮＰＫ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｆｕｎｇｉ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ＮＰＫＢ１ ｔｒｅａｔ⁃
ｍｅｎｔ， ｂｕｔ ｎｏｔ ｉｎ ｔｈｅ ＮＰＫＢ２ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｆｕｎｇｉ ｗａｓ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｌｏｗｅｒ ｉｎ ｔｈｅ
ｂｉｏｃｈａｒ ａｍｅｎｄｅｄ （ＮＰＫＢ１， ＮＰＫＢ２） ｔｈａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ａｐｐｌｉｅｄ ｐｌｏｔｓ （ＮＰＫＳ）． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｂｉｏｃｈａｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ＡＷＣＤ， ａｎｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｒｉｃｈｎｅｓｓ ｉｎ⁃
应 用 生 态 学 报　 ２０１６年 １月　 第 ２７卷　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｊａｅ．ｎｅｔ
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｊａｎ． ２０１６， ２７（１）： １７３－１８１　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＤＯＩ： １０．１３２８７ ／ ｊ．１００１－９３３２．２０１６０１．００２
ｄｅｘ， ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ， ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ
ａｃｉｄｓ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｃｉｄｓ ｗａｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ． Ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＤＧＧＥ ｂａｎｄｓ ｏｆ ＮＰＫＢ２ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｗａｓ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｓｔ， ｗｉｔｈ ｓｏｍｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ｏｆ Ｇｅｍｍａｔｉｍｏｎａｄｅｔｅｓ， Ａｃｉｄｏｂａｃｔｅｒｉａ， Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ ａｎｄ Ａｃｔｉ⁃
ｎｏｂａｃｔｅｒｉａ ｂｅｉｎｇ ｅｎｒｉｃｈｅｄ． ＵＰＧＭＣ ｃｌｕｓｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ
ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｉｃ ｓｏｉｌ ｏｆ ＮＰＫＢ２ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ＮＰＫ， ＮＰＫＳ ａｎｄ ＮＰＫＢ１ ｔｒｅａｔ⁃
ｍｅｎｔｓ， ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｌｕｓｔｅｒ． Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ
ｂｉｏｃｈａｒ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｔｔｏｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ， ｔｈｕｓ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈ ｏｆ ｓｏｉｌ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｂｉｏｃｈａｒ； Ｂｉｏｌｏｇ； ＤＧＧＥ； ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ； ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｒｏｐｐｉｎｇ ｃｏｔｔｏｎ．
　 　 ２０１３年统计数据表明，新疆植棉面积和总产量
分别占全国的 ３８．９％和 ５３．９％［１］，是我国最大和最
重要的商品棉生产基地．棉花占新疆耕地面积的三
分之一，主产棉区棉花面积占耕地总面积的 ６０􀆰 ０％
以上，连作现象很普遍．就地粉碎还田是目前棉秆利
用的主要方式．棉秆还田虽能增加土壤有机质，提高
土壤保水保肥性能，但棉秆木质化程度高，腐解速度
缓慢［２］，且带病菌棉秆长期还田导致棉田枯、黄萎
病加重［３］，棉秆分解产生的化感物质在土壤中积累
的自毒效应［４－５］也进一步加重了连作障碍，这些都
严重影响新疆棉花产业健康可持续发展．
生物炭具有含碳量高、孔隙发达、比表面积大、
吸附性、抗氧化能力强等特性［６］，能提升土壤稳定
碳库储量、改善土壤理化性质、促进作物生长、消除
秸秆上携带的病原菌及通过吸附土壤中化感自毒物
质，缓解作物连作障碍［７－９］ ．利用丰富的农作物秸秆、
果树枝条、豆渣及粪便等农业废弃生物质资源生产
的生物炭被认为是很有前景的土壤改良材料［１０－１２］，
既有利于对废弃生物质的利用和管理，也有助于解
决废弃生物质弃置、焚烧、随意排放的环境污染问
题．目前的研究表明，生物炭对土壤物理、化学和生
物学性质的影响与其自身特性密切关系［１３－１５］，而棉
秆炭化后形成的棉秆炭在农业生产中的应用刚刚起
步［１６－１８］，还需进行深入研究．
微生物是土壤生态系统重要组成部分，增加土
壤微生物群落结构多样性对提高农田生产力、抑制
土传病害等具有重要意义［１９］ ．目前，生物炭对土壤
微生物多样性的影响已有报道，但也存在一些争议，
这与生物炭的性质、施用量及土壤理化性质等关系
密切．何莉莉等［２０］分析表明，秸杆还田带有大量营
养元素，短期内会促进分解纤维素的微生物生长；而
生物炭除适合作为微生物和养分的载体外，其含有
的一些低分子易分解有机化合物还可以作为微生物
碳源．因此，秸秆炭化还田与秸秆还田均可改善土壤
微生物丰富度，但秸秆炭化还田细菌丰富度更高，细
菌种群较多．侯亚红等［２１］和刘鸿骄等［２２］研究表明，
秸秆生物炭还田的土壤有机碳含量显著高于秸秆直
接还田土壤，但秸秆炭高度芳香化的碳组分具有生
物化学稳定性，难以被土壤微生物快速分解．因此，
生物炭还田对土壤微生物总量和活性无显著的促进
作用，反而有一定的抑制作用．Ｗｕ 等［２３］研究表明，
与秸秆还田相比，小麦生物炭还田土壤中脲酶活性
增加，β⁃糖苷酶和脱氢酶活性显著下降．Ｚｈａｎｇ 等［１０］
对 ３种秸秆生物炭进行比较发现，花生壳和稻草秸
秆生物炭增加了土壤微生物生物量碳，而油菜生物
炭则没有作用．Ｊｉｎ［２４］对施用不同量木材生物炭的农
田研究发现，随着生物炭施用量的增加，土壤微生物
组成出现明显差异，尤其是高生物炭施用量的根际
土壤与对照差异明显．
本文利用平板计数法、Ｂｉｏｌｏｇ 碳源利用和 ＰＣＲ⁃
ＤＧＧＥ 分子生物学技术，比较常规施肥条件下棉秆
移除、棉秆还田和炭化还田处理下新疆连作棉花根
际土壤微生物多样性的变化，揭示棉秆直接还田和
炭化还田对棉田土壤微生物多样性的影响，为棉秆
的有效利用、连作棉花土壤质量演变及其生产能力
的提高提供科学依据．
１　 材料与方法
１􀆰 １　 试验设计
试验于 ２０１３年在新疆石河子农业科学研究院
连作棉田中进行．该试验田地处 ４４°２０′ Ｎ、８６°０３′ Ｅ，
属典型温带大陆性气候．棉花为覆膜滴灌栽培模式，
土壤为灌耕灰漠土，其中砂粒、粉粒和黏粒含量分别
为 ２６．５％、４５．６％、２７．９％．土壤的基本理化性质为有
机碳 １２．５０ ｇ·ｋｇ－１，速效氮 ２８．３１ ｍｇ·ｋｇ－１，速效磷
１２．４５ ｍｇ·ｋｇ－１，速效钾 ２８６．３７ ｍｇ·ｋｇ－１，ｐＨ ８．３２，
电导率 ０．２０ ｍＳ·ｃｍ－１ ．
棉秆炭由新疆农业科学院土壤肥料与农业节
水研究所提供，其基本理化性质为有机碳 ７７１􀆰 ８０
ｇ·ｋｇ－１，全氮 １５．７２ ｇ·ｋｇ－１，全磷 １５．３１ ｇ·ｋｇ－１，全
４７１ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
钾 ２５．０４ ｇ·ｋｇ－１，ｐＨ １０．２７，电导率 ４．３８ ｍＳ·ｃｍ－１ ．
热解温度 ４００～７００ ℃，裂解时间 １～２ ｈ．将生物炭磨
碎并过 ２ ｍｍ 筛．试验设 ４ 个处理：１） ＮＰＫ：常规化
肥＋棉秆移除；２）ＮＰＫＳ：常规化肥＋棉秆全量粉碎耕
层混匀还田；３）ＮＰＫＢ１：常规化肥＋棉秆移除＋常量
棉秆炭（施用量 ２２． ５０ ｔ·ｈｍ－２，为耕层土质量的
１％）；４）ＮＰＫＢ２：常规化肥＋棉秆移除＋增量棉秆炭
（施用量 ４５．００ ｔ·ｈｍ－２，为耕层土质量的 ２％）．每处
理 ３ 次重复，随机排列．棉花播种前划分小区，添加
生物炭处理将棉秆炭撒匀后人工翻地，在 ２０ ｃｍ 深
度处混匀．试验处理水肥管理相同，基肥为磷酸二铵
７５ ｋｇ·ｈｍ－２和尿素 ２２５ ｋｇ·ｈｍ－２，播种前地表撒施
翻耕；生育期随水滴肥 ７ ～ ８ 次，每次滴水 １２０ ～ １８０
ｍ３·ｈｍ－２，每次随水滴施尿素 ６０～１２０ ｋｇ·ｈｍ－２ ．
１􀆰 ２　 土样采集
于 ２０１３年 ９月采用 ５ 点法采集不同处理棉花
根际土壤．根际土壤采用抖土法采集，挖取 ０－２０ ｃｍ
土层棉花完整根系，并除去根围附近较大的土壤团
块，轻轻抖下棉花根表面的土壤作为根际土壤．将每
个处理所有土样混匀后作为该施肥处理的 １个土壤
样品．将样品混匀后分成 ２份，１份鲜样于 ４ ℃保存，
进行微生物计数和土壤微生物群落碳源利用测定，
另外 １份于－７０ ℃保存，用于 ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ分析．
１􀆰 ３　 土壤微生物数量测定
采用稀释平板涂抹培养计数法分析．细菌采用
牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，放线菌采用改良的高氏
一号培养基（每 ３００ ｍＬ 培养基中加 ３％重铬酸钾 １
ｍＬ），真菌采用 ＰＤＡ 培养基（每 １００ ｍＬ 培养基加
１％链霉素溶液 ０．３ ｍＬ） ［２５］ ．
１􀆰 ４　 土壤微生物群落碳源代谢利用测定
采用 Ｂｉｏｌｏｇ⁃Ｅｃｏ微平板法进行．称取 １０ ｇ 鲜土
加入 １００ ｍＬ灭菌的生理盐水（０．８５％）中，摇匀，静
止片刻，然后将土壤样品稀释至 １０－３ ．取 １５０ μＬ 菌
悬液接种到生态板的每一个孔中，２５ ℃恒温培养，
每隔 ２４ ｈ分别在 ５９０ ｎｍ波长下读数，连续培养 ７ ｄ．
取 １２０ ｈ的平均光密度值进行多样性分析［２５］ ．
１􀆰 ５　 土壤细菌群落结构多样性的 ＤＧＧＥ分析
１􀆰 ５􀆰 １ １６Ｓ ｒＲＮＡ Ｖ３区 ＰＣＲ扩增　 采用生工 ＳＫ８２３３
土壤基因组快速抽提试剂盒提取土壤样品总 ＤＮＡ．以
样品总 ＤＮＡ 为模板，采用引物 Ｆ３５７（５′⁃ＣＣＴＡＣＧＧ⁃
ＧＡＧＧＣＡＧＣＡＧ⁃３′）和 Ｒ５１８ （５′⁃ＡＴＴＡＣＣＧＣＧＧＣＴＧＣＴ⁃
ＧＧ⁃３′），ＧＣ 发卡结构（５′⁃ＣＧＣＣＣＧＣＣＧＣＧＣＣＣＣＧＣＧＣ⁃
ＣＣＧＧＣＣＣＧＣＣＧＣＣＣＣＣＧＣＣＣＣ⁃３′）对细菌 １６Ｓ ｒＲＮＡ
Ｖ３高变区进行扩增．ＰＣＲ扩增反应体系（５０ μＬ）： 超
纯水（ｄｄＨ２Ｏ） ４１．２５ μＬ，１０×缓冲液（含 ２．０ ｍｍｏｌ·
Ｌ－１ＭｇＣｌ２） ５ μＬ，ｄＮＴＰ （１０ ｍｍｏｌ·Ｌ
－１） １ mＬ，Ｆ３５７⁃
ＧＣ（１０ mｍｏｌ·Ｌ－１）１ mＬ，Ｒ５１８（１０ mｍｏｌ·Ｌ－１）１ mＬ，
Ｔａｑ酶（５ Ｕ·mＬ－１）０．２５ mＬ，模板 ＤＮＡ ０．５ mＬ．反应
程序：９４ ℃４ ｍｉｎ预变性；９４ ℃０．５ ｍｉｎ；５６ ℃ １ ｍｉｎ；
７２ ℃０．５ ｍｉｎ；３０个循环，７２ ℃延伸 ７ ｍｉｎ．扩增完成
后用 １．５％琼脂糖凝胶电泳检测产物特异性．
１􀆰 ５􀆰 ２变性梯度凝胶电泳和条带序列分析　 取样品
各 ４００ ｎｇ的 Ｖ３区 ＰＣＲ产物，采用 ＤＣｏｄｅ 突变检测
系统对样品进行 ＤＧＧＥ 分析．所用的聚丙烯酰胺凝
胶浓度为 ８％（丙稀酰胺 ∶ 双丙稀酰胺＝ ３７．５０ ∶ １），
变性剂浓度为 ３０％ ～ ６０％ （ １００％的变性剂为 ７
ｍｏｌ·Ｌ－１尿素，４０％甲酰胺）．在 ６０ Ｖ 电压下，６０ ℃
恒温，１×ＴＡＥ中电泳 １６ ｈ．电泳完毕后，用超纯水冲
洗胶，然后将胶放进含 ＥＢ 的染液中，置于摇床上染
色 ３０ ｍｉｎ后，在 ＵＶＩ成像系统拍照．
１􀆰 ５􀆰 ３ ＤＧＧＥ部分条带序列分析　 将 ＤＧＧＥ 图谱中
优势和特异条带分别切下并装入 １．５ ｍＬ离心管中，
按生工 ＳＫ８１３１试剂盒方法回收后进行 ＰＣＲ扩增并
回收．ＰＣＲ反应体系与程序同 １．５．１． ＰＣＲ 产物纯化
后进行感受态细胞连接转化并克隆测序（上海生工
生物工程股份有限公司）．
１􀆰 ６　 数据处理
微平板孔中溶液吸光值的平均颜色变化率
（ＡＷＣＤ）用于描述土壤微生物代谢活性，计算公式
如下：
ＡＷＣＤ ＝∑（Ｃ ｉ － Ｒ ｉ） ／ ｎ
式中：Ｃ ｉ为每个有培养基孔的吸光值；Ｒ ｉ为对照孔的
吸光值；ｎ为培养基孔数，Ｂｉｏｌｏｇ⁃Ｅｃｏ板 ｎ值为 ３１．
采用 Ｓｉｍｐｓｏｎ、Ｓｈａｎｎｏｎ 和 ＭｃＩｎｔｏｓｈ ３ 个指数表
征土壤微生物群落功能多样性．其中，Ｓｉｍｐｓｏｎ 指数
（Ｄ）用于评估某些最常见种的优势度，Ｓｈａｎｎｏｎ 指数
（Ｈ）用于评估物种的丰富度，ＭｃＩｎｔｏｓｈ 指数（Ｕ）用
于评估群落物种均匀度．计算公式如下：
Ｄ ＝ １ － ∑ ｎｉ（ｎｉ
－ １）
Ｎ（Ｎ － １）
Ｈ ＝－ ∑Ｐ ｉ ｌｎＰ ｉ
Ｕ ＝
Ｎ － ∑ｎｉ
Ｎ － Ｎ
式中：Ｐ ｉ为第 ｉ 孔的相对吸光值与整个微平板的相
对吸光值总和的比值（Ｃ ｉ－Ｒ ｉ） ／ ∑（Ｃ ｉ－Ｒ ｉ）；ｎｉ为第
ｉ孔的相对吸光值（Ｃ ｉ－Ｒ ｉ）；Ｎ 为相对吸光值的总和．
５７１１期　 　 　 　 　 　 　 　 顾美英等： 施用棉秆炭对新疆连作棉花根际土壤微生物群落结构和功能的影响　 　 　 　 　
采用 ＤＰＳ ９．５０ 软件对数据进行分析．采用单因
素方差分析 （ ｏｎｅ⁃ｗａｙ ＡＮＯＶＡ）、最小显著差数法
（ＬＳＤ）进行多重比较和差异显著性检验（α ＝ ０．０５）．
ＤＧＧＥ图谱聚类分析采用非加权组平均法（ＵＰＧ⁃
ＭＡ）．
系统进化树分析：将 ＤＧＧＥ 条带测序所得序列
用 Ｂｌａｓｔ程序与 ＮＣＢＩ 基因库中的序列进行比对，获
取最相近标准菌株的 １６Ｓ ｒＲＮＡ 基因序列，利用
ＭＥＧＡ ４．０软件包采用邻接法进行系统进化树的构
建及多样性分析．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 棉秆炭对连作棉花根际土壤可培养微生物数
量的影响
从图 １可以看出，棉秆移除、棉秆还田和棉秆炭
施用条件下，连作棉田根际土壤可培养微生物数量
差异显著．与 ＮＰＫ 和 ＮＰＫＳ 处理相比，棉秆炭处理
细菌数量显著升高，常量棉秆炭处理（ＮＰＫＢ１）分别
升高 ３２．３％和 ３７７．８％，增量棉秆炭处理（ＮＰＫＢ２）分
别升高 １０７．１％和 ６４７．８％．放线菌数量也显著升高，
ＮＰＫＢ１处理分别升高 １３３．３％和 １２．８％，ＮＰＫＢ２处理
分别升高 ２３６． ８％和 ６２． ８％．与 ＮＰＫ 处理相比，
ＮＰＫＢ１处理真菌数量显著升高，增幅为 ８８．７％，但
ＮＰＫＢ２处理与其差异不显著；与 ＮＰＫＳ 处理相比，两
者真菌数量均显著下降，ＮＰＫＢ１和 ＮＰＫＢ２处理分别
下降了 ７５．９％和 ８７．５％．
２􀆰 ２　 棉秆炭对连作棉花根际土壤微生物功能多样
性的影响
２􀆰 ２􀆰 １ 平均颜色变化率　 平均颜色变化率（ＡＷＣＤ）
图 １　 不同处理连作棉花根际土壤可培养微生物数量
Ｆｉｇ．１ 　 Ｃｕｌｔｕｒａｂｌｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｒｏｐｐｉｎｇ
ｃｏｔｔｏｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．
Ⅰ： 细菌 Ｂａｃｔｅｒｉａ （ × １０６ ＣＦＵ· ｇ－１ ）； Ⅱ： 放线菌 Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ
（×１０５ ＣＦＵ·ｇ－１）； Ⅲ： 真菌 Ｆｕｎｇｉ （×１０４ ＣＦＵ·ｇ－１）．
反映微生物对碳源的利用率，ＡＷＣＤ 值越大，表明
土壤微生物活性越强．从图 ２ 可知，不同处理土壤微
生物群落 ＡＷＣＤ值存在一定的差异，说明其群落能
利用单一碳源的微生物数量和种类不同．总体表现
为 ＡＷＣＤ值随培养时间的延长而不断升高．接种培
养后，土壤微生物在 ２４ ｈ 内增长比较缓慢，之后进
入对数增长期直至 １２０ ｈ，然后生长减缓逐渐趋于稳
定．在培养 ７ ｄ 内，ＮＰＫＢ１和 ＮＰＫＳ 处理 ＡＷＣＤ 值均
明显高于 ＮＰＫ 处理，其中 ＮＰＫＢ１处理 ＡＷＣＤ 值最
高．而 ＮＰＫＢ２处理在 １２０ ｈ 以前均低于 ＮＰＫ 处理，
１２０ ｈ 才高于 ＮＰＫ 处理，但较 ＮＰＫＢ１和 ＮＰＫＳ 处
理低．
２􀆰 ２􀆰 ２根际微生物群落多样性指数分析　 为了进一
步确定棉秆炭对土壤微生物功能多样性的影响，利
用 １４４ ｈ 的 ＡＷＣＤ 值计算了 Ｓｉｍｐｓｏｎ 优势度指数、
Ｓｈａｎｎｏｎ 丰富度指数、和 ＭｃＩｎｔｏｓｈ 均匀度指数．由表
１可见，在培养 １４４ ｈ 时，各处理 ＡＷＣＤ 值顺序为
ＮＰＫＢ１＞ＮＰＫＳ＞ＮＰＫＢ２ ＞ＮＰＫ．各处理间优势度指数
和均匀度指数差异不显著．丰富度指数以棉秆炭处
图 ２　 不同处理连作棉花根际土壤微生物群落平均颜色变
化率
Ｆｉｇ．２ 　 ＡＷＣＤ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｒｏｐｐｉｎｇ
ｃｏｔｔｏｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．
表 １　 不同处理连作棉花根际土壤微生物群落功能多样性
指数
Ｔａｂｌｅ １　 Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｉｃｅｓ
ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｒｏｐｐｉｎｇ ｃｏｔｔｏｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆ⁃
ｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
平均颜色变化率
ＡＷＣＤ
优势度指数
Ｓｉｍｐｓｏｎ ｉｎｄｅｘ
丰富度指数
Ｓｈａｎｎｏｎ ｉｎｄｅｘ
均匀度指数
ＭｃＩｎｔｏｓｈ ｉｎｄｅｘ
ＮＰＫ １．１１±０．０６ｃ ０．９８±０．０１ａ ３．２０±０．１１ｂ ０．９５±０．０１ａ
ＮＰＫＳ １．３５±０．１５ｂ ０．９８±０．００ａ ３．２５±０．２０ａ ０．９４±０．００ａ
ＮＰＫＢ１ １．４７±０．１３ａ ０．９８±０．００ａ ３．２８±０．０７ａ ０．９４±０．０１ａ
ＮＰＫＢ２ １．１９±０．０２ｃ ０．９９±０．０１ａ ３．２７±０．０８ａ ０．９５±０．０１ａ
同列不同字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ ｓａｍｅ ｃｏｌｕｍｎ
ｍｅａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ．
６７１ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
理最高，其次是棉秆还田处理，且与棉秆移除差异显
著．说明棉秆炭处理下利用 Ｂｉｏｌｏｇ 微平板上碳源的
微生物种类增多．
２􀆰 ２􀆰 ３根际微生物对不同类型碳源利用强度的差异
　 将 Ｂｉｏｌｏｇ⁃Ｅｃｏ板上的 ３１种碳源分为 ６ 类，不同处
理土壤微生物对这 ６类碳源的利用情况见图 ３．由图
３可知，不同处理对 ６ 类碳源利用情况差异显著．与
ＮＰＫ处理相比，ＮＰＫＳ 处理对聚合物类和胺类碳源
的利用程度很高；对糖类、氨基酸类和羧酸类碳源的
利用程度高于 ＮＰＫ 处理，但较常量棉秆炭处理
（ＮＰＫＢ１）低；对酚酸类碳源的利用程度差异不明显．
与 ＮＰＫ 和 ＮＰＫＳ 处理相比，除 ＮＰＫＢ２处理对糖类、
ＮＰＫＢ１和 ＮＰＫＢ２对胺类碳源的利用程度显著降低
外，ＮＰＫＢ１和 ＮＰＫＢ２处理对这 ６ 类碳源的利用均呈
显著升高趋势．其中，ＮＰＫＢ１处理对糖类、氨基酸类、
羧酸类和酚酸类碳源的利用程度最高．
２􀆰 ３　 棉秆炭对连作棉花根际土壤细菌群落结构多
样性的影响
本试验通过 ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ 方法对不同处理棉花
根际土壤细菌群落特点进行了进一步测定，来直观
反映各处理对应的条带数目及迁移距离等信息．如
图 ４所示，ＤＧＧＥ图谱中，不同处理均可分离得到 ３０
条以上的电泳条带，表现为不同处理之间一些条带
的消失与增加及一些共有条带亮度的差异，表明不
同处理棉花根际土壤中细菌群落构成在 ＤＮＡ 水平
上发生了明显的变化．ＮＰＫ、ＮＰＫＳ 和 ＮＰＫＢ１处理的
ＤＧＧＥ图谱具有一定的相似性，有很多相同的条带；
图 ３　 不同处理连作棉花根际土壤微生物对六类碳源的利
用强度
Ｆｉｇ．３　 Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｔｏ ｓｉｘ ｔｙｐｅｓ
ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｒｏｐｐｉｎｇ ｃｏｔｔｏｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ
ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．
Ⅰ： 糖类 Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ； Ⅱ： 氨基酸类 Ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ； Ⅲ： 羧酸类 Ｃａｒ⁃
ｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄｓ； Ⅳ：酚酸类 Ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｃｉｄｓ； Ⅴ：多聚物类 Ｐｏｌｙｍｅｒｓ； Ⅵ：
胺类 Ａｍｉｎｅｓ ／ ａｍｉｄｅｓ．
图 ４　 不同处理 １６Ｓ ｒＲＮＡ ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ 图谱及 ＵＰＧＭＡ 聚类
分析
Ｆｉｇ．４　 １６Ｓ ｒＲＮＡ ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ ｐｒｏｆｉｌｅ ａｎｄ ＵＰＧＭＡ ｃｌｕｓｔｅｒ ａｎａ⁃
ｌｙｓｉｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．
但 ＮＰＫＢ２处理条带数量明显增多，个别条带明显增
亮．基于 ＵＰＧＭＡ 对 ＤＧＧＥ 条带聚类分析结果可以
看出，不同处理土壤的细菌群落可聚为 ３ 类，首先
ＮＰＫＢ２处理单独聚为一类，且明显区别于其他处理；
其次 ＮＰＫＳ处理聚为一类，最后 ＮＰＫ处理和 ＮＰＫＢ１
处理聚为一类，但 ＮＰＫＳ、ＮＰＫ和 ＮＰＫＢ１处理差距不
大．表明施用增量棉秆炭明显改变了土壤细菌群落
结构．
　 　 选择 ＤＧＧＥ 图谱中表现出有差异的优势条带
进行切胶分离，基于条带位置和亮度，选择性切取
２４条带．对这 ２４条带进行测序，系统进化树见图 ５．
结果表明，这些条带与 ＧｅｎｅＢａｎｋ数据库中已知的变
形菌门（Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ）、芽单胞菌门（Ｇｅｍｍａｔｉｍｏｎａ⁃
ｄｅｔｅｓ）、酸杆菌门（Ａｃｉｄｏｂａｃｔｅｒｉａ）、厚壁菌门（Ｆｉｒｍｉ⁃
ｃｕｔｅｓ）、放线菌门（Ａｃｔｉｎｏｂａｃｔｅｒｉａ）、绿弯菌门（Ｃｈｌｏ⁃
ｒｏｆｌｅｘｉ）、浮霉菌门 （ Ｐｌａｎｃｔｏｍｙｃｅｔｅｓ ） 和疣微菌门
（Ｖｅｒｒｕｃｏｍｉｃｒｏｂｉａ）的菌种以及分类地位未确定的菌
种有 ９２％～ １００％的相似性．对条带进行分析表明，
所有处理共有条带 ６ 条，分别为条带 １、２、４、１９、２０
和 ２４，但亮度上有差异；条带 ６、９、１０、１３、１４、１５ 和
２３为 ＮＰＫＢ２ 处理特有条带；条带 ３和 ７为 ＮＰＫＳ处
理特有条带；条带 ８为 ＮＰＫ处理特有条带；条带 １１、
１２、１７、２１和 ２２为 ＮＰＫＳ 处理缺失条带；条带 １８ 为
ＮＰＫＢ２处理缺失条带；其余，条带 ５ 为 ＮＰＫＢ１和
ＮＰＫＢ２处理共有条带；条带 １６为 ＮＰＫＳ 和 ＮＰＫＢ２处
理共有条带．可见，在短期内棉秆炭改变了土壤细菌
群落结构，棉秆还田表现为多条条带的缺失，而棉秆
炭则增加了土壤中特有菌群的数量．
３　 讨　 　 论
研究表明，生物炭中含有易于腐解的脂肪族和
７７１１期　 　 　 　 　 　 　 　 顾美英等： 施用棉秆炭对新疆连作棉花根际土壤微生物群落结构和功能的影响　 　 　 　 　
图 ５　 １６Ｓ ｒＲＮＡ 序列的系统进化树
Ｆｉｇ．５　 Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ ｏｆ １６Ｓ ｒＲＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ．
Ｂａｎｄ １－２４： 条带 １～２４．
氧化态碳物质［２６］，及氮、氧、硫和无机碳酸盐等营养
成分［１８］，为微生物提供可利用的组分．同时，生物炭
极大地增强了对营养元素（如 ＮＨ４
＋、ＮＯ３
－）的吸附
能力和养分的有效性［２７］，也改变了土壤 ｐＨ、可溶性
盐浓度（ＥＣ）及阳离子交换量（ＣＥＣ）和保水性，因此
大量的生物炭施入可为土壤微生物生长与繁殖提供
良好的环境，会对土壤微生物组成和功能产生重要
影响［２８－２９］ ．
本研究表明，与棉秆移除相比，随着棉秆炭带入
的营养物质增加，土壤吸附养分能力增强，连作棉田
土壤中细菌和放线菌数量随施用量增加而升高；真
菌数量在 ＮＰＫＢ１处理增高，但 ＮＰＫＢ２处理与对照差
异不显著，说明增量棉秆炭没有增加土壤真菌数量．
目前，生物炭对真菌影响的报道较少，虽然真菌丰富
的菌丝能促使其生长于生物炭孔隙中［３０］，但土壤
ｐＨ升高［２７］及土壤中有益微生物数量增加［９］也可能
导致土壤中真菌数量降低．谷思玉等［３１］对连作大豆
施用生物炭的研究表明，土壤有向“细菌型”发展的
趋势．谢国雄等［３２］研究也表明，施用生物炭可增加
退化菜地土壤中放线菌和细菌数量，降低土壤真菌
数量，优化了土壤微生物区系．而棉秆炭施用对细菌
和真菌数量及种类产生的影响，是否能降低真菌病
害发生的风险，还需结合分子生物学手段进行判断．
而棉秆还田则表现出细菌数量减少，放线菌数量高
于棉秆移除，真菌数量最高的情况．棉秆还田真菌数
量的增高，一方面可能是土壤中促进纤维素分解的
真菌数量增加，另外是否是棉秆上病原菌还田造成
的数量增加，还需做进一步研究．
生物炭不仅影响根际土壤微生物数量，还可调
节微生物群落结构和功能多样性［３３］ ．本试验中，
Ｂｉｏｌｏｇ土壤微生物功能多样性分析表明，与棉秆移除
相比，棉秆还田和棉秆炭处理均有效提高了土壤微
生物活性和丰富度指数，但两处理间差异不显著，增
量棉秆炭丰富度指数有所降低．原因可能是棉秆炭
施用促使一些特殊菌群大量繁殖，进而提高了微生
物活性，但微生物菌群多样性降低［３４－３５］ ．本研究对
碳源利用情况也表明，棉秆炭可促进利用糖类、氨基
酸类和羧酸类碳源的微生物生长．尤其是利用与根
系分泌物相关的酚酸类碳源的微生物，常量棉秆炭
的促进作用明显，而棉秆还田则没有促进作用，这与
８７１ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
小麦秸秆炭对连作棉花的研究结果一致［３６］ ．由于
Ｂｉｏｌｏｇ技术只能分析微平板上 ３１ 种碳源利用微生
物活性特征，而全面分析微生物群落结构还需结合
分子生物学手段．
本研究发现，施用棉秆炭后土壤细菌 ＤＧＧＥ 图
谱条带增多，聚类分析表明，ＮＰＫＢ２ 处理明显区别
于其他处理，而 ＮＰＫＳ、ＮＰＫ 和 ＮＰＫＢ１处理差距不
大．增量棉秆炭施用明显改变了土壤细菌群落结构，
提高了土壤细菌丰富度指数，但优势度指数和均匀
度指数显著下降．乌英嘎等［３７］推测，生物炭施用在
一定程度上改善了土壤微环境，为某类细菌生长提
供有利条件，引起细菌群落个体大小或数量差异增
大，群落均匀度降低，进而导致多样性指数减少．Ｈｕ
等［２８］研究表明，添加生物炭可促进土壤中一些特定
的微生物类群如放线菌、木霉、拟青霉等的富集．
Ｇｒａｂｅｒ等［３８］从施用生物质炭的辣椒根际分离的真
菌和细菌大部分具有促生和生物防治功能，如木霉
属（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）．Ｋｏｌｔｏｎ等［３９］发现，施用生物炭的辣
椒根际土壤中具生防功能的 Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ 属细菌
数量大幅度增加．从本研究 ＤＧＧＥ 分析结果来看，棉
秆炭尤其是增量棉秆炭促进了土壤中芽单胞菌门、
酸杆菌门、变形菌门和放线菌门中一些菌群的生长，
而这些菌群在维持土壤生态系统健康中起着相
当重要的作用，其中变形菌门中 Ｌｙｓｏｂａｃｔｅｒ［４０］、放线
菌［４１］、酸杆菌的一些菌属［４２］等均具有拮抗、促生作
用．而棉秆还田则使土壤中一些有益细菌种群消失，
如 Ｌｙｓｏｂａｃｔｅｒ、红螺菌科（Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌａｌｅｓ） ［４３］等．是否
棉秆还田中这些有益微生物的缺失，及棉秆炭的施
用为土壤中具有促生、拮抗等功能的细菌生长提供
有利条件，改变了连作棉花根际土壤微生物生存的
根际微域环境，从而影响了微生物组成及活性，还需
进行长期定位试验．同时，由于 ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ 技术采
用 Ｖ３区的 ＰＣＲ产物进行微生物组成分析，只能反
映土壤菌群中的优势菌群，而弱势菌群则不能检测
到，存在高估物种丰度以及低估微生物群落大小和
多样性的可能．因此，还需采用更为全面和准确的分
子生物学手段，如高通量测序等进行深入研究．
综上所述，棉秆还田和棉秆炭施用增加了连作
棉田土壤微生物活性，但由于提供的营养物质成分
的差异、棉秆炭的吸附作用及采用不同的检测方法，
均会对土壤微生物群落结构和功能多样性产生影
响．Ｂｉｏｌｏｇ和 ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ分析表明，棉秆还田和常量
棉秆炭施用下微生物多样性指数差异不明显，而增
量棉秆炭则明显改变了微生物群落多样性．随着施
用量的增加，棉秆炭特殊的成分和吸附性能对土壤
理化性质产生了明显的改变，促使土壤中一些微生
物类群的生长，进而导致 Ｂｉｏｌｏｇ 碳源利用的丰富度
指数有所降低，ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ 分析表明其显著提高了
土壤微生物丰富度指数，但优势度指数和均匀度指
数显著下降．
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ｔｗｏ ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｅａｓｏｎｓ ａｆｔｅｒ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ａ Ｂｌａｃｋ Ｃｈｅｒｎｏｚｅ⁃
ｍｉｃ ｓｏｉｌ ｐｌａｎｔｅｄ ｔｏ ｂａｒｌｅｙ． Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｉｌｓ，
２０１４， ５０： １２９１－１２９９
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霞）， ｅｔ ａｌ． Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ
ｍｅｄｉｕｍ ａｎｄ ｃｕｃｕｍｂｅｒ ｇｒｏｗｔｈ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｒｏｐ⁃
ｐｉｎｇ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （核农学
报）， ２０１４， ２８（８）： １５３４－１５３９ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［８］　 Ｐｒａｙｏｇｏ Ｃ， Ｊｏｎｅｓ ＪＥ， Ｂａｅｙｅｎｓ Ｊ， ｅｔ ａｌ． Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｂｉｏ⁃
ｃｈａｒ ｏｎ ｍｉｎｅｒａｌｉｓａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ ａｎｄ Ｎ ｆｒｏｍ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗｉｌｌｏｗ
ｌｉｔｔｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｗｉｔｈ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｂｉｏ⁃
ｍａｓｓ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｉｌｓ， ２０１４，
５０： ６９５－７０２
［９］　 Ｍａ Ｙ （马　 艳）， Ｗａｎｇ Ｇ⁃Ｆ （王光飞）． Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｂｉｏ⁃
ｃｈａｒ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｏｉｌ⁃ｂｏｒｎｅ ｄｉｓｅａｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｓｏｉｌ ａｎｄ
Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ （中国土壤与肥料）， ２０１４
（６）： １４－２０ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１０］　 Ｚｈａｎｇ Ｙ， Ｔａｎ ＱＬ， Ｈｕ ＣＸ， ｅｔ ａｌ． Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎ⁃
９７１１期　 　 　 　 　 　 　 　 顾美英等： 施用棉秆炭对新疆连作棉花根际土壤微生物群落结构和功能的影响　 　 　 　 　
ｓｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｒｉｆｏｌｉａｔｅ ｏｒａｎｇｅ ｓｅｅｄ⁃
ｌｉｎｇ ｔｏ ｂｉｏｃｈａｒ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｒｅｅ ｆｅｅｄｓｔｏｃｋｓ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
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ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ
Ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｉｌｓ， ２０１５， ５１： １８３－１９６
［１２］　 Ｌｉ Ｐ⁃Ｐ （李培培）， Ｈａｎ Ｙ⁃Ｌ （韩燕来）， Ｊｉｎ Ｘ⁃Ｋ （金
修宽）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｏｉｌ ｎｕ⁃
ｔｒｉｅｎｔｓ ａｎｄ ｍａｉｚｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｓａｎｄｙ ｓｏｉｌ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ （土壤通报）， ２０１４， ４５（５）： １１６４－１１６９
（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１３］　 Ｑｉ Ｒ⁃Ｐ （齐瑞鹏）， Ｚｈａｎｇ Ｌ （张　 磊）， Ｙａｎ Ｙ⁃Ｈ （颜
永毫）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｉｎｔｏ ｓｏｉｌｓ ｉｎ
ｓｅｍｉａｒｉｄ ｌａｎｄ ｏｎ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ
ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｕｌｋ ｄｅｎｓｉｔｙ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏ⁃
ｌｏｇｙ （应用生态学报）， ２０１４， ２５（８）： ２２８１－２２８８ （ｉｎ
Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１４］　 Ｂａｉａｍｏｎｔｅ Ｇ， Ｐａｓｑｕａｌｅ ＣＤ， Ｍａｒｓａｌａ Ｖ， ｅｔ ａｌ． Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓａｎｄｙ⁃ｃｌａｙ ｓｏｉｌ ｂｙ ｂｉｏｃｈａｒ ａｍｅｎｄｍｅｎｔｓ．
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｌｓ ａｎｄ Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ， ２０１５， １５： ８１６－８２４
［１５］　 Ｌｉ Ｍ （李　 明）， Ｌｉ Ｚ⁃Ｐ （李忠佩）， Ｌｉｕ Ｍ （刘　 明），
ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒａｗ ｂｉｏｃｈａｒ ｏｎ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ａｎｄ
ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｒｅｄ ｐａｄｄｙ ｓｏｉｌ． Ｓｃｉｅｎ⁃
ｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉｃａ （中国农业科学）， ２０１５， ４８（７）：
１３６１－１３６９ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１６］　 Ｙａｏ Ｈ⁃Ｙ （姚红宇）， Ｔａｎｇ Ｇ⁃Ｍ （唐光木）， Ｇｅ Ｃ⁃Ｈ
（葛春辉）， ｅｔ ａｌ． Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｃｏｍｐｏ⁃
ｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ⁃ｃｈａｒ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｍ⁃
ｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ （农业工程学报）， ２０１３， ２９
（７）： １９９－２０６ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１７］　 Ｌｉ Ｑ （李 　 琦）， Ｌｉａｏ Ｎ （廖 　 娜）， Ｚｈａｎｇ Ｎ （张
妮）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ａｎｄ ｉｔｓ ｂｉｏｃｈａｒ ｏｎ ａｍ⁃
ｍｏｎｉａ ｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ ｄｒｉｐ ｉｒｒｉｇａｔｅｄ ｃｏｔｔｏｎ ｆｉｅｌｄ．
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｏ⁃Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ （农业环境科学学
报）， ２０１４， ３３（１０）： １９８７－１９９４ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１８］　 Ｍａ Ｙ⁃Ｒ （马彦茹）， Ｙａｎｇ Ｘ⁃Ｈ （杨新华）， Ｇｅ Ｃ⁃Ｈ
（葛春辉）， ｅｔ ａｌ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｖａｉ⁃
ｌａｂｌｅ Ｐ ａｎｄ Ｋ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｂｉｏｃｈａｒ．
Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （新疆农业科学）， ２０１４，
５１（４）： ６６０－６６６ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１９］　 Ｍｉｒａｎｓａｒｉ Ｍ． Ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ
ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ． Ａｃｔａ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉａｅ Ｐｌａｎｔａｒｕｍ， ２０１３， ３５：
３０７５－３０８４
［２０］　 Ｈｅ Ｌ⁃Ｌ （何莉莉）， Ｙａｎｇ Ｈ⁃Ｍ （杨慧敏）， Ｚｈｏｎｇ Ｚ⁃Ｋ
（钟哲科）， ｅｔ ａｌ． ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ
ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｆａｒｍｌａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｂｉｏｃｈａｒ．
Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ （生态学报）， ２０１４， ３４（１５）：
４２８８－４２９４ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［２１］　 Ｈｏｕ Ｙ⁃Ｈ （侯亚红）， Ｗａｎｇ Ｌ （王　 磊）， Ｆｕ Ｘ⁃Ｈ （付
小花）， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｔｏ ｓｔｒａｗ ａｎｄ
ｓｔｒａｗ ｂｉｏｃｈａｒ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．
Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ （工业微生物）， ２０１４， ４４（５）：
７－１３ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［２２］　 Ｌｉｕ Ｈ⁃Ｊ （刘鸿骄）， Ｈｏｕ Ｙ⁃Ｈ （侯亚红）， Ｗａｎｇ Ｌ （王
磊）． Ａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅｅｄ ｓｔｒａｗ ｂｉｏｃｈａｒ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ
ｔｏ ｓａｌｔｙ ｓｏｉｌ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｏｆ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ｐｏｉｎｔ． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ⁃
ｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （环境科学与技术）， ２０１４，
３７（１）： ７５－８０ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［２３］　 Ｗｕ ＦＰ， Ｊｉａ ＺＫ， Ｗａｎｇ ＳＧ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ
ｗｈｅａｔ ｓｔｒａｗ ａｎｄ ｉｔｓ ｂｉｏｃｈａｒ ｏｎ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ
ａｎｄ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ａ Ｃｈｅｒｎｏｚｅｍｉｃ ｓｏｉｌ． Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ
Ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｉｌｓ， ２０１３， ４９： ５５５－５６５
［２４］　 Ｊｉｎ Ｈ． Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｌｉｆｅ Ｃｏｌｏｎｉｚｉｎｇ Ｂｉｏ⁃
ｃｈａｒ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈａｒ⁃ａｍｅｎｄｅｄ Ｓｏｉｌｓ． ＰｈＤ Ｔｈｅｓｉｓ． Ｉｔｈａｃａ，
ＮＹ： Ｃｏｒｎｅｌｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ２０１０
［２５］　 Ｙａｏ Ｈ⁃Ｙ （姚槐应）， Ｈｕａｎｇ Ｃ⁃Ｙ （黄昌勇）． Ｓｏｉｌ Ｍｉｃ⁃
ｒｏｂｉａｌ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ． Ｂｅｉｊｉｎｇ：
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓｓ， ２００６ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［２６］　 Ｓｃｈｍｉｄｔ ＭＷＩ， Ｎｏａｃｋ ＡＧ． Ｂｌａｃｋ ｃａｒｂｏｎ ｉｎ ｓｏｉｌｓ ａｎｄ
ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ： Ａｎａｌｙｓｉｓ， ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ， ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， ａｎｄ
ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ． Ｇｌｏｂａｌ Ｂｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｙｃｌｅｓ， ２０００，
１４： ７７７－７９３
［２７］　 Ｄｉｎｇ Ｙ⁃Ｌ （丁艳丽）， Ｌｉｕ Ｊ （刘　 杰）， Ｗａｎｇ Ｙ⁃Ｙ （王
莹莹）． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ｏｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｅｃｏｌｏｇｙ ｉｎ ａｇｒｉ⁃
ｃｕｌｔｕｒｅ ｓｏｉｌ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏ⁃
ｌｏｇｙ （应用生态学报）， ２０１３， ２４（１１）： ３３１１－ ３３１７
（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［２８］　 Ｈｕ Ｌ， Ｃａｏ ＬＸ， Ｚｈａｎｇ ＲＤ． Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｆｕｎｇａｌ ｔａｘｏｎ
ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ⁃
ｄｕｃｅｄ ｂｙ ｓｈｏｒｔ⁃ｔｅｒｍ ｂｉｏｃｈａｒ ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ｉｎ ｒｅｄ ｏｘｉｄｉｚｅｄ
ｌｏａｍ ｓｏｉｌ． Ｗｏｒｌｄ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏ⁃
ｌｏｇｙ， ２０１４， ３０： １０８５－１０９２
［２９］　 Ｌｉ Ｓ⁃Ｈ （李松昊）， Ｈｅ Ｄ⁃Ｈ （何冬华）， Ｓｈｅｎ Ｑ⁃Ｌ （沈
秋兰）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂａｍｂｏｏ ｃｈａｒｃｏａｌ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ
ｏｆ Ｔｒｉｆｏｌｉｕｍ ｒｅｐｅｎｓ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃ⁃
ｔｕｒｅ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ （应用生态学
报）， ２０１４， ２５（８）： ２３３４－２３４０ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［３０］　 Ｙａｏ Ｌ⁃Ｄ （姚玲丹）， Ｃｈｅｎｇ Ｇ⁃Ｈ （程广焕）， Ｗａｎｇ Ｌ⁃Ｘ
（王丽晓）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ
ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｓｏｉｌ． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ （环境
化学）， ２０１５， ３４（４）： ６９７－７０４ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［３１］　 Ｇｕ Ｓ⁃Ｙ （谷思玉）， Ｌｉ Ｘ⁃Ｊ （李欣洁）， Ｗｅｉ Ｄ （魏
丹）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ｏｎ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ
ａｎｄ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ ｏｆ ｓｏｙｂｅａｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ． Ｓｏｙｂｅａｎ
Ｓｃｉｅｎｃｅ （大豆科学）， ２０１４， ３３（３）： ３９３－３９７ （ｉｎ Ｃｈｉ⁃
ｎｅｓｅ）
［３２］　 Ｘｉｅ Ｇ⁃Ｘ （谢国雄）， Ｗａｎｇ Ｄ⁃Ｚ （王道泽）， Ｗｕ Ｙ （吴
耀）， ｅｔ ａｌ． Ａｍｅｌｉｏｒａｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｎ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｖｅｇｅｔａｂｌｅ ｓｏｉｌ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ａｇｒｉｃｕｌ⁃
ｔｕｒｅ （南方农业学报）， ２０１４， ４５（１）： ６７－７１ （ｉｎ Ｃｈｉ⁃
ｎｅｓｅ）
［３３］　 Ｃｈｅｎ Ｗ （陈　 伟）， Ｚｈｏｕ Ｂ （周　 波）， Ｓｕ Ｈ⁃Ｒ （束怀
瑞）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｎｄ ｂｉｏｃｈａｒ ｏｎ
ｒｏｏｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍａｌｕｓ
ｈｕｐｅｈｅｎｓｉｓ Ｒｅｈｄ． Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉｃａ （中国农业
科学）， ２０１３， ４６（１８）： ３８５０－３８５６ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［３４］　 Ｈｕａｎｇ Ｊ （黄 　 建）， Ｚｈａｎｇ Ｑ⁃Ｚ （张庆忠）， Ｄｕ Ｚ⁃Ｌ
（杜章留）， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏ⁃
ｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ａｇｒｏｅｃｏｓｙｓｔｅｍ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｇｒｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ （中国农业气象）， ２０１２， ３３ （ ２）：
２３２－２３９ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
０８１ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
［３５］　 Ｋｈｏｄａｄａｄ ＣＬＭ， Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｂ ＡＲ， Ｇｒｅｅｎｃ ＳＪ， ｅｔ ａｌ．
Ｔａｘａ⁃ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｃｏｍ⁃
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｐｙｒｏｇｅｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ａｍｅｎｄｍｅｎｔｓ． Ｓｏｉｌ
Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ２０１１， ４３： ３８５－３９２
［３６］　 Ｇｕ Ｍ⁃Ｙ （顾美英）， Ｌｉｕ Ｈ⁃Ｌ （刘洪亮）， Ｌｉ Ｚ⁃Ｑ （李
志强）， ｅｔ ａｌ． Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｏｉｌ ｎｕ⁃
ｔｒｉｅｎｔｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ
ｃｏｔｔｏｎ ｆｉｅｌｄｓ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ． Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉｃａ （中
国农业科学）， ２０１４， ４７（２０）： ４１２８－ ４１３８ （ ｉｎ Ｃｈｉ⁃
ｎｅｓｅ）
［３７］　 Ｗｕ Ｙ⁃Ｇ （乌英嗄）， Ｚｈａｎｇ Ｇ⁃Ｌ （张贵龙）， Ｌａｉ Ｘ （赖
欣）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｂａｃｔｅｒｉａｌ
ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｆｌｕｖｏｒ⁃ａｑｕｉｃ ｓｏｉｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｇｒｏ⁃Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ （农业环境科学学报 ），
２０１４， ３３（５）： ９６５－９７１ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［３８］　 Ｇｒａｂｅｒ ＥＲ， Ｈａｒｅｌ ＹＭ， Ｋｏｌｔｏｎ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｂｉｏｃｈａｒ ｉｍｐａｃｔ
ｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｐｅｐｐｅｒ ａｎｄ ｔｏｍａｔｏ
ｇｒｏｗｎ ｉｎ ｆｅｒｔｉｇａｔｅｄ ｓｏｉｌｌｅｓｓ ｍｅｄｉａ． Ｐｌａｎｔ ａｎｄ Ｓｏｉｌ， ２０１０，
３３７： ４８１－４９６
［３９］　 Ｋｏｌｔｏｎ Ｍ， Ｍｅｌｌｅｒ ＨＹ， Ｐａｓｔｅｒｎａｋ Ｚ， ｅｔ ａｌ． Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ
ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｓｏｉｌ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｏｔ⁃ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｂａｃｔｅ⁃
ｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｕｌｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ
ｐｅｐｐｅｒ ｐｌａｎｔｓ． Ａｐｐｌｉｅｄ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，
２０１１， ７７： ４９２４－４９３０
［４０］　 Ｗｅｉ Ｌ⁃Ｆ （魏兰芳）， Ｚｈｏｕ Ｌ⁃Ｈ （周丽洪）， Ｊｉ Ｇ⁃Ｈ （姬
广海）， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｒｉｃｅ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｌｅａｆ ｂｌｉｇｈｔ ｂｙ ａｎ⁃
ｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ｆｒｏｍ Ｌｙｓｏｂａｃｔｅｒ ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｕｓ ｓｔｒａｉｎ
１３⁃１． Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｃｈｉｎａ （微生物学通报）， ２０１４， ４０
（２）： ２７４－２８０ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［４１］　 Ｖａｌｌｉａｐｐａｎ Ｋ， Ｓｕｎ Ｗ， Ｌｉ ＺＹ． Ｍａｒｉｎｅ ａｃｔｉｎｏｂａｃｔｅｒｉａ ａｓ⁃
ｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｍａｒｉｎｅ ｏｒｇａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ ｉｎ
ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｎａｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｓ． Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０１４， ９８： ７３６５－７３７７
［４２］　 Ｚｈａｎｇ Ｗ （张　 薇）， Ｈｕ Ｙ⁃Ｇ （胡跃高）， Ｈｕａｎｇ Ｇ⁃Ｈ
（黄国和）， ｅｔ ａｌ． Ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ
ｐｅａｓｈｒｕｂ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｏｎ Ｎｏｒｔｈ Ｌｏｅｓｓ Ｐｌａｔｅａｕ ｏｆ Ｃｈｉｎａ．
Ａｃｔａ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ （微生物学报）， ２００７， ４７
（５）： ７５１－７５６ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［４３］　 Ｑｉｕ Ｈ⁃Ｄ （邱宏端）， Ｘｕ Ｓ⁃Ｎ （徐姗楠）， Ｃａｉ Ｙ⁃Ｃ （蔡
玉婵）， ｅｔ ａｌ． Ａｎｔａｇｏｎｉｓｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｏｕｒ ｓｔｒａｉｎｓ ｏｆ Ｒｈｏ⁃
ｄｏｓｐｉｒｉｌｌａｃｅａｅ ａｎｄ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉ⁃
ｎｅｅｒｉｎｇ （农业工程学报）， ２００８， ２４（２）： １９４－１９８ （ｉｎ
Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介　 顾美英，女，１９７４年生，副研究员． 主要从事土壤
微生物生态学研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｇｍｙｘｊ２００８＠ １６３．ｃｏｍ
责任编辑　 肖　 红
顾美英， 唐光木， 刘洪亮， 等． 施用棉秆炭对新疆连作棉花根际土壤微生物群落结构和功能的影响． 应用生态学报， ２０１６， ２７
（１）： １７３－１８１
Ｇｕ Ｍ⁃Ｙ， Ｔａｎｇ Ｇ⁃Ｍ， Ｌｉｕ Ｈ⁃Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｂｉｏｃｈａｒ ｏｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｒｏｐ⁃
ｐｉｎｇ ｃｏｔｔｏｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ， Ｃｈｉｎａ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， ２０１６， ２７（１）： １７３－１８１ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
１８１１期　 　 　 　 　 　 　 　 顾美英等： 施用棉秆炭对新疆连作棉花根际土壤微生物群落结构和功能的影响