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土壤微生物与土壤有机质分解及碳、氮元素循环等生态过程密切相关，其丰度、群落结构特征及其变化规律等均为反应土壤质量及生态功能的重要指标。畜禽粪肥大量施用致使粪肥微生物及其养分物质进入农田，直接或间接的影响了土壤微生物群落。然而，关于不同类型及浓度粪肥施用后农田土壤微生物组成结构变化的系统性研究相对较少，且粪肥施用对土壤微生物群落的直接和间接影响仍有待研究。本论文选取上海崇明区玉米地开展田间实验，采用Illumina Miseq高通量测序技术研究典型粪肥（鸡粪、猪粪、猪粪型有机肥）及不同浓度（2kg·m-2、4kg·m-2和6kg·m-2）有机肥施用条件下玉米苗期、三叶期、灌浆期和成熟期内土壤微生物群落多样性及组成结构的变化，并结合粪肥微生物及土壤呼吸速率、pH值、土壤养分与重金属等探讨微生物群落对粪肥施用的响应机制。主要研究结果如下：
（1）粪肥理化性质及其微生物检测结果显示：有机肥中养分及重金属的含量均较鲜粪低，其有机质、全氮、全磷、速效氮及速效磷均显著低于猪粪与鸡粪（p＜0.05）；而其As、Cr及Pb相对鸡粪分别降低了78.13%、48.39%与22.10%，Cr及As相对猪粪分别降低了67.44%与40.00%。粪肥优势菌门均为厚壁菌门（Firmicutes），占比为53.12~66.41%。猪粪优势菌属梭菌属（Clostridium）与密螺旋体属（Treponema）均为致病菌，占比为11.67%与9.02%；而有机肥优势菌芽孢杆菌属（Bacillus）及热双歧菌属（Thermobifida）为有机质降解菌，占比为32.16%与11.28%。鲜粪中的埃希氏杆菌（Escherichia）、肠球菌属（Enterococcus）等致病菌在有机肥中并未检出。
（2）不同粪肥施用土壤的环境因子检测结果显示：鸡粪和有机肥施用后土壤pH值分别平均降低了0.29与0.25，有利于调节土壤酸碱度。有机肥施用土壤养分含量最高，其速效钾、速效磷、全氮及有机质含量在成熟期仍比对照组分别高出155.08%、63.93%、56.46%与22.00%。猪粪施用增加了土壤Cr及As的含量，后期其土壤Cr含量相对于其他处理增加38%左右，而As相对于对照和有机肥施用土壤增加了14%左右。施肥均可提高土壤呼吸速率，在整个生长周期的有机肥、猪粪及鸡粪施用土壤中比对照组分别高出1.86倍、1.75倍与1.27倍。
（3）不同粪肥施用土壤的微生物测序结果显示：猪粪施用降低了土壤微生物多样性，其土壤细菌Shannon指数在三个时期中均显著低于对照组（p＜0.05）。施肥土壤中有机质合成关键细菌放线菌门（Actinobacteria）在后期大幅度降低，其相对丰度在成熟期的鸡粪、猪粪及有机肥土壤中相对于对照组分别降低了37.93%、25.73%与24.42%。粪肥施用后，MND1属、mle1_7属与Ellin6067属等亚硝化细菌的相对丰度均大幅度降低。原鸡粪和猪粪中的埃希氏杆菌属、肠球菌属等致病菌在对照及有机肥施用土壤中未检出，但在前期两种鲜粪施用土壤中均有富集，对土壤环境存在一定危害。施用有机肥可使黄杆菌属（Flavobacterium）、热双岐菌属（Thermobifida）及芽孢杆菌属等参与有机质分解的有益菌属在土壤中大量富集。
（4）不同浓度有机肥施用土壤的环境因子及其微生物检测结果显示：增加施肥量提高了土壤有机质、全氮、全磷、速效钾及速效磷的含量，其中速效钾浓度在三叶期以后可随施肥量增加而显著提高（p＜0.05）；还提高了土壤呼吸速率，增加2kg·m-2的施肥量可使其提高22.20~32.30%。增加施肥量促进了有机质分解菌热双歧菌属的生长，其相对丰度在苗期、灌浆期均随施肥量增加而显著增加（p＜0.05）；同时促进了固氮细菌Adhaeribacter属的生长，其相对丰度在成熟期施肥量为6kg·m-2的土壤中比施肥量为2kg·m-2与4kg·m-2的土壤分别高出72.80%与35.66%；此外，还抑制了硝化螺旋菌门（Nitrospirae）和硝化螺菌属（Nitrospira）等硝化细菌的生长，施肥量每增加2kg·m-2时，硝化螺旋菌门的相对丰度可降低15.31~20.09%，而硝化螺菌属的相对丰度可降低16.34~17.96%。
（5）土壤微生物与环境因子相关性分析结果显示：速效磷可促进土壤微生物生长，其与土壤细菌Ace指数在不同土壤中均呈显著正相关（p＜0.05），且在各施肥土壤中与土壤优势菌门变形菌门（Proteobacteria）呈显著正相关（p＜0.05）。重金属Cr及Pb等不利于土壤细菌的生长，二者与土壤细菌Ace指数均为负相关，且在有机肥施用土壤中可达显著水平（p＜0.05），同时，二者与变形菌门和拟杆菌门（Bacteroidetes）等高丰度菌门均为负相关，且在两种以上土壤中达显著水平（p＜0.05）。
（1）粪肥理化性质及其微生物检测结果显示：有机肥中养分及重金属的含量均较鲜粪低，其有机质、全氮、全磷、速效氮及速效磷均显著低于猪粪与鸡粪（p＜0.05）；而其As、Cr及Pb相对鸡粪分别降低了78.13%、48.39%与22.10%，Cr及As相对猪粪分别降低了67.44%与40.00%。粪肥优势菌门均为厚壁菌门（Firmicutes），占比为53.12~66.41%。猪粪优势菌属梭菌属（Clostridium）与密螺旋体属（Treponema）均为致病菌，占比为11.67%与9.02%；而有机肥优势菌芽孢杆菌属（Bacillus）及热双歧菌属（Thermobifida）为有机质降解菌，占比为32.16%与11.28%。鲜粪中的埃希氏杆菌（Escherichia）、肠球菌属（Enterococcus）等致病菌在有机肥中并未检出。
（2）不同粪肥施用土壤的环境因子检测结果显示：鸡粪和有机肥施用后土壤pH值分别平均降低了0.29与0.25，有利于调节土壤酸碱度。有机肥施用土壤养分含量最高，其速效钾、速效磷、全氮及有机质含量在成熟期仍比对照组分别高出155.08%、63.93%、56.46%与22.00%。猪粪施用增加了土壤Cr及As的含量，后期其土壤Cr含量相对于其他处理增加38%左右，而As相对于对照和有机肥施用土壤增加了14%左右。施肥均可提高土壤呼吸速率，在整个生长周期的有机肥、猪粪及鸡粪施用土壤中比对照组分别高出1.86倍、1.75倍与1.27倍。
（3）不同粪肥施用土壤的微生物测序结果显示：猪粪施用降低了土壤微生物多样性，其土壤细菌Shannon指数在三个时期中均显著低于对照组（p＜0.05）。施肥土壤中有机质合成关键细菌放线菌门（Actinobacteria）在后期大幅度降低，其相对丰度在成熟期的鸡粪、猪粪及有机肥土壤中相对于对照组分别降低了37.93%、25.73%与24.42%。粪肥施用后，MND1属、mle1_7属与Ellin6067属等亚硝化细菌的相对丰度均大幅度降低。原鸡粪和猪粪中的埃希氏杆菌属、肠球菌属等致病菌在对照及有机肥施用土壤中未检出，但在前期两种鲜粪施用土壤中均有富集，对土壤环境存在一定危害。施用有机肥可使黄杆菌属（Flavobacterium）、热双岐菌属（Thermobifida）及芽孢杆菌属等参与有机质分解的有益菌属在土壤中大量富集。
（4）不同浓度有机肥施用土壤的环境因子及其微生物检测结果显示：增加施肥量提高了土壤有机质、全氮、全磷、速效钾及速效磷的含量，其中速效钾浓度在三叶期以后可随施肥量增加而显著提高（p＜0.05）；还提高了土壤呼吸速率，增加2kg·m-2的施肥量可使其提高22.20~32.30%。增加施肥量促进了有机质分解菌热双歧菌属的生长，其相对丰度在苗期、灌浆期均随施肥量增加而显著增加（p＜0.05）；同时促进了固氮细菌Adhaeribacter属的生长，其相对丰度在成熟期施肥量为6kg·m-2的土壤中比施肥量为2kg·m-2与4kg·m-2的土壤分别高出72.80%与35.66%；此外，还抑制了硝化螺旋菌门（Nitrospirae）和硝化螺菌属（Nitrospira）等硝化细菌的生长，施肥量每增加2kg·m-2时，硝化螺旋菌门的相对丰度可降低15.31~20.09%，而硝化螺菌属的相对丰度可降低16.34~17.96%。
（5）土壤微生物与环境因子相关性分析结果显示：速效磷可促进土壤微生物生长，其与土壤细菌Ace指数在不同土壤中均呈显著正相关（p＜0.05），且在各施肥土壤中与土壤优势菌门变形菌门（Proteobacteria）呈显著正相关（p＜0.05）。重金属Cr及Pb等不利于土壤细菌的生长，二者与土壤细菌Ace指数均为负相关，且在有机肥施用土壤中可达显著水平（p＜0.05），同时，二者与变形菌门和拟杆菌门（Bacteroidetes）等高丰度菌门均为负相关，且在两种以上土壤中达显著水平（p＜0.05）。