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中 国 农 业 气 象 第 45 卷 232 中国农业气象（Chinese Journal of Agrometeorology）2024 年doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.03.002 谭小敏,吕开源,马惠,等.秸秆还田模式下种植密度对玉米根际土壤真菌群落的影响及其驱动因素分析J.中国农业气象,2024,45(3):232-244 秸秆还田模式下种植密度对玉米根际土壤真菌群落的影响及其驱动因素分析*谭小敏1，吕开源1，马 惠1，吴宏亮1，赵如浪2，康建宏1*，吴 娜1（1.宁夏大学农学院，银川 750021；2.宁夏农林科学院农作物研究所，银川 750002）摘要：秸秆还田和适宜的种植密度有利于改良土壤理化性质，优化微生物群落结构。本研究采用 Illumina MiSeq高通量测序技术，在宁夏引黄灌区玉米农田开展连续 5a 设置裂区试验，探讨不同秸秆还田模式（H1：秸秆粉碎深翻还田、H0：秸秆不还田）和种植密度（D1：67500 株hm2、D2：82500 株hm2、D3：97500 株hm2）下玉米成熟期根际土壤真菌多样性、群落结构的变化及其驱动因素。结果表明：（1）秸秆还田模式和种植密度两因素交互效应极显著提高了土壤真菌群落 Chao1 指数、ACE 指数及香农指数（P0.01），以 H1D2 处理下最高。（2）农田玉米根际土壤真菌群落主要由子囊菌门（63.50%81.82%）、担子菌门（4.83%18.03%）和被孢霉门（3.18%9.61%）等 14 个门及 509 个属的真菌组成，真菌群落组成分析表明，秸秆还田模式各密度处理间群落结构不同，优势菌门和优势菌属相对丰度差异较大。（3）秸秆还田模式和种植密度两因素交互效应极显著降低土壤 pH 值，提高了有机质、碱解氮及速效磷含量（P0.01），以 H1D2 处理下最高。Pearson 相关分析表明，土壤 pH 值、有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量与真菌 多样性呈显著或极显著的相关性；土壤 pH 值与枝孢菌属（Cladosporium）相对丰度呈显著负相关（P0.05），有机质、全磷、碱解氮、速效钾含量与枝孢菌属（Cladosporium）相对丰度呈显著正相关（P0.05），有机质含量与毛壳菌属（Chaetomium）相对丰度呈显著负相关（P0.05）。RDA 分析表明全氮、有机质、速效钾和 pH 值是驱动秸秆还田模式下各密度处理中玉米根际土壤真菌群落变异的主要环境因子。本研究中，秸秆还田结合种植密度 82500 株hm2处理，对提高农田土壤肥力和改善根际土壤真菌多样性最有利。关键词：秸秆还田；种植密度；土壤理化性质；真菌多样性；真菌群落结构 Effects of Planting Density on Fungal Community in Maize Rhizosphere Soil and Its Driving Factors under Straw Returning Mode TAN Xiao-min1,LV Kai-yuan1,MA Hui1,WU Hong-liang1,ZHAO Ru-lang2,KANG Jian-hong1,WU Na1(1.College of Agriculture,Ningxia University,Yinchuan 750021,China;2.Institute of Crop Research,Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences,Yinchuan 750002)Abstract:Straw return and appropriate planting density are beneficial for improving soil physicochemical properties and optimizing microbial community structure.This study investigated the effect of different straw-returning modes(H1:straw crushing deep plowing back to the field,H0:straw was not returned to the field)and different planting densities(D1:67500plantsha1,D2:82500plantsha1,D3:97500plantsha1)on the diversity and community *收稿日期：20230520 基金项目：宁夏高质量发展与生态保护科技创新示范项目（NGSB2021302）；宁夏区重点研发项目（2019BBF02003；2018BBF02018）；宁夏自然科学基金（2021AAC03072）*通讯作者：康建宏，教授，主要从事玉米秸秆还田影响机理研究，E-mail： 第一作者联系方式：谭小敏，E-mail： 第 3 期 谭小敏等：秸秆还田模式下种植密度对玉米根际土壤真菌群落的影响及其驱动因素分析 233structure of rhizosphere fungi at maize maturity using Illumina MiSeq high-throughput sequencing technology.The study was established as a split-plot experiment and conducted on maize farmland of the Yinhuang Irrigation area in Ningxia for five consecutive years.Results showed that:(1)the interaction effect of straw return mode and planting density was highly significant for the Chao1 index,ACE index,and Shannon index of soil fungal communities(P0.01),with the indexes being highest under the H1D2 treatment.(2)Soil fungal community in the inter-root area of maize in the farmland was mainly composed of fungi from 509 genera in 14 phyla,such as Ascomycota(63.50%-81.82%),Basidiomycota(4.83%18.03%),and Mortierellomycota(3.18%9.61%),etc.The structure of the fungal community differed among different density and straw return mode combinations,and the relative abundance of the dominant phyla and genera varied greatly.(3)The interaction of straw return mode and planting density significantly influenced the soil pH,organic matter,alkaline dissolved nitrogen,and quick-acting phosphorus content(P0.01),with H1D2 treatment being the optimal treatment combination.Pearsons correlation analysis showed that there were significant or highly significant correlations among soil pH,organic matter,total nitrogen,total phosphorus,alkaline dissolved nitrogen,quick-acting phosphorus,quick-acting potassium content,and the-diversity of the fungi.Soil pH was significantly and negatively correlated with the relative abundance of Cladosporium(P0.05).Organic matter,total phosphorus,alkaline-dissolved nitrogen.And quick-acting potassium content were significantly and positively correlated with the relative abundance of Cladosporium(P0.05).Organic matter content was significantly and negatively correlated with the relative abundance of Chaetomium(P0.05).RDA analyzes showed that total nitrogen,organic matter,fast-acting potassium,and pH were the main environmental factors that drive the variation of soil fungal communities in maize rhizosphere at different densities under different straw return patterns.In this study,straw return combined with a planting density of 82500 plantsha1 was optimum for increasing farmland soil fertility and improving inter-root soil fungal diversity.Key words:Straw returning;Planting density;Soil physicochemical properties;Fungal diversity;Fungal community structure 土壤微生物是农田生态系统的重要活跃类群，是土壤养分循环的主要驱动者1，其多样性以及群落结构的变化能快速响应外界环境因素变化，易受到土壤 pH 值和土壤养分等理化性质的影响，是评价土壤质量的重要指标23。连续长期秸秆还田对于培肥地力具有积极的作用，而适宜的种植密度是高产稳产的重要保障45，两项措施共同作用对土壤微环境的影响较大，进而对土壤微生物群落结构产生影响，在此基础上探究这一影响的规律，对优化土壤微生态环境和提高土壤生产力具有重要意义。前人针对不同秸秆还田模式和种植密度对土壤微生物的影响开展了相关研究。刘慧屿等6研究表明，在温度适宜的条件下，秸秆还田可以促进土壤微生物多样性的提高。秸秆中含有丰富的有机碳和大量的氮、磷、钾等矿质营养元素，将其还田能提高土壤养分含量，为微生物的繁殖提供营养物质，促进微生物的生长，并提高微生物的活性7。大量研究表明，微生物可以影响还田秸秆在土壤中的分解速度810。还田秸秆中的纤维素、半纤维素和蛋白质等物质正是在微生物的作用下逐渐腐解和发酵后转化成土壤有机质，而秸秆腐熟过程中难以分解的木质纤维素也能通过微生物直接转化成腐殖质，提高土壤肥力1112。且随着种植密度的增加，作物根际微生物总量呈现先增加后减少的趋势13。宁夏引黄灌区是中国西北地区重要的商品粮生产基地，其粮食产量连续 9a 稳定在 370 万 t 以上。近年来，区内耕层土壤有机质含量降低，土壤养分不足，面临由于黄河年径流量减少导致区内灌溉水利用受到限制等严重问题14，从而抑制了作物生长，影响微生物群落结构。土壤真菌数量在土壤微生物中的占比仅次于细菌，占微生物总量的 20%30%，是腐解秸秆腐熟过程中积累的不易分解的木质素的优势菌群，其腐解效率一般高于细菌15，在补充有机质和减缓耕地土壤有机质下降的过程中发挥着不可或缺的作用。目前，宁夏引黄灌区针对不同秸秆还田模式或不同种植密度单一因素下对土壤微生物 中 国 农 业 气 象 第 45 卷 234 多样性和群落结构均有研究报道，而对这 2 因素结合交互效应鲜见报道。因此，本研究通过高通量测序技术探究宁夏引黄灌区秸秆还田模式下种植密度对玉米根际土壤真菌群落的影响及其驱动因素，以期为该区秸秆还田技术的应用推广、玉米适宜种植密度的筛选和农田生态系统多样性、土壤肥力的提高提供技术支撑。1 材料与方法 1.1 试验区概况 研究基于宁夏农林科学院农作物研究所永宁望洪基地（3818N,10612E）的长期秸秆还田定位试验。试验田建立于 2016 年 4 月，地势平坦，海拔高度1087m，年平均气温8.7，年降水量160280mm，年蒸发量约 1489mm，全年无霜期 170d，全年10积温约 3245.8d。前茬作物为玉米，土壤类型为灌淤土。试验前土壤 pH 值为 7.16，全氮 1.05 gkg1，碱解氮 36.51mgkg1，有机质 15.20gkg1，速效磷 45.98mgkg1，速效钾 169.47mgkg1。1.2 试验设计 长期定位试验采用两因素裂区设计，主区为秸秆还田模式，分别为秸秆不还田（H0）和秸秆粉碎深翻还田（H1），副区为种植密度，根据当地习惯（82500 株hm2）增加和减少 18%，分别设为 67500株hm2（低密）、82500 株hm2（中密）和 97500株hm2（高密），记作 D1、D2 和 D3。试验共 6 个处理，每个处理 3 个重复，共 18 个小区，小区面积45m2。供试玉米品种为先玉 335。玉米宽窄行种植，种子播深 510cm，种植密度按各处理对应进行。每年在籽粒直收后，秸秆还田地块将前茬作物所产全部秸秆直接切碎成 5cm 左右的小段进行粉碎深翻还田，深度 30cm 左右。各处理玉米全生育期总施氮肥量相同，为 375kghm2，基追比为 6:4，于拔节期大喇叭口期追施氮肥 150kghm2，磷、钾肥用量遵循当地大田用量，分别为 138kghm2和 120kghm2，均一次性底施，其它田间管理同当地玉米生产。于试验第 5 年玉米收获期即 2021 年 9 月 25 日，采用“S”型随机取样法采集根际土壤（020cm）样本，每个处理采集 5 个土样，共 30 个土样。剔除根系、杂草、石子等杂物迅速过 1mm 网筛，将过筛后的一部分土壤装入冻存管中，置于液氮中带回实验室，保存于80冰箱中，用于土壤真菌群落测定，另一部分自然风干后用于土壤理化性质的测定。1.3 指标测定 土壤理化性质测定：土壤理化性质参考土壤农化分析标准方法16，土壤 pH 值采用 PHS-3E 型号台式酸度计测定（水土比 5:1）；土壤有机质采用重铬酸钾硫酸氧化法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；速效磷采用 0.5molL1 NaHCO3（pH8.5）钼锑抗比色法测定；速效钾采用火焰光度计法测定。DNA 提取与高通量测序：使用 DNeasy PowerSoil Pro Kit 试剂盒提取土壤真菌总 DNA，检测 DNA 浓度和纯度后使用 1%的琼脂糖凝胶电泳检测抽提的土壤真菌 DNA 质量。采用上游引物 1TS1F（5-CTTGGTCATTAGAGGAAGTAA-3）和下游引物1TS2R（5-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3）对真菌 DNA 的 ITS rRNA 的（1TS1F-1TS2R）区进行 PCR扩增。PCR 反应体系参照说明书。之后对纯化后的PCR 产物进行建库，得到最终文库后，采用 Illumina MiSeq PE300 平台对 PCR 产物进行双端测序。土壤真菌DNA的提取和土壤真菌测序委托上海某公司完成。测序所得序列经处理后，使用 Uparse 软件1718按照 97%相似性对序列进行 OTU 聚类。基于 OTUs聚类注释结果使用 Mothur 软件19计算 Chao1、ACE、Simpson 和 Shannon 指数。1.4 数据分析 使用 Excel 2019 进行数据整理，采用 SPSS 26.0软件中的双因素方差分析法（Two-way ANOVA）对各处理间各指标的平均值进行差异显著性检验（LSD法，=0.05）；基于 R 分析生成韦恩图、优势真菌门属热图；皮尔森（Pearson）相关性分析用于表示土壤环境因子与真菌 多样性及真菌群落结构相关性；Canoco 5.0 软件对土壤理化性质和真菌群落进行冗余分析。2 结果与分析 2.1 还田模式下种植密度对根际土壤真菌群落多样性的影响 2.1.1 土壤真菌 OTU 分布特征 利用 Venn 图可展示多组或多个样本中所共有和独有的 OTU 数目，直观表现各样本间 OTU 组成相似性及重叠情况，如图 1 所示。由图可见，30 个样本共获得 1040 个真菌 OTU，其中 6 个处理共有的OTU 数为 550 个，占 OTU 总数的 52.88%。秸秆不还田模式下，H0D1（低密）、H0D2（中密）和 H0D3（高密）处理中特有的 OTU 数分别为 65、72 和 63第 3 期 谭小敏等：秸秆还田模式下种植密度对玉米根际土壤真菌群落的影响及其驱动因素分析 235个，分别占总 OTU 数的 6.25%、6.92%和 6.06%；秸秆还田模式下，H1D1（低密）、H12D2（中密）和H1D3（高密）处理中特有的 OTU 数分别为 94、114和 82 个，分别占总 OTU 数的 9.04%、10.96%和7.88%。可见，秸秆还田模式下 D1、D2 和 D3 三种种植密度处理中，玉米根际土壤真菌群落的 OTU 数比不还田模式下分别提升了 4.72%、6.75%和 3.10%，其中 D2（中密）处理中提高的幅度最大，说明秸秆还田显著影响了土壤真菌群落的组成，其中对中等种植密度（D2）处理的影响最大。图 1 处理间玉米根际土壤真菌 OTU 分布 Venn 图 Fig.1 Venn diagram of fungal OTU distribution in maize rhizosphere soil among treatments 2.1.2 土壤真菌群落 多样性 由表 1 可以看出，秸秆还田模式结合不同种植密度交互效应极显著增加了 Chao1 指数、ACE 指数及香农指数（P0.01）。秸秆不还田模式下，H0D2（中密）处理 ACE 指数与香农指数均显著高于 H0D1（低密）、H0D3（高密）（P0.05），表明秸秆不还田模式下 H0D2（中密）处理真菌群落丰富度和多样性最高；秸秆还田模式下，H1D2（中密）处理 Chao1指数、ACE 指数及香农指数均显著高于 H1D1（低密）、H1D3（高密）（P1%以上的菌属有瓶毛壳属（Lophotrichus）、被孢霉属（Mortierella）、unclassified_k_Fungi 菌属、篮状菌属（Talaromyces）、帚枝霉属（Sarocladium）、镰孢霉属（Fusarium）、交链孢霉属（Alternaria）、裂壳菌属（Schizothecium）、unclassified_f_Pezizaceae菌属、unclassified_f_Agaricales 菌属、unclassified_f_ Sordariomycetes 菌属、金孢属（Chrysosporium）、斑褶菇属（Panaeolus）及其他菌属。秸秆不还田模式下，H0D2（中密）处理枝孢菌属（Cladosporium）较其他处理间相对丰度高 8.5%16.41%；H0D3（高密）处理毛壳菌属（Chaetomium）和unclassified_p_Ascomycota菌属较其他处理间相对丰度分别高 170.00%172.57%、39.08%134.63%。秸秆还田模式下，H1D2（中密）处理枝孢菌属（Cladosporium）较其他处理间相对丰度高 16.44%90.54%；H1D3（高密）处理毛壳菌属（Chaetomium）和unclassified_p_Ascomycota菌属较其他处理间相对丰度分别高 9.47%159.04%、17.71%20.17%。与秸秆不还田模式相比，秸秆还田模式下平均各密度处理枝孢菌属和unclassified_p_Ascomycota菌属相对 第 3 期 谭小敏等：秸秆还田模式下种植密度对玉米根际土壤真菌群落的影响及其驱动因素分析 237 图 3 处理间玉米根际土壤真菌属水平相对丰度的比较 Fig.3 Comparison of relative abundance of fungal groups at genus level in maize rhizosphere soil among treatments 丰度分别提升了 58.13%和 27.39%，毛壳菌属相对丰度降低了 0.61%。2.3 还田模式下种植密度对土壤真菌群落影响的驱动因素分析 2.3.1 土壤理化性质的变化 由表 2 可见，不同秸秆还田模式各种植密度下，农田玉米根际土壤化学性质表现出了差异性。秸秆还田与不还田两种模式下，随着种植密度的增加，土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷以及速效钾含量呈现先增加后减少的趋势，均在中等密度（即 H0D2 和 H1D2）处理下达到最大值，而 pH 值呈现先减少后增加的趋势，在高密度（即 H0D3 和H1D3）处理下达到最大值，但各指标处理间差异显著性不一致。与秸秆不还田模式相比，秸秆还田模式下 D1、D2 和 D3 三种种植密度处理中，玉米根际土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷及速效钾含量均有所提高，pH 值均有所下降，其中有机质含量分别提升了 14.54%、27.04%和 16.64%；全磷分别提升了 6.98%、12.12%和 8.13%；碱解氮分别提升了 25.74%、44.01%和 28.30%；速效磷分别提升了18.37%、26.16%和 23.02%，可见有机质、全磷、碱解氮及速效磷含量在 D2（中密）处理中提高的幅度最大，说明秸秆还田有利于土壤养分含量的提高，其中对中等种植密度（D2）处理的影响最大。表 2 处理间玉米根际土壤理化性质的比较 Table 2 Comparison of physicochemical properties of maize rhizosphere soil among treatments 还田模式 Return mode 种植密度 Planting density pH 土壤有机质 SOM(gkg1)全氮 TN(gkg1)全磷 TP(gkg1)碱解氮 AN(mgkg1)速效磷 AP(mgkg1)速效钾 AK(mgkg1)D1 7.880.04b 13.620.43a 1.310.02b 1.290.02b 34.571.06a 45.190.13b 174.627.77a D2 7.840.04a 13.830.45a 1.340.01a 1.320.02a 35.700.80a 48.171.15a 178.545.61a H0 D3 8.030.02a 12.320.39b 1.230.04c 1.230.02c 28.450.91b 41.402.13c 170.563.42a D1 7.380.02c 15.600.11b 1.430.03a 1.380.01b 43.470.21b 53.491.01b 209.7112.19aD2 7.330.02b 17.570.36a 1.440.03a 1.480.06a 51.411.58a 60.771.39a 211.309.88a H1 D3 7.430.02a 14.370.38c 1.370.01b 1.330.01a 36.500.53c 50.931.04c 189.317.40b H*D NS NS NS NS NS NS NS HD*NS*NS 中 国 农 业 气 象 第 45 卷 238 双因素方差分析结果表明（表 2），秸秆还田处理极显著降低了土壤 pH 值（P0.01），显著增加了有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷及速效钾的含量（P0.05）；秸秆还田模式结合不同种植密度两因素交互效应极显著降低了土壤 pH 值，提高了有机质、碱解氮及速效磷含量（P0.01），显著提高了全磷含量（P0.05）。2.3.2 土壤理化性质与真菌群落 多样性的关系 Pearson 相关分析表明，真菌群落 多样性与土壤理化性质间存在相关性。由表 3 可见，土壤真菌群落 Chao1 指数与 pH 值极显著负相关（P0.01），与 TN 值及 AK 值极显著正相关（P0.01）；ACE 指数与 pH 值显著负相关（P0.05），与 TN 值显著正相关（P0.05），与 AN 值及 AK 值极显著正相关（P0.01）；Shannon 指数与 pH 值显著负相关（P0.05），与 TN 值极显著正相关（P0.01）；Simpson指数与 pH 值极显著正相关（P0.01），与 SOM 值、TP 值、AN 值及 AK 值显著负相关（P0.05），与 AP值极显著负相关（P0.01）。2.3.3 土壤理化性质与真菌群落相对丰度的关系 Pearson 相关分析表明，真菌群落属水平相对丰度与土壤理化性质间存在相关性。由图 4 可见，枝孢菌属（Cladosporium）相对丰度与 pH 值显著负相关（P0.05），与 TP、SOM、AN 及 AK 值显著正相关（P0.05），与 AP 值极显著正相关（P0.01）；帚枝霉属（Sarocladium）和镰孢霉属（Fusarium）相对丰度与 pH 值显著负相关（P0.05），与 TN 及 AK 值显著正相关（P0.05），与 AP、TP、SOM 及 AN 值 表 3 土壤理化性质与土壤真菌群落 多样性的相关性分析 Table 3 Correlation analysis between-diversity of soil fungal communities and soil physicochemical properties 指数 Index pH 土壤有机质 SOM 全氮 TN 全磷 TP 碱解氮 AN 速效磷 AP 速效钾 AK Chao 1 index 0.92*0.99 0.93*0.98 0.98 0.99 0.95*ACE index 0.90*0.98 0.91*0.98 0.97*0.99 0.96*Shannon index 0.90*0.98 0.94*0.98 0.98 0.98 0.97 Simpson index 0.92*0.90*0.99 0.90*0.89*0.92*0.88*Coverage index 0.51 0.32 0.46 0.29 0.30 0.33 0.28 图 4 土壤理化性质与真菌属水平相对丰度的相关性热图 Fig.4 Heatmap of correlation between soil physicochemical properties and relative abundance of fungal groups at genus level 第 3 期 谭小敏等：秸秆还田模式下种植密度对玉米根际土壤真菌群落的影响及其驱动因素分析 239极显著正相关（P0.01）；被孢霉属（Mortierella）相对丰度与 pH 值极显著正相关（P0.01），与 TP、SOM 及 AN 值显著负相关（P0.05），与 AP、TN 及AK 值 极 显 著 负 相 关（P0.01）；裂 壳 菌 属（Schizothecium）相对丰度与 pH 值极显著正相关（P0.01），与 AP 及 SOM 值显著负相关（P0.05），与 AK 值极显著负相关（P0.01）；毛壳菌属（Chaetomium）相对丰度与 pH 值显著正相关（P0.05）；unclassified_f_Pezizaceae 菌属相对丰度与pH 值显著正相关（P0.05），与 TN 值显著负相关（P1%的类群为响应变量，以土壤 pH值、SOM（有机质）、TN(全氮)、TP(全磷)、AN(碱解氮)、AP（速效磷）、AK（速效钾）、Chao 1 指数、ACE 指数、Shannon 指数、Simpson 指数及 Coverage指数等指标为解释变量进行冗余分析。由图 5 可见，RDA1 轴和 RDA2 轴对样本组成差异的贡献值分别为 51.02%和 21.13%。由表 4 可知，土壤全氮、有机质、速效钾及 pH 值是影响农田玉米根际土壤真菌群落的主要驱动因子。图 5 土壤理化性质与真菌多样性指数及属水平类群分布冗余分析 Fig.5 Redundancy analysis of soil physicochemical properties with fungal diversity indices and genus level taxa distribution 表 4 冗余分析中各指标贡献率统计 Table 4 Statistics of contribution rate of each index in redundancy analysis 名称 Name 解释度 Explains(%)贡献率 Contribution(%)P 值 P value 全氮 TN 16.3 30.4 5.4*土壤有机质 SOM5.7 10.6 2.0*pH 5.2 9.7 1.9*速效钾 AK 5.3 9.9 2.0*Shannon index 3.4 6.4 1.3 ACE index 3.7 6.9 1.4 速效磷 AP 3.9 7.3 1.5 Coverage index 3.8 7.0 1.5 Simpson index 2.3 4.3 0.9 Chao 1 index 2.2 4.1 0.9 全磷 TP 1.3 2.4 0.5 碱解氮 AN 0.6 1.1 0.2 3 讨论与结论 3.1 讨论 3.1.1 种植密度对土壤真菌群落多样性影响 秸秆还田模式下各密度处理均可在一定程度上提高玉米根际土壤真菌 OTU数量及群落的 Chao1 指数、ACE 指数及香浓指数，这与吕开源20的研究结果相似。一方面可能是由于纤维素、木质素及蛋白质等有机物随秸秆腐解逐渐输入碳源和氮源给土壤，刺激了土壤真菌的生长21；另一方面秸秆还田可促进土壤团聚体的形成和稳定，有利于促进土壤中氧气和水分的流通，为真菌的生长提供了有利条件22。本研究结果表明，在秸秆还田和不还田两种模式下中等密度处理玉米根际土壤真菌 OTU 数量及群落的 Chao1 指数、ACE 指数及香浓指数提升幅度最大。究其原因，根系分泌物是根际微生物营养物质的主要来源，种植密度未达最适值时，玉米在生长发育过程中产生的根系分泌物随着种植密度的增加而增多，在耕层土壤中逐渐累积，为微生物的生长繁殖提供能源23。在低密度下，玉米根系总量小，根系分泌的有机物少，未能为土壤真菌生长繁殖提供足够的养料，从而影响了根际微生物的组成24。而玉米作为深根作物，在高密度下，玉米植株根系在耕层土壤内分布面积较大，从而对土壤扰动程度较大，土壤温度、通气性和储水能力等发生了变化，此变化有利于土壤固氮菌的繁殖，却对土壤真菌无 中 国 农 业 气 象 第 45 卷 240 显著影响，土壤菌群营养竞争加剧，导致其他微生物大量生长，从而抑制了土壤真菌的生长繁殖25。秸秆还田模式和种植密度两因素交互效应影响下均显著提高了 Chao1 指数、ACE 指数及香浓指数，说明秸秆还田和适宜的种植密度共同作用有利于农田玉米根际土壤真菌的生长繁殖，显著提高土壤真菌丰富度和多样性。3.1.2 种植密度对土壤真菌群落组成影响 土壤真菌作为还田秸秆腐解过程中的重要分解者，其真菌优势类群与作物类型、耕作方式、种植密度密切相关2628。秸秆还田模式结合适宜的种植密度在改变农田玉米根际土壤真菌群落丰富度的同时，也促进了土壤真菌群落结构发生变化。本研究结果显示，在秸秆还田和不还田两种模式下农田玉米根际土壤中子囊菌门、担子菌门、被孢霉门等真菌均为主要优势菌群，没有发生变化，但相对丰度存在较大差异，与代红翠等29的研究结果相似。秸秆还田模式下各密度处理与不还田相比提升了真菌群落中的子囊菌门和担子菌门的相对丰度，降低了被孢霉门的相对丰度。子囊菌门作为真菌群落中最丰富的门，容易受秸秆残茬影响，具有分解木质纤维素的重要功能，是土壤中还田秸秆的主要分解者，加速土壤中养分循环，促进土壤微生物的生长繁殖3031。担子菌门中的主要种群为白腐真菌，其同样具有分解木质纤维素的能力32，以上分析表明，秸秆还田为子囊菌门和担子菌门提供了适宜的生长环境，促进了其生长繁殖。而被孢霉门在各密度处理下相对丰度显著降低，说明秸秆还田对被孢霉门的生长繁殖产生了抑制作用，被孢霉门对还田秸秆的影响与土质相关，在红壤中抑制了秸秆的降解，而在砂姜黑土中能够促进秸秆降解，本试验所用土壤为灌淤土，土质较为黏重，被孢霉门可能抑制了秸秆的降解，导致秸秆还田下各密度处理限制了被孢霉门的生长繁殖33。在属水平上，各处理间优势菌属不同，相对丰度差异较大。秸秆还田模式下平均各密度处理与不还田相比提升了土壤真菌群落中枝孢菌属的相对丰度，降低了毛壳菌属的相对丰度。董锦润等34研究表明，枝孢菌属多寄生于土壤、海洋及植物体内，故秸秆还田模式下各密度处理枝孢菌属相对丰度高于不还田可能是枝孢菌属寄生于玉米秸秆残体中。岳海梅等35研究表明，毛壳菌属可产生大量的纤维素酶，在降解纤维素和木质素等大分子难降解有机物上起到一定作用，但对土壤中部分微生物具有拮抗作用，还田秸秆中可能含有与之产生拮抗的微生物，不利于毛壳菌属的生长繁殖。3.1.3 土壤理化性质与根际土壤真菌群落关系 土壤理化性质与土壤真菌群落息息相关。多项研究表明，土壤理化性质显著影响土壤真菌多样性20,29,36，本研究中，秸秆还田模式和种植密度两因素交互效应极显著降低了土壤 pH 值，提高了有机质、碱解氮及速效磷含量，土壤 pH 值与 Chao1指数、ACE 指数及香农指数显著或极显著负相关，有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量与真菌 多样性有显著或极显著的相关性，土壤pH 值、有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量与枝孢菌属、毛壳菌属等优势菌属相对丰度有显著或极显著的相关性，这与前人研究结果相近但不完全一致21,25,37。还田秸秆作为农产品的天然伴生产物，在一些促进秸秆腐解的真菌作用下，玉米秸秆中的纤维素、半纤维素和蛋白质等物质转化成土壤有机质，有机质在分解过程中导致有机酸增加38，降低了 pH 值。土壤 pH 被认为是微生物群落的指示性指标，pH 值越趋近于酸性，有利于耕层土壤中真菌群落多样性的提高39。同时，在此周转过程中，带入了有效养分，增加了土壤中氮、磷、钾等营养元素含量40，促进了有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷及速效钾含量的增加，从而促进了农田玉米根际土壤真菌群落多样性的提高。此外，种植密度会引起土壤温度、通气性和储水能力的变化，适宜的种植密度下土壤养分含量增加41，从而使真菌群落多样性提高。这印证了在秸秆还田模式和种植密度的交互效应影响下，土壤养分含