生態(tài)背景決定土壤細(xì)菌多樣性對(duì)施肥的響應(yīng)

一、引言土壤微生物多樣性能夠調(diào)節(jié)自然和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán)、作物產(chǎn)量和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性，進(jìn)而維持生態(tài)功能。施肥是人類改造自然的大規(guī)?；顒?dòng)，影響陸地生態(tài)系統(tǒng)并引發(fā)全球變化，同樣會(huì)對(duì)土壤微生物多樣性產(chǎn)生重大影響。過量施肥會(huì)造成多種負(fù)面影響，甚至引發(fā)全球效應(yīng)，如生產(chǎn)成本提高、對(duì)不可再生能源的高度依賴、水污染和土壤退化等。為此，學(xué)界圍繞施肥對(duì)農(nóng)田土壤微生物的影響已經(jīng)開展數(shù)十年的研究，但是大多聚焦于局域或者區(qū)域尺度。在更大空間范圍下，由于不同地區(qū)的土壤性質(zhì)不同，施肥對(duì)土壤微生物多樣性的影響也會(huì)不同。研究發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥能夠增加酸性土壤的微生物多樣性，但卻會(huì)降低堿性土壤的微生物多樣性，而對(duì)中性土壤微生物多樣性沒有影響。此外，施肥類型（如無機(jī)vs有機(jī)）也會(huì)對(duì)土壤微生物多樣性產(chǎn)生不同影響。盡管前人也在大空間尺度下探究了養(yǎng)分添加對(duì)土壤微生物多樣性的影響，但這些工作都是基于自然生態(tài)系統(tǒng)，且試驗(yàn)周期相對(duì)較短（小于4年）。目前對(duì)于較長時(shí)間尺度和較大空間范圍下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)施肥影響的認(rèn)知仍然有待提升，不同生態(tài)背景下土壤微生物多樣性對(duì)長期施肥響應(yīng)的方向和幅度也需要研究。本研究假設(shè)在大尺度環(huán)境梯度下，生態(tài)背景——包括當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥览砘再|(zhì)——決定了土壤微生物多樣性（豐富度、群落組成和物種水平）對(duì)施肥的響應(yīng)。簡而言之，本研究認(rèn)為在不同的生態(tài)背景下，施肥對(duì)土壤微生物多樣性的影響不一致。此外，還認(rèn)為可能存在一些“機(jī)會(huì)主義型”或者“敏感型”的微生物，它們受到肥料中養(yǎng)分和碳的刺激或者抑制，而不受生態(tài)背景的控制，進(jìn)而對(duì)施肥表現(xiàn)出一致的響應(yīng)。這些物種可以作為施肥影響土壤肥力的指示生物。揭示大尺度（如洲際）生態(tài)背景如何影響土壤微生物多樣性對(duì)施肥的響應(yīng)，以及識(shí)別響應(yīng)一致的微生物類群，有助于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)全球變化下土壤微生物多樣性變化以及功能分布。為此，本研究收集了中國10個(gè)20年以上的長期定位田間施肥試驗(yàn)基地（農(nóng)作物主要是小麥和玉米）的表面非根際土（見附錄A中的圖S1和表S1）。試驗(yàn)站點(diǎn)的選擇基于以下兩個(gè)理由：①過量施肥是中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)主要關(guān)注的問題之一。比如，小麥和玉米的氮肥施用量可分別高達(dá)283kg?hm2?a-1和402kg?hm2?a-1

。②小麥和玉米是中國主要的糧食作物，其種植面積覆蓋了中國大部分農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)[小麥面積共2.45×107

hm2（占19.6%）和玉米面積共4.24×107

hm2（占34.0%），2017]。每個(gè)試驗(yàn)站點(diǎn)的運(yùn)行時(shí)間都在20年以上（見附錄A中的圖S1和表S2）：control（不施肥）、氮鉀無機(jī)肥（NK）和氮磷鉀（NPK）以及有機(jī)無機(jī)配施[有機(jī)糞肥（OM）]和NPKM（OM+NPK）。這些試驗(yàn)站點(diǎn)覆蓋了中國大部分氣候類型、土壤特征和農(nóng)業(yè)制度（見附錄A中的圖S1），為評(píng)估生態(tài)背景影響土壤微生物多樣性對(duì)施肥的響應(yīng)提供了理想的供試材料。本研究利用擴(kuò)增子測(cè)序探究細(xì)菌豐富度、群落組成和優(yōu)勢(shì)物種類群（相對(duì)豐度在前10%的物種）對(duì)施肥的響應(yīng)（包括方向和幅度）。選擇細(xì)菌群落作為研究對(duì)象基于兩個(gè)理由：①細(xì)菌是地球上最多樣和最豐富的生物；②在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，細(xì)菌是土壤肥力、土壤健康和植物生產(chǎn)力的重要引擎。二、材料和方法（一）長期施肥試驗(yàn)資料

10個(gè)長期施肥試驗(yàn)站點(diǎn)的詳細(xì)信息見附錄A中的圖S1和表S1。站點(diǎn)以及施肥起始時(shí)間如下：新疆阜康荒漠生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)站（FK），始于1987年；河南封丘潮土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)站（FQ），始于1989年；陜西長武黃土高原農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)站（CW），始于1984：江西鷹潭紅壤農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)站（YT），始于1980年；安徽楊柳砂姜黑土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)站（YL），始于1981年；安徽蒙城砂姜黑土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)站（MC），始于1982年；黑龍江海倫黑土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)站（HL），始于1987年；遼寧沈陽農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)站（SY），始于1979年；江西進(jìn)賢紅壤油料作物試驗(yàn)站（JX），始于1986年；湖南祁陽紅壤農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)站（QY），始于1990年。主要的施肥處理如下：①control，不施肥；②NK，施用尿素和硫酸鉀，不施用過磷酸鈣；③NPK，施用尿素、硫酸鉀和過磷酸鈣；④NPKM（50%氮來自堆肥，無機(jī)肥包括50%氮和磷鉀）；⑤OM（總氮量全部來自堆肥，加上與NPK處理相同的無機(jī)磷、鉀肥）。（二）土壤取樣和化學(xué)測(cè)量2015年收獲季后采集中國10個(gè)長期施肥試驗(yàn)站點(diǎn)的表層非根際土。YT、YL、CW、SY、MC、QY、JX每個(gè)施肥處理各有3個(gè)重復(fù)小區(qū)，而FQ、FK、HL每個(gè)施肥處理各有4個(gè)重復(fù)小區(qū)，分別在每個(gè)小區(qū)內(nèi)采取兩個(gè)復(fù)合樣品。混合10個(gè)10cm深度的隨機(jī)土芯，得到一個(gè)復(fù)合樣品。所有工具都用75%的乙醇消毒。共采集284個(gè)土壤樣品，用于后續(xù)土壤理化性質(zhì)和分子實(shí)驗(yàn)分析。樣品放入無菌自封袋中，一周內(nèi)送往實(shí)驗(yàn)室保存于4℃冰箱。用于生物測(cè)定的土壤樣品過篩（2mm目）后保存于-40℃冰箱中以進(jìn)行DNA提取。用于土壤理化性質(zhì)分析的土壤樣品風(fēng)干后過篩（100目），根據(jù)《土壤理化分析》（魯如坤編）提供的方法測(cè)定土壤pH值，有機(jī)質(zhì)（SOM）、可溶性有機(jī)碳（DOC）、總氮（TN）、總磷（TP）、總鉀（TK）、有效氮（AN）、有效磷（AP）、有效鉀（AK）、硝酸鹽（N以—NO3-的形式存在）和銨鹽（N以—NH4+的形式存在）的含量。土壤理化性質(zhì)的詳細(xì)信息見附錄A中的表S2。（三）土壤DNA提取對(duì)每個(gè)樣品，使用試劑盒FastDNASPINKit（MPBiomedicals，美國）提取土壤總DNA。DNA樣溶于50μLTris-EDTA緩沖液，用微量分光光度計(jì)（Nanodrop1000）定量，并保存于-40℃冰箱中待后續(xù)使用。（四）擴(kuò)增子文庫的制備及高通量測(cè)序利用16S擴(kuò)增子測(cè)序表征細(xì)菌群落。對(duì)每個(gè)DNA樣本，使用通用引物519F/907R對(duì)細(xì)菌16SrRNA基因的V4~V5片段（約400bp）進(jìn)行擴(kuò)增。正向引物加入5bp已知堿基序列的分類標(biāo)簽以區(qū)分不同樣本。隨后進(jìn)行聚合酶鏈反應(yīng)（PCR），50μL反應(yīng)體系包括：脫氧核苷三磷酸4μL（2.5mmol?L-1）；2μL正向和反向引物（10mmol?L-1）；2UTaqDNA聚合酶（TaKaRa，日本）和1μLDNA模板（50ng）。每一批次實(shí)驗(yàn)均設(shè)置以無菌水（ddH2O）為模板的陰性對(duì)照以排除環(huán)境污染。反應(yīng)進(jìn)行35個(gè)循環(huán)（95℃45s、56℃45s和72℃60s），最終在72℃下復(fù)性延伸7min。使用QIAquickPCRPurificationKit（Qiagen，德國）純化試劑盒純化PCR擴(kuò)增產(chǎn)物，然后以等摩爾量進(jìn)行混合。隨后用TruSeqDNA樣品制備試劑盒和MiSeq試劑盒（600個(gè)循環(huán)）進(jìn)行測(cè)序。本研究所用的細(xì)菌16SrRNA基因序列已上傳至日本DNADatabank數(shù)據(jù)庫（DDBJ）中（索引號(hào)PRJDB9137）。（五）處理高通量測(cè)序數(shù)據(jù)原始雙端序列數(shù)據(jù)用FLASH組裝并用UPARSE算法處理。用Cutadapt（v1.9.2）去除引物。去除平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于25且長度低于300bp的序列，并使用UPARSE過濾嵌合體?；?7%的相似性閾值聚類得到分類操作單元（operationaltaxonomicunit,OTU），然后利用核糖體數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目（ribosomaldatabaseproject,RDP）classifier（v2.12）進(jìn)行物種注釋以確定細(xì)菌分類（置信度大于80%）?；赑yNAST算法以GreenGene數(shù)據(jù)庫（v138）為模板對(duì)OTU代表序列進(jìn)行排序?qū)R，使用FastTree構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。最終，共獲得20294908條優(yōu)質(zhì)的細(xì)菌16SrRNA基因序列，每個(gè)樣本的序列數(shù)在40691到158122之間，中值為68470。由于不同樣本間alpha（α）和beta（β）多樣性的比較需要基于同樣的采樣深度，故將所有樣本的序列統(tǒng)一抽平到40000條用于下游分析。（六）細(xì)菌豐富度、群落組成和響應(yīng)施肥的指示生物使用響應(yīng)率算法（logresponseratio,lnRR）來表征，與不施肥對(duì)照相比施肥處理對(duì)細(xì)菌豐富度（OTU數(shù)量）的影響，包括變化的幅度和方向。該項(xiàng)分析使用R軟件（v3.3.1）的工具包“Metafor”進(jìn)行。以Bray-Curtis距離來量化群落物種組成差異，使用非度量多維標(biāo)度（NMDS）進(jìn)行可視化，并通過置換多元方差分析（PERMANOVA）檢驗(yàn)不同處理間微生物群落組成的差異。PERMANOVA得出的F值代表細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的差異程度。針對(duì)常見豐富類群（相對(duì)豐度前10%的OTU，合計(jì)占總序列數(shù)的87.5%），基于lnRR量化施肥處理下其相對(duì)豐度的變化情況，并將其劃分為4種響應(yīng)策略：在9個(gè)位點(diǎn)以上相對(duì)豐度均增加的微生物（即95%置信區(qū)間lnRR>0）被歸為“機(jī)會(huì)主義型”；而在9個(gè)位點(diǎn)以上其相對(duì)豐度均減少的微生物（即95%置信區(qū)間lnRR<0）被歸為“敏感型”；在每個(gè)位點(diǎn)中相對(duì)豐度均沒有顯著變化的微生物（即95%置信區(qū)間lnRR跨越零）被歸為“耐受型”；在不同站點(diǎn)間其相對(duì)豐度變化趨勢(shì)不一致的微生物被歸為“背景依賴型”。使用iTOL（InteractiveTreeofLife）工具（https://itol.embl.de）繪制細(xì)菌分類群的系統(tǒng)發(fā)育樹和每個(gè)分類單元在施肥后的響應(yīng)策略。（七）數(shù)據(jù)分析單因素方差分析（ANOVA）用以評(píng)估施肥的影響，使用誠實(shí)性顯著差異（honestlysignificantdifference,HSD）進(jìn)行事后比較（posthoc）。分別進(jìn)行Pearson和Mantel分析，評(píng)估細(xì)菌群落（即豐富度和組成）與環(huán)境變量的相關(guān)性。P

<0.05和P

<0.01分別表示樣本間差異顯著和差異極顯著。為了確定環(huán)境變量對(duì)細(xì)菌的lnRR、群落組成變化和常見豐富分類群變化的直接和間接影響，利用AMOS20.0（SPSSInc.）建立并測(cè)試結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）。使用最大似然估計(jì)法比較SEM與觀察結(jié)果。模型的準(zhǔn)確性由卡方（χ2）檢驗(yàn)、比較擬合指數(shù)（CFI）、擬合優(yōu)度指數(shù)（GFI）和近似均方根誤差（RSMEA）確定。不顯著的χ2、高CFI、高GFI（>0.9）和低RSMEA（<0.05）表示模型準(zhǔn)確性高。三、結(jié)果與討論（一）生態(tài)背景決定細(xì)菌多樣性對(duì)施肥的響應(yīng)首先評(píng)估了中國10個(gè)代表性試驗(yàn)站點(diǎn)的土壤細(xì)菌豐富度對(duì)施肥的響應(yīng)[圖1（a）]。這些站點(diǎn)代表了不同的氣候條件[如不同的年均氣溫（MAT）和年均降雨量（MAP）]和土壤性質(zhì)（如土壤pH）（見附錄A中的表S1）），且試驗(yàn)設(shè)置包括了無機(jī)和有機(jī)兩種典型施肥處理（見附錄A中的表S2）。結(jié)果表明，生態(tài)背景（站點(diǎn)環(huán)境）和施肥策略決定細(xì)菌豐富度對(duì)施肥響應(yīng)的方向和幅度[見圖1（a）和附錄A中的圖S2]，即土壤微生物多樣性的響應(yīng)與當(dāng)?shù)氐耐寥佬再|(zhì)、氣候條件和施肥策略有關(guān)[圖1（b）、（c）]。該結(jié)果與研究結(jié)論有所不同，其主要原因可能源自于以下差異：①施肥時(shí)間不同（施肥時(shí)間：小于4年vs20年）；②施肥類型不同（如無機(jī)vs無機(jī)有機(jī)配施）；③生態(tài)系統(tǒng)類型不同（如自然生態(tài)系統(tǒng)vs農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)）。本研究擁有更大的空間范圍以及更多的施肥類型，使得研究結(jié)果相對(duì)于前人的工作更加的全面和準(zhǔn)確。眾所周知，大尺度下氣候狀況（如MAT和MAP）和土壤性質(zhì)驅(qū)動(dòng)土壤微生物群落多樣性、結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能，并決定微生物對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)。例如，在MAT和MAP高的酸性土壤中，施用有機(jī)肥能夠增加微生物多樣性，而與之相反，在MAT和MAP低的堿性土壤中微生物多樣性則下降。圖1.（a）中國10個(gè)長期定位施肥試驗(yàn)站點(diǎn)（FK、FQ、CW、YT、YL、MC、HL、SY、JX和QY）有機(jī)無機(jī)配施[NPKM和（或）OM]和無機(jī)施肥[NPK和（或）NK]對(duì)細(xì)菌豐富度的影響（lnRR）。水平誤差棒表示95%置信區(qū)間。根據(jù)土壤pH梯度對(duì)所有樣點(diǎn)進(jìn)行著色。（b）10個(gè)站點(diǎn)細(xì)菌群落物種豐富度變化與土壤pH值（經(jīng)lg轉(zhuǎn)換）的相關(guān)性。（c）緯度、經(jīng)度、氣候、土壤特性以及施肥類型對(duì)10個(gè)試驗(yàn)站點(diǎn)細(xì)菌豐富度變化的直接和間接影響。箭頭線條的寬度與該路徑相關(guān)系數(shù)的大小成正比，并輔以數(shù)字表示。實(shí)線和虛線分別表示正負(fù)關(guān)系。R2：解釋的方差比例。df：自由度。條形圖展示了SEM結(jié)果中施肥和當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)背景對(duì)細(xì)菌群落物種豐富度變化的標(biāo)準(zhǔn)化總效應(yīng)（直接效應(yīng)+間接效應(yīng)）。結(jié)果表明，在全國范圍內(nèi)土壤酸度（即土壤pH，土壤微生物變化的主要驅(qū)動(dòng)因子）主導(dǎo)了細(xì)菌豐富度對(duì)施肥的響應(yīng)[見圖1（b）和附錄A中的表S3]。酸性土壤中的細(xì)菌豐富度對(duì)施肥更敏感，尤其在降水量大和（或）土壤肥力高的地區(qū)。在中性（如YL和MC）和酸性（如SY和QY）土壤中（見附錄A中的表S1），施用無機(jī)肥導(dǎo)致土壤酸化或者進(jìn)一步酸化（見附錄A中的表S2），從而大幅降低了細(xì)菌豐富度（見附錄A中的表S4）。前人研究也發(fā)現(xiàn)酸性環(huán)境抑制微生物生長，從而降低土壤細(xì)菌多樣性。同時(shí)大量研究也報(bào)道了施用無機(jī)肥降低了酸性和中性土壤中的微生物多樣性。相比之下，堿性土壤對(duì)化肥施用導(dǎo)致的酸化有一定的緩沖作用，因而其微生物多樣性變化不大[如YT、FK和CW；圖1（A）、附錄A中的圖S2、表S2和S4]。土壤pH值是表征生態(tài)背景的綜合性代用指標(biāo)，是較大空間范圍內(nèi)土壤細(xì)菌群落變化的重要相關(guān)因子或驅(qū)動(dòng)因素。因此，以土壤pH值為綜合代用指標(biāo)，有助于全面揭示施肥制度和生態(tài)背景對(duì)土壤細(xì)菌多樣性的影響機(jī)制。SEM結(jié)果量化了生態(tài)背景（即氣候和土壤特性）和施肥制度對(duì)細(xì)菌豐富度[圖1（c）]和細(xì)菌群落組成變化（見附錄A中的圖S3、S4和表S5）的直接和間接影響。該模型解釋了土壤細(xì)菌對(duì)施肥響應(yīng)的大部分變異[細(xì)菌豐富度變化lnRR模型的R2

=87.3%，圖1（c）；群落組成變化模型的R2=62.8%，見附錄A中的圖S4]。在所有的環(huán)境變量中，土壤pH與年均降雨量、年均氣溫以及土壤肥力均緊密相關(guān)（見附錄A中的表S6），其對(duì)細(xì)菌豐富度對(duì)施肥響應(yīng)程度的影響也最為重要[見圖1（c）和附錄A中的表S6]。同樣，生態(tài)背景（MAT、MAP、土壤pH和TP）也影響了細(xì)菌群落組成對(duì)施肥的響應(yīng)（見附錄A中的表S7~S9）。具體而言，在全國范圍內(nèi)，細(xì)菌群落組成的變化也根據(jù)站點(diǎn)和施肥類型不同而有差異，且與施肥對(duì)土壤酸度的影響密切相關(guān)（見附錄A中的表S6）。研究結(jié)果進(jìn)一步表明，在10個(gè)試驗(yàn)站點(diǎn)中，有機(jī)肥對(duì)細(xì)菌豐富度的影響要小于無機(jī)肥（t檢驗(yàn)P

=0.038）[見圖1（a）及附錄A中的圖S2和表S6]。即使如此，生態(tài)背景依然影響著細(xì)菌豐富度對(duì)有機(jī)肥的響應(yīng)。對(duì)于大多數(shù)酸性土壤[如QY和JX（見附錄A中的表S2）]來說，有機(jī)肥降低土壤酸度（即提高土壤pH）并增加土壤細(xì)菌豐富度。該結(jié)果再次驗(yàn)證土壤酸度調(diào)控細(xì)菌豐富度對(duì)施肥的響應(yīng)這一結(jié)論。此外，與施用無機(jī)肥相比，施用有機(jī)肥向土壤中投入了大量外源碳，能夠刺激更多的微生物譜系，進(jìn)而降低生態(tài)背景引起的差異。SEM結(jié)果進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了與生態(tài)背景相關(guān)的土壤肥力[包括總碳、磷和鉀含量（見附錄A中的表S3、S4、S9和S10]，同樣影響細(xì)菌豐富度和群落組成對(duì)施肥的響應(yīng)。細(xì)菌豐富度對(duì)施肥的響應(yīng)機(jī)制與作物品種無關(guān)。小麥（FK和CW）或者玉米（HL、SY和JX）并不影響土壤細(xì)菌豐富度對(duì)無機(jī)肥（t檢驗(yàn)P

=0.43）或有機(jī)肥（t檢驗(yàn)P=0.48）施用的響應(yīng)。綜上所述，本研究表明施肥對(duì)土壤微生物多樣性的影響因當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)背景的差異而有所不同。在全國范圍內(nèi)，酸性土壤微生物多樣性更易受施肥的影響，且無機(jī)肥比有機(jī)肥的影響更大[見圖1（c）和附錄A中的圖S4]。圖2.優(yōu)勢(shì)微生物（相對(duì)豐度占比前10%）對(duì)施用無機(jī)肥（外環(huán)）和有機(jī)肥（內(nèi)環(huán)）的響應(yīng)策略。表格展示了施肥后4種響應(yīng)策略微生物的百分比。門水平微生物對(duì)應(yīng)的值表示各門類下“機(jī)會(huì)主義型”、“敏感型”和“耐受型”三種分類群合計(jì)所占的百分比。各門類顏色與系統(tǒng)發(fā)育樹分支顏色相對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)發(fā)育樹中的餅圖顯示了無機(jī)（外部餅圖）和有機(jī)（內(nèi)部餅圖）施肥下各門類微生物響應(yīng)策略的分布情況。本文中，“機(jī)會(huì)主義型”和“敏感型”類微生物群分別是指在90%的站點(diǎn)中對(duì)施肥具有持續(xù)積極（相對(duì)豐度增加）和消極（相對(duì)豐度減少）響應(yīng)的微生物；“耐受型”是指在90%的站點(diǎn)中對(duì)施肥沒有顯著響應(yīng)的微生物。系統(tǒng)發(fā)育樹中排除了“背景依賴型”微生物，即除以上三種類型之外的微生物。（二）部分細(xì)菌類群對(duì)施肥具有相同的響應(yīng)按照之前的方法，進(jìn)一步挑選群落中相對(duì)豐度前10%的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌物種（總計(jì)占群落相對(duì)豐度的87.5%）（見附錄A中的圖S5），在物種層面評(píng)估細(xì)菌對(duì)不同施肥的響應(yīng)（圖2）。根據(jù)對(duì)施肥的響應(yīng)策略，將微生物劃分為4種類群：①“機(jī)會(huì)主義型”，定義為在90%的站點(diǎn)中對(duì)施肥有一致積極響應(yīng)（即相對(duì)豐度增加）的微生物類群；②“敏感型”，即在90%的站點(diǎn)中對(duì)施肥均有一致消極響應(yīng)（即相對(duì)豐度減少）的微生物類群；③“耐受型”，在90%的站點(diǎn)中對(duì)施肥均無顯著響應(yīng)的微生物類群；④“背景依賴型”，除以上三種類型之外的微生物類群，即其相對(duì)豐度變化在不同位點(diǎn)不一致。結(jié)果表明，土壤中的確存在少量微生物類群對(duì)施肥的響應(yīng)一致，它們分別是“機(jī)會(huì)主義型”微生物（有機(jī)肥施肥中2.3%和無機(jī)肥施肥中0.2%）和“敏感型”微生物（0.3%和0.7%）（見附錄A中的圖2和表S11）。與不施肥的土壤相比，施肥后養(yǎng)分和碳輸入可能誘導(dǎo)“機(jī)會(huì)主義型”微生物的富集。SEM結(jié)果表明長期施肥對(duì)“機(jī)會(huì)主義型”微生物類群相對(duì)豐度的影響要大于生態(tài)背景所造成的區(qū)域差異[包括氣候和土壤性質(zhì)，圖3（a）和圖3（b）]?！皺C(jī)會(huì)主義型”微生物類群主要隸屬于變形菌門（Proteobacteria）和擬桿菌門（Bateroidetes）[見圖2和附錄A中的圖S6]，它們都是富營養(yǎng)型微生物，因此在施肥后的富營養(yǎng)環(huán)境中更具有競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。例如，氮素的添加刺激了Nitrosospira和Nitrososphaera；而擬桿菌門中的Chitinophagaceae、厚壁菌門中的Bacilli和變形菌門中的光合細(xì)菌（Rhodopseudomonas、Rhodospirillaceae