攀西高原不同轮作制度下土壤固氮微生物nifH基因多样性与群落结构特征

作者：梁锦鹏; 陈玉蓝; 王勇; 罗琳; 雷善钰; 杨沁閻; 陈强; 辜运富^*

来源：微生物学通报, 2023, 50(01): 118-130.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.220419

• nifH基因
• 高通量测序
• 多样性
• 群落结构
• 轮作制度

[背景]关于高原生境轮作制度对土壤固氮微生物群落组成及多样性的影响研究尚少。[目的]深入认识攀西高原不同轮作制度对农田土壤肥力及土壤固氮微生物nifH基因群落结构与多样性的影响,以期建立合理的轮作制度。[方法]以凉山州冕宁县不同作物轮作制度[包括光叶紫花苕-烤烟(分轮作15年和20年两种,分别为G1和G2)、苦荞-烤烟(KQ)、大麦-烤烟(DM)和撂荒(CK)]的土壤为研究对象,通过化学分析和Illumina MiSeq技术,对土壤理化性质、土壤固氮微生物nifH基因多样性及群落组成进行分析。[结果]撂荒土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有机碳和含水量最显著(P<0.05)。KQ轮作下土壤有效磷和速效钾分别提高了43.0%和2.60%,而DM轮作下的土壤理化性质均下降。土壤固氮酶活以撂荒土壤最高,G2轮作最低。土壤固氮微生物nifH基因多样性以G1轮作最高、G2轮作最低,门水平上以变形菌门(Proteobacteria)是优势共有nifH基因类群,相对丰度占群落的63.0%-92.4%;属水平上,偶氮氢单胞菌属(Azohydromonas)是不同轮作制度下的优势物种,慢生根瘤属(Bradyrhizobium)是撂荒土壤中的优势物种。[结论]冗余分析发现,土壤pH和含水量是驱动土壤固氮微生物nifH基因的群落组成的关键因子。本研究表明不同轮作制度可以明显改变土壤肥力状况和固氮微生物nifH基因群落组成,其中以光叶紫花苕-烤烟轮作15年的影响最明显,可以提高土壤养分含量,增加土壤固氮微生物nifH基因多样性。

• 单位
  四川农业大学; 四川省烟草公司凉山州公司