稻虾共作模式下稻田土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的特征

作者：王蓉; 朱杰; 金涛^*; 刘章勇

来源：植物营养与肥料学报, 2019, 25(11): 1887-1899.

• 稻虾共作
• 氨氧化细菌
• 氨氧化古菌
• 微生物丰度
• 群落多样性
• 高通量测序

【目的】研究稻虾共作模式下土壤氨氧化微生物数量、群落多样性及群落结构,深入了解该模式下的土壤微生态环境的演变。【方法】试验点在湖北省荆州市长江大学农学院基地,设置稻虾共作模式(CR)与常规中稻种植模式(MR),借助荧光定量PCR技术与Illumina Miseq高通量测序平台,分析了土壤氨氧化细菌(AOB)与古菌(AOA)丰度、多样性及群落结构。【结果】与MR模式相比,CR模式显著提高了土壤硝态氮、总碳及总氮含量,对土壤p H、碱解氮及土壤碳氮比无显著影响。CR模式土壤AOA与AOB amo A基因拷贝数为3.13×105和7.01×105 copies/g干土,MR模式土壤AOA、AOB amoA基因拷贝数为1.41×105和3.87×105 copies/g干土,两个模式土壤AOB的数量均显著高于AOA,CR模式土壤AOA、AOB的数量均显著高于MR模式(P <0.05)。α群落多样性指数表明,相比MR,CR模式显著降低了土壤AOA群落多样性,对AOB群落多样性无显著影响。Venn结果分析,CR模式增加了AOA amoA基因的物种,改变了AOB amoA基因的物种组成,且AOB amoA物种数量下降。在属水平上,norankcenvironmentalsamplespThaumarchaeota、unclassifiedknorankdArchaea、norankcenvironmentalsamplespCrenarchaeota、norankpenvironmentalsamplesknorank为AOA的优势类群,相对丰度占AOA amoA基因总序列的99.25%～99.46%,CR模式显著提高了norankcenvironmentalsamplespCrenarchaeota在AOA群落属水平的相对丰度;unclassifiedknorankdBacteria、norankfenvironmentalsamples、norankoenvironmentalsamplescBetaproteobacteria、unclassifiedoNitrosomonadales为AOB的优势类群,相对丰度共占97.78%～98.49%,且CR模式显著增加了norankoenvironmentalsamplescBetaproteobacteria与unclassifiedoNitrosomonadales在AOB群落属水平的相对丰度。冗余分析(RDA)结果显示,土壤基本理化性质对于土壤AOA、AOB群落结构影响有着相似的趋势,其中对AOA、AOB群落结构影响最大的因子是硝态氮,其次分别为总碳、铵态氮、碱解氮、pH。根据RDA投影距离分析,稻虾共作模式对土壤AOA群落结构的影响大于AOB,且MR与稻虾共作模式土壤AOB的群落结构具有一定的相似度。【结论】稻虾共作模式显著降低了AOA群落多样性,而对AOB群落无显著影响;稻虾共作模式显著增加了AOA与AOB的丰度并显著影响了群落结构组成。土壤硝态氮、总碳、铵态氮、碱解氮、pH含量是导致土壤微生物数量、多样性及群落结构变化的主要原因。

• 单位
  长江大学; 农业科学院