劉艷霞,李 想, 鄒 焱,張 恒,蔡劉體,孟 琳,石俊雄

貴州省煙草科學(xué)研究院,貴陽 550000

土壤微生物是土壤中物質(zhì)形成與轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵動力[1],伴隨著土壤的形成與發(fā)育,在維系土壤結(jié)構(gòu)、保育土壤肥力、影響土壤植被等方面起著不可替代的作用,是土壤質(zhì)量評價(jià)不可缺少的指標(biāo)之一[2]。土壤微生物多樣性是指土壤生態(tài)系統(tǒng)中所有的微生物種類、它們擁有的基因以及這些微生物與環(huán)境之間相互作用的多樣化程度[3],土壤微生物群落功能多樣性是土壤微生物群落狀態(tài)的指標(biāo),可以反應(yīng)土壤中微生物群落的生態(tài)特征和土壤肥力特征[4],對于深入認(rèn)識地下生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以及開展微生物多樣性資源的保護(hù)和利用具有重要意義[5]。土壤微生物群落的多樣性主要包括微生物物種多樣性、遺傳多樣性、結(jié)構(gòu)多樣性以及功能多樣性[6],豐富的微生物群落多樣性不僅能緩解連作障礙,而且是維持土壤健康穩(wěn)定的保證[7]。

近年來研究者們逐漸認(rèn)識到土壤微生物對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要調(diào)控作用,采用各種技術(shù)手段提高土壤微生物多樣性,比如秸稈覆蓋提高土壤微生物多樣性[8],有機(jī)肥的施用改變了土壤微生物的群落結(jié)構(gòu),改善了土壤微生物的代謝功能[9],同時(shí)利用生物有機(jī)肥調(diào)控土壤微生物群落結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)煙草青枯病的生物防控[10]。土壤健康尤其是土壤微生態(tài)平衡是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的重要保障,Liu等[11]摸索生物有機(jī)肥施用后根際土壤微生物數(shù)量、群落功能多樣性和結(jié)構(gòu)多樣性的變化,李想等[12]利用綜合防控措施平衡煙草根際微生物群落進(jìn)而煙草青枯病發(fā)病率顯著下降,而Wu[13]等探究了不同煙草品種根系分泌物對微生物群落的影響。

近年來,世界各地相繼開展一些生態(tài)環(huán)境和土壤微生物間的研究,使人們對土壤微生物的組成和功能多樣性及其時(shí)空分布有了更深入的認(rèn)識[14]。2011年發(fā)起的全球土壤生物多樣性倡議(Global Soil Biodiversity Initiative,www.globalsoilbiodiversity.org)旨在促進(jìn)對土壤生物多樣性及其生態(tài)服務(wù)功能的認(rèn)識,為制定環(huán)境政策提供科學(xué)依據(jù)。國內(nèi)對于土壤微生物多樣性的監(jiān)測與研究起步相對較晚,由于技術(shù)手段的進(jìn)步,土壤微生物多樣性和生物地理學(xué)方面的研究取得了豐碩的成果。對我國黑土生態(tài)區(qū)域調(diào)查研究結(jié)果表明,細(xì)菌群落的組成主要受土壤pH和有機(jī)碳的影響[15],而真菌群落的變化主要受土壤有機(jī)碳的驅(qū)動[16]。對長白山垂直帶譜上土壤細(xì)菌[17]和真菌[18]多樣性變異進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn),土壤微生物多樣性隨海拔的變化與植物表現(xiàn)出不同的趨勢,土壤pH也是驅(qū)動微生物多樣性變異的關(guān)鍵因子。Ren等[19]對太白山不同海拔理的微生物區(qū)系進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn),在不同海拔下細(xì)菌比真菌更能反映植株和土壤的變化特性。然而,上述研究都聚焦于生態(tài)環(huán)境中的某些重要因子,比如海拔、pH、有機(jī)質(zhì)等,但還未見系統(tǒng)分析綜合生態(tài)因子即生態(tài)區(qū)劃下的微生物結(jié)構(gòu)和多樣性的研究。

21 世紀(jì)以來,新一代高通量測序技術(shù)的發(fā)展日新月異,可直接測序16S DNA基因的PCR產(chǎn)物,每次分析獲得的基因序列數(shù)以百萬甚至億萬計(jì),不僅通量高,而且能夠同時(shí)分析上百個(gè)不同的樣品,是解析復(fù)雜環(huán)境中微生物群落物種組成和相對豐度的重要工具[20],探究土壤微生物群落的發(fā)展動態(tài),對調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分的固持和釋放,以滿足烤煙不同生育時(shí)期對養(yǎng)分的需求有重要意義。因此本研究針對貴州省典型植煙生態(tài)區(qū)域土壤進(jìn)行微生物群落的研究以及多方面分析,為后續(xù)土壤生物修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

在貴州省典型植煙生態(tài)區(qū)域于煙株移栽后55 d“五點(diǎn)法”采集正常生長煙田的典型根際土壤樣品。采集土壤樣品時(shí)按照采樣地點(diǎn)、經(jīng)緯度、海拔等進(jìn)行詳細(xì)記錄、編號,采集的土壤樣品全部為植煙土壤,且當(dāng)季都施用無機(jī)肥+有機(jī)肥,無機(jī)肥減氮20%,有機(jī)肥種類相同,都為油枯有機(jī)肥。樣品的采集地塊煙株生長健康,長勢旺盛,全田基本無病害。選取田塊內(nèi)長勢較一致的五株煙株,將煙草根系整體取出,輕輕抖動去除根圈土壤,將根及根表附著的土壤一起置于10 mL滅菌水中,超聲波震蕩15 min后得到的土壤即為根際土壤[21]。采集的典型土壤樣品的基本信息見表1。

1.2 土壤樣品理化性狀測定方法

土壤的全N和有機(jī)碳含量通過Elementar高精度元素分析儀測定;pH采用FiveEasy Plus pH計(jì)測定。

表1 各生態(tài)區(qū)域概況

1.3 土壤DNA提取及PCR反應(yīng)

采集土壤DNA采用Soil DNA Isolation Kit(Omega)提取,提取后的土壤DNA,取適量的樣品于離心管中,使用無菌水稀釋至1×10-3μg/μL。以稀釋后的基因組DNA為模板,根據(jù)測序區(qū)域的選擇,使用帶標(biāo)簽序列(Barcode)的特異引物和高保真、含有GC緩沖液的PCR混合液(Master Mix with GC Buffer)(紐英倫生物技術(shù)公司,New England Biolabs),同時(shí)使用高效和高保真的酶進(jìn)行擴(kuò)增,確保擴(kuò)增效率和準(zhǔn)確性。引物對應(yīng)區(qū)域：16S V4區(qū)引物為515F- 806R。PCR產(chǎn)物使用2%濃度的瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測;根據(jù)PCR產(chǎn)物濃度進(jìn)行等濃度混樣,充分混勻后使用2%的瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產(chǎn)物,使用賽默科學(xué)公司(Thermo Scientific)的凝膠回收試劑盒(GeneJET)回收產(chǎn)物。

PCR擴(kuò)增反應(yīng)體系: Ex Tq loading Buffer 25 μL,上下游引物各1 μL(25 pmol/μL),模板DNA 2 μL, dd H2O 21 μL,總體積50 μL。反應(yīng)條件：95 ℃預(yù)變性5 min,95 ℃變性30 s,58 ℃退火30 s,72 ℃延伸1 min,72 ℃保持10 min,共循環(huán)32次,4 ℃保溫。

1.4 文庫構(gòu)建、測序和數(shù)據(jù)分析

使用紐英倫生物技術(shù)(New England Biolabs)公司億美達(dá)(Illumina)的超DNA文庫制備試劑盒(NEB Next? UltraTMDNA Library Prep Kit for Illumina)進(jìn)行文庫的構(gòu)建,構(gòu)建好的文庫經(jīng)過量子位(Qubit)定量和文庫檢測,合格后,使用MiSeq進(jìn)行上機(jī)測序?；趥€(gè)人基因組分析測序平臺(MiSeq Personal Sequencing System,Illumina,美國)[22],利用雙末端測序(Paired-End)的方法,構(gòu)建小片段文庫進(jìn)行雙末端測序。

測序得到的原始數(shù)據(jù),存在一定比例的干擾數(shù)據(jù),為了使信息分析的結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠,首先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、過濾,得到有效數(shù)據(jù)。然后基于有效數(shù)據(jù)利用Uparse[23]軟件(Uparse v7.0.1001,美國)對所有樣品的全部有效標(biāo)簽序列聚類,以95%的一致性(Identity)進(jìn)行運(yùn)算分類單位(Operational taxonomic units, OTUs)聚類和物種分類分析,并將OTU和物種注釋結(jié)合,從而得到每個(gè)樣品的OTUs和分類譜系的基本分析結(jié)果[24]。再對OTUs進(jìn)行豐度、多樣性指數(shù)等分析,同時(shí)對物種注釋在各個(gè)分類水平上進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)分析。最后在以上分析的基礎(chǔ)上,可以進(jìn)行一系列的基于OTUs和物種組成的聚類分析、主成分分析(Principal component analysis,PCA)等[25]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003處理,顯著性分析采用SPSS Base Ver.13.0統(tǒng)計(jì)軟件 (SPSS, IL, Chicago, 美國)進(jìn)行,最小顯著差異法(LSD)或鄧肯(Duncan)新復(fù)極差進(jìn)行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植煙生態(tài)區(qū)域土壤樣品基本理化特性

由表2可見,土壤的pH值變幅為4.88—7.45,沒有>7.5的土樣,6.5—7.5的中性土壤占總樣品數(shù)的29.04%,5.5—6.5的微酸性土壤占35.48%,<5.5的酸性土壤占35.48%。從土壤類型來看,紅壤、紅黃壤、紫色土和一半的水稻土均為酸性土壤;黃壤以中性和微酸性為主,酸性黃壤僅占總樣本數(shù)的13%;其他土種以中性為主。

土壤的有機(jī)碳含量很豐富(以土壤養(yǎng)分分級評價(jià)體系中的有機(jī)質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行判斷,以下相同),平均2.24%,變幅為1.11%—3.69%,有機(jī)碳含量總體偏高。土壤有機(jī)碳>2.87%的樣品占總樣品數(shù)的22.58%,1.72%—2.87%的占54.84%,0.86%—1.72%的占22.58%,<0.86%的沒有。從土壤類型來看,黃棕壤的有機(jī)碳含量最高,其次是沖積土和水稻土?？傮w來看,土壤有機(jī)碳變化的隨海拔升高,有機(jī)碳含量呈增加的趨勢,同區(qū)域內(nèi)有機(jī)碳含量也海拔升高呈增加的趨勢。從區(qū)域來看,黔西北區(qū)域的全氮含量相對較高,其次是黔西南區(qū)域也較高,而黔中區(qū)域和黔東南區(qū)域相對較低。

土壤的全氮含量很豐富,平均0.23%,變幅為0.14%—0.34%,土壤全氮>0.2%的樣品占總樣品數(shù)的64.52%,0.1%—0.2%的占35.48%,<0.1%的沒有。從土壤類型來看,黃棕壤和水稻土的全氮含量最高。同區(qū)域內(nèi)全氮含量于海拔無相關(guān)性。從區(qū)域來看,黔西北區(qū)域的全氮含量相對較高,其他區(qū)域差異較小。

2.2 不同植煙生態(tài)區(qū)域土壤微生物物種多樣性(OTU)的差異分析

從不同的生態(tài)區(qū)域看(圖1),土壤微生物的OTUs數(shù)量差異明顯,總體是西部高于東部,南部高于北部。其中,黔北區(qū)域土壤微生物的OTUs數(shù)量最多,其次是黔中區(qū)域,黔中劃分的黔中中部區(qū)域和黔中南部區(qū)域2個(gè)區(qū)域在OTUs數(shù)量幾乎沒有差異,黔東南區(qū)域與黔中區(qū)域差異較小,黔西南區(qū)域和黔西北區(qū)域的OTUs數(shù)量相對較少,最少的是黔西北區(qū)域。黔北區(qū)域的OTUs數(shù)量是分別是黔西南和黔西北區(qū)域OTUs的1.44和1.66倍。

同一生態(tài)區(qū)域不同海拔的土壤樣品中OTUs數(shù)量差異顯著(圖2)。在黔東南區(qū)域,土壤微生物的OTUs數(shù)量隨著土壤樣品所處的海拔升高而呈現(xiàn)降低趨勢,而在黔北區(qū)域,土壤微生物的OTUs數(shù)量從多到少依次為中海拔的土壤樣品,低海拔的土壤樣品和高海拔的土壤樣品。黔東南區(qū)域與黔北區(qū)域土壤微生物的OTUs數(shù)量在高和低海拔之間無顯著差異,但在中海拔上黔北顯著高于黔東南,是黔東南的1.65倍。

表2 典型生態(tài)區(qū)域土壤樣品的基本理化性質(zhì)

不同土壤類型的土壤微生物的OTUs數(shù)量有差異(圖3),紫色土微生物的OTUs數(shù)量顯著高于黃壤,比黃壤微生物的OTUs數(shù)量增加25.5%;黃壤微生物的OTUs數(shù)量顯著高于沖積土和粗骨土,黃棕壤土壤微生物的OTUs數(shù)量最低僅為紫色土的59.5%。

2.3 不同植煙土壤微生物群落屬水平豐度結(jié)構(gòu)多樣性分析

根據(jù)所有檢測樣品中微生物屬水平的物種注釋及豐度信息(圖4),在不同區(qū)域中,天柱紫色土(TZZT)、黔西黃壤(QXHR)、福泉黃壤(FQ2)、盤縣保田(PXBT)、鳳岡黃壤(FGHR)、遵義水稻土(ZYSDT)、威寧紫色土(WNZT)和天柱的海拔350 m樣品(TZ350)具有優(yōu)勢菌群,其他土壤中的微生物屬水平的物種較為平衡。

在相同的生態(tài)區(qū)域中,不同海拔土壤微生物的豐度聚類關(guān)系不同。道真低海拔土壤(DZDHB)與道真高海拔土壤(DZGHB)微生物屬水平的聚類關(guān)系較近,但與道真中海拔土壤(DZZHB)微生物的聚類關(guān)系較遠(yuǎn);天柱中海拔土壤(TZ550)與高海拔土壤(TZ750)微生物屬水平的聚類關(guān)系最近,而與低海拔土壤(TZ350)微生物的屬水平聚類關(guān)系較近。

圖1 不同生態(tài)區(qū)域OTUs總量的差異Fig.1 OTUs difference in different ecological regions

圖2 同一生態(tài)區(qū)域內(nèi)不同海拔OTUs總量的差異Fig.2 OTUs difference in different altitudes in the same ecological region

圖3 不同土壤類型OTUs數(shù)量的比較Fig.3 OTUs difference of different soil types

在不同的土壤類型中,天柱紫色土(TZZT)和威寧紫色土(WNZT)與其他生態(tài)區(qū)域的各類土壤微生物屬水平的聚類關(guān)系都為最遠(yuǎn);在不同生態(tài)區(qū)域,相同類型的土壤間的微生物屬水平的聚類關(guān)系較近,獨(dú)山水稻土(DSSDT)與都勻水稻土(DYSDT)微生物屬水平聚類關(guān)系最近,與福泉水稻土(FQ1)和天柱水稻土(TZSDT)微生物屬水平聚類關(guān)系也較近,只與遵義水稻土(ZYSDT)屬水平聚類關(guān)系相對較遠(yuǎn)。

圖4 土壤微生物物種豐度聚類圖Fig.4 OTUs difference of different soil typesAmycolatopsis：擬無枝菌酸菌;Streptomyces：鏈霉菌;Kitasatospora：北里孢菌;Glycomyces：糖霉菌;Pseudonocardia：假諾卡氏菌;Nocardioides：類諾卡氏菌;Thiobacillus：硫桿菌;Sphingobium：鞘脂菌;Novosphingobium：新鞘氨醇桿菌;Flavobacterium：黃桿菌;Nitrospira：硝化螺旋菌;Candidatus Nitrososphaera：亞硝化螺旋菌暫定種;Mycobacterium：分支桿菌;Actinomadura：馬杜拉放線菌;Rhodoplanes：紫色非硫細(xì)菌;Bradyrhizobium：短根瘤菌;Candidatus Hamiltonella：煙粉虱次生內(nèi)共生菌;Burkholderia：伯克氏菌;Candidatus Portiera：煙粉虱初生共生菌;Pseudomonas：假單胞菌;Rhodanobacter：產(chǎn)黃桿菌;Sphingomonas：鞘氨醇單胞菌;Sphingopyxis：鞘氨醇盒菌;Janthinobacterium：紫色桿菌;Desulfococcus：脫硫球菌;Catenulispora：棒桿菌;Lactobacillus：乳酸菌

2.4 不同植煙生態(tài)區(qū)域土壤微生物特定功能多樣性的差異比較

基于土壤微生物的種類豐度的分析結(jié)果,在微生物屬水平上進(jìn)行物種分類樹統(tǒng)計(jì),多個(gè)土壤微生物的物種分類樹(圖5)的結(jié)果顯示,不同區(qū)域土壤中的微生物的種類比例顯著不同。其中,厚壁菌門絕大部分集中在黔中中部的樣品中,天柱紫色土(TZZT)在變形菌(Proteobacteria)門上γ-變形菌亞門(Gammaproteobacteria)所占有的比例最大,變形菌門的腸桿菌目(Enterobacteriales)和粉虱共生細(xì)菌目(Aleyrodidarum)的比例在所有檢測樣品中最高,達(dá)到75%以上。而威寧紫色土(WNZT)在變形菌門和硫化細(xì)菌屬(Thicbacillus)比例居所有土壤樣品中所占比例最大。

圖5 土壤微生物群落中特定物種分類樹Fig.5 Classifiction tree of special microbial community in soilArchaea：古細(xì)菌;Microbe：微生物;Bacteria：細(xì)菌;Proteobacteria：變形菌;Gammaproteobacteria：γ-變形菌;Xanthomonadales：黃色單胞菌

圖6 不同生態(tài)區(qū)域土壤樣品β多樣性主成分分析 Fig.6 The principal component analysis (PCA) of β-diversity of soil samples in different ecological regionsBJ, 黔西北地區(qū),Northwest Guizhou;QDN, 黔東南地區(qū),Southwest Guizhou; QN, 黔南地區(qū), South Guizhou; QXN, 黔西南地區(qū),Southwest Guizhou; ZY, 遵義地區(qū), Zunyi

2.5 根際土壤微生物豐度與土壤理化性狀主成份分析

從圖6中可以看出,同一地區(qū)的微生物群落在PCA圖中較為相近,表明同一地區(qū)的微生物群落組成較為相似,而黔西南區(qū)域內(nèi)個(gè)別樣品的群落組成距離較遠(yuǎn),黔北地區(qū)的樣品間差異特征明顯。黔中中部區(qū)域,土壤微生物受到土壤營養(yǎng)元素的影響較大,土壤微生物群落組成結(jié)構(gòu)差異顯著,而其他地區(qū)受條件營養(yǎng)元素和結(jié)構(gòu)的影響較小,土壤微生物的群落組成也較為相似。在黔西北區(qū)域、黔東南區(qū)域及黔中南部區(qū)域的不同生態(tài)區(qū)域、不同土壤類型及不同海拔高度的土壤,總體的微生物群落組成相近,土壤受到營養(yǎng)元素的影響較大。另外,主成分1(PC1)和主成分2(PC2)是造成不同生態(tài)區(qū)域土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的兩個(gè)最大差異特征,貢獻(xiàn)率分別為20.80% 和13.78%。

3 討論與結(jié)論

土壤微生物生物指標(biāo)主要包括土壤微生物的數(shù)量、生物量、多樣性及其活性等方面,這些因素直接或間接決定土壤的理化性質(zhì)和營養(yǎng)元素有效性。土壤微生物多樣性是土壤穩(wěn)定性與質(zhì)量的最關(guān)鍵因素[26],而且可以調(diào)控土壤各種非生物指標(biāo),因此近年來發(fā)現(xiàn)研究土壤微生物多樣性和其種群結(jié)構(gòu)是研究土壤健康與肥力指標(biāo)最重要的領(lǐng)域。本研究中貴州典型植煙區(qū)域的土壤強(qiáng)酸性土壤(<5.5)占到全部樣品的35.48%,存在土壤酸化的危險(xiǎn),土壤pH值與土壤抑病性呈負(fù)相關(guān),酸性越強(qiáng)的土壤抑病性越弱[27-28],同時(shí)在有機(jī)碳和全氮含量豐富情況下,酸性土壤下極易導(dǎo)致土傳病害的爆發(fā),從土壤物理指標(biāo)上對微生物群落失衡進(jìn)行了預(yù)警。從圖6看出,在黔中區(qū)域內(nèi)的土壤微生物受到營養(yǎng)元素的影響較大,各土壤間的微生物群落組成結(jié)構(gòu)差異顯著;而其他地區(qū)受營養(yǎng)元素和結(jié)構(gòu)的影響較小,樣品的群落組成也較為相似,說明土壤微生物的群落與土壤營養(yǎng)狀況聯(lián)系不是很密切,可能對生態(tài)條件等其他因素有關(guān)[29]。同時(shí)圖1的研究結(jié)果也側(cè)面驗(yàn)證了該問題,土壤微生物的OTUs數(shù)量總體是西部高于東部,南部高于北部,而貴州煙株移栽55d時(shí)的氣溫與OTUs數(shù)量的趨勢基本一致。

根際土壤微生物群落的平衡性是土壤健康的重要指標(biāo)之一。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)失衡,種群趨于單一化,土壤從細(xì)菌型向真菌型轉(zhuǎn)化,微生物多樣性、均勻度降低,青枯病菌茄科勞爾氏菌數(shù)量增加[11]。本研究發(fā)現(xiàn)土壤類型中紫色土中的普遍存在優(yōu)勢種群,并且與其他土壤聚類關(guān)系最遠(yuǎn),而水稻土的中微生物豐度聚類關(guān)系基本很近(圖4),這表明土壤類型對土壤微生物群落多樣性的影響比較大,這與Perez等[30]研究相類似,同時(shí)黔西南和黔中中部區(qū)域土壤微生物豐度優(yōu)勢種群顯著高于其他地區(qū),種群平衡度不高,具有土傳病害發(fā)生的潛在危險(xiǎn)。

土壤功能微生物的多少直接表征土壤營養(yǎng)轉(zhuǎn)化能力以及抗病能力[31],通過圖5發(fā)現(xiàn)厚壁菌門絕大部分集中在黔中中部的樣品中,很多厚壁菌可以產(chǎn)生芽孢,它可以抵抗脫水和極端環(huán)境,減輕天氣災(zāi)害對土壤的沖擊[32]。天柱紫色土(TZZT)在變形菌(Proteobacteria)門上γ-變形菌亞門(Gammaproteobacteria)所占有的比例最大,可以潛在對土傳病原菌進(jìn)行抵抗[33]。

生態(tài)區(qū)域?yàn)橐恍┩饷步Y(jié)構(gòu)相似、受相同氣候、土壤條件影響的生態(tài)系統(tǒng)所構(gòu)成的區(qū)域性單元。以往對貴州不同生態(tài)區(qū)域的研究主要集中在煙葉品質(zhì)[34]、施氮量差異[35]和有機(jī)肥的影響[36]等方面,未見微生物區(qū)系方面的系統(tǒng)研究。李松齡等[37]研究三江源不同生態(tài)系統(tǒng)下土壤微生物區(qū)系差異,得出結(jié)論：濕地生態(tài)系統(tǒng)由于水分及熱量等環(huán)境條件不同,土壤微生物數(shù)量顯著高于草地生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)和荒漠生態(tài)系統(tǒng)。但此類研究并不是系統(tǒng)研究微生物區(qū)系,而是僅用平板涂布法測定微生物數(shù)量差異。第二代高通量測序技術(shù)的成熟和普及,使我們能夠?qū)Νh(huán)境微生物進(jìn)行深度測序,不但解決了大部分菌株不可培養(yǎng)的難題、客觀還原了微生物菌群結(jié)構(gòu),還能靈敏地探測出環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)隨外界環(huán)境的改變而發(fā)生的極其微弱的變化,對于我們研究微生物與環(huán)境的關(guān)系、環(huán)境治理和微生物資源的利用等方面有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。尚天翠等[38]在研究不同生態(tài)條件下櫻桃林的土壤細(xì)菌數(shù)量的變化時(shí)發(fā)現(xiàn)土壤細(xì)菌的數(shù)量與土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量間存在極顯著的正相關(guān),與該研究中微生物的多樣性指數(shù)和土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正比相似。Shen等[17]的研究表明,長白山上的細(xì)菌群落多樣性與pH顯著正相關(guān)。本試驗(yàn)中采用的PCA分析是從多維數(shù)據(jù)中提取出最主要的元素和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,較物種相對豐度的聚類更加說明問題[39]。本研究不同生態(tài)區(qū)域的微生物結(jié)構(gòu)與土壤碳、氮 、有機(jī)質(zhì)及pH值與土壤微生物區(qū)系都沒有對應(yīng)關(guān)系,生態(tài)環(huán)境(包括氣候、海拔、土壤類別等因素)相似地區(qū)土壤微生物結(jié)構(gòu)較為相似,表明土壤微生物結(jié)構(gòu)是受多種因素綜合影響和決定的。PCA分析也證明了這一論點(diǎn)：主成分1(PC1)和主成分2(PC2)是造成不同生態(tài)區(qū)域土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的兩個(gè)最大差異特征,貢獻(xiàn)率分別為20.80% 和13.78%,表明并非單一“因素”能夠非常顯著地影響生態(tài)區(qū)域土壤微生物的組成,而是綜合因素共同作用的結(jié)果。

綜上所述,通過對貴州省典型植煙生態(tài)區(qū)域根際土壤的微生物群落的分析與研究為后續(xù)土壤生物修復(fù)提供理論依據(jù)奠定了良好的研究基礎(chǔ)。

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