貴州省典型植煙生態(tài)區(qū)域根際土壤微生物群落多樣性

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],同時利用生物有機(jī)肥調(diào)控土壤微生物群落結(jié)構(gòu)實現(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,不僅通量高,而且能夠同時分析上百個不同的樣品,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。采集土壤樣品時按照采樣地點、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€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,同時對物種注釋在各個分類水平上進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計分析。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

實驗數(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,多個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,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]。同時圖1的研究結(jié)果也側(cè)面驗證了該問題,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。

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)域為一些外貌結(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：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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