不同覆蓋對紅花玉蘭根系細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響1)

周明明 段曉婧 段二龍 馬履一 楊楊

(北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083) (北京農(nóng)學(xué)院)

紅花玉蘭(MagnoliawufengensisL. Y. Ma et L. R. Wang)為木蘭科木蘭屬玉蘭亞屬新種,2004年首次被發(fā)現(xiàn)，其通大的干型，通直的樹體[1]，花型多樣，花色多彩，花片數(shù)多變，是目前我國唯一內(nèi)外花被均呈純紅色的玉蘭科植物[2]，具有極高的科研、園林綠化和藥用價值。其引種到北京需要一系列地面管理技術(shù)才可使其更好地生長[3]。地面覆蓋措施被認(rèn)為具有改善土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)土壤溫濕度和提高土壤肥力等環(huán)境正效應(yīng)[4-5]，是最好的地面管理措施。地面覆蓋還可以有效的改善土壤微生物多樣性，不同的覆蓋材料對土壤微生物產(chǎn)生不同的影響[6]。楊文權(quán)等[7]研究發(fā)現(xiàn),在蘋果園覆蓋牧草和麥秸、白膜和黑膜以及碎石可顯著提高0～20 cm土壤細(xì)菌數(shù)量，但0～20 cm土壤中放線菌數(shù)量在沙子、碎石、白膜和黑膜覆蓋后均顯著下降。郭子武等[8]研究發(fā)現(xiàn)，微生物總數(shù)在雷竹林進(jìn)行土壤覆蓋后呈先升高后下降的趨勢，土壤主要養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和有機(jī)碳庫在林地覆蓋后顯著增加，從而提高了微生物活性。Houand et al.[9]研究發(fā)現(xiàn)，將植物殘體施加到土壤表面，土壤真菌活性能夠提高，從而使植物殘體的分解率加快，使土壤中碳的滯留量增加。陳月星等[10]通過對渭北旱作蘋果園進(jìn)行覆蓋研究，得出不同覆蓋模式下土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性存在顯著差異，生草覆蓋和秸稈覆蓋顯著改善了土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，土壤中細(xì)菌的多樣性和豐富度因此被增加了。Huang et al.[11]用植物體進(jìn)行覆蓋，使微生物群落功能多樣性高于不加任何覆蓋的對照處理。

綜上所述，現(xiàn)有的研究大多集中在農(nóng)作物和果樹的覆蓋對土壤微生物的結(jié)構(gòu)和多樣性的影響上，對觀賞類木本植物的研究較為鮮見。此外，覆蓋方式多為覆膜、秸稈或者砂石，結(jié)構(gòu)比較單一,沒有進(jìn)行多種材料的疊加覆蓋。因此，本研究采用單層和多重覆蓋對紅花玉蘭處理，應(yīng)用Illumina HiSeq測序平臺的高通量測序法揭示不同的覆蓋處理下紅花玉蘭根系細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成，分析不同覆蓋處理對紅花玉蘭根系細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及其多樣性的影響，為紅花玉蘭的北引栽培提供土壤管理方面的技術(shù)手段和理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)在北京林業(yè)大學(xué)鷲峰教學(xué)實(shí)習(xí)基地普照院苗圃(39°48′N,116°28′E,海拔130 m)于2016年3—11月份進(jìn)行。該地區(qū)為暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。年最低氣溫-19.6 ℃，最高氣溫39.7 ℃，年均氣溫9 ℃，有效積溫3 798 ℃;年均降水量600 mm；年均日照時間2 769 h，無霜期180 d左右。土壤為淋溶褐土，淤積母質(zhì)，質(zhì)地中壤，耕作層土壤以團(tuán)粒狀為主，通透性良好。土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.81%，堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)81 mg·kg-1，速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.9 mg·kg-1，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)110 mg·kg-1，pH值7.6，山地母質(zhì)多為巖石風(fēng)化的殘積和坡積物[3]。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計

本試驗(yàn)以4年生、栽植株行距1.5 m×2.0 m的紅花玉蘭為試驗(yàn)材料。于2016年4月1號進(jìn)行覆蓋。分別對苗木設(shè)置免耕不覆蓋(T1)、壟膜覆蓋(T2)、覆秸稈(T3)、覆秸稈/地膜(T4)、覆地膜/秸稈(T5)5種處理方式(表1)。根據(jù)試驗(yàn)地具體情況本試驗(yàn)采用v=5、k=3的平衡不完全區(qū)組設(shè)計模式(BIB)，共設(shè)計10個區(qū)組，每個區(qū)組設(shè)置3個小區(qū)，每個小區(qū)的樣本為3株紅花玉蘭，共計90株。處理后的田間試驗(yàn)設(shè)計圖如圖1所示。

表1 5種處理方式的具體操作

圖1 平衡不完全區(qū)組田間布置試驗(yàn)圖

2.2 樣品采集

于紅花玉蘭生長季末(2016年10月15號)，分別在每個處理的18棵紅花玉蘭根系集中分布區(qū)(土層0～20 cm)，用直徑4 cm的根鉆鉆取0～20 cm深的土樣，將附著在根系上的土壤用毛刷輕輕刷下即為根際土樣，每個處理一共18個樣點(diǎn)，然后完全隨機(jī)將6個取樣點(diǎn)混均為一個樣，3次重復(fù)，共15個樣品。再清除土樣里面剩余的斷根和石塊等雜質(zhì)，之后分兩部分，一部分用密封袋將樣品密封放入干冰冰盒中，帶回實(shí)驗(yàn)室保存在冰箱中零下80 ℃的超低溫條件下，另一部分風(fēng)干過篩測定土壤全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.3 土壤速效氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定

土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)用半微量凱氏法測定；土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)用Olsen法測定；速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用NH4OAc浸提-火焰光度計法測定，土壤pH值采用10 g土壤加入25 mL水制作懸濁液水測定[12]。數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用EXCEL工作表進(jìn)行統(tǒng)計。

2.4 土壤微生物DNA提取及測序

稱取冰箱中超低溫保存的新鮮土壤樣品約0.2 g，各土壤樣本總DNA采用CTAB方法提取，然后DNA純度和濃度用1%瓊脂糖凝膠電泳經(jīng)Gold View染色檢測，用離心管取適量的檢查樣品，加無菌水把樣品稀釋到0.001 g·L-1。PCR擴(kuò)增是以稀釋后的基因組DNA為模板在Bio-rad T100梯度PCR儀上進(jìn)行，引物為515F5’-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3’和806F5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3’的16 S V4區(qū)段。在指定的測序區(qū)域，合成帶有barcode的特異引物。PCR采用30 μL反應(yīng)體系，反應(yīng)程序?yàn)?8 ℃預(yù)變性1 min；98 ℃變性10 s；50 ℃退火30 s；72 ℃延伸30 s，共進(jìn)行30個循環(huán)；72 ℃延伸5 min[13-14]。PCR產(chǎn)物使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測。使用Thermo Scientific公司的GeneJET凝膠回收試劑盒對PCR產(chǎn)物回收。在按照測序要求合格后進(jìn)行相應(yīng)比例混合，之后干冰保存送往北京諾禾致源生物信息科技有限公司進(jìn)行HiSeq測序。

圖2 地膜覆蓋田間布置示意圖

2.5 數(shù)據(jù)分析與處理

2.5.1 序列OTU聚類分析和物種注釋

將測序所得全部有效的Tags序列以97%的一致性進(jìn)行OTUs(Operational Taxonomic Units)聚類得到有代表性的OTUs序列，然后通過SILVA的SSU rRNA數(shù)據(jù)庫(設(shè)定閾值為0.8～1.0)采用Mothur方法對其進(jìn)行物種注釋分析以此獲得其分類學(xué)信息。然后用MUSCLE(Version 3.8.31)軟件對所有OTUs代表序列快速多序列比對得其系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系。

2.5.2 樣品多樣性分析

豐富度指數(shù)(Chao1)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(Shannon)、辛普森多樣性指數(shù)(Simpson)、覆蓋率(Coverage)指數(shù)以及用于構(gòu)建UPGMA樣品聚類樹的Unifrac距離的計算在Qiime軟件(Version 1.7.0)進(jìn)行[14]，稀釋曲線在R軟件(Version 3.4)中繪制并進(jìn)行Alpha多樣性指數(shù)和Beta多樣性指數(shù)有參數(shù)檢驗(yàn)和非參數(shù)檢驗(yàn)組間差異分析。

豐富度指數(shù)(Chao1)計算公式：

其中，S為Chao1豐富度指數(shù)；So,b,s為實(shí)際觀測的OUT數(shù)；n1為只含有一條序列的OUT數(shù)目；n2為只含有兩條序列的OUT數(shù)目。

多樣性指數(shù)(Shannon)計算公式：

其中，H為Shannon多樣性指數(shù)；So,b,s為實(shí)際測量出的OUT數(shù)目；ni為只含有i條序列的OUT數(shù)目；N為所有的序列。

2.5.3 RDA分析

冗余分析(RDA)是一種約束性線性直接梯度排序方法。它能夠獨(dú)立保持各個環(huán)境變量對生物群落變化的貢獻(xiàn)率，其樣方排序值既反映了物種組成及生態(tài)重要值對群落的作用，同時也反映了環(huán)境因子的影響[15]。在R(Version 3.4)語言先對細(xì)菌群落數(shù)據(jù)進(jìn)行DCA分析，分析結(jié)果顯示排序梯度最大值是否小于3，如果小于3則適合用RDA分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 優(yōu)化序列統(tǒng)計

用于以后分析的最終有效數(shù)據(jù)是從HiSeq測序得到的Raw PE Reads通過拼接和質(zhì)控成Clean Tags再進(jìn)行進(jìn)一步嵌合體過濾得到，即Effective Tags。處理之后共得到1 169 031條序列，總堿基數(shù)292 653 120 bp(bp即堿基對)，最小44 bp，最大390 bp，平均長度為255 bp。具體各處理數(shù)據(jù)預(yù)處理統(tǒng)計及質(zhì)控見表2。

表2 數(shù)據(jù)預(yù)處理統(tǒng)計及質(zhì)控

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3);Et表示過濾嵌合體后，用于最終分析的Tags序列；Ba為最終有效數(shù)據(jù)的堿基數(shù)目；Av為有效序列的平均長度；Q2和Q3分別表示有效序列中堿基質(zhì)量值大于或等于20和30(測序錯誤率小于0.1%)的堿基所占的百分比；Gc為有效序列中GC堿基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Ef為有效序列的數(shù)目與Raw PE數(shù)目的百分比[19]。

3.2 不同覆蓋模式下紅花玉蘭根系土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)

本試驗(yàn)采用97%的一致性對所有樣品的有效序列進(jìn)行聚類來研究樣品的物種組成多樣性。分析5種不同覆蓋模式下紅花玉蘭根際土壤細(xì)菌群落多樣性指數(shù)(表3)。由覆蓋度均超過98%可知，在選擇OTU為0.03相似度水平下能夠表現(xiàn)所測樣本中細(xì)菌的真實(shí)情況。細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性結(jié)果表明，各覆蓋處理土壤細(xì)菌的香農(nóng)多樣性指數(shù)均高于對照，其中除T4與T1相比差異顯著外，其他覆蓋處理與對照相比差異不顯著，各覆蓋處理之間差異不顯著，T4最高為10.565，高出對照9.565%。豐富度指數(shù)以T2最高達(dá)到5 838.12，高出對照7.366 2%，其他由大到小順序是T3、T5、T4、T1。各覆蓋處理均顯著高于對照，但是T4和T5之間差異不顯著。

表3紅花玉蘭根際土壤細(xì)菌群落在不同覆蓋模式下多樣性指數(shù)

覆蓋模式聚類單元數(shù)香農(nóng)多樣性指數(shù)豐富度指數(shù)覆蓋度/%T1(5553±55.77)b(10.444±0.25)b(5437.58±20.18)d(0.983±0.02)aT2(5977±209.16)a(10.497±0.06)ab(5838.12±36.09)a(0.981±0.01)aT3(5754±61.76)ab(10.469±0.12)ab(5756.57±235.5)b(0.981±0.01)aT4(5637±91.93)ab(10.565±0.14)a(5596.06±89.55)c(0.983±0.02)aT5(5773±67.87)b(10.543±0.20)ab(5639.75±37.31)c(0.982±0.02)a

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)；同列不同小寫字母代表處理間差異顯著(P<0.05)。

3.3 不同覆蓋模式下紅花玉蘭根系土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

將聚類得到的結(jié)果與Silva數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，然后在各個分類水平上統(tǒng)計各樣本的群落組成。在不同的處理中按門分類水平進(jìn)行優(yōu)勢門分析(圖3)，從圖3可知，不同覆蓋處理間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似度較高，其中豐度較高的有變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)。變形菌門為所有覆蓋處理中的優(yōu)勢菌門，所占比例由大到小的順序?yàn)門5、T3、T1、T4、T2。T5覆蓋所占比例為42.60%、T3為40.5%，兩者分別高出對照9.54%和4.13%。T2和T4所占比例分別低于對照17.75%和10.11%。即秸稈直接與土壤接觸的兩種覆蓋中變形菌門比例較其他覆蓋高。除豐富度較高的幾個菌門外，不同覆蓋處理的群落結(jié)構(gòu)中還包括綠彎菌門(Chloroflex)、厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)等，所占比例較低，均為3%～8%。將不同覆蓋處理的細(xì)菌組成聚類，結(jié)果表明(圖4)，15個土壤樣品依據(jù)門水平上的豐富度共分為2大類，T2和T4有一定的相似性聚集在一起，與對照和其他覆蓋處理樣品分離。T3、T5和T1聚為一大類。他們又可分為兩類，即T5為一類，T3和T1為一類，這表明T2、T4和T5能顯著改變紅花玉蘭根系土樣細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。

T1-1～T1-3.不覆膜對照處理；T2-1～T2-3.地膜覆蓋；T3-1～T3-3.秸稈覆蓋;T4-1～T4-3.秸稈/地膜覆蓋;T5-1～T5-3.地膜/秸稈覆蓋。

圖3不同覆蓋處理對紅花玉蘭土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析

T1-1～T1-3.不覆膜對照處理；T2-1～T2-3.地膜覆蓋；T3-1～T3-3.秸稈覆蓋;T4-1～T4-3.秸稈/地膜覆蓋;T5-1～T5-3.地膜/秸稈覆蓋。

圖4不同覆蓋處理對紅花玉蘭土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)聚類分析樹狀圖

3.4 不同覆蓋模式下紅花玉蘭根系土壤細(xì)菌系統(tǒng)發(fā)育

將5個覆蓋處理測序所得的有效序列進(jìn)行OTU聚類，然后在屬分類水平上根據(jù)所有樣品的物種注釋及豐富度信息，選取豐富度排名前35的屬進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析，確定各物種間的親緣關(guān)系及分類學(xué)地位，利用熱圖(Heatmap)(圖5)通過顏色梯度及相似程度來反映5個處理在各分類水平上細(xì)菌群落組成的相似性、多樣性及豐富度。結(jié)果表明，不同覆蓋方式紅花玉蘭根系土壤中細(xì)菌群落排名前35的屬所屬的門主要為變形菌門、酸桿菌門、放線菌門、厚壁菌門、芽單胞菌門、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)。在綱水平上的豐富度較高的有α-變形桿菌綱(Alphaproteobacteria)、酸桿菌綱(Acidobacteria)、δ-變形菌綱(Deltaproteobacteria)、放線菌綱(Actinobacteria)、丙型變形菌綱(Gammaproteobacteria)，他們總和占總細(xì)菌綱質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比例由大到小的順序?yàn)門5、T3、T4、T2、T1。T5最高，為54.8%，較對照高8.98%，T3、T4、T2分別比對照高5.29%、3.73%、3.38%，均達(dá)到了顯著水平。目水平所有處理的優(yōu)勢目為根瘤菌目(Rhizobiales)，其中處理T5和T3高于對照，T5最高，為10.98%，較對照高25.57%；T3為9.81%，較對照高12.24%，差異顯著。T4和T2均低于對照，T2最低，為7.2%，較對照低21.1%；T4為7.85%，較對照低11.46%，差異顯著。屬水平豐富度較高的有芽孢桿菌屬(Bacillus)、微枝形桿菌屬(Microvirga)、短根瘤菌屬(Bradyrhizobium)、紅色桿菌屬(Rubrobacter)、乳桿菌屬(Acidobacterium)、鞘脂單胞菌屬(Sphingomonas)、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)。其中T1、T2、T3的優(yōu)勢菌為芽孢桿菌屬,T4的優(yōu)勢菌為節(jié)桿菌屬，T5的優(yōu)勢菌為乳桿菌屬。芽孢桿菌屬占所有細(xì)菌屬的比例由大到小的順序?yàn)門3、T1、T2、T4、T5，T3最高，為11.54%,對照T1為11.36%，T5最低，為5.17%，各處理差異不顯著。

T1-1～T1-3.不覆膜對照處理；T2-1～T2-3.地膜覆蓋；T3-1～T3-3.秸稈覆蓋;T4-1～T4-3.秸稈/地膜覆蓋;T5-1～T5-3.地膜/秸稈覆蓋。

3.5 不同覆蓋處理下細(xì)菌群落多樣性與土壤理化性質(zhì)間RDA分析

將群落多樣性與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行RDA分析(圖6)。結(jié)果顯示，第一排序軸解釋了62.54%的變異，第二排序軸解釋了19.40%的變異。圖中的黑色箭頭表示關(guān)注的變量的“梯度方向”；箭頭的長短表示該變量對該方向上樣本差異的貢獻(xiàn),越長代表該變量對該方向上樣本的貢獻(xiàn)越大，相關(guān)性越強(qiáng)。本研究中著重關(guān)注細(xì)菌群落多樣性與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系。從圖6中可以看出，通過1年覆蓋處理，土壤全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)和pH值與細(xì)菌豐富度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)、辛普森多樣性指數(shù)夾角都比較大，說明他們之間相關(guān)性不大。即經(jīng)過1年覆蓋引起的土壤全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值的改變與細(xì)菌多樣性指數(shù)差異不顯著。

進(jìn)一步考察處理與各變量的關(guān)系，從原點(diǎn)到處理點(diǎn)位置的方向與變量方向夾角越小，表示相關(guān)性越大。圖6中全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)所在的方向與T3和T5處理夾角最小。說明T3和T5處理能夠顯著的提高土壤中全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)。另一方面細(xì)菌豐富度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)、辛普森多樣性指數(shù)所在的方向與T2、T4處理夾角最小，即T2和T4處理能夠顯著提高細(xì)菌多樣性指數(shù)，這也和3.2中得出的結(jié)果相一致。

T1-1～T1-3.不覆膜對照處理；T2-1～T2-3.地膜覆蓋；T3-1～T3-3.秸稈覆蓋;T4-1～T4-3.秸稈/地膜覆蓋;T5-1～T5-3.地膜/秸稈覆蓋；N、K、P.分別表示土壤全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Chao1.豐富度指數(shù)；Shannon.香農(nóng)多樣性指數(shù);Simpson.辛普森多樣性指數(shù)。

圖6不同覆蓋處理下微生物群落多樣性與土壤理化性質(zhì)間RDA分析

4 結(jié)論與討論

微生物作為土壤健康狀況重要的生物學(xué)指標(biāo)[16-18]，其參與有機(jī)質(zhì)分解、腐殖質(zhì)形成、土壤養(yǎng)分和循環(huán)等過程，是土壤有機(jī)質(zhì)與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、循環(huán)的動力，直接反映土壤養(yǎng)分的供給能力[19]。地面覆蓋措施被認(rèn)為具有改善土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)土壤溫濕度和提高土壤肥力等環(huán)境正效應(yīng)[4-5]，因此，地面覆蓋會影響土壤細(xì)菌生長代謝和繁殖，進(jìn)而影響其群落結(jié)構(gòu)和多樣性。微生物多樣性指數(shù)是評價土壤微生物群落多樣性高低的非常有效方法之一，高的多樣性指數(shù)表明微生物群落多樣性較高[20]。本研究結(jié)果也顯示，不同的覆蓋模式中樣本的細(xì)菌多樣性指數(shù)均高于對照。尤其秸稈/地膜覆蓋模式中細(xì)菌香農(nóng)多樣性指數(shù)最高，這是因?yàn)槿じ采w在提高土壤溫度的同時也大幅度提高了土壤水分的保蓄率、降水利用率和提高水分利用[21]。尤其是地膜覆蓋對地下5～15 cm處提高地溫有顯著效果。另一方面，也有研究表明，在一定溫度范圍內(nèi)，微生物生長受土壤溫度和土壤水分的影響，土壤微生物活性及呼吸率隨土壤溫度的升高而升高[22]。因此，T4覆蓋增加土壤貯水量，提高了土溫，同時地膜上面的秸稈相當(dāng)于大地的一層棉被進(jìn)一步緩解了土溫的變化，促進(jìn)土壤微生物的繁殖[23-24]。有研究也顯示秸稈覆蓋能夠顯著降低0～30 cm各土層土壤密度，并顯著提升土壤孔隙度[24]。

本研究RDA分析結(jié)果也顯示T3和T5處理與土壤全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)有很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，即T3和T5處理能顯著提高土壤全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)；這可能是由于這兩種處理中覆蓋的玉米秸稈直接與土壤接觸，這對于土壤細(xì)菌來說是巨大的碳氮和能源補(bǔ)充，從而使秸稈得到進(jìn)一步分解成各種營養(yǎng)元素，促進(jìn)土壤全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增高。然而，本研究顯示土壤細(xì)菌多樣性與土壤全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)和pH值相關(guān)性不強(qiáng)，這與其他研究土壤pH值和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征的重要因素之一[25-26]不同?？赡苁怯捎诒驹囼?yàn)只覆蓋一個生長季，各種覆蓋對土壤理化性質(zhì)的改善剛剛起作用還沒有達(dá)到顯著水平，因此，細(xì)菌香濃指數(shù)中除T4處理與對照達(dá)到顯著差異外其他處理與對照并沒有顯著差異。因此還需要做進(jìn)一步的跟蹤試驗(yàn)研究。

土壤細(xì)菌多樣性及其群落結(jié)構(gòu)的組成對生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著重要作用，但由于許多細(xì)菌種類的生活史未知以及其不可培養(yǎng)性使得土壤細(xì)菌的重要性被低估[27]。高通量測序技術(shù)在16 S rRNA基因的測序中能夠得到覆蓋深度非常高的測序數(shù)據(jù)[21]，成為了土壤微生物研究者的重要研究方法。本研究采用升級后的HiSeq測序技術(shù)，對不同覆蓋處理下紅花玉蘭根系細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，5種覆蓋處理的細(xì)菌包含了43門，90綱，184目，564屬。覆蓋能改變細(xì)菌群落組成，如在門水平上主要有變形菌門、酸桿菌門、放線菌門、厚壁菌門、芽單胞菌門、硝化螺旋菌門，其中變形菌門T5和T3變形菌門質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，與對照達(dá)到了顯著差異水平。有研究表明，變形菌門在細(xì)菌類群中豐度最高，形態(tài)、生理和代謝多樣性上的差異性很大，參與地下的碳、氮和硫等的生物地球化學(xué)循環(huán)[28]。T5和T3均為秸稈直接與土壤接觸覆蓋。表明秸稈直接與土壤接觸的覆蓋對變形菌門的影響更大，這可能是由于玉米秸稈增加了土壤養(yǎng)分和碳儲量，從而影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)[29-31]。在綱水平上，α-變形桿菌綱為所有處理的優(yōu)勢綱。在屬水平上，T1、T2、T3的優(yōu)勢屬為芽孢桿菌屬，T4為節(jié)桿菌屬，T5為乳桿菌屬。因此，本研究明確了單層覆蓋模式下和多重覆蓋模式下紅花玉蘭根系土壤的優(yōu)勢菌屬不一樣，T3、T5處理有利于提高土壤全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，T4、T2處理有利于提高微生物多樣性。由于本試驗(yàn)為覆蓋處理1年，對于連年覆蓋下土壤微生物種群落結(jié)構(gòu)和多樣性還需要進(jìn)一步研究。