土地利用方式對高寒地區(qū)濕地土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響

許楠 刑軍會(huì) 隋心 丁俊男 史傳奇 于少鵬

摘要：土地利用方式的改變會(huì)導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)生改變，土壤微生物能夠敏感地反映土壤質(zhì)量及不同生態(tài)系統(tǒng)功能的演變。為研究土地利用變化對濕地微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，以三江平原3種典型的土地利用方式農(nóng)田、濕地、林地為研究對象，采集其中的原始濕地、開墾后改種大豆田、林地3種土壤，采用基于細(xì)菌16S rRNA基因的高通量測序技術(shù)，研究上述土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)，并研究其與土壤環(huán)境因子間的關(guān)系。結(jié)果表明，不同土地利用方式土壤中的優(yōu)勢菌門均為變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、放線菌門（Actinobacteria），但土地利用方式明顯改變了土壤細(xì)菌屬的組成和豐度。結(jié)合Chao指數(shù)和ACE指數(shù)，發(fā)現(xiàn)農(nóng)田細(xì)菌生物豐富度顯著高于林地土壤及濕地土壤，3種土壤中辛普森（Simpson）、香農(nóng)（Shannon）指數(shù)幾乎相同，說明細(xì)菌群落多樣性沒有明顯差異。相關(guān)性分析表明，土壤pH值及有機(jī)碳含量是影響微生物群落組成的重要驅(qū)動(dòng)因子。說明土壤利用方式改變后改變了土壤pH值、含水率及土壤養(yǎng)分含量，從而對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

關(guān)鍵詞：高寒地區(qū)濕地;土壤利用方式;高通量測序;細(xì)菌群落結(jié)構(gòu);土壤理化性質(zhì);多樣性

中圖分類號： S181;S154.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）24-0233-08

收稿日期：2021-04-15

基金項(xiàng)目：黑龍江省寒區(qū)濕地生態(tài)與環(huán)境研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室年開放課題（編號：201910、202006）;黑龍江省院所基本應(yīng)用技術(shù)研究專項(xiàng)（編號：ZNBZ2019ZR05）;哈爾濱學(xué)院青年博士科研啟動(dòng)基金（編號：2020106）;哈爾濱學(xué)院科研啟動(dòng)基金（編號：HUSC202108）。

作者簡介：許 楠（1982—），男，吉林榆樹人，博士，講師，主要從事濕地生態(tài)學(xué)研究。E-mail：xunan0451@126.com。

通信作者：于少鵬，博士，教授，主要從事濕地生態(tài)學(xué)研究。E-mail：wetlands@126.com。

不同土地利用方式可以引起陸地生態(tài)以及生物地球化學(xué)循環(huán)過程的變化，導(dǎo)致土壤性質(zhì)和土地生產(chǎn)力的改變[1]。由人類活動(dòng)主導(dǎo)的土地（包括農(nóng)田、林地和濕地等）利用方式的變化，可以從根本上改變土壤質(zhì)量和養(yǎng)分循環(huán)（如C、N、P），從而影響土壤微生物群落的構(gòu)建[2-3]。 微生物群落參與特定的土壤生化反應(yīng)，在土壤養(yǎng)分和生態(tài)系統(tǒng)過程的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，對土壤質(zhì)量和植物生物量具有非常大的影響[4]。Jangid等研究發(fā)現(xiàn)，濕地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田后引起細(xì)菌豐度和種類的顯著變化，并確定土地利用變化是微生物群落組成的主要決定因素[5]。 Krashevska等比較短期土地利用變化對微生物群落的影響，發(fā)現(xiàn)自然雨林轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯しN植橡膠園時(shí)，細(xì)菌豐度顯著下降[6]。Mendes等發(fā)現(xiàn)，林地土壤中嗜酸菌和衣原體含量較高，林地砍伐地區(qū)放線菌含量較高，農(nóng)田中硝化菌、嗜熱球菌和嗜熱菌的含量較高[7]。Wood等發(fā)現(xiàn)，熱帶林地轉(zhuǎn)變?yōu)橛妥胤N植后，細(xì)菌多樣性增加，而再生林和原始林地之間細(xì)菌多樣性和群落組成只有細(xì)微的差異[8]。所以對土地利用類型、土壤特性以及土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性之間相互作用的更全面了解，將改善陸地生態(tài)系統(tǒng)的預(yù)測和管理。

黑龍江省作為中國最大的商品糧生產(chǎn)基地，土壤肥沃，具有悠久的農(nóng)耕歷史，其土壤理化性質(zhì)及其肥力對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要[9]。黑龍江省三江平原作為主要糧食生產(chǎn)基地之一，糧食生產(chǎn)安全問題直接影響整個(gè)黑龍江省乃至全國的糧食安全。自20世紀(jì)50年代以來，隨著人口的增加，為解決溫飽問題，該地區(qū)就采取開荒方式獲得農(nóng)田。由于只種地不養(yǎng)地，作物產(chǎn)量不穩(wěn)定，達(dá)不到經(jīng)濟(jì)平衡就棄耕、撂荒，再辟新荒。原始濕地被開墾成農(nóng)田，天然植被消失，農(nóng)田撂荒時(shí)，地面呈裸露狀態(tài)，對土壤破壞嚴(yán)重，短期內(nèi)很難恢復(fù)原有植物群落[10]。21世紀(jì)初，政府意識到生態(tài)環(huán)境問題的嚴(yán)重性，將部分濕地和撂荒地種植林地，來保護(hù)當(dāng)?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展[9-10]。

目前，土地利用方式轉(zhuǎn)變對三江平原地區(qū)土壤微生物的影響研究較少，本研究在三江平原地區(qū)選擇原始濕地、農(nóng)田、林地3種不同利用方式的土壤進(jìn)行試驗(yàn)，分析長期不同的土地利用方式是否改變了土壤理化性質(zhì)以及土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性，為研究區(qū)土壤肥力的維持、培育以及土壤微生物多樣性的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，也為該地區(qū)生態(tài)重建以及土地資源合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究樣地概況

研究樣地設(shè)在黑龍江省三江平原（133°37′～133°45′E、47°43′～47°52′N），平均海拔51.5～5.14 m，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，冬季寒冷少雪，平均氣溫2.3 ℃，平均降水量454 mm，封凍期在11月上旬，解凍期在5月上旬。在該地區(qū)選擇的3種土地利用方式分別是：（1）原始濕地，面積約為500 hm2，植被主要為小葉章（Deyeuxia angustifolia）、垂梗繁縷（Stellaria radians）、二歧銀蓮花（Anemone dichotoma）、山黧豆（Lathyrus quinquenervius）、箭頭唐松草（Thalictrum simplex）;（2）農(nóng)田，20年前在草原上墾殖而成的農(nóng)田，面積約為200 hm2，種植作物主要為大豆，每年進(jìn)行機(jī)器翻耕1次，春季施加史丹利玉米復(fù)合肥（N+P2O5+K2O≥40%）525 kg/hm2，6月中旬追肥225 kg/hm2。（3）林地，面積約為500 hm2，為20年前在濕地上栽植的落葉松人工純林，作為研究樣地。

1.2 樣品的采集

2019年6月在原始濕地、農(nóng)田、林地3種不同土地利用方式的樣地中分別選取3塊50 m×50 m大小的標(biāo)準(zhǔn)地，采用5點(diǎn)混合取樣法取0～20 cm 深度的土壤樣品。各層土樣混合均勻后去除樣品中的碎石、根莖，通過2 mm篩過篩，一部分放入 15 mL 的離心管中置于液氮中保存，轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室并存儲在-80 ℃冰箱中，用于DNA提取及進(jìn)行微生物分析。其余土樣在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分為兩部分，一部分放入4 ℃冰箱中，一部分自然風(fēng)干后，用于土壤理化性質(zhì)的測定。

1.3 土壤樣品理化性質(zhì)的測定

土壤含水率的測定：將取回的新鮮土樣立即放入鋁盒在天平上稱質(zhì)量，精確至0.01 g，將盒蓋傾斜放在鋁盆上，置于已預(yù)熱至（10±2） ℃的恒溫干燥箱中烘8 h，取出稱質(zhì)量計(jì)算;土壤pH值采用水土比為2.5 ∶1的酸度計(jì)測定;土壤有機(jī)質(zhì)含量采用德國Elementar公司生產(chǎn)的vario TOC儀測定土壤有機(jī)碳含量;全氮含量的測定：稱取過0.149 mm篩子的土樣0.25 g，加入2 g硫酸鋅和硫酸銅混合后的加速劑和5 mL濃H2SO4進(jìn)行消煮，消煮完定容過濾，用連續(xù)流動(dòng)分析儀進(jìn)行測定;全磷含量采用硫酸-高氯酸酸溶-鉬銻抗比色法測定;土壤速效磷含量采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色測定。

1.4 DNA提取和高通量測序

使用Power Soil DNA提取試劑盒，按照說明書的使用方法，稱取0.5 g鮮土，對所有土壤樣品（n=18）基因組DNA進(jìn)行提取。通過1%瓊脂糖凝膠電泳檢測提取的基因組DNA。 PCR在GeneAmp 9700 PCR系統(tǒng)上進(jìn)行。使用通用引物338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3′）和806R（5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）用于細(xì)菌16S rRNA基因。通過2%瓊脂糖凝膠電泳檢測擴(kuò)增的產(chǎn)物，并使用AxyPrep DNA凝膠提取試劑盒從凝膠中回收，用Tris-HCl洗滌，并通過2%瓊脂糖凝膠電泳驗(yàn)證。使用QuantiFluorTM-ST熒光儀對PCR產(chǎn)物進(jìn)行定量，并根據(jù)需要調(diào)整樣品以進(jìn)行測序。測序由北京百邁克技術(shù)有限公司（中國北京）使用Illumina HiSeq平臺進(jìn)行的。

1.5 16S rRNA基因序列分析

將原始的fastq序列文件通過Trimmomatic進(jìn)行質(zhì)量過濾，然后通過FLASH拼接，要求符合以下標(biāo)準(zhǔn)：（1）小于50 bp并且平均質(zhì)量得分小于20分的序列;（2）允許2個(gè)核苷酸錯(cuò)配，并刪除含有歧義堿基的片段;（3）重疊長度超過10 bp的序列根據(jù)其重疊序列被合并。

使用UPARSE（7.1版，http：//drive5.com/uparse/），將操作分類單位（OTU）與97%的相似性分類，并使用UCHIME鑒定并去除嵌合序列。通過RDP分類算法（http：//rdp.cme.msu.edu/）針對Silva（SSU123）16S rRNA數(shù)據(jù)庫分析了所有16S rRNA基因序列的分類。

1.6 數(shù)據(jù)分析

使用mothur軟件計(jì)算屬于α多樣性分析的群落豐富度參數(shù)（Chao指數(shù)、ACE指數(shù)），群落多樣性參數(shù)（Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)）。使用R軟件包可視化分析描述計(jì)算β多樣性，并且計(jì)算基于OUT水平的冗余分析（RDA）。采用單因素方差分析（ One-way ANOVA）法分析不同用地類型對土壤性質(zhì)和微生物多樣性的影響，并用Duncan’s檢驗(yàn)法檢驗(yàn)每個(gè)指標(biāo)在不同用地類型間的差異顯著性（ α=0.05）。所有樣品結(jié)果均為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”。組間P<0.05的結(jié)果被證明具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土地利用方式下土壤理化性質(zhì)的變化

3種土地利用方式土壤的理化性質(zhì)見表1。3種樣本土壤均偏酸性，其中農(nóng)田的pH值最低，濕地居中，林地則最高;與農(nóng)田土壤含水率（15.48%）和林地土壤（23.19% ）相比，原始濕地土壤含水率為73.66%，含水率更高。

2.2 不同土地利用類型土壤細(xì)菌OTU

濕地、林地和農(nóng)田3種土地利用類型共有3 917種土壤細(xì)菌OTU序列，其中共同擁有2 149個(gè)土壤細(xì)菌OTU序列。濕地土壤細(xì)菌特有OTU數(shù)量最高，為398，占總數(shù)的18.52%;農(nóng)田土壤細(xì)菌特有OTU數(shù)量為298，占總數(shù)的7.61%;林地土壤細(xì)菌特有OTU數(shù)量為60，占總數(shù)的1.53%。分析結(jié)果表明，在原始濕地和農(nóng)田土壤中細(xì)菌OTU數(shù)量較高，且原始濕地土壤中所特有的OTU數(shù)量最多（圖1）。

2.3 不同土地利用方式土壤微生物α和β多樣性的變化

濕地、林地、農(nóng)田3種土地利用類型土壤樣品細(xì)菌的α多樣性指數(shù)見表2。Shannon指數(shù)表現(xiàn)為農(nóng)田>濕地>林地，表明農(nóng)田的細(xì)菌多樣性最低，但3種土地利用類型Shannon指數(shù)沒有顯著差異。土壤樣品的Simpson指數(shù)表現(xiàn)為農(nóng)田>林地>濕地，但三者差異也不顯著。ACE指數(shù)表現(xiàn)為農(nóng)田>濕地>林地，且濕地與林地和農(nóng)田存在顯著差異（P<0.05）。Chao1指數(shù)農(nóng)田>濕地>林地，且3種土地利用類型之間存在顯著差異（P<0.05）。分析結(jié)果表明，細(xì)菌多樣性在3種土地利用類型中沒有顯著差異，但細(xì)菌豐富度在農(nóng)田土壤中最高，在濕地土壤中最低。

不同土地利用方式細(xì)菌群落β多樣性選用Bray-Crutis距離的Pcoa來衡量，分析結(jié)果見圖2，不同土地利用方式的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)之間差異顯著（PERMANOVA：r=0.83，P<0.05），樣品內(nèi)部的差異不顯著，差異主要來自不同樣本間（圖3）。表明長期土地利用的變化會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

2.4 不同土地利用方式土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成分析

從整體的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成來看，所有的OTUs屬于58個(gè)細(xì)菌門，把序列無法分類到已知的門水平則該門統(tǒng)一分類于“其他”。從3種土地類型所有門水平的相對豐度來看，樣本中的優(yōu)勢菌門均為酸桿菌門（Acidobacteria）、變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）。濕地土壤優(yōu)勢細(xì)菌中的酸桿菌門相對豐度為27.97%，變形菌門相對豐度為23.07%，放線菌門相對豐度為18.88%。原始濕地轉(zhuǎn)變森林后酸桿菌門相對豐度減少了9.31百分點(diǎn)，而原先的放線菌門相對豐度則增加了14.50百分點(diǎn)，變形菌門相對豐度減少了0.85百分點(diǎn);在濕地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田土壤中酸桿菌門相對豐度減少了21.37百分點(diǎn)，放線菌門相對豐度則增加了2.03百分點(diǎn)，變形菌門相對豐度則增加了5.77百分點(diǎn)。

采用雙樣本t檢驗(yàn)方法，對不同土地利用方式細(xì)菌群落門水平豐度和屬水平豐度差異進(jìn)行分析。從門水平（圖4-A）來看，共有2個(gè)細(xì)菌門Actinobacteria和Bacteroidetes）在3種土地利用方式中有顯著差異（P<0.05）。濕地、林地有4個(gè)門存在顯著差異（P<0.05），主要為Actinobacteria、Verrucomicrobia、BRC1、Latescibacteria（圖4-B）。濕地和農(nóng)田有5個(gè)門存在顯著差異（P<0.05），主要為Acidobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、Latescibacteria、WWE3（圖4-C）。森林和農(nóng)田有4個(gè)門存在顯著差異（P<0.05），主要為Acidobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、WWE3（圖4-D）。

2.5 不同土地利用方式土壤細(xì)菌群落與理化性質(zhì)的冗余分析

將土壤理化性質(zhì)分別與門和屬分類水平下細(xì)菌的群落組成關(guān)系進(jìn)行冗余分析，分析結(jié)果見圖5。第1序軸解釋了所有信息的81.31%，第2序軸解釋了所有信息的7.37%，前兩軸可以解釋88.68%。pH值、TN含量的射線較長，表明其對細(xì)菌群落組成影響較大，而SOM、AP、TP含量的射線較短，表明其對細(xì)菌群落組成影響較小。

3 討論

3.1 土地利用方式對土壤微生物群落組成及多樣性影響

土壤微生物群落多樣性的變化可以反映土壤生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量和健康水平[11-12]。人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的活動(dòng)干擾，是改變生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能最重要的直接驅(qū)動(dòng)力，研究細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的變化，可以深入揭示不同土地利用下土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)上的差異[13-15]。不同土地利用方式顯著改變了土壤細(xì)菌ACE指數(shù)、Chao指數(shù)，使細(xì)菌群落豐度發(fā)生顯著改變，農(nóng)田和林地的細(xì)菌群落豐度要高于原始濕地。土地利用方式變化并沒有改變土壤細(xì)菌群落的主要門，3種土地土壤中的優(yōu)勢菌門均為變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、放線菌門（Actinobacteria），它們可占各樣本細(xì)菌群落總量的 80% 以上，這與之前研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)結(jié)果[16-17]一致。但它們的優(yōu)勢菌門的相對豐度發(fā)生顯著變化，與原始濕地相比，林地和農(nóng)田中的放線菌門相對豐度降低9.31、21.37百分點(diǎn);變形菌門相對豐度在林地中增加5.77%，在農(nóng)田中增加14.50百分點(diǎn);酸桿菌門相對豐度在林地中增加6.88百分點(diǎn)，在農(nóng)田中降低2.03百分點(diǎn)。相關(guān)研究表明，變形菌門和放線菌門主要參與有機(jī)質(zhì)分解[18]，變形菌門和酸桿菌門由于其不同的生活方式，常被用作衡量土壤營養(yǎng)狀況[19]，相關(guān)研究表明，變形菌門的相對豐度與土壤碳含量有正相關(guān)關(guān)系，變形菌門的豐度隨著有機(jī)質(zhì)含量的增加而增加，而且在營養(yǎng)較為豐富的土壤中比例更高[20-21]。酸桿菌門屬于嗜酸性細(xì)菌門，廣泛分布在不同的土壤環(huán)境中，酸桿菌門的相對豐度能夠表明土壤的酸性條件[22-23]。放線菌是形成孢子的細(xì)菌，在惡劣和貧瘠的土壤條件下占主導(dǎo)地位，并且能夠通過將其菌絲滲透到龐大的植物組織中來分解更多難分解的有機(jī)碳[24-25]。變形菌門被認(rèn)為與碳利用有關(guān)，是世界上最為普遍的菌門。酸桿菌門與土壤營養(yǎng)相關(guān)性較大，一般而言，營養(yǎng)貧瘠的土壤中，酸桿菌門豐富度較高。本研究中放線菌門是僅次于酸桿菌門、變形菌門的另一類優(yōu)勢類群，在門水平上，林地和濕地土壤中的酸桿菌門豐度均顯著高于農(nóng)田，而農(nóng)田土壤中的變形菌門豐度顯著高于林地和濕地。相關(guān)研究表明，酸桿菌有利于酸性條件，與pH值呈負(fù)相關(guān)，而變形菌在較高的pH值土壤中占主導(dǎo)地位。研究表明，近中性土壤中更多不穩(wěn)定的生物可利用有機(jī)碳庫支持變形菌門等復(fù)合營養(yǎng)細(xì)菌，而酸性土壤中生物有效性較低的有機(jī)碳有利于酸桿菌等細(xì)菌。這可能是因?yàn)檗r(nóng)田受到耕作交替的影響引起土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分供給的變化[13]，耕作干擾頻繁[14]，土壤養(yǎng)分充足，部分也更均勻，因此微生物群落多樣性高于原始濕地。也有可能是因?yàn)樵紳竦睾矢?，氧氣含量低，因此?dǎo)致濕地的土壤細(xì)菌群落多樣性較低。與原始濕地相比，農(nóng)田和林地顯著增加了土壤細(xì)菌群落的豐度。

3.2 土壤理化性質(zhì)對土壤微生物群落組成的影響

土地利用方式?jīng)Q定地表的植被類型和土壤的管理方式，進(jìn)而影響到土壤養(yǎng)分[25-26]。而養(yǎng)分不同程度的變化改變了土壤的理化性質(zhì)，細(xì)菌是土壤中多樣性最豐富的微生物類群，對環(huán)境的變異極其敏感，所以土壤優(yōu)勢細(xì)菌門、屬的豐度也會(huì)發(fā)生改變，說明土壤營養(yǎng)元素含量的變化導(dǎo)致了土壤細(xì)菌的組成及群落結(jié)構(gòu)的變化[27-29]。

影響土壤微生物的因素很多，如pH值及土壤全磷、速效磷、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量等[28-29]。本研究中，全磷和速效磷的含量是影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的重要因素[17-18]。土壤養(yǎng)分的變化勢必會(huì)影響到微生物群落結(jié)構(gòu)，而不同程度的養(yǎng)分添加會(huì)增加微生物群落結(jié)構(gòu)和功能多樣性[19]。細(xì)菌是土壤中多樣性最豐富的微生物類群[20]，對環(huán)境的變異極其敏感。細(xì)菌細(xì)胞壁含有大量磷壁酸，特別在革蘭氏陽性菌中，細(xì)胞壁中磷壁酸的含量約占細(xì)胞干質(zhì)量的50%[21]。在本研究中農(nóng)田和林地的全磷和速效磷含量均顯著高于濕地，原因可能是林地冠層對于雨水的攔截使得地表徑流變小，土壤表層有機(jī)質(zhì)以及礦質(zhì)營養(yǎng)得以保留，流失較少，使得林地土壤養(yǎng)分含量均顯著高于棄耕地;而耕地后期人為施肥，使得土壤中營養(yǎng)得以補(bǔ)償[22];但是濕地沒有外來營養(yǎng)的補(bǔ)充，植被的生長又吸收了土壤中吸附的磷元素，最終導(dǎo)致土壤中全磷和速效磷的含量均較低。土壤中的磷不僅是土壤細(xì)菌群落的能源之一，同時(shí)也是植物生長的重要資源[22-24]。雖然三江平原地區(qū)黑土的特殊生境使得土壤對磷的吸附量增加[21]，但土壤磷主要來源于土壤母質(zhì)，其來源單一，加之在三江平原地區(qū)黑土區(qū)植被生長盛期，不同土地利用方式下土壤中的磷可能在“植物—土壤—微生物”系統(tǒng)中重新分配，使得磷含量成為影響土壤細(xì)菌群落變異的重要因子之一[25-27]。

隨土壤肥力及環(huán)境狀況的變化，土壤微生物種群數(shù)量也會(huì)存在不同程度的差別[28-29]。相關(guān)研究表明，不同土地利用類型之間土壤有機(jī)質(zhì)、全氮等養(yǎng)分含量不同，土壤優(yōu)勢細(xì)菌門、綱的相對豐富度也不同，說明土壤營養(yǎng)元素含量的變化導(dǎo)致土壤細(xì)菌的組成及群落結(jié)構(gòu)的變化[23-24]。原始濕地土壤pH值是影響植物、微生物代謝生長的重要條件，土壤pH值的變化必然會(huì)導(dǎo)致微生物群落結(jié)構(gòu)的改變。已有研究表明，土壤pH值與微生物群落多樣性有極好的相關(guān)性[25]，因?yàn)椴煌?xì)菌對環(huán)境 pH值要求不同，即使是環(huán)境pH值的細(xì)微變化，也會(huì)對微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響[30]。而土壤養(yǎng)分也是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的重要因素之一[23]。相關(guān)研究表明，在富營養(yǎng)條件下，磷元素對原有微生物群落的限制作用被大大削弱，微生物的代謝活動(dòng)發(fā)生變化，進(jìn)而可能會(huì)改變微生物的種類組成[22]。由此看來，沼澤濕地土壤開墾為農(nóng)田改變了土壤pH值、含水率及土壤養(yǎng)分，從而對微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。Fierer等研究發(fā)現(xiàn)，在森林土壤中酸桿菌相對豐度與土壤有機(jī)質(zhì)含量、含水率呈顯著正相關(guān)[31]，這與本研究結(jié)果一致。

本研究結(jié)果顯示，濕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值鼗蜣r(nóng)田后，土壤理化性質(zhì)的改變主要表現(xiàn)為土壤含水率降低，pH值上升，全磷、速效磷含量下降，土壤理化性質(zhì)的改變對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響。土壤微生物群落組成明顯受到人為活動(dòng)干擾。相較開墾后土壤微生物組成，原始濕地土壤富含 Rhizomicrobium、Bacillus、Arthrobacter 等種類的根際促生細(xì)菌;而改種大豆植物土壤中Gemmatimonas、Staphylococcus 2種致病菌的豐度顯著增加。與碳利用有關(guān)的變形菌門，在農(nóng)田土壤中的豐度顯著高于林地、濕地，而適應(yīng)于酸性條件的酸桿菌門在林地、濕地土壤中的豐度均顯著高于農(nóng)田。

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