藏东南林芝地区典型农业土地利用方式对土壤微生物群落特征的影响
发布时间：2021-09-30 00:50
为研究藏东南林芝地区土壤微生物群落对农业土地利用方式的响应特征及其关键影响因素,可深入认识农业土地利用对该区域生态系统稳定性的影响,并为该地区农业土地资源合理利用提供科学依据。采集藏东南林芝地区2种典型农业土地利用方式（农田及放牧草地）土壤样品,以自然森林土壤样品为对照,利用磷脂脂肪酸法（PLFA）和MiSeq高通量测序分析不同土地利用方式下土壤微生物数量、多样性和群落组成的差异性,并结合土壤理化指标探讨影响土壤微生物群落组成和结构的关键因素。结果表明:与自然森林相比,农田和放牧草地土壤中微生物PLFA总量降低了38.7%～51.8%,其中革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、放线菌和真菌的生物量分别降低了26.1%～47.6%、40.0%～61.1%、44.1%～60.6%和5.2%～31.3%。农田种植显著降低土壤真菌的多样性,其丰富度、香农多样性相比于森林土壤分别降低了53.0%和71.4%,而细菌群落的丰富度、香农多样性则显著降低了15.7%和5.1%。农田种植显著增加土壤细菌中放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度,但是显著降低了浮霉菌门（Planctomycetes）...
【文章来源】：农业环境科学学报. 2020,39(02)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
不同土地利用方式下土壤细菌和真菌群落结构及其关键影响因子的冗余分析（基于距离矩阵）
与细菌群落相比，土壤真菌群落组成对土地利用方式的响应更加敏感（图1）。子囊菌门（Ascomycota）是自然森林土壤真菌群落中的优势种群（相对丰度57.9%，主要的优势纲是粪壳菌纲Sordariomycetes），而农田耕作和放牧导致其在土壤中的相对丰度分别降低了89.6%和67.7%。农业土地利用显著提高土壤中担子菌门（Basidiomycota）（优势种群为伞菌纲Agaricomycetes）的相对丰度，其在农田（90.8%）和放牧草地土壤（75.9%）中的相对丰度分别是森林土壤（8.0%）的11.4倍和9.5倍。此外，农业土地利用导致接合菌门（Zygomycota）的相对丰度相较于自然森林（4.6%）显著降低了58.7%～67.4%(P<0.05）。基于距离矩阵的冗余分析（db-RDA）结果表明，不同土地利用方式下土壤细菌和真菌群落的结构有显著差异（P<0.05）（图2）。利用随机森林模型分析，进一步揭示了导致土壤细菌和真菌群落构建在3种土地利用方式下发生差异的关键微生物类群（细菌或真菌属）及其贡献。对于土壤细菌，显著影响（P<0.05)3种土地利用方式下群落构建差异的细菌属主要为Actinoallomurus(Increase in MSE=2.20%）、Chthoniobacter(1.99%）、Thermosporothrix(1.98%）、Mucilaginibacter(1.95%）等，并且这些种群基本都不属于群落中的优势种（在所有样品中的平均相对丰度都小于5%）（图3）。而对于土壤真菌，显著影响（P<0.05)3种土地利用方式下群落构建差异的真菌属主要为Inocybe(3.93%）、Emericella(2.93%）、Guehomyces(2.93%）、Wardomyces(2.52%）、Cylindrocarpon(2.52%）等，并且除了Wardomyces属在森林土壤中的相对丰度达到6%外，其他各属在土壤中的相对丰度均小于4%（图4）。
图2 不同土地利用方式下土壤细菌和真菌群落结构及其关键影响因子的冗余分析（基于距离矩阵）db-RDA分析表明，土壤pH、SOC、TN含量及土壤C/N是显著影响土壤细菌和真菌群落结构的关键环境因子（图2）。在纲水平上，真菌群落中主要种群（平均相对丰度大于1%）的相对丰度在3种土地利用方式下的差异与4个关键环境因子显著相关（P<0.05）（表3）。Agaricomycetes的相对丰度与土壤pH正相关，与SOC、TN含量及C/N显著负相关，而其他纲（例如Sordariomycetes、Dothideomycetes、Tremellomycetes、Chytridiomycetes等）则与土壤pH负相关，与SOC、TN含量及C/N显著正相关。与真菌相比，细菌群落的主要纲与环境因子的相关性相对较弱。土壤pH显著影响α-Proteobacteria（正相关）、Bacilli和Nitrospira（负相关）的相对丰度。Nitrospira和Spartobacteria的相对丰度与SOC、TN含量及土壤C/N显著正相关，而β-Proteobacteria和Cytophagia的相对丰度与土壤C/N显著负相关。此外，土壤AP含量显著影响Actinobacteria、Acidimicrobiia（负相关）和Planctomycetacia（正相关）的相对丰度，而Acidobacteria的相对丰度则显著受到土壤AN的影响（P<0.01）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]土地利用方式变化对白浆土微生物生物量碳及代谢特征的影响[J]. 朱珂,王蕊,李刚,修伟明,王晶,李冰,王丽丽,刘惠芬,赵建宁,杨殿林. 农业环境科学学报. 2018(10)
[2]长期围封和自由放牧对高寒草甸土壤微生物群落结构及碳源代谢多样性的影响[J]. 薛亚芳,宗宁,何念鹏,田静,张永清. 应用生态学报. 2018(08)
[3]黑土细菌及真菌群落对长期施肥响应的差异及其驱动因素[J]. 王慧颖,徐明岗,周宝库,马想,段英华. 中国农业科学. 2018(05)
[4]基于分子生态学网络探究西藏草地放牧对土壤微生物群落的影响（英文）[J]. 孙欣,汪诗平,林巧燕,周集中,杨云锋. 微生物学通报. 2015(09)
[5]西藏一江两河地区农业耕作制度的现状与改革对策[J]. 关卫星,焦国成,刘启勇,高小丽. 西藏农业科技. 2012(04)
[6]利用PLFA方法研究不同土地利用方式对潮棕壤微生物群落结构的影响[J]. 毕明丽,宇万太,姜子绍,马强,张璐,徐永刚. 中国农业科学. 2010(09)
[7]西藏土地利用综合分区[J]. 廖晓勇,陈治谏,王海明,罗承德. 山地学报. 2009(01)
本文编号：3414790
【文章来源】：农业环境科学学报. 2020,39(02)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
不同土地利用方式下土壤细菌和真菌群落结构及其关键影响因子的冗余分析（基于距离矩阵）
与细菌群落相比，土壤真菌群落组成对土地利用方式的响应更加敏感（图1）。子囊菌门（Ascomycota）是自然森林土壤真菌群落中的优势种群（相对丰度57.9%，主要的优势纲是粪壳菌纲Sordariomycetes），而农田耕作和放牧导致其在土壤中的相对丰度分别降低了89.6%和67.7%。农业土地利用显著提高土壤中担子菌门（Basidiomycota）（优势种群为伞菌纲Agaricomycetes）的相对丰度，其在农田（90.8%）和放牧草地土壤（75.9%）中的相对丰度分别是森林土壤（8.0%）的11.4倍和9.5倍。此外，农业土地利用导致接合菌门（Zygomycota）的相对丰度相较于自然森林（4.6%）显著降低了58.7%～67.4%(P<0.05）。基于距离矩阵的冗余分析（db-RDA）结果表明，不同土地利用方式下土壤细菌和真菌群落的结构有显著差异（P<0.05）（图2）。利用随机森林模型分析，进一步揭示了导致土壤细菌和真菌群落构建在3种土地利用方式下发生差异的关键微生物类群（细菌或真菌属）及其贡献。对于土壤细菌，显著影响（P<0.05)3种土地利用方式下群落构建差异的细菌属主要为Actinoallomurus(Increase in MSE=2.20%）、Chthoniobacter(1.99%）、Thermosporothrix(1.98%）、Mucilaginibacter(1.95%）等，并且这些种群基本都不属于群落中的优势种（在所有样品中的平均相对丰度都小于5%）（图3）。而对于土壤真菌，显著影响（P<0.05)3种土地利用方式下群落构建差异的真菌属主要为Inocybe(3.93%）、Emericella(2.93%）、Guehomyces(2.93%）、Wardomyces(2.52%）、Cylindrocarpon(2.52%）等，并且除了Wardomyces属在森林土壤中的相对丰度达到6%外，其他各属在土壤中的相对丰度均小于4%（图4）。
图2 不同土地利用方式下土壤细菌和真菌群落结构及其关键影响因子的冗余分析（基于距离矩阵）db-RDA分析表明，土壤pH、SOC、TN含量及土壤C/N是显著影响土壤细菌和真菌群落结构的关键环境因子（图2）。在纲水平上，真菌群落中主要种群（平均相对丰度大于1%）的相对丰度在3种土地利用方式下的差异与4个关键环境因子显著相关（P<0.05）（表3）。Agaricomycetes的相对丰度与土壤pH正相关，与SOC、TN含量及C/N显著负相关，而其他纲（例如Sordariomycetes、Dothideomycetes、Tremellomycetes、Chytridiomycetes等）则与土壤pH负相关，与SOC、TN含量及C/N显著正相关。与真菌相比，细菌群落的主要纲与环境因子的相关性相对较弱。土壤pH显著影响α-Proteobacteria（正相关）、Bacilli和Nitrospira（负相关）的相对丰度。Nitrospira和Spartobacteria的相对丰度与SOC、TN含量及土壤C/N显著正相关，而β-Proteobacteria和Cytophagia的相对丰度与土壤C/N显著负相关。此外，土壤AP含量显著影响Actinobacteria、Acidimicrobiia（负相关）和Planctomycetacia（正相关）的相对丰度，而Acidobacteria的相对丰度则显著受到土壤AN的影响（P<0.01）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]土地利用方式变化对白浆土微生物生物量碳及代谢特征的影响[J]. 朱珂,王蕊,李刚,修伟明,王晶,李冰,王丽丽,刘惠芬,赵建宁,杨殿林. 农业环境科学学报. 2018(10)
[2]长期围封和自由放牧对高寒草甸土壤微生物群落结构及碳源代谢多样性的影响[J]. 薛亚芳,宗宁,何念鹏,田静,张永清. 应用生态学报. 2018(08)
[3]黑土细菌及真菌群落对长期施肥响应的差异及其驱动因素[J]. 王慧颖,徐明岗,周宝库,马想,段英华. 中国农业科学. 2018(05)
[4]基于分子生态学网络探究西藏草地放牧对土壤微生物群落的影响（英文）[J]. 孙欣,汪诗平,林巧燕,周集中,杨云锋. 微生物学通报. 2015(09)
[5]西藏一江两河地区农业耕作制度的现状与改革对策[J]. 关卫星,焦国成,刘启勇,高小丽. 西藏农业科技. 2012(04)
[6]利用PLFA方法研究不同土地利用方式对潮棕壤微生物群落结构的影响[J]. 毕明丽,宇万太,姜子绍,马强,张璐,徐永刚. 中国农业科学. 2010(09)
[7]西藏土地利用综合分区[J]. 廖晓勇,陈治谏,王海明,罗承德. 山地学报. 2009(01)
本文编号：3414790
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