黃土丘陵區(qū)梯田土壤微生物群落和活性特征及其影響因素.pdf

1、梯田是控制黃土高原水土流失行之有效的措施，明確黃土高原不同種植類型梯田土壤中細菌和真菌的群落組成和活性等多樣性特征及其影響因素，對于科學(xué)評價梯田土壤的健康狀況和生態(tài)效應(yīng)，豐富土壤微生物多樣性的認識和促進梯田的合理管理與利用有著重要意義。本研究以黃土高原莊浪縣和安塞縣的3個典型流域的主要種植類型梯田（玉米、小麥、土豆、蘋果、黃豆、大棚等）土壤為研究對象，利用高通量測序技術(shù)揭示了不同種植類型下土壤細菌和真菌的群落組成特征，同時分析了土壤脲酶

2、、蔗糖酶和堿性磷酸酶以及土壤微生物量等活性特征，并用生物統(tǒng)計學(xué)方法探討了土壤理化性質(zhì)和植物因子與土壤微生物的關(guān)系。主要結(jié)論如下:
　　(1)莊浪堡子溝流域4種植被土壤中共測得55個門、146個綱、232個目、294個科和441個屬細菌，其優(yōu)勢門為變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、酸桿菌門（Acidobacteria）、綠彎菌門(Chloroflexi)，其相對豐度之和可以占到77.

3、71-84.80％;主要細菌綱類群為酸微菌綱(Acidimicrobiia)、β-變形菌綱（Betaproteobacteria）、α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）、放線菌綱(Actinobacteria)、γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)，其相對豐度之和可以占到36.64-48.33％。不同種植類型下土壤細菌門的相對豐度有差異，山杏林地的酸桿菌門相對豐度為18.59％，是其他三種種植類型的2

4、-3倍;浮霉菌門、芽單胞菌門都大于其他三種種植類型，而綠彎菌門則最小。不同種植類型下土壤細菌綱的相對豐度也有差異，山杏地的β-變形菌綱和[Chloracidobacteria]相對豐度分別為6.79％和5.15％，是其他三種種植類型的2倍多，而山杏地的γ-變形菌綱和Ellin6529的相對豐度小于其他三種種植類型。
　　(2)安塞方塔和馬家溝兩個流域的6種植被土壤中共測得37個門、52個綱、94個目、148個科和172個屬細菌，主

5、要細菌門類群為變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門（Actino bacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、芽單胞桿菌門（Gemmatimonadetes），其相對豐度之和可以占到70.91-75.80％;主要細菌綱類群為酸桿菌綱(Acidobacteria)、放線菌綱(Actinobacteria)、β-變形菌綱（Betaproteobacteria）、α-變形菌綱（Alphaproteobacteri

6、a）、其相對豐度之和可以占到43.47-56.41％。不同種植類型下土壤變形菌、放線菌門相對豐度差異不顯著，但大棚地的酸桿菌門相對豐度為9.47％，小于其他種植類型土壤。而芽單胞菌門的相對豐度則表現(xiàn)為大棚地最高;大棚地的放線菌綱和硝化螺菌綱相對豐度最低，α-變形菌綱和γ-變形菌綱的相對豐度則是在撂荒地最低。
　　(3)堡子溝流域4種種植類型土壤中共測得13個門，87個綱，164個目，360科，514個屬真菌，優(yōu)勢真菌門主要有子囊菌

7、門（Ascomycota），擔子菌門（Basidiomycota），接合菌門（Zygomycota），其相對豐度在四種種植土壤中平均可達76％以上，而在間作地這3個門的相對豐度可達94％;真菌綱水平的優(yōu)勢物種主要有:糞殼菌綱(Sordariomycetes)，傘菌綱(Agaricomycetes)，散囊菌綱(Eurotiomycetes)，四種種植土壤下的糞殼菌綱和傘菌綱的相對豐度可以占到所有真菌綱的45.05％-67.54％。不同種植

8、類型之間土壤真菌門的相對豐度有差異:子囊菌門在間作地(82％)大于蘋果地(58.90％)和玉米地(58.56％)，山杏地最小(40.64％);擔子菌門在山杏地(43.57％)是其他三種類型的5-9倍;接合菌門在蘋果地(15.44％)和玉米(12.95)大于間作地(8.4％)。不同種植土壤中真菌綱的相對豐度也有差異:糞殼菌綱在蘋果、玉米和間作地是山杏地的3-5倍;而傘菌綱、散囊菌綱和座囊菌綱則在山杏地顯著大于其他三種地;糞殼菌綱在間作地大

9、于蘋果地和玉米地。
　　(4)堡子溝流域6種種植類型土壤脲酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶的活性分別在0.30-0.84 mg·g-1·24h-1、2.46-21.78 mg·g-1·24h-1和0.88-2.09 mg·g-1·24h-1之間。土壤脲酶活性表現(xiàn)為玉米＞間作＞山杏＞蘋果＞小麥＞土豆，堿性磷酸酶以山杏林地最大。土壤微生物量碳(MBC)處于61.78-480.40mg·kg-1之間，含量為山杏＞土豆＞小麥＞玉米＞間作＞蘋果，山杏

10、是其他種植類型的2-8倍。土壤微生物量氮(MBN)在19.41-73.70 mg·kg-1之間，山杏林地顯著大于其他種植類型。馬家溝流域土壤脲酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶的活性分別在0.21-0.93mg·g-1·24h-1、6.80-9.65 mg·g-1·24h-1和0.27-0.55 mg·g-1·24h-1之間，三種酶活性都表現(xiàn)為大棚地最高，而其他種植類型之間差異不顯著;土壤MBC在15.58-78.88mg·kg-1之間，MBN的含

11、量在3.05-4.54mg·kg-1之間，撂荒地的MBN含量最低，而其他三種種植類型之間差異不顯著。坊塌流域土壤脲酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶的活性分別在0.53-1.69 mg·g-1·24h-1、5.18-18.52 mg· g-1·24h-1和0.59-0.74 mg·g-1·24h-1之間，土壤脲酶、蔗糖酶活性以撂荒地最低，不同種植類型之間的土壤堿性磷酸酶活性差異不顯著。土壤MBC處于21.33-40.13mg· kg-1之間，撂荒地

12、最高，蘋果地最低。MBN的含量處于3.50-11.36mg·kg-1之間，撂荒地最低，而玉米地最高。
　　(5)研究區(qū)不同種植模式下，影響土壤細菌微生物菌群組成和分布的主要影響因素為全氮(TN)、速效磷(AP)和容重(BD);而土壤真菌群落的組成與分布主要受到TN和BD的影響。土壤變形菌門為高營養(yǎng)組，更喜歡養(yǎng)分含量較高的土壤環(huán)境，主要受到AP、BD和pH的影響;酸桿菌門為低營養(yǎng)組，更喜歡養(yǎng)分含量較低的土壤環(huán)境，主要受到BD、硝態(tài)氮