施肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响

摘要

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对小麦分蘖期砂姜黑土耕层土壤细菌进行高通量测序,结合相关生物信息学分析,探讨了不施化肥秸秆不还田（CK）、施化肥秸秆不还田（F）以及不施化肥秸秆还田（W）3种处理土壤细菌群落组成、多样性和结构的变化。结果显示,测序共获得14 873个OTUs,计173 323条读数,平均读长439 bp。砂姜黑土细菌优势门（相对丰度〉10%）为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）;优势纲（相对丰度〉10%）为α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、β-变形菌纲（Betaproteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria）、鞘脂杆菌纲（Sphingobacteriia）和γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）;优势属（相对丰度〉1%）共47个,3个处理中均有分布的优势属21个,F处理的细菌优势属的种类最多,为39个。相对丰度最大的门、纲和属分别是变形菌门（38.7%~43.1%）、α-变形菌纲（14.5%~18.1%）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）（4.6%~7.7%）。F处理细菌丰富度指数（Chao1指数和ACE指数）显著低于CK及W处理,W处理和CK处理土壤细菌丰富度指数无显著差异,与CK处理相比,F处理ACE指数降低22.8%。W处理土壤细菌Shannon多样性指数显著大于CK及F处理,W处理Shannon指数较CK处理提高4.1%,而F处理土壤细菌Shannon指数与CK处理无显著差异。F处理Simpson指数显著高于CK及W处理;F处理Simpson指数较CK处理提高38.1%,而W处理细菌Simpson指数最小,显著低于CK处理,较CK降低23.8%。分层聚类图显示在属的水平上,W处理和CK处理土壤细菌群落结构相似性较高,F处理与CK处理及W处理细菌群落结构差异较大。施化肥对土壤细菌优势类群组成、相对丰度及群落结构的影响大于秸秆还田,施化肥显著降低了土壤细菌丰富度,秸秆还田显著提高了土壤细菌的多样性。