马铃薯玉米间作对土壤细菌多样性的影响

摘要

为探明连续马铃薯、玉米单作及间作种植对土壤细菌群落组成的影响,利用IonS5TMXL高通量测序平台,分析了单作玉米(M)、单作马铃薯(P)、马铃薯玉米间作(PM)下,土壤细菌群落组成以及多样性间的差异。结果表明:与单作相比,马铃薯玉米间作土壤有机质含量显著升高(P<0.05),但土壤全氮、碱解氮、全磷、速效钾、土壤pH等没有显著变化。所获得的56787个土壤细菌可操作分类单元(OTUs)共分为46门、55纲、114目、208科、455属。土壤变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)细菌占总相对丰度的57.68%~65.11%,为优势菌门;间作对土壤细菌群落多样性(香农指数、辛普森指数)、丰富度(ACE指数和Chao1指数)无显著影响,但改变了基于门、属水平上的细菌群落组成。与单作马铃薯相比,间作显著降低了土壤变形菌门(Proteobacteria)相对丰度(P=0.023),提高了浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度(P=0.043)。在属水平上,相对丰度较低的芽单胞菌属(Gemmatimonas)、Candidatus Solibacter属更易受到种植方式的影响;间作提高了节杆菌属(Arthrobacter)、芽球菌属(Blastococcus)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度。随细菌群落结构变化,细菌群落功能上出现差异,通过KEGG功能预测共得到7个一级功能层,35个二级功能层,表现出功能上的丰富性,土壤细菌群落在代谢、遗传信息处理和细胞过程方面功能活跃。7个一级功能层中的代谢功能组在马铃薯玉米间作与马铃薯单作间有显著差异。利用前向选择,经蒙特卡罗检验表明,连续马铃薯、玉米单作及间作栽培5年后的土壤各理化性状指标与土壤细菌群落组成、多样性间的相关性均不显著。连续马铃薯玉米间作及单作5年条件下土壤细菌群落组成的变化是由马铃薯玉米间作作物种间互利和竞争关系而驱动的。