攀枝花不同海拔植烟土壤固氮细菌群落多样性与结构特征

摘要

固氮细菌在土壤氮素转换过程中发挥重要作用.为深入认识攀枝花地区农田土壤固氮细菌群落特征及其与土壤理化性质的关联性，以攀枝花米易县不同海拔高度（1 600 m、1 800 m、2 000 m）植烟土壤为研究对象，采用高通量测序技术（high-throughput sequencing）对nifH基因进行测序，分析固氮细菌群落结构特征和多样性.结果显示，固氮酶活性随海拔升高而逐渐降低，并与土壤有机碳及全氮呈极显著正相关（P ＜0.01）；固氮细菌群落多样性指数在海拔1 800 m处达到最大值.3个海拔土壤共获得高质量序列1 159 980条，所检测到的固氮细菌分属于4个门、11个纲、19个目、29个科、40个属.基于门分类水平分析结果，变形菌门（Proteobacteria）在所有海拔土壤中均为优势固氮菌群，相对丰度达64.69%-78.36%；而蓝细菌门（Cyanobacteria）仅在海拔高度2 000 m时为优势类群.在属水平上，伯克霍尔德菌属（Burkholderia）、克雷伯氏菌属（Klebsiella）相对丰度分别为海拔高度1 800 m与2 000 m土壤优势菌属，而类伯克霍尔德氏菌属（Paraburkholderia）是所有海拔土壤中的主要菌属.采用随机森林分析评估和筛选标志物种，确认Azohydromonas对固氮细菌群落结构差异存在重要影响.结合Pearson相关性分析与冗余分析结果，土壤含水量、硝态氮、碱解氮与有效磷是造成不同海拔土壤固氮细菌群落特征差异的主要环境因子.本研究表明海拔梯度及响应其变化的土壤理化因子，对调控固氮细菌群落结构与多样性有较大影响.（图8表3参41）