哈尼梯田传统耕作方式下的水稻土壤微生物多样性及功能特征分析

摘要

通过采集哈尼梯田传统耕作方式下的水稻土壤和未经人为耕作的森林土壤,应用16S rRNA高通量测序技术,对比分析哈尼梯田水稻土与森林土微生物群落结构和功能异同,以及自然状态下的土壤微生物对人为活动干扰的响应特征。结果表明:水稻土微生物的Alpha多样性显著高于森林土,且2种土壤类型下的微生物群落结构差异显著。在门分类水平上,水稻土中的优势菌为绿弯菌门和拟杆菌门,森林土的优势菌为放线菌门和浮藻菌门;属分类水平上的微生物差异更加明显,水稻土的优势菌为地杆菌,森林土的优势菌为厌氧粘细菌。差异分析发现,地杆菌是水稻土的关键生物标志物,而慢生根瘤菌是森林土的关键生物标志物。典型相关分析(CCA)表明,影响水稻土壤微生物群落的主要环境因子为淹水深度。对比微生物的潜在功能特征,水稻土微生物群落的主要功能涉及铁呼吸、硫化物呼吸和好氧亚硝酸盐氧化;森林土微生物群落的主要功能涉及纤维素降解和芳香烃降解,两者的功能差异十分显著。在传统耕作条件下受水稻淹水-干旱交替作用影响,水稻土微生物的铁呼吸及养分元素循环功能增强。传统耕作方式将显著改变土壤微生物群落结构及功能特征,并显著提高微生物多样性。本研究可为进一步揭示传统耕作方式下的农田土壤生态功能演变提供重要参考。