长期咸水滴灌对土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

摘要

为探讨长期咸水滴灌对棉田土壤氨氧化细菌(AOA)和氨氧化古菌(AOB)的丰度和群落结构的影响,于2018年采集已经过10年咸水滴灌的棉田土壤,通过实时荧光定量PCR和高通量测序技术测定土壤AOA和AOB的丰度和群落结构.试验设3个灌溉水盐度水平:0.35、4.61 dS·m-1和8.04 dS· m-1(分别代表淡水、微咸水和咸水).结果 表明:微咸水、咸水灌溉显著降低土壤NO3--N含量和潜在硝化势(PNR),但显著增加土壤盐分和NH4+-N含量.不同处理AOA和AOB的amoA基因拷贝数分别为2.2×106～3.6× 106copies·g-1和1.9× 105～3.2× 105 copies·g-1干土;微咸水、咸水处理AOA和AOB amoA基因拷贝数均显著低于淡水处理,且微咸水处理显著降低AOA/AOB.PNR与AOA丰度(P＜0.001)和AOB丰度(P＜0.001)均呈显著正相关关系.此外,不同灌溉水盐度下AOA群落操作分类单元(OTUs)的数量大于AOB,微咸水、咸水灌溉显著降低AOB群落的OTUs.与淡水处理相比,咸水、微咸水处理显著增加AOA群落的香农指数,咸水处理显著降低AOB群落的香农指数.AOA和AOB群落的优势类群分别为Candidatus Nitrosocaldus和Nitrosospira;咸水、微咸水处理抑制AOA群落的Betaproteobacteria生长,而咸水处理中Candidatus Nitrosocaldus显著高于淡水和微咸水处理.AOB群落中Nitrosomonas的相对丰度随着灌溉水盐度的增加而显著降低.LEfSe分析显示,AOA在咸水灌溉下仅有1个差异物种,而AOB在微咸水灌溉时有5个差异物种.冗余分析结果显示:AOA群落结构的改变与土壤NO3-N、pH和盐度的变化密切相关,而AOB群落结构的改变仅与NO3-N和pH显著相关.盐分是影响氨氧化微生物生长及群落结构的主导因素,AOA和AOB共同参与土壤硝化作用,淡水、微咸水灌溉条件下AOB可能是硝化作用主导微生物种群,而咸水灌溉条件下AOA可能是主导微生物种群.