基于T-RFLP方法的连栽杉木根际土壤细菌群落变化研究

运用末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),研究福建省尤溪国有林场的多代连栽杉木根际土壤细菌群落变化特征。结果表明:杉木多代连栽后根际微生态失衡,表现为碳循环菌和氮循环菌等有益菌数量减少,病原菌数量增加。在不同代数杉木土壤中,4种内切酶消化后产生的末端限制性片段(T-RFs)数量具有显著差异,第一代杉木(first Chinese fir rotation plantation,FCP)最高,第二代杉木(second Chinese fir rotation plantation,SCP)次之,第三代杉木(third Chinese fir rotation plantation,TCP)最少。土壤理化性质结果表明连栽导致土壤养分逐代降低,除土壤碳氮比与细菌群落多样性呈显著负相关外,土壤养分含量指标与细菌群落多样性呈显著正相关。T-RFLP实验共鉴定出细菌门类12门,其中厚壁菌门、蓝藻门、放线菌门和变形菌门是主要优势菌群。随栽植代数的增加,变形菌门细菌比例递增,而厚壁菌门细菌比例递减。土壤细菌群落多样性指数,表现为随栽植代数增长而减少,呈现FCPSCPTCP趋势,与T-RFs片段数量变化趋势基本一致,表明多代连栽降低了杉木根际土壤细菌群落多样性。依据功能性不同,可将鉴定出的细菌划分为5类:碳循环功能菌、硫循环功能菌、氮循环功能菌、纤维降解菌及病原菌。连栽导致碳循环菌和氮循环菌相对含量降低,硫循环菌和纤维降解菌相对含量提高,病原菌相对含量随栽植代数增加而上升。     

基于高通量测序的连栽木麻黄根际土壤细菌群落变化研究

选取3个不同连栽代数(第一代First rotation plantation,FCP;第二代Second rotation plantation,SCP;第三代Third rotation plantation,TCP)木麻黄林地根际土壤为研究对象,通过IonS5~(TM)XL二代测序系统,从根际土壤微生物角度探究木麻黄连栽障碍形成机制。结果显示:从3个不同连栽代数木麻黄根际土壤中总共得到338560条有效序列,将其注释为17627个操作分类单元(Operational Taxonomic Units,OTUs)。α多样性指数表明,木麻黄根际土壤细菌群落的Simpson、Chao1、ACE指数随着连栽代数增加而下降,Observed species、Shannon指数呈现先增加后减少的趋势。β多样性指数表明,根际土壤中FCP与SCP之间的细菌群落多样性差异相对较大。UPGMA聚类分析结果阐明,木麻黄根际土壤FCP与SCP、TCP存在较大差异。优势细菌在属水平的热图分析结果表明,不同连栽代数木麻黄根际土壤细菌群落结构存在一定差异。随着木麻黄连栽代数增加,根际土壤中慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度呈上升趋势;与之相反,热酸菌属(Acidothermus)、根微菌属(Rhizomicrobium)、酸杆菌属(Acidibacter)、布氏杆菌属(Bryobacter)随连栽代数增加而下降;其中,与营养循环相关的有益菌属Rhizomicrobium的相对丰度随连栽代数增加而降低约311.49%、282.16%,而酸杆菌属(Acidibacter)的相对丰度随之降低约176.07%、284.54%。因此,木麻黄连栽障碍问题可能是由于根际土壤微生物群落结构失衡导致的,从而降低了森林的生态效益,使平均木生物量、林分生物量及林分净生产力下降。研究结果对揭示木麻黄连栽障碍形成的原因具有一定参考价值。