基于磷添加毛竹根际土壤细菌及溶磷细菌种群多样性研究

来源 :江西农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:yuanbowen
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毛竹(Phyllostachys edulis(Carriere)J.Houzeau),具有生长快、成材早、经济价值高的特点,是全国重要森林资源之一,也是江西竹制品加工与利用最多的资源之一,更是农民增收主要途径之一。磷是毛竹生长必需的营养元素之一。我国南方红壤区缺磷现象突出[1],而且土壤中大部分磷与钙、铁和铝等离子结合而丧失其有效性,难以被毛竹直接吸收。因此,土壤中难以被溶解的磷向可以被溶解的磷的转化,对毛竹吸收和充分利用磷素变得十分重要[2]。本研究以不同磷添加条件下毛竹根际土壤为研究对象,即高磷添加(50kg·hm-2·yr-1)、低磷添加(25kg·hm-2·yr-1)、CK(0kg·hm-2·yr-1),采用传统的土壤微生物培养法和目前先进的高通量测序法相结合,研究了不同磷添加条件下毛竹根际土壤溶磷细菌的种类及分布特征;不同磷添加条件下毛竹根际土壤细菌种群多样性,及其与土壤化学性质之间的互作机制;主要研究结果如下:1)本试验从江西省贵溪市双圳林场毛竹根际土壤中共分离获得能产生明显溶磷圈的溶磷细菌为28株。各个菌株发酵液pH值与溶磷细菌的溶磷能力呈极显著负相关关系。筛选获得的28株溶磷细菌溶磷能力在42.92mg/L79.37mg/L之间。而其中菌株XQP33溶磷能力量最高为79.37mg/L,为肠杆菌属(Enterobacter)。通过鉴定并序列比对,结果表明7株与伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、12株与肠杆菌属(Enterobacter)、3株与克雷伯氏菌属(Klebsiella)、6株与劳尔菌属(Raoultella sp.)具有较高的序列相似性。从多样性指数的结果可以分析出,在磷添加处理的样地土壤溶磷细菌多样性提高。但磷添加量高低对溶磷细菌多样性影响不大,且溶磷细菌多样性指数低磷添加高于高磷添加。说明低磷添加更加能促进溶磷细菌的生长发育。从不同海拔对比分析,海拔800m样地内毛竹根际溶磷细菌多样性高于海拔300m。说明海拔的不同也影响着溶磷细菌的种群多样性,经过施磷肥的处理后,提升了溶磷细菌群落多样性。这一结果可以看出磷添加条件下的溶磷细菌的种群数量、多样性和丰富度都大于对照样地。可见,毛竹林地在磷添加处理后提高了根际土壤中溶磷细菌的种群多样性,对溶磷细菌的繁衍具有促进作用。2)通过高通量测序结果可以看出,本研究区的细菌有49个门,94个纲,171个目,578个属;优势细菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、放线菌门(Actinobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿湾菌门(Chloroflexi)、牙单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等;优势细菌纲为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、酸杆菌纲(unidentifiedAcidobacteria)、β-变形杆菌纲(Betaproteobacteria)、梭状芽胞杆菌(Clostridia)、浮霉菌门(Planctomycetacia)、γ-变形菌(Gammaproteobacteria)、Spartobacteria、Δ-变形菌(Deltaproteobacteria)、Thermoleophilia、Ktedonobacteria、硝化螺旋菌纲(Nitrospira)等;优势细菌目为根瘤菌目(Rhizobiales)、Subgroup2、红螺菌目(Rhodospirillales)、酸杆菌目(Acidobacteriales)、伯克氏菌目(Burkholderiales)、梭菌目(Clostridiales)、浮霉菌目(Planctomycetales)、弗兰克氏菌目(Frankiales)、Chthoniobacterales、Subgroup3等;优势细菌属为嗜酸栖热菌属(Acidothermus)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、Massilia、CandidatusSolibacter、多嗜菌属(Variovorax)、不动杆菌属(Acinetobacter)、Variibacter、甲基杆菌属(Methylobacterium)、CandidatusXiphinematobacter等。上述研究结果表明在毛竹根际土壤中蕴藏着及其丰富多样的细菌类群。3)不同磷添加处理对毛竹根际土壤养分含量的影响不同。磷添加对毛竹根际土壤养分(除了有效磷含量)的影响都有显著差异。4)不同有机质含量下微生物分类基团的相对丰度与有机质含量变化有类似响应。例如,大部分菌门丰度与有机质相关,毛竹根际土壤有机质含量与热袍菌门(Thermotogae)呈显著负相关且与MCG、奇古菌门(Thaumarchaeota)呈极显著负相关,,而毛竹根际土壤有机质含量与放线菌门(Actinobacteria)呈显著正相关且与浮霉菌门(Planctomycetes)呈极显著正相关。在不同磷添加处理中,磷添加的处理中变形菌门相对丰度高,这可能与土壤有机质和pH有关。
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