基于大数据鉴定农田和非农业土壤细菌群落组成及功能特征

来源：江苏农业科学杂志2025年第第8期北京时间：

作者：文艺;文涛;牛国庆;曾建国;景天忠;袁军

单位：1.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨 150036； 2.南京农业大学资源与环境科学学院，江苏南京 210095

摘要：随着农业的发展，农田土壤生态功能急剧下降，从而导致了农田土壤肥力的下降以及病虫害的严重威胁，这对农业的可持续发展构成了严重挑战。与农田土壤相比，自然生态系统土壤(如森林、草原和湿地等非农业土壤)往往能够维持较高的生态功能。通过对农田土壤和非农业土壤微生物群落及功能的研究发现，农田土壤细菌群落的多样性显著高于非农业土壤群落。通过物种组成分析以及机器学习等方法研究发现，在非农业土壤中显著富集了酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)，在农田中显著富集放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)。微生物网络分析结果显示，非农业土壤中细菌之间的联系较农田土壤更加紧密。此外，在微生物代谢功能方面，观察到在农田中显著富集了光合作用天线蛋白和各种类型的N聚糖生物合成等功能，而在非农业土壤中大量富集了泛酸和辅酶A的生物合成等功能。通过元素循环分析发现，甲醇氧化、氨氧化等反应在农田土壤中显著富集，而甲烷营养等过程在非农业土壤中显著富集。综上所述，总体来看，非农业土壤细菌群落的复杂性更高，功能性更强，这些发现对理解并调控农田土壤生态系统的功能具有重要意义。

关键词：自然生态系统土壤;农田土壤;微生物组成和功能;机器学习