基于宏基因的深层黄壤微生物特征研究

来源：中国土壤与肥料杂志2024年第12期北京时间：

作者：罗贞宝，李琼香，胡燕，刘青丽，朱经伟，张云贵，王新修，陈曦，李志宏

单位：(1.贵州省烟草公司毕节市公司，贵州 毕节 551700;2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081;3.毕节市烟草公司威宁县分公司，贵州 威宁 553100;4.贵州省烟草科学研究院，贵州 贵阳 550000)

摘要：贵州土地平整后存在养分降低的现象。以贵州黄壤为研究对象，分析深层土壤微生物群落及基因功能特征，为山区土地平整后土壤快速改良提供理论依据。取耕层(0～30 cm)和深层(30～60 cm)土壤，利用宏基因组技术研究黄壤中微生物群落结构和基因功能的差异。结果显示，耕层和深层土壤样品中共获得7872个物种；与耕层土壤相比，深层土壤特有基因数提高了64.12%，但微生物多样性降低了5.36%。在群落组成上，深层土壤细菌相对丰度降低，古菌、真核生物及病毒的相对丰度增加；在门水平上，深层土壤变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)相对丰度较耕层分别降低32.07%和54.58%，绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度分别增加288.30%和48.82% ；深层土壤奇古菌门相对丰度较耕层降低59.83%；深层土壤子囊菌门较耕层土壤降低15.90%。耕层土壤中显著富集了细菌的放线菌门、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)以及古菌的奇古菌门(Thaumarchaeota)；深层土壤中显著富集了细菌的酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门(Firmic-utes)。深层土壤代谢通路的功能基因丰度整体低于耕层土壤，其中以碳水化合物代谢最丰富；深层土壤中6种碳水化合物活性酶家族基因丰度均低于耕层土壤，其中土壤糖苷水解酶、糖基转移酶、碳水化合物结合模块及辅助氧化还原酶差异显著，其深层土壤较耕层土壤分别降低24.98%、15.46%、39.36%、42.93%，且土壤中korA、xylA、narZ、ureC、 ppx-gppA、phoD等碳氮磷循环过程中的关键基因相对丰度表现出深层较耕层降低的同样趋势。由此可见，深层土壤微生物群落结构及功能与耕层土壤有显著差别，深层土壤聚集的菌群中相关代谢通路功能基因和碳水化合物活性酶功能基因丰度降低了养分循环能力，进而影响土壤养分供应及熟化速度。

关键词：黄壤;宏基因组;土地平整;微生物群落结构;微生物多样性

基金资助：基金项目:企业项目(毕节烟叶质量与生态监测体系构建)；国家烟草专卖局科技项目(110200601014)；中国烟草总公司贵州省公司科技项目(2021XM17)。