稻鴨共育模式下水稻根際土壤真菌和細(xì)菌種群多樣性分析

廖詠梅 黃元騰吉 韓寧寧 凌展 鄒承武 史鼎鼎

摘要：【目的】比較稻鴨共育模式與常規(guī)管理模式種植水稻的根際土壤微生物種群多樣性，為利用土壤微生物多樣性開展水稻生態(tài)栽培提供科學(xué)依據(jù)。【方法】采集常規(guī)管理模式水稻根際土壤樣品（記為S2）和稻鴨共育模式水稻根際土壤樣品（記為S3），采用電位法測(cè)定土壤pH、重鉻酸鉀—外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量;針對(duì)土壤樣品真菌ITS1～I(xiàn)TS2區(qū)域和細(xì)菌16S rDNA擴(kuò)增子V3～V4區(qū)域進(jìn)行Illumina MiSeq 2×300 bp雙末端測(cè)序，分析兩種模式土壤真菌和細(xì)菌的種類及豐度差異?！窘Y(jié)果】S3的pH為5.10，有機(jī)質(zhì)含量為23.91 g/kg;S2的pH為5.34，有機(jī)質(zhì)含量為19.84 g/kg。在真菌門水平上，兩種管理模式的根際土壤優(yōu)勢(shì)門均為子囊菌門（Ascomycota），S3中子囊菌門的相對(duì)豐度為42.36%，S2為93.67%，兩者相差2.21倍;在真菌屬的水平上，S3的優(yōu)勢(shì)屬為毛殼菌屬（Chaetomium），相對(duì)豐度為2.63%，而S2的毛殼菌屬相對(duì)豐度僅為0.26%，兩者相差10.12倍;S3中居第2位的屬是嗜熱真菌屬（Mycothermus），相對(duì)豐度為2.21%，而S2的嗜熱真菌屬相對(duì)豐度為0.05%，兩者相差44.20倍;S2的優(yōu)勢(shì)屬是黑盤孢屬（Melanconiella），相對(duì)豐度為6.66%，而S3的黑盤孢屬相對(duì)豐度為0.26%，兩者相差25.62倍。兩種管理模式下相對(duì)豐度居前2位的細(xì)菌門均為變形菌門（Proteobacteria）和酸桿菌門（Acidobacteria），S3中變形菌門的相對(duì)豐度為40.90%，S2為29.45%，兩者相差1.38倍;S3中酸桿菌門的相對(duì)豐度為18.90%，S2為27.84%，兩者相差1.47倍;兩種管理模式下相對(duì)豐度居前10的細(xì)菌屬相同，其中7個(gè)屬隸屬變形菌門[其中3個(gè)屬隸屬于根瘤菌目（Rhizobiales）、3個(gè)屬于隸屬粘細(xì)菌目（Myxococcales）、1個(gè)屬隸屬于δ-變形菌綱未分目（unidentified Deltaproteobacteria）]、3個(gè)屬隸屬于酸桿菌門，10個(gè)屬中僅有紅微菌屬（Rhodomicrobium）在兩種管理模式土壤中相對(duì)豐度相差2.23倍（S3為1.18%，S2為0.53%），其他9個(gè)屬相差均在1.00倍左右?！窘Y(jié)論】與常規(guī)管理模式比較，稻鴨共育模式的水稻根際土壤pH略低，有機(jī)質(zhì)稍高，真菌的種群結(jié)構(gòu)豐富，而細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)門和優(yōu)勢(shì)屬無明顯差異。

關(guān)鍵詞： 稻鴨共育模式;水稻;根際土壤;真菌;細(xì)菌;種群多樣性

中圖分類號(hào)： S344? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2019）01-0059-09

0 引言

【研究意義】微生物是土壤有機(jī)物的分解者（王芳和圖力古爾，2014），同時(shí)是土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)的動(dòng)力，是土壤中植物有效養(yǎng)分的儲(chǔ)備庫(kù)（徐一蘭等，2016），土壤微生物群落變化在一定程度上可反映土壤質(zhì)量的變化趨勢(shì)（張薇等，2005）。稻鴨共育模式種植水稻是指通過鴨子除草除蟲及排便肥田，免施化肥與化學(xué)農(nóng)藥（含除草劑）的水稻種植方式;而常規(guī)種植模式需通過施用化肥、化學(xué)農(nóng)藥及除草劑進(jìn)行管理?；屎突瘜W(xué)農(nóng)藥的過量施用會(huì)導(dǎo)致土壤酸化，土壤微生物種群結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生變化。因此，探討該兩種栽培模式下水稻根際土壤酸度、有機(jī)質(zhì)含量及微生物的種群多樣性，對(duì)發(fā)展有機(jī)水稻產(chǎn)業(yè)具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】隨著分子生物學(xué)和高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，近幾年有關(guān)土壤微生物多樣性的研究報(bào)道較多。王軼等（2014）以有20年歷史的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田為研究對(duì)象，利用末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析技術(shù)研究土壤真菌群落的多樣性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施用有機(jī)肥與施用化肥相比可提高土壤真菌多樣性，改變其群落結(jié)構(gòu);陸曉菊等（2015）采用人工分離和PCR研究三七連作6年的健康植株與根腐病植株根際土壤細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三七連作土傳病害的發(fā)生與土壤細(xì)菌的種群結(jié)構(gòu)及其優(yōu)勢(shì)細(xì)菌的種群比例具有密切的關(guān)聯(lián)性;杜思瑤等（2017）采用Illumina平臺(tái)Hiseq 2500高通量測(cè)序技術(shù)，研究有機(jī)和常規(guī)設(shè)施種植模式及輪作對(duì)土壤細(xì)菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明有機(jī)設(shè)施種植的土壤細(xì)菌多樣性高于常規(guī)設(shè)施種植，有機(jī)設(shè)施種植下輪作與連作土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯差異，而常規(guī)設(shè)施種植下輪作與連作土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)無明顯差異;韋俊等（2017）采用16S rRNA測(cè)序技術(shù)分析不同套作模式下烤煙根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性差異，發(fā)現(xiàn)套種模式比單作烤煙根際土壤細(xì)菌多樣性明顯提高，且不同程度地降低土壤中潛在的致病菌豐度。可見，土壤微生物種群結(jié)構(gòu)多樣性與植物的健康生長(zhǎng)密切相關(guān)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人主要針對(duì)旱地中的土壤細(xì)菌或真菌種群多樣性進(jìn)行研究，而針對(duì)稻鴨共育模式和常規(guī)管理模式下稻田土壤微生物種群多樣性的研究尚無報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】基于Illumina MiSeq測(cè)序平臺(tái)，利用雙末端（Paired-End）測(cè)序方法，構(gòu)建真菌ITS1～I(xiàn)TS2區(qū)域和細(xì)菌16S rDNA擴(kuò)增子V3～V4區(qū)域的小片段文庫(kù)，進(jìn)行雙末端測(cè)序，分析稻鴨共育模式與常規(guī)管理模式稻田土壤真菌和細(xì)菌的種類及豐度差異，揭示化肥和農(nóng)藥對(duì)土壤微生物種群結(jié)構(gòu)的潛在影響，為利用土壤微生物多樣性開展水稻生態(tài)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 土壤樣品采集

于水稻蠟熟期（2017年7月18日）從廣西賓陽(yáng)縣思隴鎮(zhèn)采集水稻根際土壤，采樣時(shí)水稻即將收獲，田水已排干，土壤已基本硬化。采自水稻常規(guī)管理模式水稻田的土壤樣品標(biāo)記為S2，該田塊采用化肥、化學(xué)農(nóng)藥和除草劑進(jìn)行常規(guī)管理;采自稻鴨共育模式水稻田的土壤樣品標(biāo)記為S3，該田塊位于常規(guī)管理模式田塊的隔壁。用五點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)連根帶泥拔2株水稻植株，共10株，收集根際土壤混勻后帶回實(shí)驗(yàn)室。每處理土壤樣品分成2份，1份用于pH和有機(jī)質(zhì)含量檢測(cè)，1份用于DNA提取和測(cè)序。

1. 2 土壤樣品pH和有機(jī)質(zhì)含量檢測(cè)

采用電位法（S220型梅特勒—托利多酸度計(jì)）測(cè)定土壤pH，水∶土=2.5∶1.0。用重鉻酸鉀—外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量（鮑士旦，2000）。

1. 3 土壤樣品真菌ITS1～I(xiàn)TS2區(qū)域和細(xì)菌16S rDNA擴(kuò)增子V3～V4區(qū)域測(cè)序及多樣性分析

提取土壤的總DNA，針對(duì)真菌的核糖體內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（Internal transcribed spacer，ITS）的ITS1～I(xiàn)TS2區(qū)域，及細(xì)菌16S rDNA擴(kuò)增子序列（16S rDNA amplicon sequencing）V3～V4區(qū)域，基于Illumina MiSeq測(cè)序平臺(tái)，利用雙末端測(cè)序方法構(gòu)建小片段文庫(kù)進(jìn)行雙末端測(cè)序（2×300 bp）。通過對(duì)Reads拼接過濾、操作分類單元（Operational taxonomic units，OTUs）聚類、物種注釋及豐度分析，根據(jù)物種注釋結(jié)果，選取每個(gè)樣品在不同分類水平上最大豐度排名前10的物種及其相對(duì)豐度繪制柱形累加圖，以便直觀查看各樣品在不同分類水平上相對(duì)豐度較高的物種及其比例;再對(duì)OTUs進(jìn)行Alpha多樣性指數(shù)等分析，對(duì)不同樣品在97%一致性閾值水平下的Alpha多樣性指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，比較樣品間的差異。樣品測(cè)序與分析委托廣西普斐生物信息科技有限公司完成。

2 結(jié)果與分析

2. 1 土壤樣品pH和有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果

兩種水稻栽培管理模式土壤樣品的測(cè)定結(jié)果顯示，S2的pH為5.34，有機(jī)質(zhì)含量為19.84 g/kg;S3的pH為5.10，有機(jī)質(zhì)含量為23.91 g/kg。可見，兩種模式的土壤樣品均呈酸性，與常規(guī)管理模式比較，稻鴨共育模式的土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，但土壤pH略低。

2. 2 土壤樣品真菌種群多樣性分析結(jié)果

2. 2. 1 測(cè)序數(shù)據(jù)的獲得 從S2的總DNA中測(cè)得原始序列36073條，平均每條長(zhǎng)度為280 nt，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、過濾，得到有效序列35425條，有效率98.20%;從S3的總DNA中獲得原始序列38843條，平均每條長(zhǎng)度283 nt，有效序列38438條，有效率98.96%。從OTUs豐度稀釋曲線（圖1）可看出，隨著測(cè)序數(shù)據(jù)量的增大，稀釋曲線斜率逐漸下降，趨向平坦，說明測(cè)序數(shù)據(jù)量足夠反映出樣品中的物種組成特征。從樣品分類等級(jí)稀釋曲線（圖2）可看出，S3中的物種豐富度和均勻度均高于S2。

2. 2. 2 OTU分析結(jié)果 使用UPARSE對(duì)樣品的有效序列進(jìn)行聚類，相似性≥97%的tag聚為同一OTU，共獲得436個(gè)OTUs，使用代表性序列與每個(gè)樣品進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)S2包含260個(gè)OTUs，而S3包含373個(gè)OTUs。將所有樣品進(jìn)行均一化處理后繪制韋恩圖，分析不同樣品間共有和特有的OTUs，結(jié)果如圖3所示。S2和S3有197個(gè)共有OTUs，S2特有的OTUs 63個(gè)，S3特有的OTUs 176個(gè)，即S3的真菌種類多于S2。S2和S3的Chao1指數(shù)分別為362.14和381.78，Shannon指數(shù)分別為2.20和5.45?？梢?，與S2比較，S3的真菌種群更豐富。

2. 2. 3 真菌門水平的注釋及相對(duì)豐度 使用UNITE ITS數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)OTUs的代表序列進(jìn)行物種注釋。在真菌門的水平上共注釋出5個(gè)門，包括子囊菌門（Ascomycota）、接合菌門（Zygomycota）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota）、壺菌門（Chytridiomycota）和囊球菌門（Glomeromycota）。S2和S3的最優(yōu)勢(shì)門均是子囊菌門;S2中，子囊菌門的相對(duì)豐度為93.67%、接合菌門為2.26%、擔(dān)子菌門為1.43%、囊球菌門為0.20%、壺菌門為0.02%，其他門（Others）的相對(duì)豐度之和為2.43%;S3中，子囊菌門的相對(duì)豐度為42.36%、接合菌門為27.01%、擔(dān)子菌門為11.62%、壺菌門為0.26%、囊球菌門為0.23%，其他門（Others）的相對(duì)豐度之和為18.54%。圖4為相對(duì)豐度排名前5位的真菌門。S3中的接合菌門、擔(dān)子菌門和壺菌門的相對(duì)豐度均比S2高，分別是S2相應(yīng)門的11.95、8.13和13.00倍，但子囊菌門比S2低，S2是S3的2.21倍，囊球菌門的相對(duì)豐度相當(dāng)。

2. 2. 4 真菌屬水平的注釋及相對(duì)豐度 在屬的水平上，S2注釋出34個(gè)屬，S3注釋出41個(gè)屬;但S2有87%的序列、S3有79%的序列不能注釋出來，原因可能是測(cè)序的reads不夠長(zhǎng)或ITS的區(qū)分度不夠高，不能區(qū)分出不同的屬。圖5為相對(duì)豐度排名前10位的真菌屬。

在S2中，黑盤孢屬（Melanconiella）的相對(duì)豐度為6.66%，為優(yōu)勢(shì)屬，S3中黑盤孢屬的相對(duì)豐度為0.26%，兩者相差25.62倍。黑盤孢屬的分類地位是黑盤孢科（Melanconidaceae）間座殼目（Diaporthales）糞殼菌綱（Sordariomycetes）子囊菌門。S2中相對(duì)豐度居第2位的屬是Minutisphaera（1.57%），S3中Minutisphaera的相對(duì)豐度為0.22%，兩者相差7.14倍。Minutisphaera的分類地位是座囊菌綱未分科（Incertae sedis Dothideomycetes）座囊菌綱未分目（Incertae sedis Dothideomycetes）座囊菌綱（Dothideomycetes）子囊菌門。

在S3中，毛殼菌屬（Chaetomium）的相對(duì)豐度為2.63%，為優(yōu)勢(shì)屬，S2中毛殼菌屬的相對(duì)豐度為0.26%，兩者相差10.12倍。毛殼菌屬的分類地位是毛殼菌科（Chaetomiaceae）糞殼菌目（Sordariales）糞殼菌綱子囊菌門。S3中相對(duì)豐度居第2位的屬是嗜熱真菌屬（Mycothermus），相對(duì)豐度為2.21%，S2中嗜熱真菌屬的相對(duì)豐度為0.05%，兩者相差44.20倍。嗜熱真菌屬的分類地位為毛殼菌科糞殼菌目糞殼菌綱子囊菌門。

此外，在S3中相對(duì)豐度大于1.00%的屬還有2個(gè)，分別是翅孢殼屬（Emericellopsis，相對(duì)豐度1.24%）和腥黑粉菌屬（Tilletia，相對(duì)豐度1.18%）;在S2中，翅孢殼屬的相對(duì)豐度為0.09%，與S3相差13.78倍，但未發(fā)現(xiàn)腥黑粉菌屬。翅孢殼屬的分類地位是肉座菌目未分科（Incertae sedis Hypocreales）肉座菌目（Hypocreales）糞殼菌綱子囊菌門。腥黑粉菌屬的分類地位是腥黑粉菌科（Tilletiaceae）腥黑粉菌目（Tilletiales）外擔(dān)子菌綱（Exobasidiomycetes）擔(dān)子菌門。

2. 3 細(xì)菌種群多樣性分析結(jié)果

2. 3. 1 測(cè)序數(shù)據(jù)的獲得 從S2的總DNA中獲得原始序列33396條，有效序列30854條，有效率92.39%，平均每條長(zhǎng)度456 nt;從S3的總DNA中獲得原始序列37875條，有效序列34050條，有效率89.90%，平均每條長(zhǎng)度457 nt。從OTUs豐度稀釋曲線（圖6）可看出，隨著測(cè)序數(shù)據(jù)量的增大，稀釋曲線斜率逐漸下降，趨向平坦，說明測(cè)序數(shù)據(jù)量足夠反映出樣品中的物種組成特征。從細(xì)菌分類等級(jí)稀釋曲線（圖7）可看出，S2和S3中物種的豐富度和均勻度差異不明顯。

2. 3. 2 OTU分析 使用UPARSE對(duì)樣品的有效序列進(jìn)行聚類，相似性≥97%的tag聚為同一OTUs，共獲得484個(gè)OTUs，使用代表性序列與每個(gè)樣品進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)S2包含454個(gè)OTUs，S3包含468個(gè)OTUs。OTUs的韋恩圖見圖8，S2和S3有438個(gè)共有OTUs ，S2特有16個(gè)OTUs ，S3特有30個(gè)OTUs，說明S2和S3的細(xì)菌種類差異不明顯。S2和S3的Chao1指數(shù)分別為459.25和470.64，Shannon指數(shù)分別為7.801和7.854?？梢姡琒3的細(xì)菌種群多樣性與S2無明顯差異。

2. 3. 3 細(xì)菌門水平的注釋及相對(duì)豐度 使用Silva 16s rRNA數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)OTUs的代表序列進(jìn)行物種注釋，以分析其物種組成。在細(xì)菌門的水平上，S2和S3中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門一致，相對(duì)豐度前5個(gè)門依次是變形菌門（Proteobacteria）>酸桿菌門（Acidobacteria）>硝化螺旋菌門（Nitrospirae）>綠彎菌門（Chloroflexi）>擬桿菌門（Bacteroidetes）。其中，S3中的變形菌門相對(duì)豐度為40.90%，高于S2（29.45%），兩者相差1.38倍，S3中的酸桿菌門相對(duì)豐度（18.90%）小于S2（27.84%），兩者相差1.47倍 ;S3中該兩個(gè)門相對(duì)豐度之和為59.80%，S2中該兩個(gè)門相對(duì)豐度之和為57.29%。可見，變形菌門和酸桿菌門在兩個(gè)土壤樣品中均占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。在門的水平上，S2和S3中的細(xì)菌門類和相對(duì)豐度差異不明顯。圖9為相對(duì)豐度排名前10位的細(xì)菌門。

2. 3. 4 細(xì)菌屬水平的注釋及相對(duì)豐度 在屬的水平上，S2和S3中相對(duì)豐度排名前10位的細(xì)菌屬為：Bryobacter、Candidatus Solibacter、慢生根瘤菌屬（Bradyrhizobium）、Candidatus Koribacter、紅微菌屬（Rhodomicrobium）、Syntrophorhabdus、Anaeromyxobacter、Haliangium、Rhizomicrobium和堆囊粘細(xì)菌屬（Sorangium）（圖10）。注釋出的相對(duì)豐度前10位的屬僅屬于兩個(gè)門（變形菌門和酸桿菌門），其中7個(gè)屬隸屬于變形菌門：3個(gè)屬（慢生根瘤菌屬、紅微菌屬和Rhizomicrobium）隸屬于變形菌門的根瘤菌目（Rhizobiales），3個(gè)屬（Anaeromyxobacter、Haliangium和堆囊粘細(xì)菌屬）隸屬于變形菌門的粘細(xì)菌目（Myxococcales），Syntrophorhabdus隸屬于變形菌門δ-變形菌綱未分目（unidentified Deltaproteobacteria）;3個(gè)屬（Bryobacter、Candidatus Solibacter和Candidatus Koribacter）隸屬于酸桿菌門。

S2和S3中相對(duì)豐度排名前10名的細(xì)菌屬中有9個(gè)屬在兩種樣品中的相對(duì)豐度相差1.00倍左右，僅有紅微菌屬相差2.23倍（在S2的相對(duì)豐度為0.53%，在S3的相對(duì)豐度為1.18%）。

3 討論

針對(duì)水稻常規(guī)管理模式和稻鴨共育模式的土壤樣品進(jìn)行真菌和細(xì)菌的高通量測(cè)序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)樣品中均注釋出5個(gè)真菌門。子囊菌門是兩個(gè)樣品的優(yōu)勢(shì)門，自然界中子囊菌門也是已知真菌中最大的門，已知種類超過64000種（Wikipedia，2018a），營(yíng)養(yǎng)方式有腐生、寄生和共生，其中寄生植物可引起植物病害（謝聯(lián)輝，2006）。本研究的S2中，子囊菌門的相對(duì)豐度達(dá)93.67%，S3則相對(duì)多樣化，除了子囊菌門（相對(duì)豐度42.36%）外，接合菌門和擔(dān)子菌門的相對(duì)豐度也較高，分別為27.01%和11.62%，壺菌門的相對(duì)豐度為0.26%，也相對(duì)高于S2中壺菌門的相對(duì)豐度（0.02%）。接合菌門和擔(dān)子菌門的大多數(shù)種類為腐生性，有些與植物共生形成菌根，少數(shù)可引起植物病害（謝聯(lián)輝，2006）;壺菌門為水生真菌，大多數(shù)種類為腐生性，可降解甲殼素和角蛋白等難降解材料（Wikipedia，2018b），少數(shù)寄生植物引起病害。兩個(gè)樣品的囊球菌門相對(duì)豐度相當(dāng)（S2為0.20%，S3為0.23%），已知的囊球菌門與超過80%的植物種類共生形成菌根，協(xié)助植物從土壤中吸收水分和礦質(zhì)元素（Wikipedia，2018c）。

與S2相比，在S3中以營(yíng)腐生生活為主的接合菌門和擔(dān)子菌門的相對(duì)豐度比S2高11.95和8.13倍，其原因可能是稻鴨共育模式土壤中有機(jī)質(zhì)含量更高，誘發(fā)具有腐生性真菌的繁殖并降解大分子有機(jī)質(zhì)，尤其是壺菌門相對(duì)豐度比水稻常規(guī)管理模式土壤高13.00倍，是由于稻田中鴨毛的角蛋白大量存在而誘發(fā)可降解角蛋白等難降解材料的壺菌門一些種類的繁殖。

在S2中，相對(duì)豐度最高的屬是黑盤孢屬（6.66%），遠(yuǎn)大于S3的黑盤孢屬（0.26%）;相對(duì)豐度居第2位的屬是Minutisphaera（1.57%），S3中Minutisphaera的相對(duì)豐度為0.22%。黑盤孢屬多數(shù)種類是木本闊葉植物衰老枝條的寄生菌（Voglmayr et al.，2012;Senanayake et al.，2017），Minutisphaera是淡水子囊菌的一個(gè)屬，在淡水中的木質(zhì)碎片上腐生（Ferrer et al.，2011;Raja et al.，2013）。這2個(gè)屬在S2中的相對(duì)豐度均較高，其可能原因是：采集樣品的水稻田位于大明山腳，自山上流下的帶有木本植物枝條的流水到達(dá)水稻田后，水稻常規(guī)管理模式土壤中由于施用化肥、農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)使腐生性真菌種群減少，樹枝腐爛慢，因而土壤中保留較多的寄生或腐生在樹木枝條及其碎片上的黑盤孢屬和Minutisphaera的真菌。

在S3中，相對(duì)豐度最高的屬是毛殼菌屬（2.63%），其相豐度大于S2（0.26%）;相對(duì)豐度居第2位的屬是嗜熱真菌屬（2.21%），而S2中嗜熱真菌屬的相對(duì)豐度為0.05%。毛殼菌屬和嗜熱真菌屬均隸屬毛殼菌科糞殼菌目真菌，毛殼菌科多數(shù)為腐生菌，能產(chǎn)生纖維素酶、木聚糖酶和漆酶等，具有在常溫條件和極端條件下分解纖維素和木質(zhì)素的能力，在自然界的物質(zhì)循環(huán)中起重要作用，有些種類可產(chǎn)生抗生素物質(zhì)或其他代謝物質(zhì)，而促進(jìn)植物生長(zhǎng)和提高抗病力（譚悠久，2005），但在一定條件下可導(dǎo)致木本植物病害或人類的皮膚病害（郭云忠，2012）;嗜熱真菌屬中的Mycothermus thermophilus（Syn. Scytalidium thermo-philum/Humicola insolens）在人工培養(yǎng)條件下可產(chǎn)生高濃度的纖維素酶和半纖維素酶，可降解稻草產(chǎn)生可發(fā)酵糖（Basotra et al.，2016）。稻鴨共育模式土壤中的嗜熱真菌屬可能在鴨糞發(fā)酵過程中產(chǎn)生的高溫條件下產(chǎn)纖維素酶和半纖維素酶，使稻草降解成為土壤微生物或植物可直接利用的低分子化合物。

在S3中，相對(duì)豐度較高的還有2個(gè)屬，分別是翅孢殼屬（1.24%）和腥黑粉菌屬（1.18%），在S2中翅孢殼屬的相對(duì)豐度僅為0.09%，比S3少13.78倍，未發(fā)現(xiàn)腥黑粉菌屬。據(jù)報(bào)道，翅孢殼屬具有生物降解黃曲霉素的活性（Wang? et al.，2018a），腥黑粉菌屬中的狼尾草腥黑粉菌（Tilletiabarclayana）是稻粒黑粉病的病原菌（戴雷等，2011）。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在稻鴨共育模式中，由于沒有施用化學(xué)農(nóng)藥，稻曲病（Ustilaginoidea virens）發(fā)生較嚴(yán)重。稻曲病的發(fā)生導(dǎo)致的谷粒受害是否易誘發(fā)黃曲霉菌，進(jìn)而產(chǎn)生的黃曲霉素誘導(dǎo)能降解黃曲霉素的翅孢殼屬真菌的繁殖、稻曲病菌可產(chǎn)生稻曲菌素（Ustiloxins）和黑粉菌素（Ustilaginoidins）（呂仕瓊等，2010），翅孢殼屬是否也能產(chǎn)生降解該兩種毒素的物質(zhì)等問題有待進(jìn)一步探討;田間是否在發(fā)生稻曲病的同時(shí)也發(fā)生稻粒黑粉病尚需進(jìn)一步調(diào)研;如何有效控制有機(jī)稻種植的稻曲病問題，亦是需要攻關(guān)的難題。

有關(guān)細(xì)菌的種群多樣性，高通量測(cè)序結(jié)果表明，S2和S3中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門相同，S3中的變形菌門相對(duì)豐度為40.90%，高于S2（29.45%），但S3中的酸桿菌門相對(duì)豐度（18.90%）低于S2（27.84%）。據(jù)報(bào)道，變形菌門屬于嗜營(yíng)養(yǎng)菌，在含碳量豐富的環(huán)境中快速生長(zhǎng)，而酸桿菌門是貧營(yíng)養(yǎng)菌群，其豐度受土壤酸堿度調(diào)節(jié)，與土壤有機(jī)碳含量呈反比關(guān)系（逄好勝，2016）。S2的pH 5.34，有機(jī)質(zhì)19.84 g/kg，S3的pH 5.10，有機(jī)質(zhì)23.91 g/kg，說明S3的有機(jī)質(zhì)含量稍高，變形菌門相對(duì)豐度也稍高;S2和S3的pH均為酸性，但S2的有機(jī)質(zhì)含量稍低，因此，酸桿菌門的相對(duì)豐度稍高，與逄好勝（2016）的報(bào)道相吻合。

相對(duì)豐度排名前10位的細(xì)菌屬中有3個(gè)屬隸屬酸桿菌門、7個(gè)屬隸屬變形菌門，變形菌門的7個(gè)屬分別歸于2個(gè)目，即粘細(xì)菌目和根瘤菌目。粘細(xì)菌目的細(xì)菌因能形成對(duì)溫度、干旱、輻射、鹽脅迫均具有抗性的粘孢子而具有較高的環(huán)境適應(yīng)力，廣泛分布于全球各地的土壤中;此外，草食動(dòng)物糞便、腐敗植物表面、樹皮、樹葉表面甚至水體中也發(fā)現(xiàn)粘細(xì)菌的存在;粘細(xì)菌為有機(jī)化能自養(yǎng)型，能降解利用較多的生物大分子（周秀文，2013）。根瘤菌目的多數(shù)種類可與豆科植物根系共生形成根瘤并具有固氮作用。本研究注釋到的慢生根瘤菌屬的很多種類可與豆科植物共生形成根瘤，并具有固氮作用，有些種類是森林土壤微生物群落的主要組分，不能形成根瘤，也沒有固氮能力，與典型的固氮菌相比生長(zhǎng)更慢。本研究采集土壤樣品的田塊位于山谷之中，慢生根瘤菌屬有可能隨水流進(jìn)入稻田。在多篇涉及高通量測(cè)序土壤微生物種群的文獻(xiàn)中均可見到Rhizomicrobium的報(bào)道（逄好勝，2016;Ishaq et al.， 2017;Wang et al.， 2018b），但未查閱到Rhizomicrobium相關(guān)特性的報(bào)道。紅微菌屬是一種需微氧至厭氧的紫色光合細(xì)菌，具有菌綠素A和B，可進(jìn)行光合作用（Wikipedia，2018d）;紫色光合細(xì)菌具有極其多樣的碳源代謝能力，可代謝幾乎所有的發(fā)酵產(chǎn)物，包括CO2、小分子有機(jī)酸和CH4等，同時(shí)是一種自生固氮菌，具有固氮能力，可為稻田提供氮素，進(jìn)而提高土壤肥力（俎千惠等，2016）。有機(jī)質(zhì)含量偏低的S2中，紅微菌屬的相對(duì)豐度為0.53%，而有機(jī)質(zhì)含量較高的S3為1.18%?？梢姡t微菌屬的相對(duì)豐度與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)。

雖然兩種水稻管理模式土壤中均以腐生菌為主，但稻鴨共育模式中微生物種群更豐富。土壤微生物可降解土壤中的各種有機(jī)物，包括植物、動(dòng)物及微生物的殘?bào)w（宋勇春等，2001;王滿等，2017），為水稻提供更豐富的可吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);同時(shí)，土壤微生物可轉(zhuǎn)化和釋放水稻生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素，如自生固氮微生物可將大氣中的氮?dú)夂铣砂焙蟊凰疚绽茫ㄉ蛉史己挖w學(xué)強(qiáng)，2015;潘彥碩等，2018），解磷、解鉀微生物可釋放土壤中的磷、鉀及其他礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素等（金崇偉等，2005;黨雯等，2014;喬志偉，2017），滿足和促進(jìn)水稻的健康生長(zhǎng)。因此，土壤微生物種群多樣性豐富，是土壤健康、活力旺盛的表現(xiàn)，在健康的土壤中種植水稻也相應(yīng)地表現(xiàn)出更強(qiáng)的生長(zhǎng)勢(shì)和抗逆性。

4 結(jié)論

與常規(guī)管理模式比較，稻鴨共育模式的水稻根際土壤pH略低，有機(jī)質(zhì)稍高，真菌的種群結(jié)構(gòu)豐富，而細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)門和優(yōu)勢(shì)屬無明顯差異。因此，減少農(nóng)田化肥農(nóng)藥的施用，可改善土壤微生物的種群結(jié)構(gòu)，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的分解與積累、無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化及土壤污染物的降解等，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯 麻小燕）