不同類型水稻土微生物群落結(jié)構(gòu)特征及其影響因素*

王曉潔，卑其成，劉 鋼，謝祖彬?

（1. 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所），南京 210008；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

土壤是微生物的大本營(yíng)，通常每克土壤中含有約十億個(gè)微生物細(xì)胞。目前，自然界中絕大多數(shù)微生物難以被分離培養(yǎng)，這極大地限制了人們對(duì)環(huán)境微生物生物多樣性及其功能的認(rèn)識(shí)[1-2]。近年來(lái)，高通量測(cè)序技術(shù)的飛速發(fā)展極大地推動(dòng)了人們對(duì)微生物世界的認(rèn)知。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)森林、草地、農(nóng)田等不同生態(tài)系統(tǒng)中土壤微生物的多樣性開展了廣泛研究[3-7]。大量的研究表明土壤微生物群落組成及其豐度受到多種因素的影響，如環(huán)境的理化性質(zhì)（土壤pH、碳氮比、含水量）、地上植被類型、外界氣候因素（降雨量、溫度）和自然因素（海拔、緯度）[8-13]。土地利用方式的改變、施肥方式和耕作方式的改變也會(huì)影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及豐度的變化[14-18]。

水稻土是長(zhǎng)期水稻種植并且在翻耕和水肥管理措施下形成的一類獨(dú)特的土壤資源。水稻土發(fā)生、發(fā)展和發(fā)育過(guò)程，同樣也離不開土壤微生物的參與[19]。我國(guó)是世界上最主要的稻米產(chǎn)區(qū)之一，從南到北分布的水稻土類型復(fù)雜多樣。根據(jù)第二次土壤普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)水稻土共分為潴育、淹育、滲育、潛育、脫潛、漂洗、鹽漬及咸酸水稻土8個(gè)亞類，共114個(gè)土屬。研究發(fā)現(xiàn)，生活在水稻根際的土壤微生物，有的可以通過(guò)生物固氮作用為植株提供氮素，有的可以分泌鐵載體活化鐵元素，有的可以分泌生長(zhǎng)激素促進(jìn)植物生長(zhǎng)[20]。因此，了解水稻土中微生物資源狀況對(duì)維持土壤的生產(chǎn)力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本研究選取基于我國(guó)土壤地理發(fā)生分類的不同類型土壤發(fā)育的四種水稻土，利用15N2氣體示蹤法測(cè)定生物固氮速率，通過(guò)提取稻田土壤總DNA，借助高通量測(cè)序Illumina Hiseq平臺(tái)，以16S rRNA基因?yàn)榉肿訕?biāo)靶，揭示四種類型水稻土中細(xì)菌群落的數(shù)量、組成及多樣性，分析細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，分析影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異的關(guān)鍵因子。

1 材料與方法

1.1 供試土壤及理化性質(zhì)測(cè)定

本研究供試土壤為：（1）下位砂姜土發(fā)育的水稻土，（2）紅壤發(fā)育的水稻土，（3）黑土發(fā)育的水稻土，（4）紫色土發(fā)育的水稻土。于2014年4月分別在江蘇江都（32°35′48″N，119°42′49″E）、江西鷹潭（28°12′28″N，116°56′13″E）、吉林長(zhǎng)春（44°04′16″N，125°44′16″E）和四川鹽亭（31°16′14″N，105°28′27″E）四個(gè)省份的長(zhǎng)期種植水稻的稻田采集耕作層土壤（0～15 cm）。風(fēng)干過(guò)2 mm篩，去除根系及石子等，室溫保存。土壤基本理化指標(biāo)測(cè)定參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[21]。pH采用酸度計(jì)法（土水比1︰5）測(cè)定，有機(jī)碳采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.2 土壤固氮菌固氮速率測(cè)定

采用同位素標(biāo)記15N2氣體示蹤法，將水稻盆栽密閉于智能植物生長(zhǎng)箱，定量計(jì)算單位時(shí)間單位面積土壤中固氮菌固定的氮量[22]。每個(gè)盆缽（12 cm×12 cm×20 cm）內(nèi)種植1株水稻（武運(yùn)粳23），裝土2.6 kg。以4種水稻土類型為4個(gè)處理，并設(shè)置3份重復(fù)。42 d后，采集土壤樣品（0～1 cm、1～2 cm、2～5 cm、5～15 cm），取一份土樣烘干后用于測(cè)定土壤全氮的含量及15N atom%豐度，另一份土樣于-20℃保存，用以土壤DNA提取。

1.3 土壤DNA提取

準(zhǔn)確稱取0.5 g鮮土樣，采用FastDNA Spin kit for soil（MP Biomedicals，Cleveland，OH，USA）試劑盒和FastPrep-24核酸提取儀（MP Biomedicals，CA，USA），按照操作手冊(cè)提取土壤樣品的DNA。經(jīng)1 %瓊脂糖凝膠電泳測(cè)定DNA質(zhì)量，ND-1000 UV-Vis 微量紫外/可見分光光度計(jì)（NanoDrop ND-1000，NanoDrop Technologies，Wilmington，USA）測(cè)定DNA純度和濃度，然后將提取的DNA保存于-20℃?zhèn)溆谩?/p>

1.4 實(shí)時(shí)熒光定量PCR

采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR法在Applied Biosystems?7500 Real-Time PCR system定量PCR儀（Applied Biosystems，F(xiàn)oster，CA，USA）上測(cè)定不同類型水稻土細(xì)菌的16S rRNA基因拷貝數(shù)。擴(kuò)增引物為細(xì)菌通用引物341F（CCTACGGGAGGCAGCAG）/518R（ATTACCGCGGCTGCTGG），反應(yīng)體系為16 μL，主要包括：模板DNA 8 μL，引物各0.5 μL，SYBR Green 7 μL。構(gòu)建目的基因標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)粒，計(jì)算目的基因拷貝數(shù)，以10倍稀釋法建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。擴(kuò)增程序：95℃預(yù)變性10 min；95℃變性10 s；60℃退火34 s；72℃延伸45 s，40個(gè)循環(huán)，并采集分析溶解曲線。實(shí)時(shí)熒光定量PCR標(biāo)準(zhǔn)曲線的擴(kuò)增效率為93.0%，R2=0.99。

1.5 16S rRNA基因的高通量測(cè)序

利用細(xì)菌通用引物341F（CCTACGGGAGGCA GCAG）/518R（ATTACCGCGGCTGCTGG）對(duì)樣品DNA的16S rRNA的V3區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)增，擴(kuò)增條件：95℃，3 min；25循環(huán)×（95℃，30 s；55℃，30 s；72℃，30 s）；72℃，5 min；在4℃下保存，進(jìn)行普通PCR擴(kuò)增。將PCR產(chǎn)物用磁珠AMPure XP beads（Beckman Coulter Genomics，Danvers，MA，USA）純化后進(jìn)行加Nextera XT Index測(cè)序標(biāo)簽的普通PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增條件：95℃，3 min；8循環(huán)×（95 ℃，30 s；55℃，30 s；72℃，30 s）；72℃，5 min；在4 ℃下保存，PCR產(chǎn)物再次用磁珠純化，將構(gòu)建好的每個(gè)DNA樣品的文庫(kù)按照DNA定量試劑盒Qubit dsDNA HS Assay Kit說(shuō)明書在熒光定量?jī)x（Qubit 2.0 Fluorometer）上測(cè)定濃度，均一化后等體積混合，將混合好的文庫(kù)在2%普通瓊脂糖凝膠上電泳，電壓120 V，電泳60 min。在紫外透射儀上用刀片將相應(yīng)的目標(biāo)片段切割下來(lái)，利用膠回收試劑盒（Qiagen MinElute Gel Extraction Kit）進(jìn)行回收純化。最終構(gòu)建好的文庫(kù)在Illumina Hiseq 2500測(cè)序儀上機(jī)測(cè)序，測(cè)序讀長(zhǎng)為2×250 bp。Hiseq文庫(kù)的構(gòu)建及測(cè)序在中國(guó)科學(xué)院上海植物逆境生物學(xué)研究中心基因組學(xué)平臺(tái)完成。

1.6 數(shù)據(jù)處理

Hiseq測(cè)序得到的結(jié)果采用Quantitative Insights Into Microbial Ecology（QIIME，version 1.9.0）、Mothur等軟件分析。首先對(duì)原始FASTQ文件進(jìn)行質(zhì)控、拼接，然后將拼接后的序列進(jìn)行過(guò)濾，去除嵌合體序列。基于97%相似度水平，通過(guò)聚類分析獲得不同可操作分類單元（operational taxonomic unit，OTU）。進(jìn)一步抽取每個(gè)OTU的最優(yōu)勢(shì)序列作為代表性序列，與RDP提供的SILVA128數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)并獲得分類信息。采用Mothur軟件計(jì)算多樣性指數(shù)。使用R軟件基于Bray-Curits距離算法進(jìn)行聚類分析。采用非度量多維尺度（Non-metric multidimensional scaling，NMDS）分析樣品間群落結(jié)構(gòu)差異。采用SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行皮爾森相關(guān)性分析（Pearson correlation）和單因素方差分析（One-way ANOVA），差異顯著性檢驗(yàn)采用Tukey法（P＜0.05）。

2 結(jié) 果

2.1 四種類型水稻土的理化性質(zhì)及生物固氮能力

本試驗(yàn)中，紅壤發(fā)育的水稻土pH最低，與其他三種類型土壤發(fā)育的水稻土相比，具有較高的有機(jī)碳、堿解氮和有效磷含量（表1）。四種類型的水稻土經(jīng)過(guò)42 d的田間原位15N2培養(yǎng)后，計(jì)算所得其土壤生物固氮速率如圖1所示。四種水稻土的生物固氮速率由大到小依次為：紫色土、下位砂姜土、黑土和紅壤。其中，紫色土發(fā)育的水稻土生物固氮作用最為活躍，尤其在土壤表層（0～1 cm）其生物固氮速率達(dá)3.2±0.7 mg·kg-1·d-1，并且顯著高于其他三個(gè)土壤層次檢測(cè)到的生物固氮速率（圖1）。

表1 四種類型水稻土的理化性質(zhì)Table 1 Physico-chemical properties of the four types of paddy soils

2.2 四種類型水稻土的細(xì)菌豐度和群落多樣性

針對(duì)生物固氮速率最高的表層土壤（0～1 cm），采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR測(cè)定不同類型水稻土微生物16S rRNA基因拷貝數(shù)，結(jié)果見圖2。四種類型水稻土中的細(xì)菌豐度范圍在1.8×107～6.7×109copies·g-1干土。其中，紅壤發(fā)育的水稻土中細(xì)菌16S rRNA基因拷貝數(shù)最多，達(dá)（6.7±1.7）×109copies·g-1干土，顯著高于其他三種水稻土（P＜0.05）。

Illumina高通量測(cè)序結(jié)果顯示，12個(gè)土壤樣品共獲得有效序列666 738條，可分為13 097個(gè)OTU。每個(gè)測(cè)序樣品平均序列55 562±9 298條。根據(jù)樣品最少序列數(shù)，將12個(gè)樣品統(tǒng)一抽樣至38 715條序列進(jìn)行下游分析。操作分類單元OTU數(shù)目和Chao 1指數(shù)反映物種豐富度。由表2可知，下位砂姜土發(fā)育的水稻土中土壤細(xì)菌Chao 1指數(shù)最高，達(dá)7 095±88。OTU數(shù)目與Chao 1指數(shù)顯示相同的趨勢(shì)，即下位砂姜土發(fā)育的水稻土中細(xì)菌OTU數(shù)目顯著高于其他三種土壤發(fā)育的水稻土（P＜0.05）。紅壤和紫色土發(fā)育的水稻土中細(xì)菌OTU數(shù)目和Chao 1指數(shù)均未達(dá)顯著差異。PD指數(shù)可反映土壤細(xì)菌群落的多樣性，四種水稻土中土壤細(xì)菌多樣性由高到低依次為：下位砂姜土、黑土、紫色土、紅壤。

表2 四種類型水稻土細(xì)菌豐富度指數(shù)與多樣性指數(shù)Table 2 Richness and diversity of the bacterial communities in the four types of paddy soils

2.3 四種類型水稻土的細(xì)菌群落組成

在門分類水平，四種類型水稻土的土壤微生物群落組成相似（圖3）。相對(duì)豐度≥1%的門類有11個(gè)，主要包含變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、藍(lán)藻門（Cyanobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、疣微菌門（Verrucomicrobia）、浮霉菌門（Planctomycetes），約占各樣品序列總數(shù)的97%。相對(duì)豐度＜1%的門類約有40個(gè)，僅占各樣品序列總數(shù)的3%左右（圖3）。

變形菌門（Proteobacteria）是土壤中最為優(yōu)勢(shì)的菌群，相對(duì)豐度占30%左右。其次是酸桿菌門（Acidobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）和藍(lán)藻門（Cyanobacteria）。這四大優(yōu)勢(shì)類群共占總細(xì)菌群落的70%以上。進(jìn)一步分析土壤細(xì)菌群落在屬水平的分布，結(jié)果表明相對(duì)豐度≥1%的菌屬中最為優(yōu)勢(shì)的6個(gè)類群，主要是歸屬于變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）和藍(lán)藻門（Cyanobacteria）（圖4）。其中，厭氧黏細(xì)菌屬（Anaeromyxobacter）在紫色土發(fā)育的水稻土中的相對(duì)豐度顯著低于其他三種水稻土（P＜0.05）。細(xì)鞘絲藻屬（Leptolyngbya）在紫色土發(fā)育的水稻土中相對(duì)豐度最高，約為紅壤發(fā)育的水稻土的6倍，其相對(duì)豐度顯著高于紅壤發(fā)育的水稻土（P＜0.05）（圖4）。

2.4 環(huán)境因子對(duì)水稻土的細(xì)菌豐度、群落多樣性及結(jié)構(gòu)的影響

通過(guò)分析四種類型土壤發(fā)育的水稻土中細(xì)菌的豐度與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)16S rRNA基因拷貝數(shù)與土壤有機(jī)碳、堿解氮和有效磷含量則呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）（表3）。通過(guò)分析四種類型土壤發(fā)育的水稻土中細(xì)菌群落的物種豐富度和多樣性指數(shù)與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)OTU數(shù)目、Chao 1指數(shù)和PD指數(shù)均與土壤有機(jī)碳和堿解氮含量存在極顯著的負(fù)相關(guān)性（P＜0.01）（表3）。表明土壤有機(jī)碳和堿解氮含量顯著影響水稻土中細(xì)菌豐度和群落多樣性。利用非度量多維尺度分析（Non-metric multidimensional scaling，NMDS）對(duì)四種類型水稻土的細(xì)菌群落的相似性進(jìn)行二維排序，結(jié)果表明四種類型水稻土的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著（Stress＜0.001）（圖5）。相關(guān)性分析表明細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分異的NMDS1主軸（解釋度42%）與土壤pH呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）（表3），并且NMDS1主軸與優(yōu)勢(shì)類群厭氧黏細(xì)菌屬（Anaeromyxobacter）和細(xì)鞘絲藻屬（Leptolyngbya）顯著相關(guān)（P＜0.05）（表4）。表明土壤pH影響水稻土中優(yōu)勢(shì)類群的分布，是影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分異的主要因子。

3 討 論

本研究采用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)四種不同類型土壤發(fā)育的水稻土中土壤細(xì)菌豐度和群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究。前人研究表明，土壤有機(jī)碳含量能顯著影響土壤微生物的多樣性和功能[23]。土壤微生物是構(gòu)成土壤肥力的重要因素。較高的微生物豐度通常意味著土壤的營(yíng)養(yǎng)供給充足，同時(shí)也具有較高的微生物活性。在本研究中，水稻土中細(xì)菌16S rRNA基因拷貝數(shù)與土壤有機(jī)碳和堿解氮含量之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.76，P＜0.01；r=0.74，P＜0.01）（表3）。紅壤發(fā)育的水稻土中的土壤細(xì)菌16S rRNA基因拷貝數(shù)顯著高于其他三種水稻土（圖2）。針對(duì)江西長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的紅壤性水稻土的研究表明，長(zhǎng)期施肥可增加土壤養(yǎng)分含量（如有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀），這在一定程度上能夠給土壤微生物帶來(lái)更多的碳源和營(yíng)養(yǎng)元素[24-25]。前人研究發(fā)現(xiàn)施用化肥及有機(jī)肥與化肥配施均顯著提高了土壤細(xì)菌豐度[26]。在四種水稻土中，紅壤發(fā)育的水稻土的土壤有機(jī)碳、堿解氮和有效磷含量顯著高于其他三種類型水稻土（表1）。本研究中所采集的紅壤為長(zhǎng)期水稻種植區(qū)的耕層土壤，長(zhǎng)期耕種施肥提升了紅壤肥力，為微生物創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境，進(jìn)而刺激了微生物的生長(zhǎng)和活動(dòng)。因此，推測(cè)紅壤肥力較高可能是本研究中紅壤發(fā)育的水稻土中細(xì)菌豐度顯著高于其他三種水稻土的重要原因之一。

表3 土壤理化性質(zhì)與細(xì)菌豐度、群落多樣性及結(jié)構(gòu)的相關(guān)性Table 3 Relationships of soil properties with abundance，diversity and structure of the bacterial communities in the four types of paddy soils

目前已知絕大部分的細(xì)菌均適宜在中性環(huán)境（pH 7.0）中生存，僅少數(shù)細(xì)菌可以在極酸或極堿的環(huán)境下生長(zhǎng)[27]。前人研究發(fā)現(xiàn)大分子（如DNA，蛋白質(zhì)）的生物過(guò)程受pH影響，pH的變化會(huì)引發(fā)蛋白質(zhì)發(fā)生構(gòu)象的改變而導(dǎo)致其生理活性的下降、喪失[28]。本研究中酸性紅壤發(fā)育的水稻土中的細(xì)菌豐富度指數(shù)（OTU數(shù)目和Chao 1指數(shù)）均顯著低于下位砂姜土和黑土，但是與中性紫色土發(fā)育的水稻土中的細(xì)菌豐富度指數(shù)無(wú)顯著差異（表2）。目前，微生物資源調(diào)查的研究發(fā)現(xiàn)土壤pH能夠顯著影響細(xì)菌的多樣性，并發(fā)現(xiàn)細(xì)菌群落的分布顯著受到土壤pH的影響[8，29]，土壤養(yǎng)分含量、溫度、水分等因素也均能夠影響微生物的群落組成、多樣性以及分布[3，9-10]。pH的改變會(huì)導(dǎo)致土壤營(yíng)養(yǎng)元素（如磷、鉀）有效性的變化[13]，重金屬離子毒性的變化等[30]，這些均有可能會(huì)對(duì)細(xì)菌群落產(chǎn)生顯著的影響。由于底物生物可利用性的限制，進(jìn)一步可能會(huì)使得具有特定碳源偏好性的微生物類群大量增殖，從而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)中群落多樣性丟失的風(fēng)險(xiǎn)增加。在酸性土壤中，尤其當(dāng)土壤pH＜5時(shí)，無(wú)毒的難溶性鋁硅酸鹽或氧化鋁極易轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q性鋁（主要是Al3+、Al（OH）2+和大量溶出的鋁離子會(huì)抑制植物根系伸長(zhǎng)及其吸收功能[31]。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)在酸性條件下，鋁離子通過(guò)與ATP結(jié)合導(dǎo)致菌株細(xì)胞生理代謝失活[32]。因此，推測(cè)pH降低導(dǎo)致土壤鋁活化的毒害作用可能是本研究中酸性紅壤發(fā)育的水稻土中細(xì)菌多樣性降低的重要原因之一。

雖然固氮酶只有在厭氧條件下才能催化氮?dú)膺€原成氨，本研究中水稻土的生物固氮速率隨著土壤深度的增加而降低，表層土壤（0～1 cm）生物固氮速率顯著高于其他土壤層次（1～2 cm，2～5 cm，5～15 cm）。pH 7.7的中性紫色土和pH 6.1的中性下位砂姜土發(fā)育的水稻土表層土壤固氮作用較為活躍，而pH 5.4的酸性黑土和pH 4.9的酸性紅壤發(fā)育的水稻土表層土壤中的固氮作用則較為微弱。表明在一定的范圍內(nèi)，隨著pH的升高，水稻土中的固氮作用也有著明顯的增強(qiáng)（r=0.82，P＜0.01）。在進(jìn)一步分析四種水稻土中的細(xì)菌優(yōu)勢(shì)類群的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，土壤生物固氮速率和優(yōu)勢(shì)類群細(xì)鞘絲藻屬（Leptolyngbya）呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）（表4），并且土壤pH與優(yōu)勢(shì)類群厭氧黏細(xì)菌屬（Anaeromyxobacter）和細(xì)鞘絲藻屬（Leptolyngbya）顯著相關(guān)（P＜0.05）（表4）。細(xì)鞘絲藻屬（Leptolyngbya）隸屬于δ-變形菌亞綱，是一類已知具有nifH基因由固氮酶介導(dǎo)能將空氣中的氮?dú)膺€原為植物可利用氨的微生物[33]。對(duì)于固氮菌而言，生物固氮是一個(gè)高耗能的過(guò)程，固氮基因的表達(dá)與土壤中有效氮的含量密切相關(guān)[34-35]。當(dāng)環(huán)境中有效氮富余的時(shí)候，固氮菌存在但是其固氮基因并不一定表達(dá)活性。Ma等[36]通過(guò)田間15N2氣體示蹤法結(jié)合穩(wěn)定性同位素核酸探針技術(shù)（DNA-stable isotope probing）證實(shí)在稻田土壤中細(xì)鞘絲藻菌屬（Leptolyngbya）是生物固氮最主要的貢獻(xiàn)者之一。因此，推測(cè)酸性紅壤發(fā)育的水稻土表層土壤生物固氮作用弱于紫色土的原因可能在于，首先紫色土中性偏堿的土壤pH環(huán)境更有利于細(xì)鞘絲藻屬（Leptolyngbya）大量繁殖，其次紅壤中較高的堿解氮含量抑制細(xì)鞘絲藻菌屬（Leptolyngbya）的固氮活性，可能導(dǎo)致紅壤發(fā)育的水稻土固氮速率顯著低于紫色土。此外在本研究的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)類群厭氧黏細(xì)菌屬（Anaeromyxobacter）與土壤有效磷含量顯著正相關(guān)（P＜0.01）（表4）。已知厭氧黏細(xì)菌屬（Anaeromyxobacter）是一類典型的呼吸型鐵還原菌，具有代謝乙酸鹽的特質(zhì)，在厭氧條件下通過(guò)微生物異化Fe（Ⅲ）還原作用，能夠有效地競(jìng)爭(zhēng)電子供體抑制水稻土中依賴乙酸鹽的產(chǎn)甲烷過(guò)程[37]。因此關(guān)于厭氧黏細(xì)菌屬（Anaeromyxobacter）的鐵還原能力與土壤有效磷含量的關(guān)系值得進(jìn)一步深入研究。同時(shí)，重視細(xì)鞘絲藻屬（Leptolyngbya）在水稻土細(xì)菌群落中的優(yōu)勢(shì)地位，對(duì)提升水稻土的生物固氮潛力和制定稻田生物固氮調(diào)控措施具有重要參考意義。

表4 土壤理化性質(zhì)與優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群的相關(guān)性Table 4 Relationships between the soil properties and dominant bacterial groups in the four types of paddy soils

4 結(jié) 論

本研究利用多種分子技術(shù)得出不同類型土壤發(fā)育的四種水稻土中細(xì)菌群落的數(shù)量、組成及多樣性的分布規(guī)律。四種類型土壤發(fā)育的水稻土細(xì)菌群落優(yōu)勢(shì)類群為變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）和藍(lán)藻門（Cyanobacteria）。四種類型土壤發(fā)育的水稻土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著。紅壤發(fā)育的水稻土中細(xì)菌豐度最高，群落多樣性最低。紫色土發(fā)育的水稻土具有最高的土壤生物固氮速率，其中優(yōu)勢(shì)類群細(xì)鞘絲藻屬（Leptolyngbya）是潛在的生物固氮主要貢獻(xiàn)者。土壤pH、有機(jī)碳和堿解氮含量是顯著影響四種類型土壤發(fā)育的水稻土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主要因子。