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    基于高通量測序的昭通核心煙區(qū)植煙土壤細(xì)菌多樣性分析

    2022-12-15 11:32:18劉永軍陸文林高順波盤文政李德文朱永立林先亮普曉明
    貴州農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年12期
    關(guān)鍵詞:煙區(qū)昭通菌門

    劉永軍, 倪 霞*, 陸文林, 龔 林, 陳 華, 高順波, 盤文政,李德文, 陳 敏, 夏 蕾, 朱永立, 林先亮, 普曉明

    (1.云南省煙草公司 昭通市公司, 云南 昭通 657000; 2.云南云葉化肥股份有限公司, 云南 昆明 650217; 3.云南省昭通市植保植檢站, 云南 昭通 657000)

    0 引言

    【研究意義】煙草(Nicotianatabaccum)是云南的主要經(jīng)濟(jì)作物之一,煙草生長發(fā)育離不開土壤,土壤為煙株生長發(fā)育提供充足養(yǎng)分,不合理的耕作方式影響植煙土壤微生物多樣性,導(dǎo)致土地可持續(xù)生產(chǎn)能力下降[1-2]。土壤中微生物能提高土壤肥力,促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)分解,加快養(yǎng)分循環(huán)轉(zhuǎn)化,抑制土傳病蟲害傳播等[3-4]。其中,土壤細(xì)菌作為土壤微生物中種類和數(shù)量最多的類群,其多樣性一定程度上反映土壤功能的多樣性,土壤細(xì)菌多樣性通過影響植物營養(yǎng)吸收進(jìn)而影響其生長發(fā)育[5-6]。因此,探明昭通核心煙區(qū)植煙土壤中的細(xì)菌多樣性有利于土壤細(xì)菌資源的開發(fā)利用,還能為昭通核心煙區(qū)烤煙種植提供參考?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前,對植煙土壤微生物多樣性已有較多研究,陳堯等[5]采用平板培養(yǎng)方法對不同施肥方式下烤煙根際微生物進(jìn)行研究表明,解磷菌、解鉀菌和固氮菌數(shù)量在不同施肥方式中有變化,為科學(xué)選擇施肥方式提供理論依據(jù);何川等[7]采用BIOLOG生態(tài)平板法,探究煙草連作對土壤微生物多樣性的影響得出,煙草連作年限超過3年,其土壤微生物多樣性顯著降低;賈志紅等[8]利用PCR-DGGE法對云南玉溪煙區(qū)輪作與連作植煙土壤細(xì)菌多樣性進(jìn)行分析表明,輪作土壤細(xì)菌多樣性較連作高,且輪作可以提高土壤細(xì)菌群落多樣性;王飛等[9]應(yīng)用高通量測序技術(shù)研究不同綠肥對植煙土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響發(fā)現(xiàn),翻壓黑麥草處理對細(xì)菌種分類水平影響最大,翻壓綠肥可以改善土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu);楊帥等[10]利用Illumina HiSep高通量測序研究不同輪作方式對煙田土壤細(xì)菌多樣性的影響發(fā)現(xiàn),煙草-青蒿輪作能顯著降低煙草黑脛病的發(fā)病率,而煙草-田菁輪作會提高煙草青枯病的發(fā)病率;齊虹凌等[11]應(yīng)用454焦磷酸測序技術(shù)分析連作和輪作條件下煙株不同生育期根際土壤細(xì)菌多樣性的差異發(fā)現(xiàn),煙株生育期是影響煙株根際土壤細(xì)菌結(jié)構(gòu)的主要因素,輪作和連作不是影響煙株根際土壤細(xì)菌結(jié)構(gòu)的主要因素,但輪作能提高土壤細(xì)菌的多樣性?!狙芯壳腥朦c(diǎn)】微生物多樣性擴(kuò)增子測序是一種利用高通量測序技術(shù)對16S、18S、ITS等微生物特征序列進(jìn)行PCR擴(kuò)增并測序分析的研究方法。其中,16S rDNA(即16S rRNA gene)是原核生物核糖體RNA對應(yīng)的基因片段,常用于細(xì)菌、古細(xì)菌的多樣性分析。此類方法不需要對微生物進(jìn)行分離純化培養(yǎng),基于提取的總DNA即可開展豐富的微生物群落研究,在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、食品、環(huán)境科學(xué)等各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。良好的土壤細(xì)菌結(jié)構(gòu)和較高的土壤細(xì)菌多樣性能改善土壤理化性質(zhì),提高土壤肥力。煙草是云南昭通主要的經(jīng)濟(jì)作物,尚未見分析其土壤細(xì)菌多樣性的報(bào)道?!緮M解決的關(guān)鍵問題】基于高通量測序平臺,從分子水平探究昭通8個(gè)種煙縣(區(qū))的新煙區(qū)、土傳病害發(fā)病嚴(yán)重的連作區(qū)以及典型的輪作區(qū)的土壤細(xì)菌多樣性,以期了解昭通核心煙區(qū)各耕作方式下土壤細(xì)菌的多樣性,為改善昭通核心煙區(qū)土壤肥力,提高耕地可持續(xù)生產(chǎn)能力及煙葉質(zhì)量提供技術(shù)支撐。

    1 材料與方法

    1.1 供試土壤樣品

    供試土壤樣品采集于昭通8個(gè)種煙縣(區(qū))的新煙區(qū)、土傳病害(“兩黑”病、青枯病和根結(jié)線蟲病等)發(fā)病嚴(yán)重的連作區(qū)以及典型的輪作區(qū)(表 1),合計(jì)388個(gè)土壤樣品。

    表1 供試土壤樣品

    1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

    從樣本中提取基因組DNA后,用帶有barcode(測序接頭)的特異引物擴(kuò)增rDNA的保守區(qū),V3~V4的引物序列,341F,CCTACGGGNGGCWGCAG;806R,GGACTACHVGGGTATCTAAT,全長466 bp。然后PCR擴(kuò)增產(chǎn)物切膠回收,使用Qubit 3.0進(jìn)行產(chǎn)物定量。擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行等量混合,連接測序接頭,構(gòu)建測序文庫,測序策略PE250在Illumina上機(jī)測序。

    1.3 信息分析流程

    測序得到raw Reads之后,先對低質(zhì)量Reads進(jìn)行過濾,然后將雙端Reads拼接為Tag,再對Tag進(jìn)行低質(zhì)量過濾,得到的數(shù)據(jù)稱為Clean Tag?;贑lean Tag,使用Usearch進(jìn)行聚類,去除聚類過程中檢測到的嵌合體Tag,獲得OTU的豐度和OTU代表序列。

    若存在有效分組,則進(jìn)行組間差異比較和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。最后,結(jié)合其他因素(如環(huán)境因子)進(jìn)行特定的如CCA等高級分析,以解答微生物與環(huán)境之間的關(guān)系。

    1.4 數(shù)據(jù)處理

    將新煙區(qū)、連作區(qū)和輪作區(qū)的植煙土壤樣本分別設(shè)為A組、B組和E組。根據(jù)試驗(yàn)需要,利用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)?zāi)P蛯Σ煌愋屯寥赖募?xì)菌類群的相對豐度進(jìn)行比較,明確細(xì)菌物種豐度在不同類型土壤中是否有顯著差異。Sobs、Chao及ACE指數(shù)主要體現(xiàn)樣本的物種豐富程度,值越大物種豐富程度越高;香濃指數(shù)和辛普森指數(shù)主要反映物種分布的均勻度,數(shù)值越大越均勻;香濃指數(shù)值越大,多樣性越高。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落組成

    根據(jù)OTUs的分類關(guān)系,昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落包括44個(gè)門、138個(gè)綱、332個(gè)目、486個(gè)科和1 044個(gè)屬。

    2.1.1 門水平 由圖1可知,水平相對豐度排前10位的細(xì)菌群落門分別為變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、浮霉菌門(Planctomycetes)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、疣微菌門(Verrucomicrobia)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、髕骨細(xì)菌門(Patescibacteria)和裝甲菌門(Armatimonadetes)。其中,綠彎菌門和髕骨細(xì)菌門在新煙區(qū)土壤細(xì)菌群落中相對豐度較高,放線菌門在連作區(qū)土壤細(xì)菌群落中相對豐度較高,變形菌門、酸桿菌門、浮霉菌門、芽單胞菌門、疣微菌門、擬桿菌門和裝甲菌門在輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落中相對豐度較高。變形菌門、放線菌門、酸桿菌門和綠彎菌門為昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落的優(yōu)勢門,4個(gè)門的序列占全部序列的68.19%~73.15%。新煙區(qū)、連作區(qū)和輪作區(qū)的土壤細(xì)菌群落最優(yōu)勢類群均為變形菌門,新煙區(qū)和連作區(qū)次優(yōu)勢類群均為放線菌門,輪作區(qū)次優(yōu)勢類群為酸桿菌門。

    圖1 3個(gè)煙區(qū)門水平上細(xì)菌類群的組成及相對豐度

    2.1.2 屬水平 由圖2可知,屬水平相對豐度前10位的分別為鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、芽單胞菌屬(Gemmatimonas)、Chujaibacter、鏈霉菌屬(Streptomyces)、MND1、Bryobacter、RB41、Candidatus_Solibacter、Candidatus_Udaeobacter和Ellin6067。在新煙區(qū)土壤中,芽單胞菌屬、Chujaibacter、Bryobacter和Candidatus_Solibacter相對豐度較高;在連作區(qū)土壤中,鏈霉菌屬和Ellin6067相對豐度較高;在輪作區(qū)土壤中,鞘氨醇單胞菌屬、ND1、RB41和Candidatus_Udaeobacter相對豐度較高。因此,昭通核心煙區(qū)土壤的最優(yōu)勢細(xì)菌類群為鞘氨醇單胞菌屬,占所有序列的4.44%~6.58%。在新煙區(qū)土壤中,細(xì)菌群落相對豐度前3位的屬分別為鞘氨醇單胞菌屬、芽單胞菌屬和Chujaibacter;在連作區(qū)土壤中,相對豐度前3位的屬分別為鞘氨醇單胞菌屬、芽單胞菌屬和鏈霉菌屬;在輪作區(qū)土壤中,相對豐度前3位的屬分別為鞘氨醇單胞菌屬、RB41和芽單胞菌屬。

    圖2 3個(gè)煙區(qū)屬水平上細(xì)菌類群的組成及相對豐度

    2.2 昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落指示物種

    2.2.1 優(yōu)勢物種 由圖3可知,在門水平,放線菌門、綠灣菌門、芽單胞菌門、疣微菌門、擬桿菌門和髕骨細(xì)菌門等6個(gè)門的相對豐度在新煙區(qū)與連作區(qū)土壤細(xì)菌群落間均存在顯著差異,變形菌門、放線菌門、酸桿菌門、綠彎菌門、浮霉菌門、芽單胞菌門、疣微菌門、擬桿菌門和髕骨細(xì)菌門等9個(gè)門的相對豐度在新煙區(qū)與輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落間均存在顯著差異,變形菌門、放線菌門、酸桿菌門、浮霉菌門、疣微菌門和髕骨細(xì)菌門等6個(gè)門的相對豐度在連作區(qū)與輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落間均存在顯著差異。新煙區(qū)土壤中綠灣菌門的相對豐度顯著高于連作區(qū)和輪作區(qū),芽單胞菌門和擬桿菌門的相對豐度顯著低于連作區(qū)和輪作區(qū);連作區(qū)土壤中放線菌門的相對豐度顯著高于新煙區(qū)和輪作區(qū);輪作區(qū)土壤中變形菌門、酸桿菌門、浮霉菌門和疣微菌門的相對豐度顯著高于新煙區(qū)和連作區(qū)。

    圖3 在門水平上細(xì)菌群落相對豐度的Wilcoxon秩和檢驗(yàn)

    由圖4可知,在屬水平,鞘氨醇單胞菌屬、芽單胞菌屬、鏈霉菌屬、MND1、Bryobacter、RB41、Candidatus_Solibacter和Ellin6067等8個(gè)屬的相對豐度在新煙區(qū)與連作區(qū)土壤細(xì)菌群落之間均存在顯著差異,鞘氨醇單胞菌屬、芽單胞菌屬、Chujaibacter、鏈霉菌屬、MND1、Bryobacter、RB41、Candidatus_Solibacter和Candidatus_Udaeobacter等9個(gè)屬的相對豐度在新煙區(qū)與輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落之間均存在顯著差異,鞘氨醇單胞菌屬、芽單胞菌屬、Chujaibacter、鏈霉菌屬、MND1、RB41、Candidatus_Solibacter、Candidatus_Udaeobacter和Ellin6067等9個(gè)屬的相對豐度在連作區(qū)與輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落之間均存在顯著差異。新煙區(qū)土壤中鞘氨醇單胞菌屬、MND1和RB41的相對豐度顯著低于連作區(qū)和輪作區(qū),芽單胞菌屬、Bryobacter和Candidatus_Solibacter的相對豐度顯著高于連作區(qū)和輪作區(qū);連作區(qū)土壤中Ellin6067的相對豐度顯著高于新煙區(qū)和輪作區(qū);輪作區(qū)土壤中Chujaibacter和鏈霉菌屬的相對豐度顯著低于新煙區(qū)和連作區(qū),Candidatus_Udaeobacter的相對豐度顯著高于新煙區(qū)和連作區(qū)。

    圖4 在屬水平上細(xì)菌群落相對豐度的Wilcoxon秩及檢驗(yàn)

    2.2.2 特有物種 由圖5和表2可知,新煙區(qū)土壤細(xì)菌群落有2個(gè)特有綱、7個(gè)特有目、11個(gè)特有科和29個(gè)特有屬,連作區(qū)有3個(gè)特有門、5個(gè)特有綱、11個(gè)特有目、19個(gè)特有科和53個(gè)特有屬,輪作區(qū)有1個(gè)特有門、3個(gè)特有綱、6個(gè)特有目、8個(gè)特有科和13個(gè)特有屬。連作區(qū)土壤細(xì)菌群落特有物種多于新煙區(qū)和輪作區(qū)。

    注:a~e分別為門、綱、目、科及屬水平物種VENN圖。

    表2 昭通核心煙區(qū)不同類型土壤的細(xì)菌群落特有物種

    2.2.3 指示物種 從圖6看出,新煙區(qū)、連作區(qū)和輪作區(qū)的土壤細(xì)菌群落有重疊部分,但有部分樣本點(diǎn)相互的距離較遠(yuǎn),且X軸(32.09%)與Y軸(14.10%)累計(jì)貢獻(xiàn)量達(dá)46.19%,說明不同類型土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成有一定差異。

    圖6 昭通核心煙區(qū)3種類型土壤細(xì)菌群落組間比較

    根據(jù)分類學(xué)組成對新煙區(qū)、連作區(qū)和輪作區(qū)土壤進(jìn)行線性判別分析(LDA),找出對不同類型土壤產(chǎn)生顯著性差異影響的群落,僅LDA得分值大于4的被展示(圖7)。新煙區(qū)土壤細(xì)菌群落中差異指示物種為嗜酸桿菌綱、酸桿菌目、Frankiales目、纖線桿菌(從綱到科)和羅丹諾桿菌科,連作區(qū)差異指示物種為放線菌綱和嗜熱油菌綱,輪作區(qū)差異指示物種為Pyrinomonadaceae(從目到科)、鞘氨醇單胞菌(從目到屬)、δ-變形菌綱、β-變形菌目。以上物種對昭通核心煙區(qū)新煙區(qū)、連作區(qū)和輪作區(qū)土壤間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成的差異起重要作用。

    圖7 昭通核心煙區(qū)3種不同類型土壤細(xì)菌群落的特殊群落及影響力

    2.3 昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落生物多樣性

    從表3可見,昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落的Sobs指數(shù)、Chao指數(shù)、ACE指數(shù)和香濃指數(shù)均以輪作區(qū)最高,連作區(qū)次之,新煙區(qū)最低;辛普森指數(shù)以輪作區(qū)最高,新煙區(qū)次之,連作區(qū)最低。由圖8可見,輪作區(qū)的Sobs指數(shù)、Chao指數(shù)、ACE指數(shù)、香濃指數(shù)和辛普森指數(shù)與連作區(qū)均有極顯著差異,Sobs指數(shù)、Chao指數(shù)、ACE指數(shù)和香濃指數(shù)與新煙區(qū)均有極顯著差異,辛普森指數(shù)與新煙區(qū)有顯著差異;連作區(qū)的Sobs指數(shù)與新煙區(qū)有顯著差異,Chao指數(shù)、ACE指數(shù)、香濃指數(shù)和辛普森指數(shù)與新煙區(qū)差異不顯著。生物多樣性是指特定生境或生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的多樣性情況,通常利用物種豐富度(種類情況)與物種均勻度(分布情況)2個(gè)重要參數(shù)判定??梢姡喿鲄^(qū)土壤細(xì)菌群落的生物多樣性最高;連作區(qū)土壤細(xì)菌群落的物種豐富度高于新煙區(qū),物種均勻度與新煙區(qū)相當(dāng);連作區(qū)細(xì)菌群落生物多樣性略高于新煙區(qū)。

    表3 昭通核心煙區(qū)3種不同類型土壤細(xì)菌群落的生物多樣性指數(shù)

    圖8 昭通核心煙區(qū)3種不同類型土壤細(xì)菌群落的生物多樣性指數(shù)

    由圖9可知,3種不同類型土壤細(xì)菌的稀釋曲線均趨于平緩,說明基于研究的測序深度,土壤中包括稀有物種在內(nèi)的所有細(xì)菌均已分析,真實(shí)地反映了該研究區(qū)的細(xì)菌群落組成。

    圖9 昭通核心煙區(qū)3種不同類型土壤細(xì)菌的稀釋曲線

    2.4 昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落的PICRUSt功能

    從表4可見,昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落Pathway level 1有6條代謝通路,Pathway level 2有35條代謝通路。在生態(tài)環(huán)境類似的條件下,新煙區(qū)、連作區(qū)和輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落代謝通路相似,但代謝通路的豐度值不同。如圖10 所示,除外源生物降解與代謝、細(xì)胞運(yùn)動性和信號傳導(dǎo)相關(guān)代謝通路的豐度值新煙區(qū)和連作區(qū)差別較小外,其余代謝通路的豐度值以連作區(qū)最高,新煙區(qū)次之,輪作區(qū)最低。如圖11所示,豐度值排列的代謝通路中碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素的代謝、萜類和聚酮類代謝、其他氨基酸的代謝、脂類代謝、外源生物降解與代謝、能量代謝、復(fù)制和修復(fù)以及折疊、定位和降解等通路的豐度值在新煙區(qū)與連作區(qū)間、新煙區(qū)與輪作區(qū)間、連作區(qū)與輪作區(qū)間均存在顯著差異。整體看,土壤細(xì)菌群落代謝通路的豐度值連作區(qū)最高,新煙區(qū)次之,輪作區(qū)最低,表明土壤細(xì)菌群落代謝功能潛力連作區(qū)最高,新煙區(qū)次之,輪作區(qū)最低。

    表4 昭通核心煙區(qū)3種不同類型土壤的細(xì)菌群落功能分布

    圖 10 昭通核心煙區(qū)3種不同類型土壤的細(xì)菌群落功能豐度熱圖

    圖11 細(xì)菌群落代謝通路豐度值的Wilcoxon秩及檢驗(yàn)

    3 討論

    高通量測序技術(shù)可對幾百萬個(gè)DNA分子進(jìn)行有效的序列測定,能夠客觀真實(shí)地反映環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)特征[12],被廣泛應(yīng)用于環(huán)境樣品微生物群落組成的分析研究[13-14],其研究手段不依賴于傳統(tǒng)的微生物分離培養(yǎng),而是直接從環(huán)境中獲取基因信息,其測序結(jié)果可以包含大多數(shù)弱勢種群,可以更全面地反映微生物多樣性的真實(shí)水平[15-16]。微生物多樣性研究主要分為alpha、beta多樣性研究、物種分析、功能研究、環(huán)境關(guān)系研究。本研究應(yīng)用高通量測序技術(shù)對昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析表明,昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌菌群極其豐富,包括44個(gè)門、138個(gè)綱、332個(gè)目、486個(gè)科和1 044個(gè)屬。細(xì)菌群落門水平相對豐度前10位的分別為變形菌門、放線菌門、酸桿菌門、綠彎菌門、浮霉菌門、芽單胞菌門、疣微菌門、擬桿菌門、髕骨細(xì)菌門和裝甲菌門,其中,變形菌門、放線菌門、酸桿菌門和綠彎菌門為昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落的優(yōu)勢門,這4個(gè)門的序列占所有序列的68.19%~73.15%,其相對豐度因土壤類型而異,與前人研究結(jié)果[17-20]一致。屬水平相對豐度前10位的分別為鞘氨醇單胞菌屬、芽單胞菌屬、Chujaibacter、鏈霉菌屬、MND1、Bryobacter、RB41、Candidatus_Solibacter、Candidatus_Udaeobacter和Ellin6067,其中,鞘氨醇單胞菌屬為昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落的最優(yōu)勢屬,占所有序列的4.44%~6.58%,其相對豐度因土壤類型而異。同時(shí),在3類土壤樣品中,Unclassified bacteria占有一定比例,說明在昭通核心煙區(qū)土壤中仍存在大量未知和稀有的細(xì)菌[21]。

    不同類型土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有一定差異[22]。本研究中,3類土壤細(xì)菌群落最優(yōu)勢門均為變形菌門,新煙區(qū)和連作區(qū)次優(yōu)勢門均為放線菌門,輪作區(qū)次優(yōu)勢門為酸桿菌門;新煙區(qū)土壤細(xì)菌群落芽單胞菌屬的相對豐度顯著高于連作區(qū)和輪作區(qū),連作區(qū)鏈霉菌屬的相對豐度顯著高于新煙區(qū)和輪作區(qū),輪作區(qū)鞘氨醇單胞菌屬的相對豐度顯著高于新煙區(qū)和連作區(qū)。因?yàn)檫B作導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡化、養(yǎng)分失調(diào)以及微生物區(qū)系發(fā)生變化[23],可使土壤中鞘氨醇單胞菌屬、芽孢桿菌屬等有益菌數(shù)量減少,從而破壞微生物群落平衡,導(dǎo)致土壤連作障礙的發(fā)生[24]。

    輪作能提高植煙土壤細(xì)菌生物多樣性[8,18]。本研究基于種的分類水平對新煙區(qū)、連作區(qū)和輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落多樣性指數(shù)進(jìn)行分析表明,輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落的生物多樣性最高;連作區(qū)土壤細(xì)菌群落的物種豐富度略高于新煙區(qū),物種均勻度與新煙區(qū)相當(dāng),其細(xì)菌群落生物多樣性略高于新煙區(qū)。前人研究表明,連作使植煙土壤細(xì)菌種類減少,群落結(jié)構(gòu)趨于簡單,可能是由于連作種植單一或存在連作障礙因子等,限制了土壤某些細(xì)菌的生長[25],同時(shí)刺激了其他種類細(xì)菌的生長而促使其成為優(yōu)勢種類,使得土壤細(xì)菌種類較少[26]。土壤微生物群落數(shù)量及結(jié)構(gòu)的變化直接影響著根際微生物整體功能,一般來說,多樣性指數(shù)較高,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜,穩(wěn)定性相對較高[27]。經(jīng)對昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落進(jìn)行功能預(yù)測表明,在生態(tài)環(huán)境類似的條件下,新煙區(qū)、連作區(qū)和輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落代謝通路相似,但代謝通路的豐度值不同,以連作區(qū)土壤細(xì)菌群落代謝通路的豐度值最高,新煙區(qū)次之,輪作區(qū)最低。

    4 結(jié)論

    昭通核心煙區(qū)土壤細(xì)菌群落組成具有多樣性,輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落的生物多樣性最高,連作區(qū)土壤細(xì)菌群落生物多樣性略高于新煙區(qū)。輪作區(qū)、連作區(qū)和新煙區(qū)的土壤細(xì)菌優(yōu)勢門均為變形菌門,優(yōu)勢屬均為鞘氨醇單胞菌屬。不同類型土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成有一定差異,連作區(qū)土壤細(xì)菌群落特有物種多于新煙區(qū)和輪作區(qū)。在生態(tài)環(huán)境類似的條件下,新煙區(qū)、連作區(qū)和輪作區(qū)土壤細(xì)菌群落代謝通路相似,但是代謝通路的豐度值不同,連作區(qū)植煙土壤細(xì)菌群落代謝功能潛力最高。

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