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土壤微生物群落结构对土地利用方式的响应

土壤是地球上大多数生物生存和发展的基础载体，是地球表层系统中生物多样性最丰富的生命层。土壤微生物作为土壤生态系统中最为活跃的一部分，是参与生物地球化学循环的重要动力，对维持土壤生态系统稳定性、生态修复等具有一定作用。细菌是土壤中数量最多、分布最广泛的微生物类群，在土壤生态过程中发挥重要的作用；真菌不仅与植物共生，也是有机物的重要分解者之一。二者均是表征环境变化的敏感指标，常用于预测土壤养分和环境质量的变化。大量研究证明土地利用方式是影响土壤微生物生物量及群落结构的重要因子。

一、实验方法1.1样地设置与样品采集

分别在城市绿地（UrbanGreenland，UL）、农业用地（Farmland，FL）、人工林地（PlantationWoodland，PL）、滩涂地（TidalWetland，TL）、撂荒地（AbandonedFarmland，AL）生境下设置3个重复样地，共15个固定样地。取土前除去土壤表面的覆盖物，用内径为5cm的取样器以“五梅花”形采集0~10cm土壤样品，去掉植物根系、石砾等杂物后充分混匀，用无菌袋盛装并置于便携式保鲜箱内保存。将采集的土样带回实验室，过2mm筛后，一部分保存于?80℃的冰箱用于分子生物学研究，一部分于干燥常温环境保存用于土壤理化性质的测定。

1.2土壤理化指标测定

土壤容重采用环刀法测定，土壤pH值采用酸度计电位法，土壤含水率采用烘干法测定。土壤铵态氮、速效磷和速效钾用土壤养分速测仪测定。

1.3土壤微生物测序

提取土壤微生物基因组总DNA，用引物338F和806R扩增土壤细菌16SrRNA基因的V3-V4区，用引物ITS1F和ITS2R扩增土壤真菌18SrRNA基因的ITS1区，基于IlluminaMiSeq测序平台进行高通量测序。利用Mothur软件计算土壤微生物的Shannon指数、Simpson指数、ACE指数和Chao1指数进行多样性分析。采用单因素方差分析（One-WayANOVA）和Duncan新复极差法进行差异显著性检验（ɑ=0.05），分析得出不同生境土壤理化性质、微生物多样性及群落结构的差异。对土壤微生物多样性指数和土壤理化性质进行Pearson相关性分析，并采用冗余分析法（RDA）探明微生物群落对环境因子的响应机制。

二、结果与分析

2.1不同土地利用方式细菌群落结构特征

各生境土壤在门水平上的主要菌群如下：变形菌门（Proteobacteria，31.19%）、放线菌门（Actinobacteria，22.08%）、酸杆菌门（Acidobacteria，15.99%）、绿弯菌门（Chloroflexi，12.77%）、己科河菌门（Rokubacteria，3.6%）。其中，前4个菌门的相对丰度均大于10%，约占所有细菌的82%，是细菌中的优势菌门。变形菌相对丰度在农业用地生境中最低（P0.05）；且在滩涂地和撂荒地间存在显著差异（P0.05），但分别与城市绿地和人工林地无显著差异。放线菌在城市绿地最高（P0.05），农业用地次之（P0.05），人工林地最低（P0.05），但滩涂地与撂荒地无显著差异。绿弯菌在农业用地生境中最高（P0.05），滩涂地显著高于城市绿地和人工林地（P0.05），其余无显著差异。酸杆菌在城市绿地和人工林地间差异显著（P0.05），其余不存在显著差异。己科河菌在人工林地生境中最高（P0.05），滩涂地与农业用地、撂荒地差异显著（P0.05），但其他无显著差异。

各生境土壤在目水平上的主要菌群如下：根瘤菌目（Rhizobiales，10.32%）、Subgroup_6菌目（8.15%）、β-变形菌目。除Subgroup_6菌外，其他4种细菌目在各生境下均有显著差异。根瘤菌在农业用地中最低（P0.05），但人工林地与滩涂地，城市绿地与撂荒地间无显著差异。β-变形菌在农业用地生境中最低（P0.05），但与人工林地无显著差异；城市绿地与撂荒地存在显著差异（P0.05），其余无显著差异。Gaiellales在农业用地中分布较多（P0.05），但与城市绿地无显著差异；在滩涂地最低（P0.05），其余差异不显著。Rokubacteriales在人工林地最高、滩涂地最低（P0.05），而城市绿地、农业用地和撂荒地间无显著差异。2.2不同土地利用方式细菌群落多样性对15个样地的土壤样品所得测序序列，以97%相似性阈值进行OTU聚类，共检测到细菌群落7422个OTU，分属37门106纲278目491科959属2137种。对15个样地的细菌群落多样性分析发现，人工林地土壤细菌群落的Shannon指数、Simpson指数、Ace指数、Chao1指数均与其他4种生境存在显著差异（P0.05）。其