祁连山不同类型草地土壤细菌群落特征研究

doi:10.11686/cyxb2020459

草业学报 ›› 2021, Vol. 30 ›› Issue (12): 161-171.DOI: 10.11686/cyxb2020459

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祁连山不同类型草地土壤细菌群落特征研究

赵文¹(), 尹亚丽¹, 李世雄¹^,²(), 刘燕¹, 刘晶晶¹, 董怡玲¹, 苏世锋¹, 吉凌鹤³

^1.青海大学畜牧兽医科学院，青海西宁 810016
^2.青海大学三江源区高寒草地生态教育部重点实验室，青海西宁 810016
^3.甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州 730070

收稿日期:2020-10-14 修回日期:2021-01-11 出版日期:2021-11-11 发布日期:2021-11-11
通讯作者: 李世雄
作者简介:Corresponding author. E-mail： shixionglee@hotmail.com
赵文（1995-），男，青海湟源人，在读博士。E-mail： zhaowen19951020@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(31560660);青海省科技项目(2019-ZJ-7070)

The characteristics of bacterial communities in different vegetation types in the Qilian Mountains

Wen ZHAO¹(), Ya-li YIN¹, Shi-xiong LI¹^,²(), Yan LIU¹, Jing-jing LIU¹, Yi-ling DONG¹, Shi-feng SU¹, Ling-he JI³

^1.Academy of Animal and Veterinary Science，Qinghai University，Xining 810016，China
^2.Key Laboratory of Adaptive Management of Alpine Grassland in Qinghai Province，Qinghai University，Xining 810016，China
^3.College of Grassland Science，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China

Received:2020-10-14 Revised:2021-01-11 Online:2021-11-11 Published:2021-11-11
Contact: Shi-xiong LI

摘要/Abstract

摘要：

祁连山是我国西部重要的生态屏障，拥有大量的草地资源。研究草地土壤细菌群落组成及其与土壤环境因子间的关系，可对维持草地生态及了解祁连山土壤细菌群落组成提供一定的数据基础。采用高通量测序技术检测并分析了祁连山默勒镇3种类型草地（高寒草甸、人工草地、沼泽化草甸）0~10 cm土壤细菌群落结构及多样性，并对上述土壤细菌群落与土壤理化因子的相关性进行了系统的研究。结果表明：1）沼泽化草甸土壤全氮、全磷、有机质碳、含水量和硝态氮显著高于高寒草甸和人工草地（P<0.05）。2）3地共测得有效序列1022446条，以97%的一致性将序列聚类，高寒草甸、人工草地、沼泽化草甸OTU聚类均值分别是4917、5233、5075条。3）Shannon和Simpson多样性指数3地间差异不显著，Chao1指数表现为人工草地>高寒草甸>沼泽化草甸（P<0.05）。4）在门水平上，3地均以变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和浮霉菌门为主要类群；在属水平上，表现出不同类型草地细菌富集类型不同。5）有机质碳、全磷、土壤含水量与土壤细菌群落的组成表现出极显著相关（P<0.01）。综上，祁连山地区小生境内3种草地土壤微生物群落存在差异，有机质碳、全磷、土壤含水量是影响群落的主要驱动因子。

关键词: 祁连山, 草地类型, 土壤细菌群落, 土壤理化因子

Abstract:

The Qilian Mountains， which have large areas of grassland vegetation， form an important ecological-zone border in Western China. This research studied the composition of the grassland bacterial community in the Qilian Mountains and its relationship with soil environmental factors to provide data to support understanding of ecological dynamics in this grassland. In this research， the structure and diversity of soil bacterial communities in the 0-10 cm soil horizon of three grassland types （alpine meadow， artificial grassland and swamp meadow） in Mole Town， Qilian Mountains， were analyzed by high-throughput sequencing technology， and the correlations between the composition of soil bacterial communities and soil physical and chemical factors were studied. It was found that： 1） In swamp meadow， values for soil total nitrogen， total phosphorus， organic carbon， water content and nitrate nitrogen were significantly higher than those for alpine meadow and artificial grassland （P<0.05）. 2） A total of 1022446 valid sequences were measured from the three regions， and the sequences were clustered with 97% consistency. The average OTU clustering values of alpine meadow， artificial grassland and swamp meadow were 4917， 5233 and 5075， respectively. 3） The Shannon and Simpson diversity indexes showed no significant difference among the three grassland categories. The Chao1 index ranked artificial grassland>alpine meadow>swamp meadow （P<0.05）. 4） Proteobacteria， Acidobacteria， Actinobacteria and Planctomycetes were shown as the main groups at the phylum level in all three grassland types. However， at the genus level， the more abundant bacterial taxa in the different grassland catagories were separated. 5） Soil organic carbon， total phosphorus and soil water content were significantly correlated with the soil bacterial community composition （P<0.01）. In summary， the soil microbial communities of the three grasslands in Qilian Mountains were different. The main factors affecting microbial community composition were organic carbon， total phosphorus， and soil water content.

Key words: Qilian Mountains, grassland type, soil bacterial communities, soil physical and chemical properties

赵文, 尹亚丽, 李世雄, 刘燕, 刘晶晶, 董怡玲, 苏世锋, 吉凌鹤. 祁连山不同类型草地土壤细菌群落特征研究[J]. 草业学报, 2021, 30(12): 161-171.

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图/表 12

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属 Genus	相对丰度Relative abundance （%）			属 Genus	相对丰度Relative abundance （%）
属 Genus	高寒草甸AM	人工草地CG	沼泽化草甸SW	属 Genus	高寒草甸AM	人工草地CG	沼泽化草甸SW
RB41	6.5723a	5.9649b	3.8992c	出芽菌属Gemmata	0.4400a	0.8344a	0.4864a
鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas	3.4321b	7.9123a	1.6827c	小梨形菌属Pirellula	0.3909a	0.5705a	0.6451a
Candidatus_Udaeobacter	1.8633a	1.3778a	1.6573a	Massilia	0.2445b	0.4549b	0.8326a
慢生根瘤菌属Bradyrhizobium	2.6293a	1.6249b	0.3497c	MND1	0.4259b	0.5469a	0.4759ab
硝化螺旋菌属 Nitrospira	0.9483c	1.3252b	2.0868a	中慢生根瘤菌属Mesorhizobium	0.6477a	0.4514b	0.2822c
芽单胞菌属Gemmatimonas	0.7818b	1.5259a	0.2182c	Haliangium	0.4672a	0.3295b	0.4785a
Pir4_lineage	0.9194a	0.8063a	0.7739a	土微菌属Pedomicrobium	0.6258a	0.3523b	0.2962b
假单胞菌属Pseudomonas	0.3024b	0.1648b	1.5890a	Ellin6067	0.3637b	0.5294a	0.3804b
Subgroup_10	0.4584b	1.2472a	0.1920c	类芽孢杆菌属Paenibacillus	1.1061a	0.0543b	0.0806b
CL500-29_marine_group	0.7379a	0.5373b	0.4891b	黄杆菌属Flavobacterium	0.0395b	0.1543b	1.0167a

属 Genus	相对丰度Relative abundance （%）			属 Genus	相对丰度Relative abundance （%）
属 Genus	高寒草甸AM	人工草地CG	沼泽化草甸SW	属 Genus	高寒草甸AM	人工草地CG	沼泽化草甸SW
RB41	6.5723a	5.9649b	3.8992c	出芽菌属Gemmata	0.4400a	0.8344a	0.4864a
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Candidatus_Udaeobacter	1.8633a	1.3778a	1.6573a	Massilia	0.2445b	0.4549b	0.8326a
慢生根瘤菌属Bradyrhizobium	2.6293a	1.6249b	0.3497c	MND1	0.4259b	0.5469a	0.4759ab
硝化螺旋菌属 Nitrospira	0.9483c	1.3252b	2.0868a	中慢生根瘤菌属Mesorhizobium	0.6477a	0.4514b	0.2822c
芽单胞菌属Gemmatimonas	0.7818b	1.5259a	0.2182c	Haliangium	0.4672a	0.3295b	0.4785a
Pir4_lineage	0.9194a	0.8063a	0.7739a	土微菌属Pedomicrobium	0.6258a	0.3523b	0.2962b
假单胞菌属Pseudomonas	0.3024b	0.1648b	1.5890a	Ellin6067	0.3637b	0.5294a	0.3804b
Subgroup_10	0.4584b	1.2472a	0.1920c	类芽孢杆菌属Paenibacillus	1.1061a	0.0543b	0.0806b
CL500-29_marine_group	0.7379a	0.5373b	0.4891b	黄杆菌属Flavobacterium	0.0395b	0.1543b	1.0167a

变量Variables	P	r
有机质碳TOC	0.001	0.857
全磷TP	0.001	0.837
含水量SWC	0.001	0.792
硝态氮NN	0.007	0.434
全氮TN	0.003	0.419
氨态氮AN	0.024	0.449
土壤酸碱度pH	0.462	-0.027

变量Variables	P	r
有机质碳TOC	0.001	0.857
全磷TP	0.001	0.837
含水量SWC	0.001	0.792
硝态氮NN	0.007	0.434
全氮TN	0.003	0.419
氨态氮AN	0.024	0.449
土壤酸碱度pH	0.462	-0.027

细菌 Bacteria	全氮TN	有机质碳TOC	全磷TP	pH	土壤含水量SWC	氨态氮AN	硝态氮NN
变形菌门Proteobacteria	0.78*	0.88**	0.91**	-0.02	0.85**	0.61	0.66
酸杆菌门Acidobacteria	-0.39	-0.75*	-0.61	-0.14	-0.73*	-0.26	-0.71*
放线菌门Actinobacteria	-0.51	-0.82**	-0.81**	-0.34	-0.76*	-0.21	-0.95**
浮霉菌门Planctomycetes	-0.32	-0.10	-0.28	0.10	-0.10	-0.26	0.01

祁连山不同类型草地土壤细菌群落特征研究

The characteristics of bacterial communities in different vegetation types in the Qilian Mountains

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