不同树种对林下套种菜头肾土壤微生物多样性的影响

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20240425

摘要/Abstract

摘要：

本研究以浙江省台州市黄岩区不同树种套种菜头肾(Strobilanthes sarcorrhiza)的土壤为研究对象,分析了不同套种组合下土壤中有效态微量元素的差异,采用高通量测序技术探讨了不同套种组合对微生物群落结构的影响。结果表明:枇杷林地套种菜头肾后,随着种植年限的增加,土壤有效铁含量从79.83 mg·kg^-1显著(p<0.05)上升至155.33 mg·kg^-1,而有效锌含量从5.57 mg·kg^-1显著下降至3.90 mg·kg^-1。主坐标分析(PCoA)与非度量多维尺度(NMDS)的结果表明,不同套种组合的土壤微生物结构存在差异,说明不同的套种方式能够改变土壤微生物的组成。相关分析的结果表明,土壤特定微生物的相对丰度与土壤有效态微量元素含量之间存在显著相关性。

关键词: 土壤微生物, 高通量测序, 微生物多样性, 菜头肾, 套种

Abstract:

This study investigated the soil of Strobilanthes sarcorrhiza interplanted with different tree species in Huangyan District, Taizhou City, Zhejiang Province. The differences in available trace elements under various interplanting patterns were analyzed, and high-throughput sequencing was employed to examine the effects of different interplanting combinations on the soil microbial community structure. The results showed that in the loquat forest, interplanting with S. sarcorrhiza led to a significant increase (p<0.05) in soil available iron content from 79.83 mg·kg^-1 to 155.33 mg·kg^-1 with increasing planting years, while the available zinc content significantly decreased from 5.57 mg·kg^-1 to 3.90 mg·kg^-1. Principal coordinate analysis (PCoA) and non-metric multidimensional scaling (NMDS) indicated structural differences in the soil microbial communities among different interplanting combinations, demonstrating that interplanting patterns can alter microbial composition. Correlation analysis further revealed significant relationships between the relative abundance of specific soil microorganisms and the content of available trace elements.

Key words: soil microbiota, high-throughput sequencing, microbial diversity, Strobilanthes sarcorrhiza, interplanting

中图分类号:

S567.239

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图/表 6

表1 不同套种年限枇杷林地土壤有效态微量元素的含量

Table 1 Content of available trace elements in soil under loquat forest with different interplanting time 单位:mg·kg-1

样品编号	有效铁含量	有效锰含量	有效铜含量	有效锌含量	有效硼含量	有效钼含量
PP-1	79.83±2.29 c	9.63±0.20 b	2.31±0.03 a	5.57±0.15 a	0.38±0.01 ab	0.27±0.01 a
PP-2	117.33±4.16 b	15.60±0.10 a	2.37±0.01 a	5.14±0.05 b	0.33±0.01 b	0.26±0.01 a
PP-3	155.33±8.96 a	9.64±0.36 b	2.01±0.05 b	3.90±0.06 c	0.40±0.06 a	0.29±0.03 a

表2 不同套种模式下菜头肾根际土壤微生物的α多样性指数

Table 2 Alpha-diversity indices of rhizosphere soil microbial communities under different interplanting models

样品编号	土壤细菌					土壤真菌
样品编号	Chao1 指数	Ace 指数	Shannon 指数	Simpson 指数	覆盖率	Chao1 指数	Ace 指数	Shannon 指数	Simpson 指数	覆盖率
PP-1	4 429.12	4 577.41	6.70	0.004	0.984	891.15	898.02	4.23	0.057	0.987
PP-2	5 030.82	5 160.64	6.87	0.003	0.990	970.79	966.55	4.61	0.026	1.000
PP-3	4 171.72	4 359.84	6.42	0.007	0.997	1 038.59	1 028.54	4.02	0.069	0.995
SM-1	3 552.34	3 646.62	6.20	0.007	0.988	936.35	937.30	4.03	0.083	0.990
SM-2	4 298.57	4 420.55	6.58	0.005	0.990	772.10	775.06	3.23	0.173	0.989
SS-1	4 720.86	4 906.13	6.77	0.004	0.985	1 606.44	1 599.75	4.68	0.046	1.000
SS-2	4 939.86	5 095.16	6.87	0.004	0.990	1 350.68	1 344.20	5.12	0.020	0.997
XS-1	5 151.75	5 396.47	6.85	0.004	0.987	1 476.63	1 471.70	5.52	0.016	0.995
XS-2	4 596.13	4 760.40	6.72	0.005	1.000	1 094.30	1 093.75	4.88	0.024	0.988
YM-1	3 679.33	3 794.64	6.49	0.005	0.990	663.51	665.20	3.16	0.123	0.992
YM-2	3 021.98	3 101.02	5.98	0.009	0.992	687.25	693.40	4.06	0.040	1.000

图1 不同套种模式下土壤微生物群落的主坐标分析(PCoA)与非度量多维尺度(NMDS)分析 A、B,土壤细菌群落;C、D,土壤真菌群落。

Fig.1 Principal co-ordinates analysis (PCoA) and non-metric multidimensional scaling (NMDS) analysis of soil microbial communities under different interplanting models

图2 不同套种模式下菜头肾根际土壤微生物属水平上韦恩图 A,细菌;B,真菌。

Fig.2 Venn diagram of soil microbes at genus level under different interplanting models of Strobilanthes sarcorrhiza

图3 不同套种模式下土壤微生物门组成变化 A,细菌;B,真菌。

Fig.3 Phylum-level composition of soil microbiota under different interplanting models

图4 属水平上土壤微生物相对丰度与土壤有效态微量元素含量的相关性 A,细菌;B,真菌。“***”表示在p<0.001的统计学水平上相关。

Fig.4 Correlation between the relative abundance of soil microbiota at genus level and contents of soil available microelements

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