戴良香,康 濤,慈敦偉,丁 紅,徐 揚(yáng),張智猛,張 岱,李文金,*

1 山東省花生研究所, 青島 266100 2 泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 泰安 271000 3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 保定 071001

黃河三角洲位于我國山東省,東經(jīng)118°07—119°18,北緯36°55—38°12,是黃河在利津縣以下以及向下沖積而成的扇形三角洲。黃河三角洲不僅有大量的物種資源,而且土地、礦產(chǎn)、溫光等自然資源也很豐富[1- 2]。但生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱,鹽漬化土地面積高達(dá)18萬hm2,嚴(yán)重影響了該區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展以及農(nóng)業(yè)開發(fā)前景[3],探討治理機(jī)理和開發(fā)途徑對(duì)鹽漬化土地的開發(fā)利用具有指導(dǎo)性意義。

土壤鹽堿化是世界性難題,由于土壤有機(jī)質(zhì)含量、酸堿度、水分及土壤母質(zhì)的不同,與此環(huán)境相適應(yīng)的土壤微生物種類各異。以往對(duì)鹽堿地土壤微生物的研究主要集中在耐鹽堿微生物的分離、鹽堿極端微生物的生態(tài)特征、不同植物群落土壤微生物的時(shí)空動(dòng)態(tài)和區(qū)系特征[4- 5]、濕地土壤不同深度層次微生物特征[6- 7]、微生物量與土壤酶[8]、不同植物群落土壤養(yǎng)分與微生物活性以及不同改良措施及植被對(duì)鹽堿地土壤微生物的影響效果等方面[9-11],關(guān)于黃河三角洲地區(qū)土壤微生物多樣性研究多集中在米草[12]、檉柳[13]、白蠟、刺槐、臭椿林地[14]、堿篷、茵陳蒿、白茅、蘆葦[15]等耐鹽堿或鹽生草本、灌木和喬木類植物,有關(guān)鹽堿土壤種植糧油經(jīng)類作物尤其是花生根層土壤微生物數(shù)量、種群結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢菌群以及鹽脅迫與土壤微生物活動(dòng)之間的生態(tài)關(guān)系的研究鮮見報(bào)道,為此,本試驗(yàn)以黃河三角洲濱海鹽堿土為對(duì)象,利用焦磷酸高通量測序技術(shù)直接從土壤中提取總DNA,構(gòu)建細(xì)菌16S rRNA基因克隆文庫,對(duì)黃河三角洲鹽堿地花生旺盛生長期根層土壤微生物的菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,旨在為進(jìn)一步了解鹽堿土壤微生物的多樣性、結(jié)構(gòu)、功能與演化等問題,以及維護(hù)鹽堿地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡提供土壤微生物方面的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)選擇

試驗(yàn)地點(diǎn)分別設(shè)置在山東省花生研究所萊西試驗(yàn)田和東營市不同地理位置的利津縣汀羅鎮(zhèn)毛坨村和墾利縣青坨村,萊西市地處東經(jīng)120°12′—120°40′,北緯36°34°—37°09′,東營市為東經(jīng)118°07 ′—119°10′,北緯36°55′—38°10′。萊西試驗(yàn)田土壤類型為潮土,東營市利津縣汀羅鎮(zhèn)毛坨村和墾利縣青坨村的土壤類型均為鹽化潮土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間條件下,以非鹽堿土壤平作花生田為對(duì)照,設(shè)置不同含鹽量土壤花生平作、花生/棉花間作兩種種植方式,花生播種日期均為5月10日,田間管理均同于一般高產(chǎn)花生田和棉花田。

土壤含鹽量差異以東營市不同地理位置的利津縣汀羅鎮(zhèn)毛坨村和墾利縣青坨村兩處不同含鹽量土壤為試材,以山東省花生研究所萊西試驗(yàn)田的中等肥力非鹽堿土壤為對(duì)照。于花生生長旺盛期(莢果膨大期、8月13日)分別采集各種植方式下,花生根層和棉花根層0—20cm、20—40cm的土壤樣本。

1.3 土樣采集

于花生莢果膨大期(2015/8/13),同時(shí)分別采集不同試點(diǎn)花生根層(距花生、棉花主根10—15cm 處)0—40cm的多點(diǎn)混合土壤樣本(表1)。土壤樣品采集方法采用“S”型5點(diǎn)混合樣本法,分別采集各處理0—20cm、20—40cm的土壤樣本,將每個(gè)樣點(diǎn)同一層次的土樣混合均勻后,立即裝入無菌袋中,置于-20℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 供試土壤樣品性狀與處理

有機(jī)質(zhì)含量(Organic matter content，OM)；土壤陽離子交換量(Cation exchange capacity，CEC)

1.4 土壤DNA提取

收集所得土壤樣品利用OMEGA土壤總DNA提取試劑(OMEGA soil DNA kit)盒進(jìn)行提取。所得DNA采用1.5%瓊脂糖凝膠電泳和Nanodrop2000分光光度計(jì)檢測DNA的純度和濃度。

1.5 16S rRNA文庫構(gòu)建及高通量測序

稀釋后的基因組DNA利用引物340F：CCTACGGGNBGCASCAG以及805R：GACTACNVGGGTATCTAATCC對(duì)16S rRNA基因的V3-V4區(qū)進(jìn)行擴(kuò)增。擴(kuò)增程序如下：95℃預(yù)變性3min；30個(gè)循環(huán)包括(95℃,30sec；50℃,30sec；72℃,60sec)；72℃,7min。PCR 產(chǎn)物使用1.5%濃度的瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測；根據(jù)PCR產(chǎn)物濃度進(jìn)行等濃度混樣,充分混勻后使用0.5×TBE濃度1.5%的瓊脂糖膠電泳純化PCR產(chǎn)物,割膠回收目標(biāo)條帶。產(chǎn)物純化試劑盒使用QIAGEN公司的MinElute膠回收試劑盒。最后使用HiSeq2500進(jìn)行250PE測序。

1.6 生物信息學(xué)分析

測序得到的原始數(shù)據(jù)(Raw Data),存在一定比例的干擾數(shù)據(jù)(Dirty Data),為了使信息分析的結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠,使用SOAPdenovo對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、過濾,得到有效數(shù)據(jù)(Clean Data)。

然后基于有效數(shù)據(jù)進(jìn)行OTUs(Operational taxonomic units)聚類和物種分類分析,并將OTU和物種注釋結(jié)合,從而得到每個(gè)樣品的OTUs和分類譜系的基本分析結(jié)果。再對(duì)OTUs進(jìn)行豐度、多樣性指數(shù)等分析,同時(shí)對(duì)物種注釋在各個(gè)分類水平上進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)分析。最后在以上分析的基礎(chǔ)上,可以進(jìn)行一系列的基于OTUs、物種組成的聚類分析,PCoA和PCA統(tǒng)計(jì)比較分析,挖掘樣品之間的物種組成差異,并結(jié)合環(huán)境因素進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣本的有效序列數(shù)據(jù)量和物種豐度統(tǒng)計(jì)

表2看出,供試樣本序列條數(shù)在1716596—2863616間,花生6樣品序列條數(shù)最小,花生4樣品最大,10個(gè)樣本的序列條數(shù)和有效序列條數(shù)總和分別為21617593、16497920。在樣品相似度為0.97的情況下進(jìn)行多樣品物種豐度統(tǒng)計(jì),21617593條序列中有16497920條序列相似性標(biāo)準(zhǔn)匹配到參考數(shù)據(jù)庫,共分為21736個(gè)OTUs,樣品中物種分布的均勻度為76.32%。

表2 土壤樣本的有效序列統(tǒng)計(jì)

2.2 Alpha多樣性分析

表3所示,10個(gè)樣本的goods_coverage測序深度指數(shù)均在99.83%以上,估計(jì)群落中OTUs個(gè)數(shù)的chao1和ACE菌群豐富度指數(shù)分別在11461.02—15167.3和11317.56—15010.0間,Shannon多樣性指數(shù)為9.01—10.29,Simpson指數(shù)均大于0.9932,PD whole_tree指數(shù)為181.32—254.29,Observed_species指數(shù)均在9050個(gè)以上。除花生1樣品的Shannon多樣性指數(shù)相對(duì)最大外,花生2樣品的chao1和ACE菌群豐富度指數(shù)、Simpson指數(shù)、PD_whole_tree指數(shù)和Observed_species指數(shù)均最高,而花生5和花生6樣品中chao1和ACE菌群豐富度指數(shù)、Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、PD_whole_tree指數(shù)和Observed_species指數(shù)均較小。可見,黃河三角洲濱海鹽堿土壤中無論是花生平作還是花生/棉花間作的種植方式,花生、棉花0—40cm根層土壤微生物種類和優(yōu)勢種群的數(shù)量豐富,土壤微生物群落功能多樣性較非鹽堿土壤花生根層微生物群落豐富,尤以土壤含鹽量較高的花生平作種植方式下花生1和花生2樣本更為豐富。

2.3 鹽堿地土壤花生根層微生物群落結(jié)構(gòu)分析

2.3.1在門級(jí)別的菌落結(jié)構(gòu)分析

圖1可以看出,無論是不同鹽堿程度土壤還是不同種植方式,花生、棉花根層土壤微生物類群從門水平上均可歸為11個(gè)菌門,其中以變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)和酸桿菌門(Acidobacteria)等4種為主要菌群,其總豐度占80%—90%,并尤以變形菌門(Proteobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)相對(duì)豐度最大,二者豐度高達(dá)70%—80%。但鹽堿土與非鹽堿土兩土壤類型間,其土壤微生物主要優(yōu)勢類群豐度在門水平上存在差異,花生和棉花間作種植方式基本不影響二者0—40cm根層土壤微生物優(yōu)勢類群?；ㄉ?、花生4、花生5、花生6和花生8土壤樣品中變形菌門(Proteobacteria)豐度較低,在26%—31%間,以花生4最低；花生1、花生2和花生9樣品中變形菌門(Proteobacteria)豐度較高,在39%—43%間,且以花生1中最高。放線菌門(Actinobacteria)的豐度值以花生3、花生4、花生7和花生8土樣較高,在43%—50%間,其余土樣的豐度值相近,均在32%—40%間。花生5、花生6兩樣本酸桿菌門(Acidobacteria)豐度為16%—20%,顯著高于其他8個(gè)土壤樣本的3%—8%,但其綠彎菌門(Chloroflexi)豐度僅為2%—4%,顯著低于其他樣本?；ㄉ?、花生4、花生5、花生6樣本的厚壁菌門(Firmicutes)豐度較高且花生4樣本的豐度達(dá)12%以上,是其余樣本豐度的3—6倍。青島萊西非鹽堿土壤0—40cm花生根層酸桿菌門(Acidobacteria)豐度值遠(yuǎn)高于其他土壤根層樣本,但綠彎菌門(Chloroflexi)豐度明顯低于其他土壤樣本。

表3 土壤樣本多樣性分析指數(shù)

圖1 各樣本在門水平的菌落結(jié)構(gòu)柱狀圖 Fig.1 Histogram of microflora structure from ten samples at the level of phylum

鹽堿土壤0—20cm花生根層和棉花根層土壤中,變形菌門(Proteobacteria)豐度均高于20—40cm土層中,其余優(yōu)勢菌群在土壤類型和不同作物根層0—40cm土層間分布差異不明顯。不同土壤類型間的優(yōu)勢菌群豐度存在較大差異,中度鹽堿土以變形菌門(Proteobacteria)豐度值較高,輕度鹽堿土和非鹽堿土花生根層以放線菌門(Actinobacteria)豐度較高,酸桿菌門(Acidobacteria)主要分布于非鹽堿土壤的花生根層。

2.3.2在綱和目級(jí)別的菌落結(jié)構(gòu)分析

圖2可以看出,無論是不同含鹽量的鹽堿土壤還是非鹽堿土壤,其細(xì)菌主要有α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)、放線菌綱(Actinobacteria)、γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)、酸微菌綱(Acidimicrobiia)、厭氧繩菌綱(Anaerolineae)、β-變形菌綱(Betaproteobacteria)、嗜熱油菌綱(Thermoleophilia)、δ-變形菌綱(Deltaproteobacteria)、纖維粘網(wǎng)菌綱(Cytophagia)和芽孢桿菌綱(Bacilli)等10種菌群,此10種菌群在鹽堿土壤中的豐度為80%左右,在非鹽堿土壤中的豐度略低為70%；兩類土壤中均以 α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)和放線菌綱(Actinobacteria)的豐度較高,二者占40%—55%；非鹽堿土壤花生根層中的嗜熱油菌綱(Thermoleophilia)的豐度高于鹽堿土壤3倍以上,其γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)和酸微菌綱(Acidimicrobiia)均明顯低于鹽堿土壤花生、棉花根層3倍以上；高含鹽量鹽堿土壤的平作花生根層和花生//棉花間作的花生及棉花根層的芽孢桿菌綱(Bacilli)均明顯低于非鹽堿土壤。

由圖2可知,放線菌目(Actinomycetales)是鹽堿地花生平作和花生//棉花間作方式下二者根層土壤中的主要優(yōu)勢菌群,其豐度在20%—32%,而非鹽堿土壤中僅為15%—20%；其次為根瘤菌目(Rhizobiales),其在各類型土壤、不同種植方式下的花生根層和棉花根層均在5%—14%；鹽堿土壤中的酸微菌目(Acidimicrobiales)高于非鹽堿土壤的5倍以上,但其中Gaiellales菌目低于非鹽堿土壤的5倍以上；紅螺菌目(Rhodospirillales)在各類型土壤中幾乎無差異,均占5%左右；鞘脂單胞菌目(Sphingomonadales)在花生//棉花間作種植方式下明顯升高,相對(duì)豐度在5%左右,而其余類型土壤樣品中僅占2%—3%；其余諸如假單胞菌目(Pseudomonadales)、紅桿菌目(Rhodobacterales)、土壤紅桿菌目(Solirubrobacterales)、黏球菌目(Myxococcales)等菌群在不同類型鹽堿土壤和非鹽堿土壤間豐度優(yōu)勢差異不大,其相對(duì)豐度總和不足10%。

圖2 土壤樣本在綱、目級(jí)別的菌落結(jié)構(gòu)柱狀圖Fig.2 Histogram of microflora structure from ten samples at the level of class and order

2.3.3在科級(jí)別的菌落結(jié)構(gòu)分析

由圖3可知,不同類型鹽堿土壤和非鹽堿土壤花生根層、花生//棉花間作的棉花根層,土壤微生物菌群在科級(jí)別的優(yōu)勢菌群差異主要表現(xiàn)在類諾卡氏菌科(Nocardioidaceae)、生絲微菌科(Hyphomicrobiaceae)、紅螺菌科(Rhodospirillaceae)、鞘脂單胞菌科(Sphingomonadaceae)和放線菌科(Gaiellales)等5種微生物類群,其中,非鹽堿土壤中的類諾卡氏菌科(Nocardioidaceae)顯著低于鹽堿土壤的5倍以上,而其放線菌科(gaiellales)遠(yuǎn)高于鹽堿土壤的5倍以上,紅螺菌科(Rhodospirillaceae)略高于鹽堿土壤的2倍左右,其余諸如黃單胞桿菌科(Xanthomonadaceae)、中華桿菌科(Sinobacteraceae)、假單胞菌科(Pseudomonadaceae)、布魯氏菌科(Brucellaceae)、放線菌目的小單孢菌科(Micromonosporaceae)、鏈霉菌科(Streptomycetaceae)等6種土壤微生物菌群相對(duì)豐度總和在10%左右。可見鹽堿土壤花生根層土壤中放線菌科(gaiellales)的相對(duì)豐度顯著降低,而類諾卡氏菌科(Nocardioidaceae)的相對(duì)豐度顯著增加。

圖3 土壤樣本在科級(jí)別的菌落結(jié)構(gòu)柱狀圖 Fig.3 Histogram of microflora structure from ten samples at the level of family

2.3.4在屬級(jí)別的菌落結(jié)構(gòu)分析

圖4可見,無論是花生平作、還是花生//棉花間作,鹽堿土壤花生根層和棉花根層土壤微生物種類、優(yōu)勢種群數(shù)量和群落功能多樣性在屬級(jí)別較非鹽堿土壤豐富,主要為鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas)、芽孢桿菌(Bacillus)、紅游動(dòng)菌屬(Rhodoplanes)、假單胞菌(Pseudomonas)、紅平紅球菌(Rhodoococcus)等,鹽堿土壤樣品中除嗜酸細(xì)菌類群如CandidatusKoribacter、Actinomadura、Phycicoccus和CandidatusSolibacter豐度較低外,其余類群均較豐富。而非鹽堿土壤樣品中Rubellimicrobium、Iamia、Pontibacter、Inquilinus菌群豐度極低外,Steroidobacter、Lysobacter、Actinomadura、Pseudochrobactrum、Afifella和Catenuloplanes均較低,且CandidatusSolibacter豐度顯著高于鹽堿土。非鹽堿土壤0—40cm土層中均未發(fā)現(xiàn)Rubellimicrobium屬和Pontibacter屬細(xì)菌,且0—20cm土層中無Lamia屬細(xì)菌。鹽堿土花生根層土壤微生物在屬水平上更為豐富。

圖4 土壤樣本在屬級(jí)水平的菌落豐度變化圖Fig.4 Histogram of microflora structure from ten samples at the level of genus

2.4 Beta多樣性分析

由圖5可知,主成分1(PC1)可以解釋所有變量方差的47.02%,主成分2(PC2)可以解釋所有變量方差的11.55%,前兩個(gè)主成分共解釋了總變異的58.57%,第3至第10主成分的方差貢獻(xiàn)率較小,均低于10.0%,尤其第10主成分的方差貢獻(xiàn)率接近0(圖5)。表明不同來源的10個(gè)土壤樣品在PC1和PC2上均存在明顯的空間分異,10個(gè)土壤樣品的土壤微生物群落可明顯分為3簇：花生5、花生6樣品聚為一簇,花生2和花生4聚為一簇,其余花生1、花生3、花生7、花生8、花生9和花生10為一簇(圖5)?；ㄉ?、花生6樣本與其他樣本的相似度差異較大,其與第一、二主成分均為正相關(guān)關(guān)系,而其余鹽堿土花生//棉花根層土壤微生物類群均與第二主成分相關(guān)性較高,其中,花生3、花生5、花生7和花生9土壤微生物菌群與第二主成分為正相關(guān)關(guān)系,花生1、花生2和花生4土壤微生物菌群則與第二主成分為負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5)。表明,土壤類型對(duì)土壤微生物類菌群類型影響較大,10個(gè)土壤樣本依據(jù)土壤含鹽量高低和根系分布深度聚為3類,即非鹽堿土壤歸為1類,鹽堿土壤根系密集分布層0—20cm、20—40cm各歸為1類,花生//棉花間作下的花生或棉花根層不影響其土壤微生物菌群類型。OTU豐度聚類僅與土壤類型和鹽堿土壤根系密集分布層深度有關(guān),而與其花生//棉花間作下的花生或棉花根層無關(guān)。

圖5 土壤微生物主成分分析Fig.5 Microbial principal component analysis

3 討論

鹽度和堿度是影響不同鹽堿程度鹽堿土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)的顯著因素,土壤電導(dǎo)度(EC)和pH對(duì)鹽堿土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響力最大,極端鹽堿土壤中分布著大量的喜鹽堿細(xì)菌,非耐鹽堿細(xì)菌不占有優(yōu)勢[16-19]。鹽堿地土壤細(xì)菌具有豐富物種、遺傳和發(fā)育系統(tǒng)多樣性,不同鹽堿程度土壤中的主要細(xì)菌為耐鹽堿的細(xì)菌菌株,并且均是耐硫酸鹽的細(xì)菌。變形菌綱(α-變形菌綱、β-變形菌綱、γ-變形菌和δ-變形菌綱)是鹽堿土壤的主要類群,其余依次是放線菌門、擬桿菌門、酸桿菌門、浮霉菌門、綠彎菌門、芽單胞菌門、厚壁菌門和疣微菌門,Marinobacter,Halomonas和Pseudomonas這些嗜鹽菌普遍存在于鹽堿土中[16- 19]。天津?yàn)I海鹽堿土壤細(xì)菌以乳桿菌屬、芽孢桿菌屬為主,放線菌以鏈霉菌屬占優(yōu)勢,真菌以青霉屬為主[20]。本試驗(yàn)條件下,土壤類型、含鹽量高低均影響0—40cm根層土壤微生物活性、菌落結(jié)構(gòu)、功能類群和根層土壤微生物群落多樣性。黃河三角洲濱海鹽堿土壤中花生//棉花間作種植方式下,花生和棉花根層土壤微生物種類和優(yōu)勢種群的數(shù)量、群落功能多樣性均較中等肥力非鹽堿土壤平作花生根層微生物群落豐富,尤以較高含鹽量土壤中更為豐富。

生物改良措施是通過種植植物,增加地表覆蓋面積,減少地表水分蒸發(fā),增加土壤根系數(shù)量及微生物活性,從而改善土壤理化性質(zhì)。生物改良措施被認(rèn)為是最具生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的措施,同時(shí)也是國內(nèi)外鹽堿地治理的發(fā)展趨勢之一。關(guān)于不同植被(植物)尤其是鹽生植物對(duì)鹽堿地微環(huán)境、植物生長季養(yǎng)分吸收等因子對(duì)土壤改良的響應(yīng)已有較為系統(tǒng)的論述[21],有關(guān)生物措施對(duì)鹽堿土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響研究表明,松嫩草地不同植被覆蓋下土壤微生物數(shù)量存在較大差異。羊草群落土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量較蘆葦群落、虎尾草群落、堿茅群落、堿蓬群落以及鹽堿裸地均有所提高[22]。

在黃河三角洲鹽堿環(huán)境中種植一定種類的鹽生植物,會(huì)提高微生物的種類、數(shù)量和種群變化,而且檉柳對(duì)微生物的影響較大,且耐鹽細(xì)菌的比例顯著下降,隨著連續(xù)種植時(shí)間的增加,微生物總數(shù)的減少以及真菌數(shù)量的增加,細(xì)菌與真菌的比值顯著變小,并且氨化細(xì)菌、自生固氮菌、硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌等生理類群微生物的數(shù)量也逐漸下降[23]。馬旭龍等[24-25]研究結(jié)果表明,鹽堿地種植油葵、甘草、錦雞兒等植物可改善鹽堿地根際土壤微生物的群落組成,優(yōu)化鹽堿地微生物的群落結(jié)構(gòu),顯著提高土壤微生物群落功能多樣性,且不同植物品種對(duì)鹽堿地微生物群落結(jié)構(gòu)的作用存在差異,可篩選出更適宜改善鹽堿地土壤質(zhì)量的植物品種,也是鹽堿地生態(tài)恢復(fù)的一項(xiàng)有效措施。不同含鹽量的鹽堿土和非鹽堿土中,花生、棉花根層土壤微生物均以變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)和酸桿菌門(Acidobacteria)等4種菌群為優(yōu)勢菌群,其總豐度占80%—90%,尤以變形菌門(Proteobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)相對(duì)豐度最大,二者高達(dá)70%—80%。鹽堿土花生和棉花根層芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)的豐度顯著高于非鹽堿土壤約2倍；非鹽堿土壤花生根層酸桿菌門(Acidobacteria)和厚壁菌門(Firmicutes)豐度是鹽堿土壤花生根層的3倍以上。鹽堿土壤花生、棉花根層γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)和酸微菌綱/目(Acidimicrobiia)豐度是非鹽堿土壤花生根層的3—5倍,而非鹽堿土壤花生根層中的嗜熱油菌綱(Thermoleophilia)和Gaiellales菌目(Thermoleophilia)的豐度是鹽堿土壤3—5倍以上；鹽堿土壤花生和棉花根層Gaiellales菌目低于非鹽堿土壤的5倍以上,而酸微菌目(Acidimicrobiales)高于非鹽堿土壤的5倍以上。類諾卡氏菌科(Nocardioidaceae)在鹽堿土壤中的豐度高于非鹽堿土壤的5倍以上,而放線菌科(Gaiellales)低于鹽堿土壤的5倍以上；非鹽堿土壤0—40cm土層中均未發(fā)現(xiàn)Rubellimicrobium屬和Pontibacter屬細(xì)菌,且0—20cm土層中無Lamia屬細(xì)菌,與前人研究結(jié)果基本一致[10,26-29]。本研究所選土壤類型雖均為潮土類,其所處地理位置基本相同,但土壤耕種歷史和利用方式的差異,亦會(huì)影響本研究條件下的花生、棉花根層土壤微生物的菌群結(jié)構(gòu),加之,土壤樣品的生物學(xué)重復(fù)少,其代表性可能有一定的局限性。因此,有關(guān)鹽堿土花生根際土壤微生物活性、菌落結(jié)構(gòu)、功能類群、與非鹽堿土花生根際微生物群落多樣性及功能的差異,以及發(fā)掘利用還有待深入研究。

4 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明,黃河三角洲濱海鹽堿土高含鹽量土壤中根際土壤微生物種類、優(yōu)勢種群數(shù)量和群落功能多樣性較非鹽堿土壤豐富,尤以土壤含鹽量較高土壤更為豐富。黃河三角洲濱海鹽堿土中以變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)和酸桿菌門(Acidobacteria)等4種菌群為優(yōu)勢菌群,其總豐度占80%—90%。鹽堿地花生//棉花間作影響二者根層微生物群落的組成,花生單作根層土壤厚壁菌門(Firmicutes)豐度是花生//棉花間作花生根層的5—6倍,但間作條件下,花生根層土壤變形菌門(Proteobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)豐度值均低于花生單作根層土壤豐度值5%左右。土壤類型對(duì)土壤微生物菌群類型影響較大,依據(jù)土壤含鹽量高低和根系分布深度聚為3類,即非鹽堿土壤歸為1類,鹽堿土壤根系密集分布層0—20cm、20—40cm各歸為1類。鹽堿土的培肥改良和作物增產(chǎn)與作物根際微生態(tài)環(huán)境密切相關(guān),鹽堿土根際微環(huán)境的改變與農(nóng)藝措施的關(guān)系有待深入研究。