谷子不同轮作模式对根际土壤微生物群落结构及功能的影响OA

本研究分析了谷子不同轮作模式下根际土壤微生物群落变化及差异,以期为找到合理的轮作模式提供理论依据。以谷子连作为对照(MMMM),设置谷子-糜子-谷子-马铃薯(MBMP)、谷子-玉米-谷子-高粱(MCMS)、谷子-马铃薯-谷子-玉米(MPMC)、谷子-高粱-谷子-糜子(MSMB)4种轮作模式,采用高通量测序技术测定谷子轮作和连作根际土壤微生物群落组成和多样性,并进行生态功能预测分析。结果表明,轮作与连作模式下土壤微生物共有的细菌、真菌OTU数量分别为1147、344个,轮作细菌的OTU数量均高于连作;轮作土壤细菌、真菌群落α多样性与连作存在差异,其中MPMC和MCMS轮作模式下的物种观察数、Ace指数和Chao1指数显著提高,β多样性细菌群落除MBMP外与连作具有明显的差异性,真菌的差异性小;轮作与连作根际土壤微生物群落的菌门组成相似,但相对丰度存在差异,在细菌群落的优势菌门中,变形菌门和拟杆菌门相对丰富度在MBMP模式中显著增加,酸杆菌门相对丰富度MCMS、MPMC和MSMB模式较连作显著提高31.45%、62.90%和49.19%,真菌群落中子囊菌门为优势菌门,相对丰度达80.14%~83.19%,各轮作模式较连作均提高;LEfSe判别分析结果表明,大部分的有益菌属为轮作中的关键菌属,而具有致病性的放射毛霉属(Actinomucor)为连作中的关键菌属;PICRUSt2功能预测发现,新陈代谢是根际土壤细菌群落最主要的功能,轮作模式与连作的差异主要体现在碳水化合物代谢、萜类和聚酮类代谢、外源生物的生物降解与代谢方面;FUNGuild真菌群落功能预测显示,轮作降低了病理-共生营养型相对丰度,MCMS和MPMC模式显著提高了腐生营养型、共生营养型和腐生-共生营养型相对丰度。综上,谷子与不同作物轮作会改变根际土壤微生物群落组成、多样性及功能,其中谷子-马铃薯-谷子-玉米和谷子-玉米-谷子-高粱模式改善效果明显,更适合在宁夏旱作区推广。