典型网纹红土结构土壤细菌群落及其生态网络特征

我国亚热带地区均质红土剖面下部的网纹红土通常被认为是第四纪古气候和古环境变化的记录载体。迄今为止,对土壤细菌群落在土壤结构体尺度上的分异特征及其影响因素了解甚少。作为红壤关键带地下结构的重要组成部分,网纹红土独特的红–白相间的土体结构可能引起土壤细菌群落在其上的差异分布。阐明网纹红土结构土壤细菌群落特征对探索红壤关键带深部生态系统的生物多样性和多功能性具有重要的生态学意义。本研究以典型网纹红土结构体为研究对象,将其拆分为红色基质和白色网纹两部分,利用16S rRNA高通量测序分析红/白部分细菌群落与细菌生态网络的特征。结果显示,网纹结构体红白部分细菌群落组成差异显著,红色基质部分放线菌门和厚壁菌门等细菌显著富集;白色网纹部分酸杆菌门、硝化螺旋菌门等细菌的相对丰度更高。网络分析结果表明,白色网纹部分的细菌网络节点和连线较多,聚类系数较低,说明白色网纹部分细菌之间相互作用关系更复杂。典范对应分析表明,网纹结构体环境异质性造成了细菌群落组成在网纹红白部分的差异分布。其中,质地是决定细菌群落及其生态网络差异最重要的环境因子。此外,在网纹的红色基质部分,矿质养分的含量也与细菌群落的组成密切相关。

不同土地利用方式对土壤细菌分子生态网络的影响

利用16S rDNA基因Illumina MiSeq高通量测序技术结合分子生态网络方法,测定了4种利用类型土地中的细菌群落组成,并分别构建了可视化的细菌网络.结果表明,旱田和水田土壤细菌网络的平均路径长度与模块性较小,而节点数、连接数、平均连通度和聚类系数较高;4个细菌网络均以正相关关系占优,天然林地负相关比例较高;酸杆菌门、厚壁菌门和变形菌门中的部分菌群在土壤细菌网络中起着重要的连接作用;4个细菌网络的部分关键节点所属的菌群相对丰度较低(<1%),并非本研究区域的主体细菌;旱田土壤菌群主要受TP显著影响(P<0.05);水田土壤菌群主要受黏粒、粉粒和含水量显著影响(P<0.05);天然林地和城市绿地土壤菌群主要受C/N显著影响(P<0.05).以上研究结果表明,旱田土壤细菌网络规模更大,物种间关系更加复杂,不同利用类型土地中的细菌均以协同合作关系为主,天然林地土壤细菌之间存在更强的竞争作用.水田和旱田土壤细菌对外界环境因子的扰动更加敏感,响应迅速,群落结构更易发生变化;部分细菌在网络间存在角色转化现象,低丰度菌群在构建土壤细菌网络中具有重要作用.