黄河下游谷子花生间作农田土壤细菌群落结构与功能预测

通过明确谷子花生4:4间作对黄河下游农田土壤细菌群落结构及其多样性的影响,探索农田土壤肥力对谷子花生间作模式响应的微生态变化特性,为促进黄河下游农田生态修复和耕地质量提升提供参考依据.采用Illumina MiSeq高通量测序技术与QIIME 2平台,分析单作谷子(SM)、单作花生(SP)、间作谷子(IM)、间作花生(IP)和谷子花生间作(MP)这5种土壤的细菌群落组成差异及其影响因素,并预测其生态功能.结果表明,间作土壤细菌群落α多样性与单作存在差异,但不显著, β多样性则具有显著差异(P<0.05); 所有土壤样品共获得7081 ASV,划分为34门、109纲、256目、396科、710属和1409种,其中共有的ASV为727个,在5种土壤中占24.5%~27.8%; 谷子花生间作及其单作土壤细菌群落的菌门组成相似,但相对丰度各异; 5种土壤均以放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门为主,相对丰度可达79.40%~81.33%; 土壤有机碳和碱解氮分别是引起5种土壤细菌群落结构门、属水平产生差异的最主要因子; 通过PICRUSt功能预测发现,初级功能新陈代谢的相对丰度最大(78.9%~79.3%),次级功能外源生物降解与代谢的相对丰度波动最大(CV=3.782%); 在BugBase表型方面,间作谷子或花生土壤较相应单作的氧化胁迫耐受细菌相对丰度增加,且间作谷子土壤较单作谷子显著增加(P<0.05); 氧化胁迫耐受、革兰氏阳性及需氧三类表型细菌间两两极显著正相关(P<0.01),且三者均与潜在致病性、革兰氏阴性及厌氧呈极显著负相关(P<0.01).由此可见,谷子花生间作改变了土壤细菌群落多样性、丰富度和代谢功能,存在降低潜在土壤病害发生的可能性,可用于调控土壤微生态环境,以推动黄河下游农田生态修复和农业可持续发展.