【研究背景】土壤微生物(如细菌和真菌)调节植物群落并影响植物养分吸收。它们影响并响应植被生长期间的变化。植物可以通过根系分泌物改变微生物群落。在根系中,微生物群落组成的重要驱动因素是植物的基因型和土壤的类型。植被可以通过将生物活性分子分泌到根际并改变土壤微生物群落的土壤条件来改变土壤环境。然而,对于退化的喀斯特生态系统,人类干扰对其他生态成分的影响,如不同植物类型对土壤微生物群落及其环境因子的关系尚未得到充分研究。【材料与方法】基于16 S rRNA基因和ITS的高通量测序,我们整合了中国西南喀斯特地区未耕作土壤、玉米土壤、白菜土壤和西葫芦土壤的环境因子、微生物组成、多样性、功能预测和共生网络数据,研究了不同植物种类土壤中细菌和真菌群落及其与环境因子的关系。【结果与分析】与未耕作的土壤相比,不同类型的植物改变了土壤中细菌和真菌群落的组成,从而改变了土壤环境因子;并且植物的栽培可以增加土壤细菌和真菌的α多样性。与其他土壤相比,玉米土壤中细菌和真菌的种类更丰富,α多样性更高。放线菌门,变形菌门,绿弯菌门,酸杆菌门是优势的土壤细菌门;子囊菌门,被孢霉门,担子菌门是优势的真菌门。在玉米土壤中,放线菌门和子囊菌门的相对丰度明显低于未耕作土壤,而土壤有机质(OM)、碱解氮和全氮(TN)的含量则呈相反趋势。这些指标在白菜土壤和西葫芦土壤之间没有明显差异。Mantel test和RDA分析结果表明,TN和OM是细菌和真菌群落的重要驱动因素。细菌功能预测表明玉米土壤中各种代谢功能群(如甲烷营养、固氮和硫酸盐呼吸)的相对丰度高于白菜、西葫芦和未耕作土壤,玉米土壤具有较高的固氮能力;真菌功能预测表明玉米土壤功能群中腐生菌的相对丰度最高。此外,玉米土壤比西葫芦土壤具有更复杂稳定的网络。细菌和真菌群落在土壤生态系统中发挥着重要作用,它们的不同功能对于驱动土壤元素循环和生态平衡的功能互补是必要的。【结论】与白菜和西葫芦土壤相比,玉米土壤的子囊菌相对丰度低,TN和OM含量高,固氮能力强,微生物群落丰富。因此,种植玉米可改善土壤微生物群落。这些发现可能有助于制定合理的栽培管理方案,防止岩溶地区土地退化。
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