荒漠灌木林土壤nifH基因丰度及固氮微生物群落组成特征

摘要

【目的】从群落水平探究荒漠豆科灌木林地土壤固氮微生物多样性、群落结构组成及其环境影响因素。【方法】采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序方法，研究宁夏荒漠草原4种典型豆科灌木林地（沙冬青、猫头刺、柠条和毛刺）土壤中nifH基因丰度、固氮微生物多样性和群落结构组成，采用Pearson相关性分析和冗余分析等方法进行环境因子关联分析。【结果】（1）4种灌木林地土壤中nifH基因丰度存在差异，柠条林地土壤中nifH丰度显著高于沙冬青、猫头刺和毛刺林地（P <0.05）；固氮微生物群落丰富度表现为柠条和沙冬青林地显著高于毛刺和猫头刺林地（P <0.05），群落多样性表现为柠条林地显著高于沙冬青林地（P <0.05），而毛刺、猫头刺和沙冬青林地固氮微生物群落多样性差异不显著。（2）4种林地中检测到的固氮微生物分布在5门15科19属。变形菌门为绝对优势类群，相对丰度在91.13%～97.79%之间；红螺菌科为共有优势科，占59.56%～79.68%；属水平上，斯科曼氏菌属、固氮螺菌属和固氮氢自养单胞菌属是共有优势属；沙冬青林地固氮微生物组成与其他3种林地差别较大，有大量固氮菌属分布（占25.09%）。（3）相关性分析表明，固氮微生物nifH基因丰度、丰富度指数和β多样性与土壤pH显著正相关。土壤速效磷、速效钾、pH、全氮和全磷显著影响固氮微生物群落组成。【结论】柠条林地nifH基因丰度、固氮微生物丰富度和多样性均高于其他灌木林地，其土壤微生物功能群落具备更强的氮素积累和转化能力。

关键词

根际土壤 / nifH基因 / 固氮微生物 / 群落组成

基金资助

国家自然科学基金项目（32160023、31760027）; 宁夏自然科学基金项目（2023AAC03062）