稻鱼共生系统土壤微生物群落组成和功能特征

摘要

【目的】研究稻鱼共生系统(Rice-fish co-culture system,RF)土壤微生物群落结构特征，并分析其碳氮循环相关功能与水稻单作系统(Rice monoculture system,RM)的差异。【方法】水稻生长季在全球重要农业文化遗产——青田稻鱼共生系统的保护地开展稻田土壤取样，采用高通量测序技术，比较RF和RM中土壤细菌和古菌群落结构和功能差异。【结果】RF土壤细菌和古菌的优势菌门和优势菌属与RM保持一致，但α多样性均显著提高；RF促进土壤微生物间相互作用和网络优势模块功能多样化，但是对于群落网络稳定性的影响并不明确。基于FAPROTAX功能预测，相较于RM,RF增强了甲烷氧化和氮固定作用之间的正相关关系，减弱了硝化作用与甲烷产生和反硝化作用之间的相关性以及甲烷氧化与反硝化作用之间的相关性。典型关联分析结果表明，与RM相比，RF降低了土壤有机质、速效氮和速效磷含量对土壤微生物群落结构的影响，同时增强了土壤总磷含量和土壤pH的影响。【结论】青田传统稻鱼共生系统有助于提高稻田土壤微生物群落α多样性，整体上增强土壤微生物间的相互作用和网络复杂性，但是减弱了甲烷和氮素循环过程相关微生物功能群的相互关系。本研究结果为进一步揭示水稻-水生动物共生系统的微生物生态学过程提供了研究基础。

关键词

稻鱼共生 / 土壤微生物 / 微生物网络 / 功能预测