黄山土壤细菌群落及氮循环功能群的垂向分布格局

山地生态系统是研究土壤微生物垂向变化规律的天然场所,受采样空间尺度、样本异质性、测序深度、变化的生态因子、环境参数及多样性度量指数等因素的制约,目前对该系统土壤细菌群落及氮循环功能群垂向分异格局的认识仍然薄弱.以植被和土壤垂直分带明显的黄山为研究对象,选取海拔926—1800 m的典型森林土壤样本,采用Illuminia HiSeq高通量测序技术获取土壤细菌群落信息,在生物信息学分析中引入谱系结构指数(MNTD和NTI),结合土壤理化参数及FAPROTAX功能预测手段,探究黄山森林土壤细菌群落多样性和氮循环功能群垂向变化的潜在规律.结果显示,(1)变形菌门(Proteobacteria,44.77％)、酸杆菌门(Acidobacteria,21.85％)和放线菌门(Actinobacteria,14.88％)为优势细菌门类,其垂向分布依次呈现递减式、"U"型式和单峰式.(2)细菌群落的物种多样性指数和谱系多样性指数的空间垂向分布呈单峰模式.(3)谱系结构指数分析揭示细菌群落的系统发育关联度随海拔升高呈单调递增模式,表明环境过滤作用显著影响细菌群落的形成过程.(4)系统发育方法和分类学方法均表明pH和温度(t)是黄山森林土壤细菌群落结构垂向分布的主控因素.(5)4个主要的氮循环功能群中,尿素降解功能群(8.14％)、好氧氨氧化功能群(2.73％)和好氧亚硝酸氧化功能群(0.99％)的相对丰度在垂向分布上呈单峰模式,其优势类群依次为中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、Ellin6067类群和硝化螺菌属(Nitrospira);固氮功能群(21.45％)在垂向呈"U"型分布模式,其优势类群是慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium).研究结果揭示黄山森林土壤细菌群落多样性、物种组成及氮循环功能群的垂向分异格局,为认识中亚热带森林生态系统土壤微生物群落结构及功能群对环境变化的响应提供理论依据.