不同冻融阶段表层季节冻土中细菌群落结构和功能解析

作     者：关健飞 曹阳 徐鸿嘉 

作者机构：牡丹江师范学院历史与文化学院 

出 版 物：《生态学报》 (Acta Ecologica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目(1451ZD003) 国家自然基金面上项目(42271196) 牡丹江师范学院国家级课题培育项目(GP2021004) 

主　　题：季节冻土 高通量测序 土壤理化性质 细菌群落 

摘      要：冻土微生物对预测冻土和气候之间潜在反馈机制至关重要。为明确不同冻融阶段对冻土细菌群落的影响，揭示冻土性质变化与细菌群落之间的响应关系，选择黑龙江典型季节冻土表层土为研究对象并进行理化性质测定，采用16S rRNA高通量测序技术分析细菌群落结构和功能组成，通过冗余分析等方法探究土壤理化性质与细菌群落结构和功能之间的相关关系。结果表明：（1）不同冻融阶段对土壤pH和总磷含量影响不显著，完全冻结期土壤中机质和总氮含量显著高于冻融循环期（P0.05）。（2）共获得OTU序列985111条，属于42个菌门，优势菌门中，放线菌门（Actinobacteria）相对丰度在完全解冻期显著高于冻融循环期和完全冻结期（P0.05），变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）相对丰度在不同冻融阶段未表现出显著性差异。不同冻融阶段对细菌Alpha多样性和Beta多样性影响显著，其中冻融循环期显著增加了细菌群落的多样性，完全冻结期则使Beta多样性发生显著变化。此外，完全冻结期对细菌丰度之间的正相关性以及群落的稳定性影响较大。（3）细菌群落功能共5418种，分属于6大类，其中新陈代谢功能占比最大，不同冻融阶段平均值占比75%以上。一级功能在完全冻结期和完全解冻期之间均具有显著性差异（P0.05）。具有显著性差异的二级功能中，几乎均在完全冻结期和完全解冻期之间存在显著差异（P0.05）。（4）土壤有机碳（SOC）、总氮（STN）、总磷（STP）是影响细菌群落结构组成和功能的主要环境因子，pH影响不显著。综上所述，不同冻融阶段（特别是完全冻结期）对细菌群落结构组成和功能具有显著影响，这种影响的变化与土壤性质SOC、STN、STP呈现显著正相关或负相关关系，研究结果为进一步研究气候变暖背景下黑龙江省季节冻土微生物的响应机制提供科学依据。