基于穩定性同位素核酸探針技術的同化利用玉米秸稈碳微生物群落演替研究

摘要： 【目的】研究秸稈分解過程中同化利用秸稈碳源的微生物生態演替過程，明確參與秸稈分解的主要微生物類群，為秸稈高效利用提供科學依據?！痉椒ā坎捎?3C 標記高豐度玉米秸稈。微宇宙室內培養試驗的供試土壤為華北平原石灰性潮土。共設置3 個處理：不添加秸稈（soil）、添加自然豐度秸稈（soil+12C-straw） 和添加13C 標記秸稈（soil+13C-straw）。培養30 天時，結合同位素示蹤與高通量測序等技術，測定秸稈添加對土壤有機碳的激發效應，分析利用秸稈碳源的細菌、真菌群落結構及其與土壤胞外酶活性的關系?！窘Y果】1） 秸稈添加顯著提高了土壤CO2 排放，添加秸稈對土壤有機碳的激發效應在培養第1 天達到峰值，土壤和秸稈CO2 排放比例均在培養第3 天達到峰值。2） 整個培養時期共發現參與秸稈碳同化利用的細菌微生物操作分類單元（operationaltaxonomic units， OTUs） 238 個，真菌OTUs 24 個。細菌OTUs 主要屬于細菌變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes） 與綠彎菌門（Chloroflexi），真菌OTUs 主要為子囊菌門中的糞殼菌綱（Sordariomycetes）。3） 秸稈分解不同時期的微生物群落結構存在顯著差異，在整個培養時期，以熱單胞菌屬（Thermomonas） 與溶桿菌屬（Lysobacter） 為代表的7 個細菌屬快速響應秸稈添加，以假黃單胞菌屬（Pseudoxanthomonas） 與土生單胞菌屬（Terrimonas） 為代表的6 個細菌屬延遲響應；兩個真菌屬枝鼻菌屬（Cladorrhinum） 與葡萄穗霉屬（Stachybotrys） 表現為對秸稈添加的快速響應，新赤殼屬（Neocosmospora） 與unclassified_f_Halosphaeriaceae 為延遲響應。4） 曼特爾分析表明，細菌熱單胞菌屬（Thermomonas）、溶桿菌屬（Lysobacter）、綠彎菌門（Chloroflexi） 以及真菌裂殼菌屬（Schizothecium） 與碳氮轉化相關土壤胞外酶活性呈顯著正相關關系。【結論】外源秸稈添加對土壤有機碳產生正激發效應，顯著增加了土壤CO2 排放。同化秸稈碳源的微生物隨培養時間延長發生群落演替，細菌的熱單胞菌屬（Thermomonas）、溶桿菌屬（Lysobacter）、綠彎菌門（Chloroflexi） 以及真菌的裂殼菌屬（Schizothecium） 在玉米秸稈分解過程中具有重要作用，可為秸稈高效腐熟菌劑的研發提供依據。

關鍵詞： 13C 玉米秸稈； DNA 穩定同位素核酸探針； 微生物類群； 群落演替