摘要
目前，苏打盐碱荒地和开垦为农田后的土壤微生物群落结构和功能的系统性分析研究较少。因此，为了研究吉林省西北部盐碱荒地改良为旱田和水田微生物群落组成及功能的前后差异，本研究通过宏基因组技术对荒地、旱田和水田的土壤微生物进行测序。本实验选取了吉林省松原市查干湖镇拐脖店、白城市洮南市联合村、白城市镇赉县黑鱼泡镇嘎海村三个试验地点，在各试验地点均选择盐碱荒地、改良复垦的旱田和水田三种土地利用方式。各地点旱田施加改良剂15tha-1，种植玉米，进行旱田田间管理;水田施加改良剂15tha-1,种植水稻，进行水田田间管理。对各样地土壤理化性质、微生物群落结构及其功能进行了测定研究。研究结果发现: (1)各试验地点经过改良的农田土壤理化性质均有所改善。相比盐碱荒地，旱田和水田土壤的pH、EC和全盐含量均显著降低，土壤Na+、CO32-、SO42-含量显著下降，土壤速效磷、速效钾、总氮和有机碳含量均有不同程度的提升。经过改良的农田有效缓解了微生物生存环境。 (2)各地点不同土地利用方式土壤微生物群落组成差异显著，农田比荒地提高了微生物群落α多样性。微生物优势菌门为变形菌门(12.15％～35.47％)、酸杆菌门(9.66％～31.49％)、放线菌门(6.37％～23.45％)。旱田、水田土壤中相对丰度最高分别为酸杆菌门、变形菌门，这些菌门具有刺激作物生长和降解纤维素的能力。 (3)不同土地利用类型的土壤微生物功能发生了不同的变化。KEGG注释结果说明，所有样地的土壤微生物的代谢功能相对丰度占比均为最高，不同利用方式土壤之间二级功能基因相对丰度出现显著差异，其中经过改良的农田土壤显著加强了微生物碳水化合物代谢和能量代谢功能基因的富集程度。在微生物碳水化合物代谢功能中,相较于荒地，旱田的蔗糖、氨基糖等代谢功能有所增强;水田土壤中糖酵解、柠檬酸循环、丙酮酸代谢等功能均有所提升。此外，农田相较荒地土壤的碳固定和甲烷代谢相关基因富集程度有所加强。对于氮代谢功能，相比荒地，水田土壤的氨同化、硝基氧化、固氮和反硝化作用相关基因丰度均有不同程度的提升。 综上所述，农田相较于荒地土壤的盐碱程度得到缓解，提高了土壤养分含量，为微生物活动提供较适宜的环境。不同土地利用类型显著改变了土壤微生物群落结构，农田比荒地提高了微生物群落α多样性。不同土地利用方式的土壤微生物功能发生了显著变化，相比荒地，农田显著提升了微生物碳水化合物代谢和能量代谢功能。
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