青藏高原5种类型土壤细菌群落结构差异

王 信，程 亮

(1.青海大学农林科学院 土壤肥料研究所，青海 西宁 810016； 2.青海大学 省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海 西宁 810016； 3.青海大学农林科学院 植物保护研究所，青海 西宁 810016)

青藏高原5种类型土壤细菌群落结构差异

王 信1，2，程 亮2，3，*

(1.青海大学农林科学院 土壤肥料研究所，青海 西宁 810016； 2.青海大学 省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海 西宁 810016； 3.青海大学农林科学院 植物保护研究所，青海 西宁 810016)

于2015年8月采集青藏高原5种类型(栗钙土、山地草甸土、黑钙土、灰漠土和灰褐土)的15 cm土壤，采用Illumina高通量测序技术研究土壤细菌群落结构及多样性，并结合土壤因子对土壤细菌群落结构和多样性进行相关性分析。结果表明，土壤类型中有机碳和总氮含量的大小排序为栗钙土>山地草甸土>黑钙土>灰漠土>灰褐土，样地海拔与土壤养分的积累量没有相关性。土壤细菌群落相对丰度在5%以上的优势类群包括变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门6大类。栗钙土和山地草甸土土壤细菌α多样性(物种丰富度和系统发育多样性)显著(P<0.05)高于其他土壤类型；灰漠土细菌系统发育多样性显著(P<0.05)低于其他类型。灰褐土细菌物种丰富度最低。典范对应分析和Pearson相关性分析表明，土壤含水量、钾含量、有机碳和总氮含量是土壤细菌群落结构和α多样性的主要影响因子。

土壤类型；土壤细菌群落；高通量测序

土壤微生物是陆地生态系统的重要组成部分，在土壤的形成与发育、有机质转化、生态系统平衡、土壤环境净化与生物修复等方面均起着重要的作用[1-2]。其中，土壤微生物群落多样性是生态系统研究的核心内容之一[3]。长期以来，传统的微生物学方法无法真实、全面地反映土壤微生物的群落多样性[4]。新一代高通量测序技术在整体水平上破译了土壤微生物群落结构，并具有成本低、高通量和覆盖深度高等特点，有望发展成为研究土壤微生物多样性的常规手段[5]。采用新一代高通量测序技术，揭示土壤微生物群落变化规律及其与生境的相互关系，可为土壤生态系统的优化管理和可持续利用提供理论基础，具有重要的研究意义[6]。

青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原，平均海拔4 000～5 000 m，在漫长的地质发育和自然演替过程中，青藏高原不仅形成了特殊的高寒草原和草甸生态系统，还包括沙漠、湿地及多种森林类型的自然生态系统。这些特殊的地理环境蕴含着丰富的微生物资源，是宝贵的生物种质资源库。鉴于此，近些年来，针对青藏高原这一特殊地理环境下微生物多样性的研究越来越多，其研究方向主要集中于冰川雪冰微生物与环境因素的关系[7]、冻土区可培养微生物与土壤性质的关系[8]、高寒草甸不同植被特征下土壤微生物的差异性[9-11]等方面，但涉及青藏高原不同类型土壤微生物变化特征的研究还比较少。本研究在青藏高原青海境内选取栗钙土、山地草甸土、黑钙土、灰漠土和灰褐土等5种土壤类型为研究对象，采用MiSeq 250PE高通量测序方法，对土壤细菌群落结构和多样性进行研究，试图回答如下2个问题：(1)土壤细菌群落结构在5种土壤类型上的差异；(2)调控5种土壤类型细菌群落和多样性的土壤因子是什么。旨在初步揭示青海高原生态系统土壤细菌群落结构和多样性在不同土壤类型上的差异及变化规律，为青海高原微生物多样性保护提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样地设置和取样方法

选择青藏高原青海境内5个类型土壤作为研究对象，样品来自15个样地，每个样地分别设置3个10 cm×10 cm样方为重复，每个样方间隔约10 m，在每个样方内用直径4.5 cm取土器采集表层15 cm深的土样，混合后取约1 000 g分别装入自封袋并做标记。土样去掉土壤上层的枯枝落叶、石块和根系等杂物后，保存于4 ℃冰盒，带回实验室，然后过2 mm的筛子，样品分装2份：1份置于4 ℃冰箱用于测定土壤的理化性质，另1份置于-70 ℃低温冰箱用于土壤DNA基因组提取。采样时间为2015年8月。

1.2 测定方法

1.2.1 土壤主要理化性质测定

土壤pH值采用电位法测定；土壤含水量(soil moisture，SM)采用烘干法测定；土壤有机碳(total organic carbon，TOC)采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；总氮(total nitrogen，TN)采用半微量凯氏定氮法测定；总磷(total phosphorus，TP)采用高氯酸浸提—钼锑抗比色法测定[12]；土壤钾用醋酸浸提—火焰光度法测定；土壤微生物生物量碳(microbial biomass carbon，MBC)、土壤微生物生物量氮(microbial biomass nitrogen，MBN)采用氯仿熏蒸培养法测定[13-14]。

1.2.2 土壤DNA基因组提取和测序

将每个样点的土壤样品解冻、混匀后，各取2份等量(0.5 g)的样品进行DNA提取。这2份样品在后续实验中相互独立，为2份重复，以便检验测序结果的一致性。样品使用OMEGA Soil DNA Kit(Qiagen Inc.， USA)试剂盒提取DNA，使用Nano Drop 2000(Thermo Scientific Inc.，USA)测定DNA的浓度和纯度。利用引物319F(ACTCCTACGGAGGCAGCAG)与806R(GGACTACHVGGGTWTCTAAT)扩增其V3-V4区基因片段。修饰后的引物含有不同的Barcode以区分不同的样品。PCR反应体系为25 μL∶2 μL DNA样品，0.125 μL ExTaq酶，2.5 μL 10×ExTaqBuffer，2 μL dNTPs，引物各1 μL，添加适量无菌水使体系达25 μL。PCR反应扩增条件为：94 ℃，5 min；96 ℃，30 s，55 ℃，30 s，72 ℃，60 s，循环34次；72 ℃，10 min。获得的PCR产物进行琼脂糖电泳，使用琼脂糖回收试剂盒(cat∶SK8131)回收，回收产物用Qubit 2.0 定量混匀，送往Macrogen Inc.(Seoul，Korea)llumina Miseq 250PE平台测序。

1.2.3 生物信息分析与数据处理

根据Barcode序列拆分各样品数据，然后截取Barcode和引物的序列使用FLASH软件进行拼接；高通量序列数据使用QIIME进行处理；运用CD-HIT-OTU软件对全部有效序列进行聚类，默认以97%序列相似性对序列聚类，获得操作分类单元(operational taxonomic units，OTUs)，从每个OTUs选取1个代表序列，以Greengenes数据库为参考，使用RDP Classifier对OUT物种进行注释。通过计算物种丰富度(OTUs)和系统发育多样性Faith′s指数(Faith′s phylogenetic diversity)来表示土壤细菌群落的α多样性。

1.3 数据分析

所有数据均表示为平均值±标准误，采用SPSS 16.0和R软件的数据包VEGAN进行数据统计分析。采用单因素方法比较不同土壤类型理化性质、优势细菌群落和土壤细菌α多样性指数的差异性。利用Pearson系数分析土壤因子和土壤细菌多样性指数的相关性。利用Canoco 5.0进行微生物群落结构的CCA分析。相关图件的制作在SPSS 16.0和Excel 2007中完成。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性质

5种土壤类型采集样地的理化性质见表1。土壤pH值7.99～8.31，偏碱性，变异幅度较窄。土壤有机碳和总氮含量的变化范围分别介于4.65～10.24 g·kg-1和0.6～1.4 g·kg-1之间。从土壤类型来看，山地草甸土、灰褐土和黑钙土分布区域由于地表植被较丰富，覆盖度高，土壤含水量和养分积累量较高，而灰漠土由于处于干旱漠境边缘，地表植被覆盖度几乎为零，土壤含水量和土壤养分积累量低于其他4种土壤类型。土壤钾含量(r=0.582，P=0.011)与土壤含水量存在明显的正相关性，土壤有机碳和总氮(r=0.566，P=0.014)以及土壤钾含量(r=0.543，P=0.020)之间存在明显的正相关性，然而，土壤pH值与土壤磷含量(r=-0.667，P<0.01)之间存在明显的负相关性(表2)。

2.2土壤微生物生物量碳、氮变化特征

如图1所示，5种类型土壤微生物生物量碳的大小顺序为栗钙土>黑钙土>山地草甸土>灰漠土>灰褐土，栗钙土的平均微生物生物量碳为1 023.68 mg·kg-1，显著(P<0.05)大于灰漠土和灰褐土。灰漠土和灰褐土的平均微生物生物量碳含量差异不显著(P>0.05)。5种类型土壤微生物生物量氮的大小为栗钙土>灰褐土>黑钙土>山地草甸土>灰漠土，其中栗钙土与灰漠土差异显著(P<0.05)。

2.3土壤细菌群落优势菌群差异

高通量测序结果显示，所有样品一共获得1 463 157条有效序列，其中序列最少的为67 819 条，最多的为98 766 条(平均序列条数是81 287条)。这些序列中的99.1%可以比对到不同的细菌门类，0.9%可比对分类到古菌门类。从图2可以看出，5种类型土壤细菌优势门类包括变形菌门(Proteobacteria)(35.13%)、放线菌门(Actinobacteria)(21.30%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(12.47%)、拟杆菌门(Bacteroidetes)(7.26%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(6.34%)和厚壁菌门(Firmicutes)(5.74%)，它们的平均相对丰度均大于5%，合计占了总序列的88.24%；芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的平均相对丰度大于1%但低于5%。此外，还发现了相对丰度小于1%的装甲菌门(Armatimonadetes)、绿菌门(Chlorobi)、蓝细菌(Cyanobacteria)、迷踪菌门(Elusimicrobia)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)，它们合计占总序列的比例为5.74%。

表1土壤样品的基本理化性质

Table1Physical and chemical characteristics of 15 soil samples

土壤类型SoiltypeSM/%pHTOC/(g·kg-1)TN/(g·kg-1)P/(g·kg-1)K/(g·kg-1)栗钙土Castanozeras29.42±2.07b8.14±0.04ab10.24±0.48a1.4±0.01a0.16±0.01b2.43±0.03a山地草甸土Mountainmeadowsoils38.68±0.59a8.20±0.02ab8.03±0.39b0.9±0.01ab0.18±0.01b2.54±0.04a黑钙土Chernozems34.04±0.84ab8.31±0.01a8.61±0.75ab1.0±0.01ab0.17±0.01b2.52±0.01a灰漠土Graydesertsoils12.71±1.16c8.04±0.09ab4.79±0.77c0.6±0.01b0.19±0.02b2.19±0.01b灰褐土Gray-cinnamonsoils39.01±1.62a7.99±0.09b4.65±0.65c1.2±0.01a0.39±0.04a2.38±0.03a

同列数据后无相同字母的表示差异显著(P<0.05)。

Data within the same column followed by no same letters indicated significant difference atP<0.05.

表2采集样地土壤理化性质之间的相关性分析

Table2Pearson correlations (r) among soil and site characteristics

指标Index海拔ElevationpHTOCTNPKpH-0.088TOC-0.4240.127TN-0.394-0.2810.566aP0.291-0.667*-0.3060.256K0.1340.2970.543*0.245-0.200SM0.3460.3690.252-0.0570.0040.582*

*表示相关性达到显著水平(P<0.05)。下同。

* indicated significant (P<0.05) correlation. The same as below.

柱上无相同小写字母的表示处理间差异显著(P<0.05)Bars marked without the same letters indicated significant differences at P<0.05.图1 土壤微生物生物量碳氮Fig.1 Soil microbial biomass carbon and nitrogen of different soil types

图2 土壤细菌优势门类的相对丰度Fig.2 Relative abundance of dominant bacterial phylum in soil separated according to morphological feather types

对相对丰度大于5%的细菌门类进行分析。从图3可以看出，山地草甸土壤中变形菌门的相对丰度显著(P<0.05)高于其他土壤类型；灰漠土壤中放线菌门的相对丰度显著(P<0.05)高于其他土壤类型，但酸杆菌门的相对丰度显著(P<0.05)低于其他土壤类型。

2.4土壤理化性质与土壤细菌群落结构的相关性

利用R语言bioENV筛选出最能体现土壤细菌群落结构变化的6个土壤因子，将经过筛选的土壤理化因子与细菌群落多样性进行典型相关分析(canonical correspondence analysis, CCA)，CCA二维排序图(图4)可以直观地给出研究对象与环境变量之间的关系，不同的环境因子对不同类型土壤细菌的多样性有明显的影响。山地草甸土壤细菌群落主要处于土壤含水量和有机碳含量较高区域，说明该类型土壤细菌的多样性受土壤含水量和有机碳含量的影响较大；灰漠土壤细菌群落主要聚类于土壤含盐量较高的区域，说明该类型土壤细菌的多样性受盐含量的影响较大。另外，从图4还可以看出，最长的射线所代表的土壤含水量对样地土壤微生物多样性有效程度影响最大。另外，两两环境因子之间存在以下关系：土壤含水量和土壤有机碳、钾含量以及总氮呈正相关，与pH呈负相关；土壤有机碳与钾含量呈正相关，与pH呈负相关；总氮含量与pH呈负相关。

图3 土壤优势细菌菌群在不同土壤类型上的相对丰度差异Fig.3 Relative abundance of soil dominant bacterial phylum in different soil types

2.5土壤细菌的多样性及其与土壤理化性质的关系

CA，栗钙土；MMS，山地草甸土；CH，黑钙土；GDS，灰漠土；GCS，灰褐土CA，Castanozeras； MMS，Mountain meadow soils； CH，Chernozems； GDS，Gray desert soils； GCS，Gray-cinnamon soils图4 细菌群落结构与土壤理化性质的典型相关分析Fig.4 Canonical correspondence analysis (CCA) of the soil bacterial communities and associated soil properties

由图5可知，5种类型土壤的细菌物种丰富度在11 402.33～25 751.33之间，系统发育多样性变化范围为91.42～241.57。山地草甸土和栗钙土细菌物种丰富度和系统发育多样性值最高，而灰漠土和灰褐土细菌物种丰富度和系统发育多样性值最低。灰漠土细菌系统发育多样性显著(P<0.05)低于其他土壤类型。

为探讨土壤细菌α多样性与土壤因子的关系，对土壤细菌α多样性(物种丰富度和系统发育多样性)与土壤pH、含水量、有机碳等6个土壤因子做相关性分析。如表3所示：土壤含水量、土壤钾含量、有机碳含量、总氮含量与细菌物种丰富度和系统发育多样性有极强的相关性(P<0.05)。土壤含水量与细菌物种丰富度和系统发育多样性负相关，其相关系数分别为-0.578和-0.475；土壤钾含量与细菌物种丰富度和系统发育多样性负相关，相关系数分别为-0.529和-0.558；土壤有机碳和总氮含量与细菌物种丰富度正相关，相关系数分别为0.547和0.499，与系统发育多样性负相关，相关系数分别为-0.548和-0.529；其他土壤因子与细菌物种丰富度和系统发育多样性的相关性未达显著性水平(P>0.05)。

图5 不同类型土壤细菌物种丰富度和系统发育多样性指数Fig.5 Phylotype richness and phylogenetic diversity of soil bacteria in different soil types

表3土壤细菌α多样性与理化性质的相关性

Table3Pearson correlations between bacterial alpha diversity and soil physicochemical properties

变量Variables物种丰富度OTUs系统发育多样性PhylogeneticdiversitypH-0.3270.241TOC0.547*-0.548*TN0.499*-0.529*P0.084-0.391K-0.529*-0.558*SM-0.578*-0.475*

3 讨论

青藏高原生态系统是全球变化的敏感区域，土壤微生物是生态系统中对环境变化最敏感的类群，研究土壤微生物多样性及其影响因素，将有助于预测全球环境变化对土壤微生物的影响及其响应，有助于深化人们对陆地生态系统管理和功能调控的认识。土壤微生物生物量虽然约占不到有机质的5%，却是土壤有机质和土壤养分转化与循环的动力，能灵敏地反映环境因子的变化[15-16]。栗钙土、山地草甸土和黑钙土平均微生物生物量碳、氮大于灰漠土，这可能与土壤的含水量较高和植被丰富度高有关，因为土壤水分是调节高寒草甸生态系统土壤微生物物质转化的关键因子[17]。同时，土壤植被丰富度的差异反映了不同植物群落归还土壤植物残体数量和质量的不同，这可能也是造成土壤微生物生物量碳、氮差异的主要原因之一[18]。本研究中土壤有机碳含量的大小排列顺序为栗钙土>黑钙土>山地草甸土>灰漠土>灰褐土，与土壤微生物生物量碳排序一致。

土壤是微生物生长的基础，其理化性质决定着微生物群落类型的分布，同时，微生物群落又反作用于土壤，逐步改善其生境条件，使微生物群落得以发展。本研究中，5种类型土壤的理化性质变化很大，例如栗钙土和山地草甸土有机碳和总氮含量高，原因是这2种类型土壤的植物地上部分的凋落物含量相对稳定。此外，土壤养分之间存在很大的相关性，但海拔与土壤养分之间没有相关性，土壤pH值只是与磷含量存在负相关。

土壤细菌是土壤微生物的主要组成部分，绝大多数土壤优势细菌种类基本相同，主要包括10个左右的细菌类群[19-20]。Guan等[10]在分析青藏高原耕作田、高寒草甸和咸水湖3个主要生态系统土壤细菌群落结构的差异时发现，主要优势菌群为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、酸杆菌门和疣微菌门等5个门类。Chu等[21]在青藏高原西北部研究表层土壤细菌群落结构时发现，放线菌门、α-变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门等5大门类为研究区的优势类群；Yuan等[22]在念青唐古拉南面沿海拔梯度取样研究高山草原土壤细菌群落时发现，酸杆菌门、变形菌门、芽单胞菌门为研究范围内最主要的3个细菌门类。

本研究的5种土壤类型中优势菌群包括变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门等6大门类，与其他研究相比，绿弯菌门和厚壁菌门相对丰度较高，这可能与这2个菌门更能适应青藏高原干冷的土壤环境和有限的土壤养分有关。放线菌门在灰漠土上的相对丰度显著高于其他土壤类型，这可能是因为放线菌最适生长于土壤pH值偏碱性的环境，而灰漠土土壤pH值相对其他土壤类型更高些，而含水量又低于其他土壤类型，因此更适宜放线菌的生长。相反，酸杆菌门在灰漠土上的相对丰度显著低于其他土壤类型，因其更适宜在偏酸性和含水量高的土壤环境中生长。

本研究中5种类型土壤的细菌群落结构和α多样性与土壤含水量、钾含量、有机碳和总氮显著(P<0.05)相关。土壤含水量、有机碳和总氮是影响土壤细菌群落结构和多样性的主要因子。Zhang等[23]采用高通量测序分析发现，土壤含水量和碳氮比是影响土壤细菌群落结构的主要因素；Shen等[20]在高寒苔原小尺度海拔梯度研究中发现，土壤碳和氮是影响土壤细菌海拔梯度分布的关键环境因素，并强调土壤含水量与土壤细菌丰度和多样性密切相关；Chu等[21]在对青藏高原西北部大尺度研究表层和亚表层土壤细菌群落分布时发现，总碳和碳氮比是青藏高原微生物生物地理分布的主要影响因子；Tao等[24]在研究不同绿肥覆盖对玉米田土壤细菌群落的影响时发现，土壤pH、氮和钾是影响细菌群落形成和玉米产量的关键环境因素。这些研究与本研究结论一致。同时，土壤pH值是影响土壤细菌群落分布最主要的因子之一。Fierer等[25]利用末端限制性片段长度多态性分析了美洲大陆从北到南土壤细菌群落多样性和生物地理分布模式，发现土壤细菌群落丰富度和多样性与土壤pH值相关；Liu等[19]利用454高通量测序技术分析了东北黑土壤的细菌群落结构和多样性，发现土壤总碳和pH值是影响细菌群落分布的主要影响因子，但pH值的影响作用大于总碳。这与本研究的结论不一致。

本研究利用Illumina高通量测序技术对青藏高原5种典型土壤的微生物群落结构和多样性进行了研究，得到了一些初步的结论。未来的研究还应围绕土壤微生物群落之间的相互作用和微生物功能基因多样性等方面开展，以更深入地揭示青藏高原生态系统土壤微生物群落结构组成及其对气候变化的响应。

[1] MOCALI S， BENEDETTI A. Exploring research frontiers in microbiology: the challenge of metagenomics in soil microbiology[J].ResearchinMicrobiology， 2010，161 (6):497-505.

[2] ARIAS M E， GONZALEZ-PEREZ J A， GONZALEZ-VILA F J， et al. Soil health-a new challenge for microbiologists and chemists[J].InternationalMicrobiology， 2005， 8(1):13-21.

[3] TALBOT J M， BRUNS T D， TAYLOR J W， et al. Endemism and functional convergence across the North American soil mycobiome[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica， 2014， 111(17):6341-6346.

[4] 李晨华，张彩霞，唐立松，等.长期施肥土壤微生物群落的剖面变化及其与土壤性质的关系[J].微生物学报，2014，54(3):319-329.

LI C H， ZHANG C X， TANG L S， et al. Effect of long-term fertilizing regime on soil microbial diversity and soil property[J].ActaMicrobiologicaSinica， 2014， 54(3):319-329. (in Chinese with English abstract)

[5] 郑燕，贾仲君.新一代高通量测序与稳定性同位素示踪DNA/RNA技术研究稻田红壤甲烷氧化的微生物过程[J].微生物学报，2013，53(2):173-184.

ZHENG Y， JIA Z J. Next generation sequencing and stable isotope probing of active microorganisms responsible for aerobic methane oxidation in red paddy soils[J].ActaMicrobiologicaSinica， 2013，53(2):173-184. (in Chinese with English abstract)

[6] 陆雅海， 傅声雷， 褚海燕，等. 全球变化背景下的土壤生物学研究进展[J]. 中国科学基金， 2015(1):19-24.

LU Y H， FU S L， CHU H Y， et al. Recent advances global change and soil biology[J].BulletinofNationalNaturalScienceFoundationofChina， 2015 (1): 19-24. (in Chinese with English abstract)

[7] 岳君，刘光绣，章高森，等.念青唐古拉山扎当冰川退缩前沿土壤性质与可培养细菌多样性变化[J].冰川冻土，2010，32(6)：1180-1185.

YUE J， LIU G X， ZHANG G S， et al. Changes in soil properties and culturable bacteria diversity in Zhadang Glacier Foreland[J].JournalofGlaciologyandGeocryology， 2010， 32(6):1180-1185.(in Chinese with English abstract)

[8] ZHANG G， MA X，NIU F，et a1.Diversity and distribution of alkaliphilic psychrotolerant bacteria in the Qinghai-Tibet Plateau permafrost region[J].Extremophiles， 2007， 11(3):415-424.

[9] 王长庭，龙瑞军，王根绪，等.高寒草甸群落地表植被特征与土壤理化性状、土壤微生物之间的相关性研究[J].草业学报，2010，19(6)：25-34.

WANG C T， LONG R J， WANG G C， et al. Relationship between plant communities， characters， soil physical and chemical properties，and soil microbiology in alpine meadows[J].ActaPrataculturaeSinica， 2010，19(6):25-34. (in Chinese with English abstract)

[10] GUAN X Y， WANG J F， ZHAO H， et al. Soil bacterial communities shaped by geochemical factors and land use in a less-explored area， Tibetan Plateau[J].BMCGenomics， 2013， 14(1):820.

[11] YUN J，JU Y，DENG Y，et al. Bacterial community structure in two permafrost wetlands on the Tibetan Plateau and Sanjiang Plain， China[J].MicrobialEcology， 2014， 68(2): 360-369.

[12] 张甘霖，龚子同.土壤调查实验室分析方法[M].北京：科学出版社，2012:23-76.

[13] BROOKES P C， LANDMAN A， PRUDEN G， et al. Chloroform fumigation and the release of soil nitrogen: a rapid direct extraction method to measure microbial biomass nitrogen in soil[J].SoilBiology&Biochemistry， 1985， 17(6):837-842.

[14] VANCE E D， BROOKES P C， JENKINSON D S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C[J].SoilBiology&Biochemistry， 1987， 19(6):703-707.

[15] GRANDY A S， STRICKLAND M S， LAUBER C L， et al. The influence of microbial communities， management， and soil texture on soil organic matter chemistry[J].Geoderma， 2009， 150(3/4):278-286.

[16] MELO V S， DESJARDINS T， SILVA JR M L， et al. Consequences of forest conversion to pasture and fallow on soil microbial biomass and activity in the eastern Amazon[J].SoilUse&Management， 2012， 28(4):530-535.

[17] 王启兰，曹广民，王长庭.高寒草甸不同植被土壤微生物数量及微生物生物量的特征[J].生态学杂志，2007，26(7): 1002-1008.

WANG Q L， CAO G M， WANG C T. Quantitative characters of soil microbes and microbial biomass under different vegetations in alpine meadow[J].ChineseJournalofEcology， 2007， 26(7): 1002-1008. (in Chinese with English abstract)

[18] WARDLE D A. A comparative assessment of factors which influence microbial biomass carbon and nitrogen levels in soil[J].BiologicalReviews， 1992， 67(3):321-358.

[19] LIU J J， SUI Y Y， YU Z H， et al. High throughput sequencing analysis of biogeographical distribution of bacterial communities in the black soils of northeast China[J].SoilBiology&Biochemistry， 2014， 70 (2):113-122.

[20] SHEN C C， XIONG J B， ZHANG H Y， et al. Soil pH drives the spatial distribution of bacterial communities along elevation on Changbai Mountain[J].SoilBiology&Biochemistry， 2013， 57:204-211.

[21] CHU H Y， SUN H B， TRIPATHI B M， et al. Bacterial community dissimilarity between the surface and subsurface soils equals horizontal differences over several kilometers in the western Tibetan Plateau[J].EnvironmentalMicrobiology， 2016， 18(5):1523-1533.

[22] YUAN Y L， SI G C， WANG J， et al. Bacterial community in alpine grasslands along altitudinal gradient on the Tibetan Plateau[J].FEMSMicrobiologyEcology， 2014， 87(1):121-132.

[23] Zhang X F， Zhao L， Xu S J， et al. Soil moisture effect on bacterial and fungal community in Beilu River (Tibetan Plateau) permafrost soils with different vegetation types[J].JournalofAppliedMicrobiology， 2013， 114(4):1054-1065.

[24] TAO J M， LIU X D， LIANG Y L， et al. Maize growth responses to soil microbes and soil properties after fertilization with different green manures[J].AppliedMicrobiologyandBiotechnology， 2017， 101(3):1289-1299.

[25] FIERER N， JACKSON R B. The diversity and biogeography of soil bacterial communities[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica， 2006， 103(3):626-631.

(责任编辑高 峻)

SoilbacterialcommunitycompositionanddiversityoffivesoiltypesinQinghai-TibetanPlateau

WANG Xin1，2， CHENG Liang2，3，*

(1.InstituteofSoilandFertilizer，QinghaiAcademyofAgricultureandForestrySciences，QinghaiUniversity，Xi’ning810016，China; 2.StateKeyLaboratoryofPlateauEcologyandAgriculture，QinghaiUniversity，Xi’ning810016，China; 3.InstituteofPlantProtection，QinghaiAcademyofAgricultureandForestrySciences，QinghaiUniversity，Xi’ning810016，China)

In August 2015， soil bacterial diversity under five soil types (Castanozeras， mountain meadow soil， chernozems， gray desert soil， gray-cinnamon soil) was measured using Illumina high-throughput sequencing. It was shown that soil total organic carbon and total nitrogen varied in the order of castanozeras>mountain meadow soils>chernozems>gray desert soils>gray-cinnamon soils. There was no correlation between soil nutrient accumulation and the elevation of the sampling sites. The dominant phyla across all the soils were Proteobacteria， Actinobacteria， Acidobacteri， Bacteroidetes， Chloroflexi and Firmicutes. The bacteria diversity (species richness and phylogenetic diversity) of castanozeras and mountain meadow soils was significantly (P<0.05) higher than that of other soil types. Phylogenetic diversity in gray desert soil was significantly (P<0.05) lower than that of other soil types. The lowest phylotype richness was observed in gray-cinnamon soil. The results of the canonical correspondence and Pearson correlation analysis showed that soil moisture content， and contents of potassium， total organic carbon and total nitrogen were the main factors that affected the soil bacterial community composition and alpha diversity in these five soil types.

soil type; soil bacterial community; high-throughput sequencing

王信，程亮. 青藏高原5种类型土壤细菌群落结构差异[J]. 浙江农业学报，2017，29(11)： 1882-1889.

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.11.15

2017-05-05

青海省科技计划项目基础研究计划(2015-ZJ-705)；青海大学中青年科研基金项目(2015-QNY-2, 2014-QNY-7)

王信(1975—)，女，河南商丘人，硕士，副研究员，主要从事微生物资源利用研究工作。E-mail: wangx710@163.com

*通信作者，程亮，E-mail: liangcheng1979@163.com

S154.36；Q938.1

A

1004-1524(2017)11-1882-08