梯田耕作方式影响柑橘果园中的土壤微生物群落组成：在喀斯特坡地上，随机过程主导着微生物群落的动态变化

喀斯特柑橘梯田长期影响下根际微生物群落组装机制研究显示，0-12年梯田年龄未显著改变α多样性，但Proteobacteria减少、Chloroflexi增加，暗示土壤养分可利用性下降。微生物网络复杂度与功能与土壤化学配比及有效磷显著相关（p<0.05）。随机过程（>96%）主导群落组装，细菌受均质化扩散驱动，真菌遵循非优势过程。发现L-谷氨酰胺与硝态氮反硝化功能负相关，在Y5阶段（群落峰值期）最显著，表明氮利用效率优化机制。提出优化轮作间隔（如5年）策略以提升氮循环效率。

　　

摘要

背景

梯田耕作是喀斯特地区柑橘园中重要的土壤保护措施，但其对根际微生物群落长期影响的机制仍不明确，尤其是确定性因素（如环境过滤）与随机因素（如扩散限制）的相对作用尚不清楚。

结果

我们利用MiSeq测序技术和代谢组学方法，研究了丽江河流域梯田不同年龄阶段（0–12年）的根际土壤微生物群落，并通过零模型分析来评估群落组装过程。梯田年龄对微生物α多样性没有显著影响，但与群落组成的微妙变化相关：大量营养型细菌（Proteobacteria）略有减少，而寡营养型细菌（Chloroflexi）则略有增加。这些变化表明土壤养分可用性可能有所下降，但并未出现明显的演替重组。微生物多样性和结构与土壤化学计量比及有效磷含量显著相关（p < 0.05）。梯田耕作还影响了微生物网络的复杂性和潜在功能。潜在功能分析和代谢组数据显示，关键氮源L-谷氨酰胺与潜在的硝酸盐还原过程呈负相关（p < 0.05），这种关系在演替高峰期（Y5阶段，即多样性/网络复杂性最高时）最为明显，表明L-谷氨酰胺的利用速率加快，同时增强了硝酸盐的异化还原能力，从而提高了氮利用效率。值得注意的是，随机因素解释了超过96%的微生物群落组装过程。细菌群落主要受均匀扩散驱动，而真菌群落则遵循其他主导过程。

结论

研究结果凸显了随机性的重要性，补充了目前对农业微生物组组装机制的理解，特别是在脆弱的喀斯特环境中。我们建议优化梯田轮作间隔（例如每5年一次），作为一种提高氮循环效率和支持喀斯特地区柑橘种植可持续养分管理的实际策略。

图形摘要