本试验对4种种植模式的土壤进行了取样，通过高通量测序对其进行微生物多样性分析。4种种植模式为紫花苜蓿连续5年（y5）、紫花苜蓿连续4年+翻耕后重新种紫花苜蓿1年（y41）、紫花苜蓿连续4年+翻耕后中燕麦+玉米（y411）、对照空置5年（y0），土壤取样深度为10cm。试验结果表明，四个土样的主要优势细菌群落是变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门，四个样本的微生物多样性由大到小为y41>y411>y0>y5；其中，y0和y411的土壤微生物群落相似性较高，y41和y411土壤微生物群落差异较小，y5和y0土壤微生物群落差异较小，y5与y41的土壤微生物群落差异最大。由此得出，种植紫花苜蓿能提高土壤微生物的多样性，但紫花苜蓿连作多年后土壤微生物的多样性会下降，而通过翻耕重新种植或改种其他作物等不同种植模式可以提高土壤微生物群落多样性。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 土样采集 2
1.2 试验方法 3
1.2.1 高通量测序3
1.2.2 生物信息分析4
1.3 数据分析与处理4
1.3.1 数据优化4
1.3.2 OUT聚类和统计4
1.3.3 物种组成分析4
1.3.4 单个样本多样性分析（Alphadiversity） 4
1.3.5 样本间多样性分析（Betadiversity） 4
1.3.6 多样品相似度聚类分析 4
2 结果与分析 4
2.1 土壤微生物物种组成分析 4
2.2 土壤微生物多样性分析 7
2.2.1 Alpha 多样性分析 7
2.2.2 样品间多样性分析 7
3 讨论 8
3.1 土壤微生物的变化 8
3.2 土壤细菌组成 9
4 总结9
致谢10
参考文献10
不同种植模式对紫花苜蓿根际微生物多样性的影响
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引言
随着我国草牧业的快速发展，饲草生产的稳定性和高效性越来越受到重视，特别是畜牧生产所使用的大多优质饲草主要从海外进口，尤其是美国，而美国对华发起的贸易战影响着我国畜牧产业的可持续性发展。如何提高我国饲草产量和品质，是当前草牧业发展的研究重点。
土壤微生物是土壤质量和健康状况的重要生物学指标，其活跃性和多样性能反映出土壤生态系统的损伤程度和潜在的恢复力，可以通过微生物的变化预测土壤质量【1，2】。土壤微生物参与土壤中的物质循环和能量流动，通过生命活动的代谢产物丰富了土壤的有机组成，可作为土壤为植物提供养分的储备库。同时，土壤微生物还具有提高土壤生态系统抗干扰能力、维护生态系统结构稳定好功能正常的作用。多个研究土地利用方式对土壤微生物的影响的结果表明，土壤微生物群落的丰度及其多样性的变化因不同的土地利用方式而发生不同的变化【3】。
紫花苜蓿（Medicago sativa）是一种优良的豆科作物牧草，其粗蛋白含量高、富含多种维生素和矿物质，易被动物消化利用，因而被人们称为“牧草之王”【4】。紫花苜蓿还具有亩产高、质量上乘、适应能力强可在多种环境下种植、生产效益高等特点，是世界上种植面积最大的豆科牧草之一，也是我国畜牧业和饲草产业发展的重要草种。紫花苜蓿是一种深根系的多年生牧草，寿命一般为2030年，然而多年连作后，随着根系量的增大、根系深度增加，对土壤深层水分和土壤养分的消耗加剧，土壤结构发生改变。由于土壤的变化，导致苜蓿大面积衰退，苜蓿产量急剧下降。
由于连作种植的作物单一，作物通过根系向土壤分泌的化合物和收获后残留在土壤中的植物残骸种类长期处于不变的状态，而这些物质会对土壤的性质改变产生作用，长期作用下土壤形成了特殊的环境，土壤微生物群落也发生特殊的改变【11】。而长期连作下的土壤微生物群落组成向较坏的方向发生改变：土壤有益微生物数量减少，病原真菌增多，多年连作的苜蓿田地更易爆发各种病虫害。徐丽君、邰继承等人比较了种植紫花苜蓿16年的土壤微生物变化发现，前四年土壤微生物均呈现出逐年增加的状态，而第五年起却开始下降，此时紫花苜蓿的产量和品质也呈现出下降的趋势【5,6】。杨衡山等的研究还发现，紫花苜蓿根际微生物的数量受根系量的变化而变化【7】。
相反，通过轮作可以提高土壤微生物的多样性，增加多种有益的功能性微生物的数量，并使土壤生态处于一个稳定、充满活力的良好状态【11】。轮作通过对土壤结构和肥力的影响，从而影响土壤中微生物的数量和种类。曹莉等对连作马铃薯的田地进行豆科牧草轮作的研究结果表明，引入豆科牧草进行轮作对马铃薯连作田的土壤微生物数量和种类均有明显的促进作用，而作用程度的高低与豆科牧草的种类和种植年限有关【12】。轮作是我国传统农业的精华所在，通过对紫花苜蓿和其他作物进行轮作发现：紫花苜蓿通过根系作用，在一定程度上可以提高土壤孔隙度，改变土壤结构；通过与根瘤菌共生固氮，提高土壤肥力，从而使得土壤更适合种植作物。王林娜等人发现紫花苜蓿和棉花轮作后的土壤氮、磷、有机质含量都有所上升，而土壤含盐量减少【8】。在我国北方，紫花苜蓿现已成为草田轮作的重要牧草【9】。随着我国对牧草产品的需求和紫花苜蓿品种的选育发展，在南方农区发展紫花苜蓿种植具有极大的潜力【10】。而由于长年连作导致的土壤水分及养分缺失是紫花苜蓿连作面临最为严峻的问题。
本试验以安徽五河秋实草业紫花苜蓿生产的土壤为材料，选取了4种不同种植模式下的土壤：紫花苜蓿连续种植5年、紫花苜蓿连续种植4年+翻耕后重新种紫花苜蓿1年、紫花苜蓿连续种植4年+翻耕后中燕麦+玉米、对照为闲置5年的空闲地，对深度10cm的土壤进行土壤微生物多样性分析。
采用非培养的研究方法可以获得更多关于土壤微生物的信息，因为一般多采用培养分离的方法研究土壤微生物多样性，而土壤中生活着的微生物种类可达数万种，已知能被培养的占比不高1%【13】。国内对紫花苜蓿根际微生物的研究多采用培养分离的方法，通过对比已知几大类主要微生物数量来推测整体的微生物群落变化，存在一定的误差。本试验利用分子生物学的研究方法，利用高通量测序技术（Highthroughput sequencing，Hiseq）对土壤微生物的具体种类和数量进行分析，以研究不同种植方式紫花苜蓿根际微生物的变化情况。

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