【LorMe周刊】有机农业体系比无机农业体系的微生物异质性更高
作者：汪宁祺，南京农业大学博士在读，主要研究土壤抑病性的构建与形成机制。
周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报，每周定期为您奉上学术盛宴！本期周刊为您介绍有机农业和传统农业体系下土壤微生物的差异。原文2017年发表在《frontiers in Microbiology》。
有机农业和传统农业体系下土壤微生物的差异
试验设计：试验在一个7年的长期试验中设置了传统农业和有机农业两种农业体系及十六种土壤健康管理措施（如土壤改良剂、生物熏蒸、热控制等措施，表1），分别评估它们对土壤微生物群落结构、多样性和丰富性的影响。
群落组成：不同农业体系、土壤健康管理措施对大多数细菌门水平上的丰度并无显著性影响；仅有Proteobacteria（p<0.05）、Euryarchaeota （p<0.01）、Acidobacteria（p<0.001）及Planctomycetes（p<0.05）受到农业体系的显著影响（图1）。传统农业体系中，Proteobacteria及Euryarchaeota的相对丰度显著较高，剩余门水平上的细菌则在有机农业体系中拥有相对较高的丰度。Firmicutes及Nitrospira在厌氧土壤灭虫法的健康管理措施中相对丰度较高，WS3则在物理疗法（热空气管理）措施中相对丰度较高。
α多样性：农业体系显著驱动了α多样性的改变。有机农业体系中，细菌类型丰度、多样性及系统发育多样性均高于传统农业。因此整体上有机农业体系土壤微生物群落的α多样性显著高于传统农业体系（图2）。
群落变异度：农业体系亦是微生物分类和系统发育变异度的显著驱动因子（图3），但土壤健康管理措施对它们却并无显著作用（P>0.1）。有机农业体系中的土壤微生物群落拥有较高的变异度，其中不同农业体系下系统发育变异度（图3B）显著性高于分类变异度（图3A）。
图3 不同农业体系下细菌群落结构的变化度
A：分类学变化度；B：系统发育学变化度。
栖息专性物种：为探寻农业体系和管理措施的遗留效应，作者在OTU水平提出一个指标物种（biomarker）以识别潜在的定殖专性物种。指标物种基于相对频率和相对平均丰度，可识别给定物种对于特定环境的喜好程度。
该研究通过高通量测序的方法对土壤微生物进行分类标记，发现有机农业系统的土壤微生物存在更大的异质性，并明确了不同农业措施下潜在的抑病微生物以及与特定农业措施相关的微生物物种，为利用有益微生物来提高农业生态系统的可持续性发展提供了新的见解。尽管有机农业在土壤微生物多样性、丰度、群落异质性相关的方面发挥有益的效果，但土壤微生物群落对于农业体系的响应是复杂而多样的，一句“有机农业体系增强土壤生物多样性”并不能完整地描述有机农业为土壤健康和植物生产力带来的正面效应。依然需要更多的研究进一步探究有机农业体系对土壤微生物结构的影响及其功能变化。
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