高寒矿区土壤微生物肥料研究复现

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论文信息

• 题目: A Single Application of Compost Can Leave Lasting Impacts on Soil Microbial Community Structure and Alter Cross-Domain Interaction Networks
• 期刊: Frontiers in Soil Science
• DOI: 10.3389/fsoil.2022.749212

研究背景

本项目复现论文中关于堆肥对土壤微生物群落结构和跨域互作网络影响的研究。通过单次堆肥处理，研究其对土壤微生物群落的长期影响。

项目结构

N-fertilizer-microbes/
├── Figures/
│   ├── Figure 1/          # 生物量时间序列分析
│   ├── Figure 2/          # Alpha 多样性指标
│   ├── Figure 3/          # 排序时间序列
│   ├── Figure 4/          # Log2Fold 差异丰度分析
│   └── Supplemental Figures/  # 补充图表
├── Network analysis/
│   ├── Hub Taxa/          # 核心分类群分析
│   ├── Networks/          # Cytoscape 网络文件
│   └── SPIECEASI_workflow.txt  # SPIECEASI 工作流程
└── QIIME2 files/          # QIIME2 分析文件

分析方法

1. 生物量分析（Figure 1）

使用 R 脚本分析地上（ABV）和地下（BLW）生物量随时间的变化：

library(readxl)
library(Rmisc)
library(ggplot2)
library(gridExtra)

biomass <- read_excel("Biomass_Data.xlsx")
abv <- summarySE(biomass, measurevar="ABV_Dry", groupvars=c("Treatment","TimePoint"))
blw <- summarySE(biomass, measurevar="BLW_Dry", groupvars=c("Treatment","TimePoint"))

2. Alpha 多样性分析（Figure 2）

计算 Shannon 指数、Simpson 指数等多样性指标。

3. 排序分析（Figure 3）

使用 PCA/PCoA 排序分析微生物群落结构的时间变化。

4. 差异丰度分析（Figure 4）

使用 log2Fold 变换分析 16S rRNA 基因的差异丰度。

5. 网络分析

使用 SPIECEASI 包构建微生物互作网络：

1. 使用 QIIME2 将 qza 转换为 json 格式的 biom 文件
2. 在 R 中使用 SPIECEASI 包进行逆协方差分析
3. 使用 igraph 构建网络节点和边
4. 导入 Cytoscape 进行网络分析

处理组

• Compost：堆肥处理
• Urea：尿素处理
• Control：对照组

结论

单次堆肥处理可以对土壤微生物群落结构产生持久影响，并改变跨域互作网络。该研究为理解农业管理措施对土壤微生物生态系统的影响提供了重要见解。