不同茬口对娃娃菜根际土壤养分和真菌群落的影响

为解决因娃娃菜连作带来的一系列问题,通过田间定位试验,研究不同茬口下种植娃娃菜后对土壤化学性质、真菌群落组成及多样性的影响。以不同茬口娃娃菜根际土壤为研究对象,利用Illumina MiSeq高通量测序技术,测定并分析根际土壤化学性质、真菌群落组成及多样性在7种不同茬口:娃娃菜连作(CCC)、西兰花茬口(BMC)、谷子茬口(MMC)、洋葱茬口(OMC)、大豆茬口(SMC)、马铃薯茬口(PMC)、大葱茬口(GMC)的变化。与CCC相比,轮作后根际土壤化学性质差异明显,除PMC外,其他处理娃娃菜根际土壤全磷、有机质、铵态氮、硝态氮、全氮、速效钾含量及EC均上升;土壤pH无明显变化。SMC与MMC娃娃菜根际土壤真菌OTU数、多样性及丰富度指数均显著增加。真菌群落组成结果显示,门水平下子囊菌门(Ascomycota)与油壶菌门(Olpidiomycota)均为7个处理的优势真菌,相对丰度占总相对丰度的64.8%～81.3%,且MMC中子囊菌门相对丰度最高,与CCC相比增加了23.4%;属水平下油壶菌属(Olpidium)为优势菌属,与CCC相比MMC处理油壶菌属相对丰度显著降低了65.2%。相关性分析表明,各处理土壤全氮、有效磷、有机质含量是影响土壤真菌群落结构的主要因素。SMC、MMC、GMC的娃娃菜产量与CCC相比分别显著提高了10.7%、10.4%、10.1%。主成分分析表明,MMC为娃娃菜较好的茬口。MMC能改善后茬娃娃菜土壤化学性质、真菌群落组成及多样性,提高娃娃菜产量,为娃娃菜选择适合的茬口提供一定理论依据。     

不同连作年限烤烟根际土壤真菌群落18S rDNA-PCR-DGGE分析

采用PCR-DGGE技术,研究轮作、连作3年、连作6年烤烟根际土壤不同生育期真菌群落结构变化趋势,以期为烟草连作障碍调控提供依据。结果表明:无论是轮作还是连作,烤烟生育中后期植烟土壤真菌群落最为丰富。连作明显改变了烤烟根际土壤的真菌群落结构,且随着连作年限的增加影响越大。DGGE条带回收序列分析和RDA物种因子结果显示长期连作导致土壤真菌菌群结构发生变化,致病菌增多,而且土壤中烟草靶斑病原、腐霉科、被孢霉科、链格孢属、链壶菌科、生赤壳科、盘菌科、镰刀菌属和炭角菌目均与土壤营养代谢密切相关。因此,不同连作年限对烤烟根际土壤真菌群落有较大影响,烤烟连作后真菌种群结构的变化可能是引发烤烟连作障碍的主要原因之一。     

秸秆还田与施肥方式对稻麦轮作土壤细菌和真菌群落结构与多样性的影响

为探索秸秆还田与施肥方式2种农田措施对水稻-小麦(稻麦)轮作土壤微生物群落的影响,阐释其对土壤细菌和真菌群落结构和多样性的影响机制,本研究通过7年稻麦轮作长期定位监测试验,设置无肥空白(CK)、常规施肥(RT)、秸秆还田+常规施肥(RS)和秸秆还田+缓释肥(SS) 4个处理,采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析土壤细菌和真菌群落结构和多样性,探索影响微生物群落的主控环境因子。结果表明, SS作物产量在2016年和2017年分别比RT显著提高11.6%和8.2%(水稻)、4.8%和3.6%(小麦),与RS无显著差异。相比RT,秸秆还田处理显著降低了土壤pH,提升了土壤有机碳和铵态氮含量;与RS相比,SS处理提高了铵态氮含量。秸秆还田处理提升了真菌群落多样性,但对细菌群落多样性无显著影响。SS与RS在细菌真菌群落多样性方面均无显著差异。相关性分析表明,细菌群落多样性与土壤pH呈负相关,与总氮含量呈正相关;真菌群落多样性则与土壤有机碳含量显著正相关。NMDS分析表明,施肥对于细菌群落结构影响较大(55.61%),真菌群落结构则对秸秆还田响应更明显(26.94%)。与RT相比,秸秆还田显著提升了细菌放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门的相对丰度,同时显著提升了真菌中子囊菌门的相对丰度,降低了担子菌门和接合菌门的相对丰度,加强了土壤碳氮循环能力并抑制了病原菌。SS与RS相比,仅提升了真菌中子囊菌门的相对丰度。综上,秸秆还田配施缓释肥有助于维持或者提高土壤养分有效性、作物产量及细菌真菌群落多样性,可以促进土壤碳氮循环。     

再植枸杞根际真菌群落对长期连作的响应研究

受枸杞自身种植特点和道地产区土地资源限制,连作障碍已成为制约宁夏枸杞产业可持续发展的主要因素之一,导致严重的经济损失和生态问题。前期研究表明,连作能够显著影响再植枸杞根际土壤细菌的群落结构和多样性,但就连作对真菌群落结构和功能的影响目前仍不清楚。本文利用实时荧光定量PCR和高通量测序技术,研究连作对再植枸杞根际真菌群落丰度及多样性的影响。实时荧光定量PCR分析表明,与对照样地相比,连作显著促进再植枸杞根际及非根际土壤中细菌和真菌的丰度。但连作对真菌的促进作用明显高于细菌,导致细菌/真菌比例失衡,使再植枸杞根际及非根际土壤微生物环境偏向于真菌型。对测序结果的分析发现,所测定样地中枸杞根际及非根际土壤中的优势真菌门分别为子囊菌门、担子菌门、接合菌门、壶菌门及球囊菌门,其中连作地再植枸杞根际子囊菌门的相对丰度较对照样地显著降低,而接合菌门的相对丰度则显著增加(P0.05)。FUNGuild真菌功能预测也证实连作显著抑制再植枸杞根际土壤丛枝菌根真菌的相对丰度(P0.05)。基于距离的冗余分析(db-RDA)结果表明,土壤pH、电导率、硝态氮和有效磷含量是影响枸杞根际土壤真菌群落变化的主要因子(P0.05),而土壤硝态氮和有效磷含量则是解释非根际土壤真菌群落变化的主要因子(P0.05)。这些结果说明长期施用化肥可能是改变连作地再植枸杞根际土壤真菌群落结构及枸杞-真菌互作关系的主要因素之一。这一研究结果为理解枸杞连作障碍的形成机制提供理论基础。     

茅苍术间作对连作花生土壤线虫群落的影响

以连作10年花生的红壤为基质,分别设置花生单作和花生/茅苍术间作处理,于花生成熟期采集单作花生根际土壤、间作处理花生和茅苍术根际土壤,分析土壤线虫的数量、多样性和群落结构,以揭示茅苍术间作对土壤线虫群落的影响及对花生连作障碍的缓解机制。结果表明,与花生单作相比,间作处理花生的株高、主根长、秸秆干重和荚果干重显著增加(p0.05)。茅苍术间作减少了连作花生土壤线虫的总数,显著提高了花生根际土壤食细菌线虫、食真菌线虫和捕食/杂食线虫的相对丰度,降低了植物寄生线虫的相对丰度(p0.05)。与花生单作相比,间作提高了花生根际土壤线虫的Shannon-Wiener多样性指数(H′)和均匀度指数(J),而土壤线虫群落的优势度指数(λ)显著降低。间作处理花生根际土壤线虫的瓦斯乐斯卡指数(WI)和自由生活线虫成熟度指数(MI)显著升高,植物寄生线虫成熟度指数(PPI)显著降低,而线虫通道比(NCR)无显著变化。综合分析得出,茅苍术间作可以提高花生连作土壤线虫多样性、优化土壤线虫群落结构,进而增强有益线虫的生态功能、改善花生连作障碍。     

长期不同养分缺乏对冬油菜土壤微生物群落组成及多样性的影响

为探明长期不同养分缺乏对冬油菜根际与非根际土壤细菌和真菌群落组成结构及多样性的影响,以江汉平原中稻 -冬油菜田间定位试验为研究对象,选取施磷钾肥不施氮肥(-N)、施氮钾肥不施磷肥(-P)、施氮磷肥不施钾肥(-K)和施用氮磷钾肥(NPK)4个处理,于成熟期采集各处理冬油菜非根际土壤(标记为 0)和根际土壤(标记为 1)。基于 Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤样本的细菌 16S rDNA和真菌 ITS进行扩增、测序,并结合生物信息学分析根际和非根际土壤中细菌和真菌群落组成和多样性。结果表明:长期养分的投入缺乏造成土壤 pH和养分含量均有不同程度的降低。相比非根际土壤,冬油菜根际土壤的有机质、有效磷和速效钾含量有富集的趋势,而缓效钾差异不显著。长期平衡施肥(NPK处理)条件下,油菜根际土壤的细菌多样性比非根际土壤高,而根际真菌多样性低于非根际土壤。门分类水平上,各处理土壤中的细菌优势物种是绿弯菌门、酸杆菌门和变形菌门,平均相对丰度分别为 30.9%、25.7%和 17.6%;真菌优势物种是子囊菌门和担子菌门,平均相对丰度分别为 52.0%和 6.3%。相比 NPK处理,-N、-P和 -K处理对冬油菜根际和非根际细菌、根际真菌群落分布有显著影响,但对非根际真菌群落分布无明显作用,从而导致各处理的优势属种类型和相对丰度差异显著。冗余分析结果表明,pH、速效钾和有效磷含量对土壤细菌群落结构的影响最为显著,而有机质和碱解氮含量对真菌群落结构的影响最为明显。可见,长期不同养分缺乏会显著改变冬油菜根际细菌和真菌群落的组成结构及其多样性,尤其是缺磷、缺氮,其次是缺钾。因此,平衡施肥仍是维持农田微生物生态系统平衡与稳定的重要措施。     

健康与罹患青枯病的番茄土壤细菌群落特征比较

应用实时荧光定量PCR及MiSeq高通量测序技术,全面地研究了连作番茄田块中健康与感染青枯病植株周围土体及根际土壤细菌群落结构和组成。结果表明:健康番茄土体土壤的pH及全碳含量显著高于感病番茄土体土壤;土体及根际土壤的细菌群落结构和组成明显不同于感病番茄土体及根际土壤细菌群落。与感病番茄根际相比,健康番茄根际细菌的数量显著升高而青枯菌数量显著降低;细菌群落的Shannon多样性指数显著增高;拟杆菌门及其所含的噬几丁质菌属、金杆菌属、动杆菌属、黄杆菌属及Taibaiella的相对丰度显著增高而变形菌门及其所含的青枯菌属的相对丰度显著降低。综上,抑制土传青枯病发生的番茄根际土壤细菌群落特征明显,其生物量及多样性高,土著有益菌群数量多而病原菌数量少,为番茄土传青枯病的生物防控提供了指导方向与理论依据。     

施肥方法对甘薯根际土壤真菌群落的影响

【目的】真菌在根际土壤养分循环中发挥重要作用，探究磷肥施用方法对甘薯根际土壤真菌群落的影响，以减少施肥可能对甘薯根际土壤微生态环境的不利影响。【方法】甘薯–小麦轮作长期肥料定位试验位于江苏南京，始于2011年。2020年选择该定位试验中的3个处理：不施磷肥(NK)、单施化肥(NPK)和有机无机肥配合(NPKM)，在甘薯膨大期采集储藏根与纤维根根际土壤，测定化学性质，并利用Illumina Novaseq高通量测序技术，分析真菌群落相对丰度、群落组成与多样性，及其与根际土壤化学性质的关系。【结果】1)施肥处理改变了两类根根际土壤化学性质，储藏根和纤维根的根际土壤有机碳、溶解性有机碳、速效钾含量均表现为NPKM>NPK>NK处理，有效磷(AP)含量表现为NPK>NPKM>NK (P<0.05)，同一处理两类根际间只有有效磷含量差异显著；纤维根和储藏根的根际土壤pH均以NPKM处理最高，NPK处理最低且显著低于NK处理，NPKM处理的纤维根根际pH显著高于储藏根根际0.81个单位。2) 3个施肥处理两类根系根际土壤的优势真菌类群均为子囊菌门(Ascomycota...     

长期保护性耕作可提高表层土壤碳氮含量和根际土壤酶活性

【目的】 研究不同长期耕作措施对作物根际和非根际土壤碳氮元素含量和土壤酶活性的影响,以及土壤碳氮元素与碳氮转化相关酶之间的相互联系,对认识土壤酶响应土壤碳氮变化的机制和选择合理有效的耕作技术具有重要的理论和实践意义。 【方法】 长期耕作试验始于1999年,位于河南孟津县,属于黄土高原东部边缘,土层深厚 (50—100 m),土壤类型是壤质黄绵土。试验处理有草地 (GL)、传统耕作 (CT)、免耕覆盖 (NT)、深松覆盖 (SM),于2016年采集根际土和非根际土0—20 cm、20—40 cm,分析了土壤总碳、有机碳和总氮含量,以及β-葡萄糖苷酶 (BG)、β-纤维二糖苷酶 (CBH)、β-木糖苷酶 (BXYL)、乙酰氨基葡萄糖苷酶 (NAG) 和亮氨酸氨基肽酶 (LAP) 的活性,并进行了土壤碳氮元素含量与酶活性的相关性分析。 【结果】 1) 与传统耕作相比,免耕和深松显著提高了根际和非根际0—20 cm土壤的总碳、有机碳和总氮含量,显著降低了非根际20—40 cm土壤的总碳、有机碳和总氮含量。草地显著提高了根际土壤总碳、有机碳和总氮含量,显著提高了非根际0—20 cm土壤的有机碳含量,显著降低了非根际土壤的总碳含量和非根际20—40 cm土壤中的有机碳含量。深松显著降低了作物根际和非根际土壤C/N,免耕和草地处理显著降低了作物非根际20—40 cm土壤中的C/N,但草地处理显著提高了作物非根际0—20 cm土壤C/N。2) 与传统耕作相比,草地、免耕和深松显著提高了根际土壤中β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶和乙酰氨基葡萄糖苷酶的活性。草地显著提高了根际土壤的亮氨酸氨基肽酶活性,免耕和深松显著降低了根际土壤的亮氨酸氨基肽酶活性。3) 碳氮转化相关酶之间均存在正相关关系 (除β-纤维二糖苷酶与亮氨酸氨基肽酶之间)。碳氮转化相关酶与土壤总碳、总氮和有机碳之间均存在正相关关系 (除亮氨酸氨基肽酶与总碳之间),与C/N之间均存在负相关关系。 【结论】 土壤碳氮转化酶之间存在相互促进的关系,共同参与土壤碳氮的转化。长期保护性耕作 (免耕和深松) 可以有效提高土壤表层的总碳、有机碳和总氮含量,提高根际土壤酶活性,有利于营养元素 (有机质、碳氮元素) 的循环转化和作物的吸收利用,以深松效果最好,免耕次之。      

铜胁迫对抗虫转基因水稻根际土壤微生物的影响

根际土壤微生物群落是联系土壤环境与作物生长的重要纽带,也是转基因作物环境安全评价的主要指标,而Cu胁迫对转基因水稻根际土壤微生物的影响目前尚不清楚。本研究基于盆栽试验,采用高通量测序等技术研究Cu胁迫(Cu含量100 mg/kg)对抗虫转基因水稻华恢1号(HH)及其亲本非转基因水稻明恢63(MH)农艺性状及成熟期根际土壤微生物的影响,并以不施加Cu胁迫处理为对照。结果显示:Cu胁迫显著降低了水稻株高、生物量及产量;Cu胁迫改变了水稻根际土壤总氮、铵态氮含量及氧化还原电位值,而种植转基因水稻仅降低了根际土壤氧化还原电位值;Cu胁迫没有影响水稻根际土壤细菌丰度,但降低了细菌群落Alpha-多样性,改变了水稻根际土壤细菌群落组成和群落结构;相同Cu含量胁迫下,HH和MH水稻生长指标及根际土壤细菌群落结构及组成差异较小。上述研究表明,Cu胁迫抑制了水稻农艺性状及根际土壤细菌群落,但种植抗虫转基因水稻没有影响水稻植株及根际土壤细菌群落对Cu胁迫的抗性。