黄瓜与西芹间作对黄瓜土壤真菌ITS多样性分析

为探索黄瓜与西芹间作后对黄瓜土壤真菌多样性变化规律的影响,本试验以黄瓜与西芹间作种植模式为处理,黄瓜单作和西芹单作种植模式为对照,进行不同处理土壤ITS真菌群落多样性高通量测序分析。结果表明：黄瓜与西芹间作土壤真菌Alpha多样性指数降低,Observed species指数、Shannon指数、Chao1指数和Simpson指数与对照相比均达到最低值,但差异均不显著（P>0.05）。在门分类水平上,共检测到5个菌门,其中,子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为3个主要菌门;黄瓜与西芹间作处理前3个菌门所占比例最高,达95.50%。在属分类水上,共检测到329属,相对丰度比例为前12的菌属占所有检测出菌属的49.4%;黄瓜与西芹间作处理检测的菌属所占比例最高,达50.72%,其次为黄瓜单作和西芹单作,分别为50.47%和47.17%。因此,黄瓜与西芹间作处理改变了黄瓜土壤真菌群落的结构和组成,丰富了黄瓜土壤真菌的群落多样性,为以后设施黄瓜连作土壤微生态环境改善和修复提供科学依据。     

生物炭连续还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响

以苏打盐碱土为供试土壤，设置0，3.0，7.5，12.0，16.5 t/hm² 5个梯度生物炭还田量，通过盆栽试验研究不同量生物炭连续多年还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响。结果表明：（1）不同量生物炭还田后，提高了土壤pH、有机质、速效钾、有效磷和全磷含量，土壤全氮和全钾含量呈现先增加后降低的趋势，对盐碱土起到了改良的效果。（2） Illumina MiSeq测序结果表明，还田量为7.5 t/hm²时，Aphelidiomycota、担子菌门以及链格孢属的相对丰度显著高于对照；还田量为12.0 t/hm²时，子囊菌门、毛霉亚门以及被孢霉属的相对丰度显著高于对照，相关分析显示土壤理化特性与菌门和菌属的相对丰度关系密切，表明生物炭通过调节土壤的理化特性，从而影响真菌的相对丰度。（3）生物炭还田处理对土壤真菌α多样性影响不显著，对土壤真菌群落结构产生一定的影响，其中高生物炭还田量处理对其影响更为显著。进一步利用冗余分析（RDA）研究影响群落结构变化的环境因子表明，全钾含量对群落结构影响最大。     

连作年限对设施百合土壤微生物多样性的影响

为探究不同年限连续栽培百合的设施土壤细菌和真菌群落组成变化及其与环境因子间的关系,采用Mi Seq高通量测序技术,对连作4年(C4)、连作5年(C5)和连作7年(C7)设施百合红壤中细菌和真菌群落组成和多样性的变化进行了研究。结果显示,所有样品测序后获得细菌和真菌有效序列分别是249003和451044个,细菌和真菌OTUs总数分别是906和298个。Alpha多样性分析显示,随连作年限延长设施百合红壤中细菌香农指数和辛普森指数显著升高,真菌香农指数和辛普森指数显著下降。在物种组成分析中,属于细菌优势菌种的有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinomycetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi),且C4、C5和C7处理土壤中优势菌种占细菌总数比例分别是85.17%、81.04%和81.64%;而真菌菌门中,只有子囊菌门(Ascomycota)一个优势菌种,并且C4、C5和C7处理土壤中优势菌种占真菌总数比例分别93.69%、92.20%、84.31%。不同连作年限土壤中,子囊菌门镰刀菌属(Fusarium)丰度比例达44.02%～58.83%。相关性分析显示,p H值、有机碳、总氮与变形菌门、放线菌门、酸杆菌门丰度显著相关;p H与青霉属(Penicillium)显著正相关,与镰刀菌属显著负相关。由此可以认为,连作后土壤细菌微生物群落多样性指数显著上升,真菌微生物多样性显著下降,同时土壤中细菌的优势菌种有变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门,在真菌群落组成中子囊菌门占主导,连作后子囊菌门中占主导地位的镰刀菌属数量的增长可能是引起设施百合红壤连作障碍的主要原因之一。     

吉林省玉米种植区土壤真菌群落多样性变化及其驱动因子

[目的] 探索影响吉林省玉米主产区土壤真菌群落结构的主要驱动因子，为该省土壤质量恢复提供理论依据。[方法] 根据吉林省的生态环境和气候因素，将吉林省分为东部湿润山区、中部半湿润平原区和西部半干旱平原区，以这3个区域的玉米种植区土壤为主要研究对象，采用高通量测序技术，分析了土壤真菌群落组成，并通过典范对应分析法进一步分析化学性质、酶活性特征、以及环境因子对真菌群落的影响。[结果] 3个玉米种植区的土壤化学性质和酶活性特征的差异性显著；土壤真菌多样性差异不显著，真菌菌群丰度呈现自西向东逐渐降低的趋势；在各水平分类上，子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为土壤优势真菌菌门，且西部半干旱平原区的子囊菌门类群显著高于中部半湿润平原区，担子菌门与之相反；粪壳菌纲（Sordariomycetes）为优势菌纲，呈现自东向西逐渐增加的趋势；酵母菌属（Guehomyces）是优势菌属，表现为：中部种植区 > 西部种植区 > 东部种植区。[结论] 吉林省玉米种植区土壤真菌类群变化的主要气候驱动因子是积温、无霜期和年均温度，土壤化学性质的主要驱动因子是土壤pH值。     

连作和轮作对云南三个马铃薯主栽品种根际土壤真菌群落结构的影响

马铃薯连作导致土壤微生物群落结构失衡、土传病害加重以及土壤退化,作物轮作可以缓解这些负面影响。为探讨连作、与苦荞轮作对云南地区3个马铃薯主栽品种(合作88、丽薯6号、青薯9号)土壤微生物群落结构的影响,采用高通量测序技术,对根际土壤真菌群落结构进行研究。结果表明,连作分别增加了合作88土壤中被孢霉门(Mortierellomycota)、子囊菌门中未分类属(unclassified_Ascomycota)、孢霉属(Mortierella)丰度的4.30%、113.82%、1.60%,轮作合作88(HZ88)-苦荞(KQ)和KQ-HZ88分别下降31.06%和45.01%、87.04%和7.14%、40.43%和45.53%;连作增加了丽薯6号土壤中子囊菌门(Ascomycota)丰度的7.57%,轮作丽薯6号(LS6H)-KQ和KQ-LS6H分别下降50.72%和1.22%;连作增加了青薯9号土壤中担子菌门(Basidiomycota)、罗兹菌门(Rozellomycota)丰度的11.35%、50.79%,轮作青薯9号(QS9H)-KQ和KQ-QS9H分别下降22.12%和52.59%、74.22%和22.22%。此外,与HZ88-HZ88、LS6H-LS6H、QS9H-QS9H连作相比,轮作HZ88-KQ和KQ-HZ88、LS6H-KQ和KQ-LS6H、QS9H-KQ和KQ-QS9H土壤中Ascomycota的丰度分别显著降低46.07%和9.11%、53.59%和18.13%、9.44%和-12.87%;癣囊腔菌属(Plectosphaerella)丰度分别显著降低94.27%和17.41%、86.07%和45.17%、63.11%和-427.04%;unclassified_Ascomycota丰度分别显著降低94.64%和74.97%、97.34%和22.97%、85.73%和-32.56%。土壤真菌群落结构的变化可能是引起云南地区马铃薯连作障碍的重要原因之一,轮作可以对此进行有效缓解。     

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。     

微生物菌剂对连作地块草莓生长、土壤养分及微生物群落的影响

为了研究微生物菌剂对连作地块草莓（Fragaria×ananassa Duch.）生长和土壤性状的影响，设置3个处理：不施用微生物菌剂（CK）、施用单一微生物菌剂（T1）和施用复合微生物菌剂（T2），统计草莓存活率和产量，并测定土壤样品的理化性状和微生物群落结构变化。结果表明，微生物菌剂处理有助于草莓的生长和增产。与CK相比，T1、T2的草莓存活率分别提高17.99和25.19个百分点，草莓产量分别增加30.16%和41.79%。微生物菌剂处理有效改善了土壤养分。与CK相比，T2土壤有效磷和速效钾含量显著提高18.31%和55.27%。然而，微生物菌剂处理提高了土壤电导率并降低了土壤pH值，长期施用微生物菌剂存在土壤盐渍化和酸化的风险。微生物群落结构分析结果表明，草莓土壤中细菌和真菌的优势菌门分别为厚壁菌门和子囊菌门，优势菌属分别为芽孢杆菌属和曲霉属。微生物菌剂施用提高了土壤真菌群落的丰富度和多样性，但对土壤细菌群落影响较小。与CK相比，微生物菌剂处理增加了芽孢杆菌属、根霉属和假霉样真菌属的相对丰度，其中根霉属和假霉样真菌属相对丰度在T2达到显著水平；降低了鞘氨醇单胞菌属、曲霉属和青霉...     

纳帕海高原湿地土壤微生物群落对土地利用方式改变的响应

【目的】探明高原湿地不同土地利用方式下土壤理化性质的改变对微生物群落结构及多样性的影响,为纳帕海高原湿地土地利用管理提供理论依据。【方法】以人类活动干扰下形成的放牧草地和耕地为研究对象,以自然沼泽湿地为对照,运用Illumina高通量测序技术比较不同土地利用方式下土壤微生物群落结构和多样性特征,并采用Mantel test分析土壤理化环境改变对土壤微生物群落的影响。【结果】(1)相较于自然沼泽湿地,耕作与放牧显著降低了土壤含水量、有机质、全氮和速效氮,却提高了全磷、碳氮比和容重（P <0.05）。(2)耕作和放牧显著增加土壤细菌与真菌α多样性（P <0.05）,三种利用方式间β多样性差异显著（P <0.01）。(3)耕作和放牧显著改变细菌和真菌群落结构,其中耕作使变形菌门、厚壁菌门和绿弯菌门相对丰度显著增加21.07%～123.61%,酸杆菌门、放线菌门和芽单胞菌门显著减小62.7%～75.29%;耕作使子囊菌门、担子菌门、接合菌门相对丰度显著减小71.33%～96.47%,未分类真菌门相对丰度显著增加722.97%;放牧使细菌浮霉菌门和疣微菌门增加57.46%、17...     

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。     

设施番茄连作对产量、品质和土壤功能的影响

设施内番茄长期连作导致的土壤功能下降是限制我国番茄产业可持续发展的重要因素。在日光温室内进行盆栽试验,研究了不同连作年限(0、5、20年)对番茄产量、品质和土壤化学性质、酶活性、微生物群落结构及数量的影响。结果表明:番茄长期连作导致番茄果实产量(22.33%～29.88%)、果实可溶性糖含量(43.44%～55.12%)、维生素C含量(6.88%～32.39%)、硝酸盐含量(19.40%～24.42%)和糖酸比(61.23%～133.92%)均呈升高的趋势,同时也伴随着总酸度(13.51%～35.14%)的降低。连作使土壤pH和碳氮比显著降低,连作5和20年的土壤pH分别比连作0年的土壤下降了0.20、1.23个单位,碳氮比分别下降了6.46%、8.33%,而电导率和养分含量结果相反,其中连作5和20年的土壤电导率比连作0年的土壤分别提高6.53%、26.75%。连作导致土壤中过氧化氢酶和多酚氧化酶活性下降,脲酶和酸性磷酸酶活性增强。连作改变了土壤中微生物群落的结构和组成。与连作0年相比,连作5年的细菌丰富度和多样性均无显著变化,但连作20年的土壤中二者均显著降低;连作后真菌丰富度降低,多样性先降低后升高。连作0和5年的土壤细菌群落结构更相似,而连作5和20年的土壤真菌群落结构更相似。变形菌门(Proteobacteria)和Gp6是3个处理细菌相对丰度最高的门和属;子囊菌门(Ascomycota)和Ascomycota_unidentified_1_1是真菌相对丰度最高的门和属。连作抑制了一些优势菌群的生长,如细菌放线菌门(Actinobacteria)和属于该菌门的沉积岩杆菌属(Ilumatobacter),以及真菌球囊菌门(Glomeromycota),同时也促进了某些优势菌群的生长,如细菌芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和属于该菌门的芽单胞菌属(Gemmatimonas)以及真菌Cladorrhinum属相对丰度升高。连作显著增加了真菌的数量(49.16%～59.22%)和尖孢镰刀菌的数量(820%～2679%),降低了放线菌/真菌,放线菌数量随连作年限的增加呈先升高后降低的趋势,长期连作导致番茄商品性价值和土壤功能均降低。     

新疆棉花长期连作对土壤真菌群落结构组成的影响

土传性真菌病害给新疆连作棉花造成巨大损失,为了解新疆地区棉花在长期连作过程中土壤真菌群落结构演替与作物产量的增减及病虫害的发作规律。本文利用18S r RNA-PCR-DGGE法对比研究了新疆石河子棉区分别连作0 a(未开垦土壤)、1 a、3 a、5 a、10 a、15 a和20 a棉田0~40 cm范围内4个不同深度土壤中真菌群落组成的变化规律。结果表明,相同深度的土壤样品中真菌群落结构随着连作年限的延长Shannon-Weiner多样性指数、丰富度指数和均匀度指数都表现为不同程度下降后又增加并达到新的稳定状态,其中11~20 cm深度的样品下降最多、最快。聚类分析结果表明,相同深度的土壤样品随连作年限延长也表现出快速变化后并达到新的稳定状态,其中不同深度样品中真菌群落受影响最大的连作年限不同。主成分分析显示,连作年限对真菌群落结构形成直接影响,但随着连作年限延长,样品中真菌群落结构的变化趋缓,甚至有恢复迹象。部分DGGE条带回收、测序并比对后发现,100%的序列信息都属于未培养真菌。整体上连作棉田真菌群落结构变化及演替规律与棉花连作有很强的关联性。     

马铃薯连作栽培对土壤微生物多样性的影响

为阐明马铃薯连作对土壤微生物群落结构和功能多样性的影响,揭示马铃薯连作障碍机制,本试验采用BIOLOG技术结合丛枝菌根真菌(AMF)形态学鉴定方法,就连作0(迎茬)、2 a、4 a、6 a、10 a的马铃薯田块土壤进行研究。结果表明:土壤养分含量随马铃薯连作年限增加有一定程度下降,其中,连作10 a马铃薯根际土壤的全磷、速效磷、速效钾和碱解氮与连作4 a相比分别下降61.32%、26.86%、26.87%和17.24%,但没有明显的养分亏缺和不均衡现象。土壤微生物群落结构发生了较大变化,放线菌、真菌数量显著随连作年限的延长先增加后减少,呈单峰型变化趋势;细菌数量随连作年限的延长呈逐步减少趋势,但差异不显著。连作4~6 a土壤微生物群落依然有较强的功能多样性,培养120 h后,连作6 a较迎茬AWCD值提高3.89%;群落组成中随连作年限的延长以碳水化合物、氨基酸类为碳源的微生物类群代谢能力明显下降,但代谢功能多样性趋于一致。连作马铃薯土壤AM真菌优势种发生改变,迎茬土壤为沙漠球囊霉(Glomus deserticola),连作2 a土壤为扭形球囊霉(Glomus delhiense)和福摩萨球囊霉(Glomus formosanum),连作10 a土壤为球泡球囊霉(Glomus globiferum)。多元分析结果表明,土壤微生物结构与功能多样性、AM真菌多样性变化受土壤p H、全磷含量、放线菌数量、细菌数量及土壤中以碳水化合物、氨基酸类等为碳源基质的微生物类群影响。说明长期连作栽培会影响土壤真菌、放线菌的数量,使真菌群落中AM真菌种的多样性显著下降,优势种发生改变,打破了微生物群落结构与功能平衡,引起土壤微生物群落结构与功能的失调。     

Characterization of rhizosphere microbial communities in continuous cropping maca (Lepidium meyenii) red soil,Yunnan, China

ABSTRACT

Continuous cropping maca systems are widespread in Yunan Province, China. However, the relationships between continuous cropping maca systems and microbes are not well understood. The objective of this study was to determine the effects of continuous cropping maca systems (Maca with 0, 1, 2, and 3 years of continuous cultivation) on the soil microbial community. The results showed that the soil organic matter, total N, total P, and total K contents, as well as maca fresh and dry weight, decreased significantly with increased continuous cropping years. Interestingly, qPCR analysis showed that the bacterial and fungal abundance (DNA levels) decreased and active bacterial and fungal abundance (RNA levels) increased with cropping years from the first to the third cropping (p < 0.05). Moreover, the abundance of actinomycetes in the CK soil was significantly higher than that in the other maca soils. In addition, the continuous cropping system resulted in rich diversity in the fungal structure and had little effects on the bacterial and actinomycete communities. Acidobacteria (50%) and Ascomycota (58.3%) were detected in the continuous cropping maca soils. Based on the present results, continuous cropping of maca not exceeding two years could be optimal to maintain soil nutrition and microbial community.     

设施种植模式对土壤细菌多样性及群落结构的影响

为了研究有机和常规设施种植模式及轮作对土壤细菌多样性和群落结构的影响,本研究采用Illumina平台Hiseq 2500高通量测序技术,于2016年6月(作物处于收获期)对北京市顺义区不同设施种植模式(分别为有机设施种植模式和常规设施种植模式下的叶菜连作、茄果连作和叶茄轮作)下土壤细菌进行16S r RNA测序。测序质控后共获得17 278个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs),共计318 851条有效序列。比较不同种植模式和轮作下土壤细菌多样性、细菌群落结构组成、相对丰度及土壤理化性质与细菌群落多样性关系的差异性。结果表明:土壤微生物群落结构在有机和常规设施种植模式下差异明显,有机设施种植土壤细菌多样性高于常规设施种植;有机设施种植下轮作与连作土壤细菌群落结构表现出明显差异,而常规设施种植下,两者没有明显差异;有机种植模式下,轮作土壤细菌群落多样性高于连作土壤;设施种植土壤细菌群落主要属于鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,5.05%)和芽孢杆菌属(Bacillus,4.84%),相对丰度大于0.5%的共有14个属。有机设施种植土壤含有较多促进植物生长、有机质分解的细菌,常规设施种植土壤中降解化学杀虫剂、防治土壤病害、促进硝化过程的细菌较多。RDA分析结果显示土壤细菌群落主要受全磷、速效磷、有机质的影响。Tumebacillus、Candidatus Solibacter和Acidothermus都是分解有机质、利用碳源的细菌属,与土壤有机质含量呈正相关关系。由此可见,设施条件下,有机和常规种植土壤微生物群落结构的差异性主要源于肥料使用、有害生物防治措施和管理方式的不同。有机设施种植模式下,轮作更有利于发挥其改良土壤营养循环和防治土壤病虫害的作用。上述结果为在微生物水平上研究设施条件下不同种植模式的土壤生态质量差异提供了参考。     

Reclamation of desert land to continuous cotton cropping affects soil properties and microbial communities in the desert-oasis ecotone of Xinjiang,China

Purpose

A large area of desert land in the desert-oasis ecotone in northwestern China is being reclaimed for continuous cotton production for several decades. However, little is known about the possible effect of reclamation and long-term monocultural cotton cultivation on soil properties and microbial communities in the desert-oasis ecotone area.

Materials and methods

Soil samples were collected from the 0–20-cm mineral soil from croplands that had been continuously planted cotton for 5, 25, and 50 years after reclamation, as well as a desert land (t?=?0, before reclamation, used as the control). Soil physical and chemical properties, enzyme activities, and bacterial and fungal community diversities were determined.

Results and discussion

Soil organic carbon, total nitrogen, and enzyme activities increased up to 25 years after reclamation, and further monocultural cotton cropping was not beneficial to improve soil quality. Soil urease, alkaline phosphatase, and sucrase activities increased by 121~205%, 100~167%, and 206~719% in croplands as compared with the desert land, respectively, after reclamation with the highest value at 25 years of cotton cultivation. Bacterial richness and diversity increased from desert land to the 5-year-old cropland and then remained stable after 5 years of cotton cropping, and soil fungal richness and diversity were not affected by reclamation and cropping years.

Conclusions

Crop rotation or fallow should be considered to maintain or improve soil quality over the long-term monocultural cropping.

     

Evaluation of soil enzyme activities and microbial communities in tomato continuous cropping soil treated with jerusalem artichoke residues

ABSTRACT

Jerusalem artichoke (JY) (Helianthus tuberosus L.) has been reported to have a strong inhibitory effect on weed growth and root knot nematodes, but little information is available on the effects on soil ecosystems, especially soil microorganisms and soil enzyme activities. Understanding the dynamics of soil microbes and soil enzyme activities in cropping systems can help determine how agricultural practices influence soil processes mediated by JY residues. This study used a pot experiment, with five-year continuous cropping soil of tomato plants as the experimental material and 2% (w/w) JY residue as the treatment material in the soil. The treatment was compared to continuously monocropped tomato soil that was not treated with JY residues. The results of 16S high-throughput sequencing showed that both fungal and bacterial community structure and composition varied significantly at each stage of JY treatment. The analysis showed that the major phyla in the soil fungal community included Ascomycota, Zygomycota and Basidiomycota. Chytridiomycota was dominant in only the JY-treated soil. At the genus level, the abundances of Mortierella, Cephaliophora, Cryptococcus and Fusarium notably changed at each stage of JY treatment. In the bacterial community in the JY-treated group, the abundance of Proteobacteria increased significantly, while that of Firmicutes decreased significantly, compared to the control group. JY enhanced the activity of soil sucrase and urease. In addition, the soil sucrase activity showed a strong negative correlation with Fusarium and Bacillus. Overall, our results revealed that JY residues changed both the soil bacterial and fungal community composition and the soil enzyme activities.     

马铃薯与玉米复合种植对土壤化感物质及土壤细菌群落结构的影响

为探究马铃薯与玉米复合种植对化感物质积累与细菌群落结构的影响,分析轮作、间作缓解连作障碍的机制,本研究以马铃薯连作、玉米连作、马铃薯||玉米间作、马铃薯-玉米轮作第8年的土壤为对象,利用GC-MS测定土壤中化感物质含量,并采用Illumina Miseq高通量测序技术对土壤细菌16Sr DNA V4-V5区域进行测序,分析土壤中细菌多样性和群落结构的变化,并对化感物质和优势菌属进行相关性分析。结果表明:玉米连作和马铃薯连作会导致化感物质的积累,玉米连作土壤积累了更多的油酸、亚油酸、花生酸、木焦油酸等脂肪酸,马铃薯连作土壤积累了更多的硬脂醇、二十烷醇等脂肪醇类物质。轮作降低了大部分化感物质的积累,间作降低的化感物质种类相对轮作较少。不同种植方式下土壤细菌群落结构发生了显著变化,相对于连作,间作和轮作Ace指数和Chao指数显著升高。在门水平上,轮作土壤放线菌丰度显著高于马铃薯连作土壤,间作土壤拟杆菌门丰度显著低于玉米连作土壤,两种连作土壤中酸杆菌门丰度都较轮作显著升高。在属水平上,一些有益细菌如节杆菌属、溶杆菌属等在复合种植土壤中相对丰度更高。通过相关性分析发现土微菌属、小梨形菌属与脂肪醇类物质呈显著正相关,黄杆菌属、溶杆菌属、微杆菌属等与脂肪酸类物质呈显著负相关。马铃薯与玉米复合种植降低了化感物质在土壤中的积累,从而抑制了土壤细菌丰度的降低,提高了有益菌属丰度,消减了连作障碍。     

Deep incorporation of corn straw benefits soil organic carbon and microbial community composition in a black soil of Northeast China

‘Deep incorporation of corn straw’ (CSDI) is to concentrate the burial of corn straw into the subsurface soil layer (20–40 cm) and to break the plough pan, thereby creating a loosened plough layer (0–20 cm) and a fertile subsurface soil layer. However, its impacts on soil organic carbon (SOC) and the microbial community remain poorly understood. A field experiment was conducted to investigate the effects of 1-year CSDI (CD1), 3-year CSDI (CD3) and 5-year CSDI (CD5) on soil aggregates and aggregate-associated SOC, as well as bacterial and fungal community characteristics (examined by the high-throughput gene sequencing method). The results demonstrated that SOC and soil fungal diversity were decreased by CD1, but increased by CD3 and CD5. Compared with the control, CD5 promoted 2–0.25 mm soil macroaggregation, significantly increased SOC by 8.94% and aggregate-associated SOC by 5.96%–8.84%, consequently improving the physical protection of SOC by soil aggregates. CD3 and CD5 enhanced the richness and diversity of soil bacteria and fungi, and altered community composition. For soil bacteria, the relative abundance of Acidobacteria and Chloroflexi was increased, while that of Firmicutes, Gemmatimonadetes, Sphingomonas and Bacillus was decreased. For soil fungi, the relative abundance of Ascomycota, Zygomycota, Mortierella and Fusarium was greatly improved, but that of Basidiomycota was reduced. These obvious variations in microbial community structure were beneficial to straw degradation and SOC accumulation. Overall, the optimization of microbial community with CSDI plays a positive role in promoting soil organic matter, nutrient cycling and carbon sequestration, and thus improving soil fertility.     

棉花连作对北疆土壤酶活性、致病菌及拮抗菌多样性的影响

本文通过测定土壤酶活性与微生物PCR-DGGE指纹图谱研究了北疆棉区5年棉花连作(CtN5)、10年棉花连作(CtN10)及15年棉花连作(CtN15)对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶和蛋白酶酶活性的影响,分析了土壤细菌、真菌、镰刀菌和枯草芽孢杆菌群落结构多样性对北疆棉田长期连作的响应。结果表明:过氧化氢酶、蔗糖酶、脱氢酶活性随棉花连作年限延长而下降。CtN15处理的过氧化氢酶、蔗糖酶和脱氢酶活性分别比CtN10处理下降15.0%、6.4%和12.0%,比CtN5处理下降16.8%、58.6%和49.5%(P0.05);芳基硫酸酯酶与蛋白酶活性随连作年限的增加呈先下降后升高的特点。土壤细菌、真菌多样性指数随连作年限的增加明显下降。CtN15的细菌条带数比CtN10下降7.41%,Ct N10比CtN5降低1.72%。CtN15真菌条带数和Shannon-Wiener多样性指数分别为78和3.22,比CtN5处理低17.02%和5.29%。土壤镰刀菌和枯草芽孢杆菌的条带数、多样性指数均表现为先下降后升高。CtN15枯草芽孢杆菌Shannon-Wiener和Simpson指数分别比CtN10处理高54.8%和14.5%。北疆长期连作棉田的土壤酶活性和土壤微生物群落多样性总体呈下降趋势,长期连作对棉田土壤生物性状有明显负面影响。     

PLFA方法研究连作对加工番茄根际土壤微生物群落结构的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作定点微区试验,采用氯仿熏蒸和磷脂脂肪酸(PLFA)法相结合,研究了不同连作处理(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)对新疆加工番茄花果期和成熟期根际土壤微生物群落结构及土壤微生物量的影响。结果表明,连作导致土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物熵(q MB)下降,SMBC/SMBN升高,而微生物量磷(SMBP)随连作年限和生育期的变化而不同。连作显著增加了真菌PLFAs含量,降低了细菌PLFAs含量、土壤PLFAs总量及细菌/真菌PLFAs的比值,而放线菌PLFAs含量变化无规律。连作7 a时,成熟期的细菌PLFAs含量、土壤PLFAs总量较对照分别减少62.9%、50.3%(P0.05),而真菌PLFAs含量较对照升高60.2%(P0.05)。从多样性指数分析看,Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Brillouin指数和Pielou指数均随连作年限的延长呈先升后降的变化,其中连作3 a时各项指数最大,连作7 a时最小,表明在本试验年限范围内,连作使得微生物群落多样性与均匀程度皆出现了一定程度的降低。相关性分析表明,土壤微生物各类群PLFAs量、微生物量及土壤肥力之间存在相关性,说明土壤微生物量与土壤肥沃程度相关,可作为评价土壤肥力的生物学指标。可见,加工番茄连作改变了土壤微生物群落结构,降低了土壤微生物量,最终在根际土壤微生态系统和环境因子等因素的综合作用下产生连作障碍。