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。     

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。     

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。     

新疆绿洲连作棉田土壤微量元素含量的时空变化研究

为了解棉花长期单一种植对土壤微量元素含量的影响,明确连作棉田土壤质量变化规律,在南疆棉区分别选择新开垦1a和连续植棉5、15、20、30 a的棉田,研究了不同时间尺度上棉田0~100cm土壤剖面Mo、Cu、Zn、Mn、Fe等5种微量元素全量的变化规律,分析了棉田微量元素含量与连作年限之间的关系。结果表明,棉花长期连作后,土壤0~20cm耕作层全钼含量随连作年限的增加持续下降,与连作年限呈一元负线性关系;全铜、全锌、全锰含量随年限的增加先升后降,与年限呈二次函数关系,分别在连作7~10、10~12、17~18 a达到最高累积量,之后持续下降,分别在14~17、20~22、32~34 a降回到开垦初期的水平。土壤剖面中部30~50cm土层各元素全量均随连作年限增加剧烈下降,与连作年限呈一元负线性关系,长期连作易导致该层微量元素缺乏。剖面下层50~90cm土层各元素全量在长期连作后表现出一定的累积趋势,然而与连作年限之间没有明显的函数关系。随连作年限延长,0~60cm土层中含量水平越低的元素,含量下降越明显,Mo表现最明显,其次为Zn和Cu,而Mn和Fe下降较少。在长期连作棉田,棉花种植应注重Mo、Zn、Cu等微量元素肥料的补充施用,并结合土壤深度翻耕,提高中部土层微量养分含量。     

塔里木河上游连作棉田土壤脲酶动力学特征与环境因子的相关分析

研究土壤酶学特征的变化对于探讨人类活动对土壤生态系统的影响具有重要的意义。以阿拉尔垦区4个不同连作年限棉田为研究对象,分析了各连作年限棉田不同土层深度土壤脲酶活性、动力学以及土壤理化因子特征,研究了土壤酶动力学特征及其与理化因子的对应关系。结果表明:阿拉尔垦区不同连作年限棉田脲酶活性随土层深度逐渐减弱,随着连作年限增加,0—20cm土层土壤脲酶活性呈先降低后升高趋势,20—50cm和50—80cm为先升高后降低再升高的变化规律;4个不同年限棉田土壤脲酶活性依次为:20a棉田15a棉田10a棉田5a棉田;各连作年限棉田脲酶酶促反应总趋势为随底物浓度增高反应初速度逐渐增大。5a,10a,15a,20a棉田V_9_(_(max)),V_(max)/Km值表现出明显的随年限增加而呈先升高后降低的变化趋势,而K_m值则显现出随连作年限增大脲酶与底物结合度越低的规律;相关性分析结果表明,V_(max)与速效磷、土壤含水量正相关,与电导率负相关,K_m与各土壤理化因子相关性不大,V_(max)/Km与速效磷、土壤含水量、pH值均呈正相关关系。总之,土壤酶动力学特征受速效磷、土壤含水量、pH值和电导率的影响较大。     

温室黄瓜连作土壤真菌多样性变化分析

以温室黄瓜连作1、3、5和7年的根际土壤为研究对象,利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析土壤真菌ITS1区域土壤微生物群落结构和多样性的变化,利用FUNGuild对菌群功能进行预测,同时测定不同连作年限土壤的理化性质和相关酶活性变化.结果表明:不同连作年限土壤真菌在门水平上的群落组成变化明显,子囊菌门在连...     

连作年限对香蕉园土壤线虫群落结构及多样性的影响

为研究连作对蕉园土壤生态系统的影响,以海南香蕉种植区为例,采集不同连作年限(l a、3 a、5 a、7a、10 a和15 a)蕉园土壤,采用线虫形态学鉴定方法,分析了不同连作年限蕉园土壤线虫群落结构及多样性的变化规律。结果表明:整个生育期不同连作年限地块共发现土壤线虫属45个。苗期随连作年限增加线虫总数、食细菌线虫数量和食真菌线虫数量逐渐降低(15 a除外);营养生长期随连作年限增加线虫总数、食细菌线虫数量和食真菌线虫数量先增加后降低;抽蕾期随连作年限增加线虫总数和食细菌线虫数量先增加后降低,食真菌线虫数量逐渐降低。整个生长季,随着连作年限增加植物寄生线虫数量先增加后降低。苗期、营养生长期和成熟期,随着连作年限增加捕食/杂食线虫数量逐渐降低。苗期和抽蕾期的线虫总数显著高于营养生长期和成熟期。苗期的食真菌线虫数量和营养生长期的植物寄生线虫数量显著低于其他各生长时期。苗期和营养生长期的捕食/杂食线虫数量显著低于抽蕾期和成熟期。苗期随连作年限增加,优势度指数(λ)先增加后降低,香农多样性指数(H)和植物寄生线虫成熟度指数(PPI)逐渐增加,瓦斯乐斯卡指数(WI)和通路指数(NCR)逐渐降低;营养生长期随连作年限增加,λ先增加后降低,NCR和PPI逐渐增加,H、自由生活线虫成熟度指数(MI)和WI逐渐降低;抽蕾期随连作年限增加,λ先增加后降低,NCR和PPI逐渐增加,H和WI逐渐降低;成熟期随连作年限增加,H和MI逐渐降低,PPI逐渐增加。从整个生育期来看,随生长时间推移,H逐渐增加,λ逐渐降低,苗期和营养生长期的MI低于抽蕾期和成熟期,苗期和成熟期的WI低于营养生长期和抽蕾期。本研究显示,土壤线虫群落结构可有效反映连作蕉园土壤的健康状况,土壤线虫可作为土壤中重要的指示生物。     

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。     

覆膜滴灌棉田不同耕作措施对棉花黄萎病的影响

棉花膜下滴灌技术是先进的栽培技术与灌水技术的集成,该文研究了膜下滴灌条件下不同耕作措施（棉花连作、稻棉轮作、深翻）对棉花黄萎病的影响。结果表明,在膜下滴灌条件下,随着连作年限的延长,棉花黄萎病病情加重,连作10 a时达最大值,随后呈下降趋势;连作棉田土壤中黄萎病微菌核与黄萎病病情指数的数量变化基本一致,细菌数量随着连作年限的延长而呈现减小趋势,放线菌和真菌数量则呈增加的趋势。重病田进行稻棉轮作对棉花黄萎病菌的抑制作用是一个逐步衰减的过程,稻改棉第5年黄萎病病情指数恢复到轮作前的水平;深翻的防病作用在于有效地减少了耕作层0～30 cm土层中黄萎病微菌核的数量。在膜下滴灌条件下,棉花整个生育期均存在黄萎病菌的拮抗微生物,但不同生育期土壤拮抗微生物种类和数量不断变化,应用对峙培养获得了15株对棉花黄萎病菌有较好拮抗作用的生防菌株,为以后棉花枯黄萎病生防制剂的开发和应用奠定基础。     

硒砂瓜连作对土壤真菌群落结构的影响

硒砂瓜是宁夏地区重要的经济作物,其连作严重影响硒砂瓜产量和品质。目前硒砂瓜连作对土壤真菌群落结构的影响尚不清楚。本研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术,探讨硒砂瓜连作对土壤真菌群落结构的影响。研究发现,硒砂瓜连作土壤中真菌群落多样性指数和丰富度指数随连作年限的增加先上升后下降。供试土壤样本中共检测到真菌8门、25纲、244属,其中子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）是优势菌门,占90%以上。与对照相比,连作30年土壤中子囊菌门丰度下降32.51%,接合菌门丰度上升29.89%。供试土壤中真菌主要的优势属为被孢霉属（Mortierella）、绿僵菌属（Metarhiziun）、假霉样真菌属（Pseudallescheria）、镰刀菌属（Fusarium）和青霉属（Penicillium）。与对照相比,连作5年土壤中假霉样真菌属丰度增加45.81%,连作10年土壤中镰刀菌属丰度增加26.74%,连作15年土壤中绿僵菌属下降26.83%,连作20年土壤中青霉属增加29.68%,连作25年土壤中绿僵菌属减少18.30%,连作30年土壤中被孢霉属丰度上升29.89%。土壤理化性质与硒砂瓜连作年限间无显著相关性,而与土壤真菌群落结构存在显著的相关性。土壤全磷、碱解氮、有效磷含量是影响土壤真菌群落最主要的因素。研究结果表明,导致硒砂瓜连作障碍的主要原因不是土壤理化性质变化,而是土壤真菌群落结构的改变。研究结果可为硒砂瓜土传病害的生物防治提供参考依据。     

Effect of Continuous Monocropping of Tomato on Soil Microorganism and Microbial Biomass Carbon

Soil microorganisms play an important role in recycling and transformation of nutrients. Soil microbiological parameters and microbial biomass carbon (MBC) have been suggested as possible indicators of soil quality. Soil microorganisms and MBC in different continuous cropping soils were investigated. Results showed that bacterial population was the highest, followed by actinomycetes, and fungi were the lowest at 0–30 cm soil depth. The amount of soil microorganisms decreased with increasing soil depth (0–10 > 10–20 > 20–30 cm). Soil microbial ratios at different depths proved to be responsive to time (year) variations in continuous monocropping tomato, except those at 0–10 to 10–20 cm depth for fungi and 10–20 to 20–30 cm depth for bacteria. Soil MBC for 12 years of continuous cropping was significantly lower than those for 5, 8, and 10 years (P < 0.05). Continuous cropping years, soil depth, and the interaction of these two parameters significantly influenced soil fungal, bacterial, and actinomycetes populations and MBC. Bacterial population at the 0–10 cm soil layer was a sensitive indicator of continuous cropping of tomato. Soil fungal count increased with increasing monocropping time within 5–8 years.     

三种不同种植模式对土壤细菌群落多样性的影响

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE )技术,研究了不同种植模式对土壤细菌群落多样性的影响。结果表明,不同种植模式下DGGE图谱条带的数量及亮度有较大区别,且有几条特征性条带发生了明显的变化。0—15 cm土层细菌群落的丰富度、多样性指数及均匀度指数均表现为:“菜稻菜模式”（RVCs） “休闲轮作模式”（FRCs） “蔬菜连作模式”（VCCs）;15—30 cm土层细菌群落的丰富度、多样性指数及均匀度指数均表现为:FRCs RVCs VCCs。UPGMC聚类分析表明,RVCs 处理的细菌群落结构相似性较低。主成分分析表明,对各主成分起分异作用的主要是 RVCs和FRCs;与主成分因子1 正相关程度较高的种植模式为:RVCs和VCCs,与主成分因子2 正相关程度较高的是 FRCs。可见,水稻土细菌群落多样性与种植模式密切相关,这些变化对土壤细菌群落有重要的调节作用。     

Long-term no-till management affects microbial biomass but not community composition in Canadian prairie agroecosytems

No-till (NT) management greatly reduces soil physical disturbance and can result in a stratification of nutrients and organic matter in the soil profile due to the retention of crop residues on the soil surface potentially affecting the dynamics of microbial interactions in the soil. Microbial abundance and diversity can be used to assess the relative impact of management on the long-term sustainability of cropping systems. The objective of this study was to assess the impact of long-term NT vs. conventional tillage (CT) management on soil microbial community structure at four different sites on the Canadian prairies using phospholipid fatty acid analysis (PLFA) and DNA fingerprinting. Analysis of 16S and 18S rDNA using denaturing gradient gel electrophoresis revealed high inherent variability within bacterial and fungal community fingerprints among replicate field plots. Differences in bacterial and fungal phylogeny were related to depth in the soil profile but not to tillage management. Abundance of individual PLFA biomarkers were 7 to 86% greater in NT surface soils (0- to 5-cm depth), except at the Ellerslie site in 2005 where biomass was greater in CT. Responses at the 5- to 10-cm and 10- to 15-cm depths were more varied, in some cases with greater biomass in CT than NT soils. Ordination analysis of PLFA profiles showed clear community separation with depth but not tillage. Physiological stress biomarkers were correlated with simple measures of nutrient concentration and indicated that resource availability was likely the main factor determining community structure. It was concluded that tillage disturbance was not an overriding factor in determining microbial community composition in the long-term NT and CT soils studied. Further study of the interaction of cropping frequency with tillage management is needed to understand the effects of tillage disturbance on microbial turnover of plant derived residues.     

Application of Bio-organic Fertilizer to Control Tomato Fusarium Wilting by Manipulating Soil Microbial Communities and Development

A pot culture experiment was conducted in soils with a 3-, 5-, or 10-year history of continuous cropping. Results showed that with increasing years of continuous cropping, biomass, soil and plant analyzer development (SPAD) readings, root activity, superoxide dismutase (SOD) activity, and malondialdehyde (MDA) content gradually decreased. After bio-organic fertilizer (BOF) application, biomass, SPAD readings and root activity, SOD activity, and MDA content gradually increased compared to controls. Similarly, catalase (CAT) and guaiacol peroxidase (POD) activity decreased with increasing years of continuous cropping, and increased substantially in BOF-treated soil compared to the control soil. The diversity and richness of soil bacterial community declined, while those of fungal community increased as continuous cropping increased. BOF application led to substantial increases in quantities of soil rhizosphere bacteria and actinomycetes and significant decreases in quantities of soil fungi. The soil bacterial community showed the greatest changes, whereas the fungal community showed the fewest changes.     

长期施肥对农田土壤真菌的影响

不合理施肥所引发的土壤环境问题逐渐成为制约我国农业可持续发展的重要因素之一,而土壤真菌作为一类重要的土壤微生物,研究施肥措施对真菌群落的影响对促进农业生产具有重要意义。本研究以有20年历史的长期定位试验田为研究对象,利用末端限制性片段长度多态性分析技术,对长期定位施肥农田生态系统中不同施肥方式对土壤真菌群落的影响以及时间变化规律进行了系统研究。长期施肥定位试验包括EM堆肥(EM)、传统堆肥(OF)、化肥(CF)和不施肥(CK)处理。主要研究结果如下:在0~20 cm土层,施肥处理对土壤真菌多样性有显著影响,Shannon-Weiner多样性指数为2.64~3.53,Simpson集中性指数为0.03~0.08;EM和OF处理的Shannon-Weiner多样性指数均显著高于CF和CK;在3月、6月和10月,EM和OF处理与CF和CK处理相比,有较高的真菌多样性;Simpson集中性指数最高的是3月的CK处理,最低的是10月的EM和OF处理。冗余分析结果表明,土壤pH、有机质、总氮、有效磷和有效钾等对真菌影响显著。因此,长期施用有机肥与化肥相比可以提高土壤真菌多样性,改变其群落结构;与化肥处理相比,施用EM堆肥,不仅可以保持土壤可持续利用性,同时改善0~20 cm土层土壤真菌的生存环境;3种施肥处理对土壤真菌群落结构影响程度由强到弱:EMOFCF。     

Soil microbial communities changed with a continuously monocropped processing tomato system

To reveal the regulatory mechanisms underlying the productivity of long-term continuous cropping of processing tomato, a multi-year study was carried out to understand the effects of long-term continuous cropping on the community structures of the root zone microbes. Soil samples collected from continuous cropping of processing tomato after 3, 5 and 7 years were used for this study. Results showed that soil microbial biomass C (SMBC), N (SMBN) and microbial quotient (qMB) significantly decreased with longer cropping. After seven years of continuous cropping, the SMBC and SMBN contents, and qMB respectively significantly decreased by 52.3%, 78.8% and 48.2% (p?相似文献