烤烟不同套作模式对土壤理化性质和真菌群落结构的影响

本文以烤烟套种结球甘蓝(LF)、白菜(BF)和豌豆(WF)作物之间的物质交互区域土壤(烤烟与套作作物主根间的物理对称中点0~20 cm土层土壤)为研究对象,应用ITS测序、主座标分析(PCo A)、Alpha多样性分析等方法分析土壤真菌群落结构变化及其与土壤理化特征变化之间的关系,同时结合烤烟经济性状和烟叶光合特性、SPAD值来综合分析三种套作处理的优劣。结果表明,该地区土壤中真菌的主要类群为Ascomycota(子囊菌门)、Basidiomycota(担子菌门)、Zygomycota(接合菌门)、Chytridiomycota(壶菌门)、Glomeromycota(球囊菌门)五大门类,套作甘蓝和豌豆的土壤真菌优势菌门均为Ascomycota(子囊菌门),而烤烟套种白菜的优势菌门为Basidiomycota(担子菌门),套作甘蓝的优势菌属为Coprinellus(鬼伞属)、Mortierella(被孢霉属),套作白菜的优势属为Mortierella(被孢霉属)、Lecanicillium(蜡蚧菌属),套作豌豆的优势属为Mortierella(被孢霉属)、Rhizophlyctis(囊根壶菌属);套种甘蓝和豌豆的土壤真菌群落结构较相似,两个处理土壤真菌菌属存在偏向性富集趋势,套种白菜的土壤真菌群落结构与另外两组差异较大,其土壤真菌的丰富度和多样性指数最高,且真菌菌属没有明显的偏向性富集趋势;烤烟套种白菜的土壤更适合多种真菌共同存在,互相制约,与该处理对应的烟叶产值量和光合指标也最高,烤烟套种白菜有利于改善土壤微生态环境,提高烤烟产量。相关性分析发现chao1(丰富度指数)和速效氮含量呈显著负相关关系,而与土壤p H值呈极显著正相关关系,Simpson(多样性指数)全氮含量呈显著负相关关系,土壤中氮含量过高,会显著降低真菌琢多样性指数,真菌Mortierella、Chlorophyllum是引起土壤氮含量变化的关键菌属。     

菜-菌轮作模式下土壤微生物群落结构及多样性的变化

为明确菜-菌轮作模式对土壤微生物的影响,基于高通量测序技术,对4种轮作模式下的土壤微生物群落结构与多样性进行了研究,结果显示:不同轮作模式下土壤样品中真菌和细菌OUT总数分别是2298和15840条,相较于常规轮作模式A,菜-菌轮作模式B、C、D下真菌的OUT总数、ACE指数、Chao1指数、Shannon指数降低显著,Simpson指数增加明显,但细菌的各参数没有显著的差异;其土壤全氮、碱解氮、速效钾、有机质含量显著高于常规轮作模式A;真菌的优势群落是子囊菌门,相对丰度在66%以上,枝孢属、镰刀菌属两类致病菌群的丰度在菜-菌轮作模式B、C、D中降低明显;细菌的优势群落是变形菌门、放线菌门、绿弯菌门以及酸杆菌门,鞘氨醇单胞菌属、伯克霍尔德氏菌属丰度在菜-菌轮作模式B、C、D中显著提高;聚类分析表明菜-菌轮作模式C、D下微生物群落结构相似度最高,常规轮作模式A可划分为区别于菜-菌轮作模式B、C、D的单独类群。综上所述,菜-菌轮作可降低真菌群落丰度,改变土壤微生物群落的结构组成,同时提高土壤中有益菌群的丰度,降低有害菌群的丰度。     

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。     

丛枝菌根真菌提高感染青枯菌番茄根际土壤细菌群落多样性和稳定性及有益菌属相对丰度

  【目的】  青枯病是由茄科雷尔氏菌 (Ralstonia solanacearum, 亦称青枯菌) 诱导产生的一种高温高湿型土传病害,土壤温度高、湿度大时易于青枯菌的繁殖进而引发青枯病。丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhiza, AM) 可能通过调控根际微生物区系对病原体产生影响,我们研究了AM真菌对青枯菌入侵条件下土壤细菌群落的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum) 为试材进行盆栽试验,供试AM真菌为摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae) M47V,供试病原菌为茄科雷尔氏菌QL-RS 1115 (GenBank:GU390462)。催芽5日的番茄种子,接种AM菌剂的为菌根苗,未接种AM真菌的为非菌根苗。在番茄幼苗生长30天时,一半菌根苗和非菌根苗接种青枯菌,另一半不接种青枯菌,共4个处理。在接种青枯菌后1天和14天,采集番茄样品,采用抖土方法采集根际土壤,利用实时荧光PCR分析番茄根际青枯菌数量,采用16S rRNA高通量测序探究土壤细菌群落多样性和结构稳定性。  【结果】  在接种青枯菌初期 (1天),非菌根苗接种青枯菌 (TR–AMF) 和菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 两组处理的根际土壤细菌群落结构发生明显改变,Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数显著降低 (P<0.05),共现网络的节点数和连接数明显减少,模块化程度降低,共现网络简化表明细菌群落结构的稳定性降低。接种青枯菌14天后,不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益细菌属在感染青枯菌的番茄根际富集,细菌共现网络的节点数和连接数增加,模块化程度提高,表明细菌群落稳定性得到恢复。与非菌根苗相比,菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 和菌根苗未接种青枯菌 (TN+AMF) 两个处理番茄根际土壤中青枯菌丰度显著降低 (P<0.05)。AM真菌显著提高Chao1指数和Shannon指数 (P<0.05),提高了感染青枯菌番茄根际土壤中黄杆菌属(Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter)、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter) 的相对丰度,同时增加了共现网络的节点数和连接数,并促进番茄根际细菌物种之间的良性互作,提高细菌网络的复杂程度。  【结论】  感染青枯菌的番茄根际会富集不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益菌属以提高其抗病性,恢复细菌多样性和群落稳定性。接种AM真菌可显著降低番茄根际土壤中青枯菌的丰度,特别是侵染青枯菌后提高番茄根际的黄杆菌属 (Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter) 、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter)的相对丰度,进而抑制土壤中青枯菌的生长,并通过提高细菌的多样性和丰富度,促进番茄根际细菌物种之间的稳定共生和良性互作,从而提高细菌群落对青枯菌的抵抗能力。     

番茄地套作蘑菇对土壤肥力和生物活性的影响

通过温室盆栽试验,研究了套作双孢蘑菇(Agaricus bisporus)对潮土速效养分含量、微生物数量、关键酶活性以及番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)生长的影响。结果发现,与对照相比,添加双孢蘑菇培养基质对土壤有机碳、矿质氮与速效磷含量均没有显著影响,但速效钾含量显著增加(P<0.05),且土壤细菌数量趋于增加、真菌数量显著减少(P<0.05),土壤脲酶与磷酸酶活性显著增强(P<0.05)、纤维素酶活性显著下降(P<0.05),番茄植株地上部和地下部生物量分别增加130%和67%,但产量没有明显变化;在添加培养基质基础上再接种双孢蘑菇菌种与不接种相比显著降低土壤有机碳含量和脲酶活性(P<0.05),番茄植株生物量也降到与对照相接近的水平,尽管番茄产量没有明显变化,但额外收获了双孢蘑菇。结果表明,套作双孢蘑菇对潮土生物活性具有促进作用,并可以增加单位面积经济产出,因而在潮土地区具有推广潜力。     

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。     

不同品质冰糖橙果园土壤化学性质与微生物群落差异分析

为分析土壤化学性质和微生物群落对冰糖橙(Citrus sinensis)果实品质的影响,本研究在土壤类型、海拔、农事管理和树龄(10 年以上)均相同的情况下,分析了高品质(H)和普通品质(N)橙子树根围土壤化学性质差异,以及土壤细菌和真菌群落多样性和结构组成差异,并探讨了土壤化学性质和微生物群落结构组成与橙子品质的关系。结果表明,H组橙子树根围土壤中全钾含量显著高于N组土壤,有效锰含量显著低于N组土壤;此外,H组0~20 cm土层土壤有机质、交换性钙、交换性镁的含量和20~30 cm土层全氮和全磷含量显著高于N组相应土层土壤。高通量测序分析发现,两组土壤中细菌和真菌群落多样性和结构并无显著差异,但部分细菌和真菌类群的相对丰度发生了变化:绿弯菌门(Chloroflexi)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和纤线杆菌科(Ktedonobacteraceae)等细菌类群与丛赤壳科(Nectriaceae)、枝孢菌科(Cladosporiaceae)和葡萄穗霉科(Stachybotryaceae)等真菌类群在H组土壤中显著富集。通过PLS-PM对比分析土壤化学性质、微量元素和微生物群落对橙子品质的影响,发现土壤真菌和细菌群落对橙子品质影响较小;土壤化学性质(主要是全钾、全氮和有机质含量)和土壤微量元素(主要是交换性镁含量)对橙子品质具有较大的影响,土壤化学性质整体上表现为正效应,土壤微量元素整体上表现为负效应。本研究结果可为橙园土壤的合理施肥提供科学依据。     

京郊荒滩地短期植被恢复对土壤理化性质及微生物群落结构的影响

为了揭示京郊荒滩地植被恢复初期土壤理化性质与微生物群落结构的变化特征,以补播苜蓿(Medicago sativa L.)、补播无芒雀麦(Bromus inermis Leyss)为研究对象,自然撂荒地为对照,采用高通量测序方法研究不同植被恢复模式土壤细菌与真菌的群落结构。结果表明:(1)2种植被恢复方式下土壤全氮含量显著高于对照,补播无芒雀麦土壤全磷含量最高;(2)2种植被恢复方式短期内显著改善了土壤物理性质,土壤容重显著低于对照,补播无芒雀麦土壤田间持水量、毛管持水量与最大持水量最高,补播苜蓿土壤饱和导水率最高;(3)2种植被恢复方式短期内对土壤微生物群落结构产生影响,真菌中的子囊菌门、细菌中的蓝细菌门相对丰度增加,真菌与细菌的生物多样性降低;(4)相关性分析表明,土壤有机质含量与真菌中的子囊菌门、细菌中的变形菌门、蓝细菌门数量存在显著正相关关系。2种植被恢复方式短期内均不同程度的改善了土壤理化性质,增加了固氮及降解有机质的微生物的数量及活性。     

基质拌菌育苗对土壤微生物特性和番茄生长发育的影响

以“水果沃特”番茄品种为供试材料,分别在国产和进口基质中添加6种不同微生物菌剂进行育苗,并于定植后观测不同处理对土壤微生物数量、土壤酶活性、番茄生长及果实品质的影响,探寻最优基质拌菌育苗组合。结果表明:(1)国产基质拌菌育苗各处理显著增加了定植后土壤细菌和放线菌数量,降低了真菌数量,提高了微生物总数;而进口基质拌菌育苗处理对土壤微生物多样性无显著影响。(2)2种基质拌菌育苗对土壤酶活性虽无显著影响,但以草根8号处理下土壤蔗糖酶和碱性磷酸酶活性最强。(3)番茄株高、茎粗、叶绿素含量以添加草根8号处理表现最佳。(4)国产基质拌菌育苗各处理较对照果实单果重增加,维生素C、番茄红素、可溶性糖、有机酸显著改善;而进口基质拌菌育苗对单果重及果实品质并无显著影响。主成分分析综合评价表明,国产基质+草根8号处理最佳。综上所述,国产基质拌菌育苗效果优于进口基质。国产基质+草根8号处理通过改变番茄土壤微生物群落结构,增加土壤细菌和放线菌数量,降低真菌数量,优化土壤微生物区系,增强番茄植株长势,提高了叶片叶绿素含量,进而达到增产提质的目的。因此,国产基质+草根8号是番茄最优基质拌菌育苗组合。     

长期无机有机肥配施对红壤性水稻土微生物群落多样性及酶活性的影响

【目的】长期有机与无机肥配合施用是促进农田生产力和土壤有机碳固定的重要技术途径。本文以江西省红壤研究所长期不同施肥试验田的表土(0—15 cm)为对象,探讨不同施肥措施对土壤微生物群落多样性和酶活性的影响。【方法】在水稻收获后,采集表土壤样品,提取土壤总DNA。采用聚合酶链反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)的方法研究土壤微生物的群落结构多样性,并结合克隆测序研究土壤微生物的群落组成;用实时荧光定量PCR(q PCR)的方法研究土壤微生物的丰度。土壤细菌定量和群落结构分析的分子标靶基因分别为16S rRNA基因V3区和V6区片段,土壤真菌定量和群落结构分析的标靶基因均为18S rRNA基因。DGGE分析采用8%的聚丙烯酰胺凝胶分离细菌和真菌,所用变性梯度分别为35%65%和20%40%。同时采用荧光微孔板检测技术测定土壤几丁质酶、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、酸性磷酸单脂酶和木聚糖酶活性;用紫外分光光度计法测定土壤过氧化物酶活性。【结果】PCR-DGGE分析表明,与不施肥对照(CK)相比,有机无机肥配施(NPKM),土壤细菌的香农指数和丰富度指数显著增大,而土壤真菌的香农指数和丰富度指数在不同施肥处理间无显著差异。DGGE图谱聚类分析显示,NPKM处理的土壤细菌和真菌的群落结构显著区别于其他3个处理。后续的切胶测序得出,土壤细菌分属于Chloroflexi(绿弯菌门),Proteobacteria(变形菌门)和Firmicutes(厚壁菌门);NPKM处理下隶属于Clostridum(梭菌属)和Anaerolineaceae(厌氧绳菌科)的两类细菌显著增加。土壤真菌主要分属于Basidiomycota(担子菌门)和Ascomycota(子囊菌门),这些真菌条带在DGGE图谱上的分布不同处理间均无明显的规律性,因而不同处理间真菌的群落分布未出现较清晰的变化。q PCR的结果显示,土壤细菌和真菌拷贝数在不同处理间无显著差异。土壤酶的检测结果表明,与CK相比,单施氮肥(N)处理的土壤几丁质酶活性显著提高,常规氮磷钾处理(NPK)处理的几丁质酶和α-葡萄糖苷酶活性显著增强,NPKM处理提高了土壤几丁质酶、纤维素酶和过氧化物酶活性;酸性磷酸单酯酶和木聚糖酶活性在各处理间无显著差异。归一化酶活性值,NPKM处理显著高于CK和其他施肥处理。【结论】长期有机无机肥配施可显著提高土壤细菌多样性,并改变土壤细菌和真菌的群落结构,提高土壤酶活性,因而提高了农田生态系统的生产力并对生态系统健康有改善作用。     

水分胁迫对温室双孢菇动态发育品质及水分利用效率的影响

为研究基质水分胁迫对双孢菇全育期内菇形的动态发育、产菇品质的影响,确定温室双孢菇适宜、高效的施水方案,以"奥吉1号"品种为试验材料,于2020年8月进行双孢菇全育期基质水分胁迫试验。该试验设置正常T1(基质饱和持水率的80%～90%)、轻度水分胁迫T2(基质饱和持水率的70%～80%)、中度水分胁迫T3(基质饱和持水率的60%～70%)、重度水分胁迫T4(基质饱和持水率的50%～60%)4种水分处理方案,出菇期测定双孢菇发育动态、单菇品质、区域产菇品质、产量与水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)。结果表明:1)菇盖与菇柄的形态指标、出菇品质与基质含水量呈正相关,菇高受水分胁迫影响不明显。2)盖厚、茎粗、菇高的发育经历逐渐增长、快速增长和缓慢增长3个阶段。在T4水处理下菇厚、茎粗的最大值比T1水处理减少26.1%、24.9%,出菇时间延迟16.5 h(P0.05)。随着水分胁迫的加剧,菇柄与菇盖的生长速率峰值逐步提前,迅速增长期延长。3)在T2水处理下,双孢菇WUE和产菇数最高,相比T1水处理提高2.3%和9.2%(P0.05),出菇产量和优质菇率略低于T1水处理。4)双孢菇结菇前期和后期可进行轻度水分胁迫提高WUE,形成耐旱机制。快速发育期内应保持基质充足含水量,以提高双孢菇品质,加快出菇时间。该研究为双孢菇水分精准管理提供理论依据。     

Soil fumigation and compost amendment alter soil microbial community composition but do not improve tree growth or yield in an apple replant site

Apple replant disease (ARD) is a disease complex that reduces survival, growth and yield of replanted trees, and is often encountered in establishing new orchards on old sites. Methyl bromide (MB) has been the fumigant used most widely to control ARD, but alternatives to MB and cultural methods of control are needed. In this experiment, we evaluated the response of soil microbial communities and tree growth and yield to three pre-plant soil treatments (compost amendment, soil treatment with a broad-spectrum fumigant, and untreated controls), and use of five clonal rootstock genotypes (M.7, M.26, CG.6210, G.30 and G.16), in an apple replant site in Ithaca, New York. Polymerase chain reaction (PCR)—denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis was used to assess changes in the community composition of bacteria and fungi in the bulk soil 8, 10, 18 and 22 months after trees were replanted. PCR-DGGE was also used to compare the community composition of bacteria, fungi and pseudomonads in untreated rhizosphere soil of the five rootstock genotypes 31 months after planting. Tree caliper and extension growth were measured annually in November from 2002 to 2004. Apple yield data were recorded in 2004, the first fruiting year after planting. Trees on CG.6210 rootstocks had the most growth and highest yield, while trees on M.26 rootstocks had the least growth and lowest yield. Tree growth and yield were not affected by pre-plant soil treatment except for lateral extension growth, which was longer in trees growing in compost-treated soil in 2003 as compared to those in the fumigation treatment. Bulk soil bacterial PCR-DGGE fingerprints differed strongly among the different soil treatments 1 year after their application, with the fingerprints derived from each pre-plant soil treatment clustering separately in a hierarchical cluster analysis. However, the differences in bacterial communities between the soil treatments diminished during the second year after planting. Soil fungal communities converged more rapidly than bacterial communities, with no discernable pattern related to pre-plant soil treatments 10 months after replanting. Changes in bulk soil bacterial and fungal communities in response to soil treatments had no obvious correlation with tree performance. On the other hand, rootstock genotypes modified their rhizosphere environments which differed significantly in their bacterial, pseudomonad, fungal and oomycete communities. Cluster analysis of PCR-DGGE fingerprints of fungal and pseudomonad rhizosphere community DNA revealed two distinct clusters. For both analyses, soil sampled from the rhizosphere of the two higher yielding rootstock genotypes clustered together, while the lower yielding rootstock genotypes also clustered together. These results suggest that the fungal and pseudomonad communities that have developed in the rhizosphere of the different rootstock genotypes may be one factor influencing tree growth and yield at this apple replant site.     

间作分蘖洋葱对番茄氮素吸收和根际土壤微生物多样性的影响

  【目的】  间作分蘖洋葱能缓解番茄连作障碍,提高番茄养分吸收。本研究通过解析间作分蘖洋葱条件下番茄根际土壤中氮吸收和微生物多样性的变化,旨在揭示间作对番茄氮营养改善的生物学机制。  【方法】  设计田间和盆栽两个试验,田间试验设番茄单作、分蘖洋葱(农安)与番茄间作和分蘖洋葱(五常)与番茄间作共3个处理,测定番茄的生长指标、氮吸收量及产量,阐明间作对番茄养分吸收、分配及产量的影响。盆栽试验设番茄单作、分蘖洋葱(五常)单作、分蘖洋葱与番茄间作及无苗对照等4个处理。对番茄及分蘖洋葱的根际土壤中铵态氮、硝态氮含量及土壤酶活性测定,并采用Miseq高通量测序技术分析土壤细菌和真菌多样性变化,旨在阐明间作对根际土壤养分环境的影响。  【结果】  1) 间作后,番茄株高显著增加,番茄产量提高了8.49%～16.92%。2) 间作分蘖洋葱两品种番茄各测定指标表现为相似的变化规律。间作60天,番茄干重显著增加,间作后番茄干物质向根分配指数降低,而向地上分配指数增加,其中向茎叶分配指数降低,而向果分配指数增加。间作90天,均显著提高了氮养分向根和茎分配,而降低了氮养分向叶中分配。3) 间作37天后,番茄根际土壤中铵态氮含量显著增加,硝态氮含量显著降低,间作改变土壤铵态氮和硝态氮比例,促进了番茄的氮吸收。番茄根际土壤中脲酶和脱氢酶活性显著高于单作和无苗对照,间作分蘖洋葱根际土壤脱氢酶活性显著高于单作和无苗对照。4)间作分蘖洋葱处理提高了放线菌纲、拟杆菌纲 、黄杆菌纲、绿菌纲、绿弯菌纲、厌氧绳菌纲、异常球菌纲、芽孢杆菌纲、梭菌纲、柔膜菌纲、浮霉菌纲、α-变形菌纲、丰佑菌纲的丰度,其中间作分蘖洋葱提高了番茄根际土壤芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)等细菌的相对丰度。间作提高了番茄根际土壤青霉菌属(Penicillium)、曲霉菌属(Aspergillus)和毛壳菌属(Chaetomium)等真菌的丰度,但却降低了散囊菌属(Eurotium)和梭孢壳属(Thielavia)的丰度。间作番茄根际土壤微生物菌群结构的改变可能是促进番茄氮养分吸收的关键因素之一。  【结论】  间作两种分蘖洋葱均增加了番茄株高和干重,间作提高了番茄的氮吸收量和产量,降低了氮养分向叶中分配,而升高了氮养分向根和花果中分配,提高氮的利用。同时,间作分蘖洋葱通过改变番茄根际土壤细菌和真菌菌群结构,改善了土壤氮有效性,促进了番茄的氮吸收,为番茄产量的提高奠定了营养基础。     

长期施肥对黑土农田土壤微生物群落的影响

基于中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验区,应用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了无施肥(NF)、单施N、P化肥(NP)以及化肥配施有机猪粪肥(NPM)等3种长期施肥措施对黑土区玉米田土壤微生物群落密度和结构的影响.Real-time PCR方法定量NF、NP及NPM措施土壤细菌群落基因组DNA质量分别为381、1 351和1 773 ng g-1干土,真菌群落基因组DNA质量分别113.3、127.3和20.6 ng g-1干土,真菌与细菌的比率分别为0.31、0.09和0.01,NPM措施显著低于另两种施肥方式(p＜0.05).DGGE方法研究表明,NP和NPM措施不能改善土壤细菌和真菌群落的多样性、均匀性及优势菌优势程度;但主成分分析结果显示NP和NPM措施均可改变土壤细菌和真菌群落的构成,且真菌群落的变化更为显著;聚类分析结果显示NP和NPM措施下细菌群落结构较相近,其相似系数为0.89,真菌群落中NP措施与NF措施相近,相似系数为0.63,高于NP与NPM措施的相似系数0.51.上述结果表明有机猪粪肥的长期施用可以显著降低黑土农田土壤真菌与细菌的比率,且明显地改变土壤细菌和真菌群落的结构.     

Influence of long-term fertilisation and crop rotation on changes in fungal and bacterial residues in a tropical rice-field soil

Amino sugars, as a microbial residue biomarker, are highly involved in microbial-mediated soil organic matter formation. However, accumulation of microbial biomass and responses of bacterial and fungal residues to the management practices are different and poorly characterized in rice soils. The objectives of this study were to evaluate the effects of mineral fertiliser (MIN), farmyard manure (FYM) and groundnut oil cake (GOC) on crop yield and co-accumulation of microbial residues and microbial biomass under rice-monoculture (RRR) and rice–legume–rice (RLR) systems. In the organic fertiliser treatments and RLR, rice grain yield and stocks of soil and microbial nutrients were significantly higher than those of the MIN treatment and RRR, respectively. The increased presence of saprotrophic fungi in the organic fertiliser treatments and RRR was indicated by significantly increased ergosterol/C_mic ratio and extractable sulphur. In both crop rotation systems, the long-term application of FYM and GOC led to increased bacterial residues as indicated by greater accumulation of muramic acid. In contrast, the higher fungal C/bacterial C ratio and lower ergosterol/C_mic ratio in the MIN treatment, is likely caused by a shift within the fungal community structure towards ergosterol-free arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). The organic fertiliser treatments contributed 22 % more microbial residual C to soil organic C compared to the MIN treatment. Our results suggest that the negative relationship between the ratios ergosterol/C_mic and fungal C/bacterial C encourages studying responses of both saprotrophic fungi and AMF when assessing management effects on the soil microbial community.     

不同种植模式背景下栽植生姜对紫色土细菌多样性的影响

为了解栽植生姜对岷江下游紫色丘陵区不同种植模式背景下典型紫色土微生物多样性的影响,采用PCR-DGGE与DNA序列分析方法,研究了紫色丘陵区玉米+红薯间作、大豆单作、生姜连作、水稻-紫云英轮作等4种典型种植模式背景下栽植生姜前后土壤细菌多样性变化特征。PCR-DGGE分子指纹图谱结果表明,同一种植模式下栽种生姜前后DGGE条带数目、位置和亮度差异明显。栽种生姜均降低了各模式下土壤细菌群落丰富度和Shannon-Wiener指数,明显改变了土壤细菌群落结构,其中生姜连作模式背景下土壤细菌丰富度和Shannon-Wiener指数下降幅度最大,玉米+红薯间作模式下降幅度最小,但栽植生姜后4种种植模式之间土壤细菌群落结构相似度明显增加。DGGE特征条带的序列分析表明,栽植生姜后,土壤细菌中的部分绿弯菌门类群消失,部分硝化螺旋菌门类群仅在水稻-紫云英轮作模式中发现、玉米+红薯间作模式中出现了短波单胞菌门的细菌。这些结果为了解栽植生姜对土壤环境的影响以及生姜种植模式的优化提供了一定的科学依据。     

Lignin degradation by Agaricus bisporus accounts for a 30% increase in bioavailable holocellulose during cultivation on compost

The common mushroom Agaricus bisporus is a non-white rot saphrophytic fungus that can degrade lignin to free and utilize holocellulose embedded in fermented straw as present in compost. A new method is described to estimate the actual amount of bioavailable holocellulose in 3.8 kg compost cultures spawned with A. bisporus Horst U1 prior to and during a cultivation with two cycles of mushroom harvesting. The method shows that the initial amount of bioavailable holocellulose per culture, accounting for 130 +/- 22 g, is lower than the total holocellulose consumption by A. bisporus accounting for 182 +/- 15 g. This difference is explained by a 30% increase in bioavailable holocellulose. The increase is caused by the degradation of 95 +/- 3 g of holocellulose-shielding lignin. The results are discussed within the scope of the A. bisporus mushroom yield and lignin degradation by white rot fungi during growth on lignocellulose-containing materials.