小麦、毛苕子与黄瓜轮作对土壤微生态环境及产量的影响

采用常规方法及PCR-DGGE技术对土壤速效养分含量、土壤酶活性和微生物群落结构多样性以及黄瓜产量进行分析,以探究小麦、毛苕子与黄瓜轮作对黄瓜土壤微生态环境及产量的影响。结果表明,不同轮作处理均显著地提高了黄瓜产量,有效地改善了土壤微生态环境。其中小麦-黄瓜轮作黄瓜产量极显著高于对照(p<0.01),增产28.04%,其多酚氧化酶、过氧化氢酶及脲酶活性总体较高。毛苕子-黄瓜处理增产16.78%,并增加了土壤养分含量,转化酶活性较高,极显著高于对照(p<0.01)。DGGE结果表明,轮作有助于根际土壤细菌种类的增多及结瓜后期真菌种类的减少,其中毛苕子-黄瓜处理的影响更为明显。小麦-黄瓜轮作对土壤真菌与定植后30 d土壤细菌群落结构具有一定的影响。总之,小麦、毛苕子与黄瓜轮作有利于缓解黄瓜连作障碍,改善土壤微生态环境,提高黄瓜产量。     

不同栽培模式对黄瓜根际土壤酶活性及细菌群落结构的影响

分别以小麦、燕麦、毛葱、芹菜、白菜与黄瓜伴生或套作,研究了不同栽培模式对黄瓜根际土壤酶活性及细菌群落结构的影响,为连作土壤环境修复提供理论依据。结果表明:小麦/黄瓜、燕麦/黄瓜伴生,毛葱/黄瓜套作显著提高了根际土壤过氧化氢酶活性（P0.05）;芹菜/黄瓜套作和小麦/黄瓜伴生显著提高了根际土壤过氧化物酶活性（P0.05）;芹菜/黄瓜套作显著提高了根际土壤脲酶活性（P0.05）;不同栽培模式均显著提高了各时期根际土壤转化酶活性（P0.05）。PCR-DGGE分析结果显示,不同栽培模式在一定程度上提高了黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性。DGGE条带测序显示,黄瓜根际土壤细菌大多与不可培养的细菌种属具有较高的同源性,测序比对推测,主要分属于-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、-变形菌纲（Betaproteobacteria）、鞘脂杆菌纲（Sphingobacteria）和芽单胞菌纲（Gemmatimonadetes）四个纲。本研究说明不同栽培模式对土壤酶活性和土壤细菌群落结构均产生一定影响,改变了土壤环境,其中小麦与黄瓜伴生栽培模式效果较好。     

甘蔗间作玉米对甘蔗根际微生物代谢功能多样性的影响

为探讨甘蔗间作玉米种植对甘蔗根际土壤微生物群落功能多样性的影响,在云南元江和陇川甘蔗种植区设置甘蔗间作玉米和单作甘蔗田间小区试验,采用Biolog技术研究了甘蔗间作玉米对甘蔗根际微生物代谢功能的影响。结果表明:陇川试验点甘蔗间作玉米田土壤微生物代谢功能多样性指数Shannon多样性指数、Simpson指数、Mc Intosh指数、Shannon均匀度指数和Mc Intosh均匀度指数分别比甘蔗单作田提高7.08%、11.25%、63.16%、1.31%和2.26%;元江试验点,甘蔗间作玉米田土壤微生物代谢功能多样性指数Shannon多样性指数、Simpson指数、Mc Intosh指数、Shannon均匀度指数和Mc Intosh均匀度指数分别比甘蔗单作田提高10.58%、48.40%、43.42%、0.20%和1.65%。由此表明甘蔗间作玉米种植提高了甘蔗根际土壤微生物的多样性。甘蔗间作玉米种植提高了甘蔗根际微生物对碳源的利用率,且元江甘蔗根际土壤微生物对碳源的利用效率低于陇川。与单作甘蔗相比,元江试验点间作甘蔗根际碳水化合物类、氨基酸类、多聚物类、胺类、羧酸类和酚酸类利用率分别提高141.71%、50.53%、62.38%、92.82%、43.21%和6.30%,陇川试验点分别提高42.90%、51.50%、33.30%、42.64%、16.72%和24.47%。其中,两个试验区间作田甘蔗根际土壤微生物对碳源D-纤维二糖、D,L-a-甘油、D-半乳糖-γ-内酯、L-丝氨酸、甘氨酰-L-谷氨酸和2-羟苯甲酸的利用率比单作显著提高100%以上。通过主成分分析,发现甘蔗与玉米间作改变了甘蔗根际微生物的群落组成及其代谢功能,且碳水化合物类、羧酸类和氨基酸这3类碳源是区分甘蔗单作和间作处理间差异的敏感碳源。陇川试验点,对土壤微生物代谢功能影响较大的碳源主要包括2种多聚化合物、6种碳水化合物、2种羧酸类化合物、4种氨基酸和1种酚酸;元江试验点,对土壤微生物代谢功能影响较大的碳源主要包括1种多聚化合物、5种碳水化合物、3种羧酸类化合物、4种氨基酸和2种胺类化合物。综上所述,宿根甘蔗间作玉米提高了甘蔗根际微生物群落的多样性,增加了根际微生物的活性,改变了微生物群落的代谢功能。研究结果可为作物间作对土壤微生物多样性分析及增产机理研究提供新的思路和理论基础。     

油葵与光果甘草间作对根际土壤酶活性及微生物 功能多样性的影响

通过盆栽试验,研究了新葵10号油葵与光果甘草间作对盐碱地根际土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响,以期为盐碱地的改良提供依据。结果表明,与单作模式相比,间作显著提高了根际土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶的活性。在144 h的温育期内,间作模式下的AWCD均高于单作模式,并显著提高了AWCD的利用率(72 h,P0.05)。与单作模式相比,间作显著提高了微生物多样性指数(S、H)。主成分分析表明,间作优化了盐碱土壤微生物群落组成;羧酸类化合物、聚合物、氨基酸和碳水化合物是间作模式下根际土壤微生物利用的主要碳源。因此,新葵10号与光果甘草间作显著提高盐碱地根际土壤酶活性和微生物多样性指数,改变了微生物群落功能多样性,对盐碱土壤质量的改良有积极作用。     

套作对黄瓜根际土壤细菌群落结构的多样性影响

以设施蔬菜中的主要栽培种类黄瓜为研究对象,以毛葱、蒜为套作作物,利用T-RFLP(末端限制性片段长度多态性,Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism)技术对套作黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性进行了研究。结果表明:套作改变了黄瓜根际土壤细菌群落结构的多样性和优势菌群结构。套种毛葱的黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性高于套种蒜的黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性;在黄瓜定植前和拉秧期,套作处理的土壤细菌群落结构多样性有比对照高的趋势,而在根瓜期和盛瓜期套作处理的土壤细菌群落结构多样性有比对照低的趋势;毛葱的套作效果最佳,蒜套作次之。套作提高了黄瓜产量。     

根系互作对谷子和花生间作体系根际微生物碳代谢的影响

间作系统因其产量优势及生态功能在全世界都广泛应用,尤其是禾本科与豆科作物的优势组合,但该间作体系中作物根系互作对碳代谢特性的影响尚不明确。通过2年田间试验结合盆栽模拟根系分隔(根系无互作;根系部分互作;根系完全互作)方法,采用Biolog技术研究了不同种植模式对谷子和花生籽粒产量、土地生产力及土壤微生物碳源利用特征的影响。2017～2018年田间试验结果表明,2种间作模式下土地当量比(LER)均大于1,尤其是谷子-花生2∶2模式LER于2018年达到1.36,表明禾本科作物谷子与豆科作物花生体系是具有产量优势的间作系统。室内盆栽研究结果表明,间作模式下谷子的生物量与产量分别增加了49.0%和92.6%,花生则增加了11.1%和44.6%,谷子与花生的收获指数(HI)也显著增加。与完全分隔无根系互作相比,根系互作促进了根际微生物碳源利用效率,谷子与花生根际微生物对31种碳源平均利用率分别增加了19.6%和72.2%。土壤微生物对6大碳源种类的平均利用以糖类和氨基酸类为主,对酚酸类利用率最低。主成分分析结果表明,间作与部分间作花生对根际土壤碳源利用率显著高于谷子与花生单作,而单作花生对碳源利用率最低。Shannon指数和Simpson指数研究结果表明,间作提高了土壤群落微生物多样性和均匀度。禾本科作物谷子与豆科作物花生间作体系通过根系互作提高了生物量积累,促进了地下部根际微生物对底物碳源利用,增强了微生物群落结构多样性,这对深入解读地下根系互作驱动的间作体系优势互补机理具有重要意义。     

肉桂酸对蚕豆枯萎病发生的影响及间作缓解机制

采用盆栽试验,研究了肉桂酸不同浓度(C0(0.0 mg kg~(-1))、C1(14.0 mg kg~(-1))、C2(28.0 mg kg~(-1))和C3(56.0 mg kg~(-1)))处理对蚕豆枯萎病发生的影响及小麦与蚕豆间作对肉桂酸自毒效应的缓解机制。结果表明:(1)蚕豆单作条件下,肉桂酸处理显著降低了根系的过氧化物酶(POD)活性并增加了丙二醛(MDA)含量,导致根系脂质过氧化伤害加剧;肉桂酸处理降低了根际微生物的活性(AWCD值)、香农(Shannon)多样性指数(H)和丰富度指数(S)并改变了微生物群落结构;肉桂酸处理显著增加蚕豆根际土壤中镰刀菌数量,提高了枯萎病病情指数并降低根系干重。(2)肉桂酸胁迫下,与单作蚕豆相比,小麦与蚕豆间作提高了蚕豆根系的POD活性,降低了MDA含量,提高了根际微生物对碳源的利用能力及根际微生物的H和S,明显改变了根际微生物群落结构;间作显著降低了蚕豆根际土壤中镰刀菌数量及枯萎病病情指数,显著增加了蚕豆地上部干重和根系干重。表明小麦与蚕豆间作一方面提高蚕豆对枯萎病菌的生理抗性,另一方面有效调节根际微生物活性和多样性,从而缓解了肉桂酸引起的枯萎病危害,促进了蚕豆生长,但间作减轻枯萎病危害的效果受肉桂酸处理浓度的影响。因此,利用非寄主作物小麦的化感效应而采取的间作模式是缓解蚕豆自毒效应的有效措施。     

小麦与蚕豆间作对根际真菌代谢功能多样性的影响

通过田间小区试验,采用Biolog FF微平板培养方法,研究小麦与蚕豆间作对小麦和蚕豆根际真菌代谢功能多样性的影响。结果表明:与单作相比,间作明显提高了小麦和蚕豆根际真菌的碳源平均利用率(AWCD),且间作提高蚕豆根际真菌活性的幅度大于小麦。与单作相比,间作显著提高了蚕豆和小麦根际真菌对Biolog FF板中聚合物、糖类、羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用;同时间作使小麦和蚕豆根际真菌对碳源的总利用强度比单作分别显著提高63.30%和52.02%,小麦和蚕豆根际真菌对Biolog FF板中6类碳源的利用强度百分比以糖类、羧酸类和氨基酸最高,分别为36.66%~45.99%、25.65%~27.70%和16.37%~20.67%。小麦与蚕豆间作显著提高了小麦和蚕豆根际真菌的香农多样性指数(H)和丰富度指数(S)。主成分分析表明,间作明显改变了小麦和蚕豆根际真菌的群落结构。小麦与间作蚕豆明显促进了小麦和蚕豆根际土壤真菌的碳源代谢强度,显著提高了根际真菌的多样性和丰富度,改变了根际真菌的群落结构,因而是一种有利于改善蚕豆连作栽培根际微生态环境的有效措施。     

不同基肥对黄瓜根际土壤微生物群落多样性的影响

分别以RAPD分子生物学方法和BIOLOG生理学方法,研究了不同基肥对黄瓜根际土壤微生物群落DNA序列多样性和群落功能多样性的影响。结果表明,在本试验条件下,基肥为75000 kg/hm2有机肥处理和75000 kg/hm2有机肥加300 kg/hm2复合肥处理最好;基肥为600 kg/hm2复合肥处理而使土壤微生物群落DNA序列丰富度指数和多样性指数显著下降,与对照的DNA序列相似系数最低;有机肥处理有利于土壤微生物群落DNA序列多样性、均匀度和黄瓜产量的提高。此外,不同基肥处理改变了土壤微生物对单一碳源的利用能力。     

小麦蚕豆间作对红壤有效磷的影响及其与根际pH值的关系

在云南红壤上采用田间小区试验,通过测定分蘖～拔节期、孕穗～抽穗期、灌浆～乳熟期不同土层深度小麦根际土壤有效磷(available phosphorus)含量和根际pH值,比较研究了小麦蚕豆间作对小麦根际土壤有效磷含量和pH值的影响,探讨了间作小麦根际pH与根际土壤有效磷之间的相互作用.结果表明,与小麦单作相比,小麦蚕豆间作显著地促进了小麦产量的提高.同时,小麦蚕豆间作促进了小麦根际土壤有效磷含量的提高,分蘖～拔节期、孕穗～抽穗期0-10 cm、10-20 cm土层单、间作差异显著;间作显著降低了分蘖～拔节期10-20 cm土层、孕穗～抽穗期0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm土层小麦根际土壤pH.分蘖～拔节期、灌浆～乳熟期,单、间作小麦根际土壤有效磷含量与根际pH呈负相关关系.试验表明,在红壤上间作小麦根际土壤有效磷含量的提高与间作降低根际pH有密切关系.     

间作小麦和接种AM真菌协同提高蚕豆抗枯萎病能力和根际微生物碳代谢活性

【目的】接种丛枝菌根 (arbuscular mycorrhizal,AM) 真菌和间作均是防治蚕豆枯萎病的有效方法,从土壤微生物学角度研究两者协同减轻蚕豆枯萎病的机理,对控制蚕豆枯萎病传播具有重要意义。【方法】利用盆栽试验方法,进行了间作和接种AM真菌摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae,Fm) 和扭形球囊霉 (Glomus tortuosum,Gt) 试验。设蚕豆单作对照 (MF)、蚕豆小麦间作 (IF)、蚕豆单作接种Fm (MFFm)、蚕豆小麦间作接种Fm (IFFm)、蚕豆单作接种Gt (MFGt)、蚕豆小麦间作接种Gt (IFGt) 6个处理。于蚕豆开花期 (生长70天) 取土壤样品,测定蚕豆幼苗生长、枯萎病发生、根际镰刀菌数量和微生物碳代谢活性。【结果】间作显著增加蚕豆幼苗干重93.0%、降低蚕豆枯萎病病情指数71.4%,接菌显著增加蚕豆幼苗干重55.3%、降低病情指数76.6%,其中接种Fm真菌对蚕豆幼苗干重的影响更大,对病情指数的抑制效果更好。间作接菌显著增加蚕豆幼苗干重100%、降低病情指数89.8%。Biolog微平板测试结果显示,间作提高根际微生物碳代谢活性32.3%;接菌提高微生物活性85.4%;间作接菌提高微生物活性122%。主成分分析结果表明,间作和接菌均明显改变了根际微生物的群落结构,并主要改变了对碳水化合物类、氨基酸和羧酸类碳源的利用。相关性分析结果显示,枯萎病发病率和病情指数与根际镰刀菌数量呈极显著正相关关系,与AWCD值、Shannon多样性指数和丰富度指数均呈极显著负相关。【结论】蚕豆与小麦间作和接菌对抑制蚕豆枯萎病和促进蚕豆生长均具有积极效应,间作显著提高了AM真菌的定殖率,二者协同提高了根际微生物活性,改变了微生物群落结构,并抑制了病原菌增殖,进而控制蚕豆枯萎病发生。     

三种不同利用方式土壤上黄瓜根际微生物群落差异

蔬菜塑料大棚是一种高度集约化利用的设施农业类型,在太湖地区一般由原来的稻麦(或油菜)轮作或露地蔬菜改变而来。稻麦(或油菜)轮作或露地蔬菜改为蔬菜塑料大棚后,土壤养分高度累积,出现了次生盐渍化和酸化的现象[1-2]。可能受土壤酸化和次生盐渍化的影响,蔬菜塑料大棚土壤     

Effect of cinnamic acid on soil microbial characteristics in the cucumber rhizosphere

In order to elucidate the effect of allelochemicals on soil microbial characteristics in the cucumber rhizosphere, the soil microbial biomass and respiration, community functional diversity and RAPD marker diversity as affected by exogenous cinnamic acid were studied. Exogenous cinnamic acid increased soil microbial respiration and the metabolic quotient, but decreased soil microbial biomass-C. Soil microbial community functional diversity and genetic diversity (as indicated by RAPD markers) were also significantly altered by exogenous cinnamic acid. These results suggest that allelochemicals can change soil microbial genetic diversity, biological activity and microbial metabolic activity, which alter soil microbial ecology and accordingly affect the growth of cucumber with accumulation in the soil of allelochemicals.     

黄瓜与西芹间作土壤细菌多样性及其对黄瓜枯萎病发生的影响

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,利用Illumina公司Miseq平台对上述不同处理土壤进行16S rDNA细菌群落多样性高通量测序分析和田间接种黄瓜枯萎病菌,探讨黄瓜与西芹间作模式土壤细菌的多样性及其对田间黄瓜枯萎病发生的影响。16S rDNA测序结果表明,黄瓜与西芹间作土壤的细菌物种总数最多,群落多样性水平最高,与对照相比显著提高了土壤细菌observed species指数、Shannon指数和Chao1指数(P0.05);Beta多样性聚类分析表明,黄瓜与西芹间作土壤的环境群落物种与黄瓜单作和西芹单作有一定差异性。在门分类水平上,共检测到45个菌门,其中变形菌门占明显优势,其次为酸杆菌门和放线菌门等;黄瓜与西芹间作土壤细菌种类所占比例最高,达98.63%。在属水平上,共检测到428类菌属,GP6、GP16、GP4、芽单胞菌属、节细菌属5属的丰度值较大;黄瓜与西芹间作土壤的节细菌属分布比例最高,红游动菌属、鞘氨醇单胞菌属和芽球菌属丰度值较大,为黄瓜与西芹间作土壤细菌明显优势菌属。田间接种黄瓜枯萎病菌试验结果表明,采用上述3种不同种植模式土壤种植黄瓜,在黄瓜苗期接种黄瓜枯萎病菌,黄瓜与西芹间作处理的黄瓜枯萎病的田间发病率较西芹单作和黄瓜单作分别降低57.03%~63.54%和66.95%~72.15%。因此,黄瓜与西芹间作增加了土壤细菌群落多样性,降低了黄瓜枯萎病的发病率,对后茬黄瓜土传病害防控具有一定科学指导意义。     

Effect of intercropping on crop yield and chemical and microbiological properties in rhizosphere of wheat (Triticum aestivum L.), maize (Zea mays L.), and faba bean (Vicia faba L.)

In this study, we investigated crop yield and various chemical and microbiological properties in rhizosphere of wheat, maize, and faba bean grown in the field solely and intercropped (wheat/faba bean, wheat/maize, and maize/faba bean) in the second and third year after establishment of the cropping systems. In both years, intercropping increased crop yield, changed N and P availability, and affected the microbiological properties in rhizosphere of the three species compared to sole cropping. Generally, intercropping increased microbial biomass C, N, and P availability, whereas it reduced microbial biomass N in rhizosphere of wheat. The rhizosphere bacterial community composition was studied by denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rRNA. In the third year of different cropping systems, intercropping significantly changed bacterial community composition in rhizosphere compared with sole cropping, and the effects were most pronounced in the wheat/faba bean intercropping system. The effects were less pronounced in the second year. The results show that intercropping has significant effects on microbiological and chemical properties in the rhizosphere, which may contribute to the yield enhancement by intercropping.