轮作与连作对烟田土壤微生物区系及多样性的影响

为探讨轮作与连作对烟田根际土壤微生物群落的影响,采用实验室微生物培养联合微生物高通量测序技术,分析了玉米-烤烟轮作和烟叶连作对烟株根际土壤微生物数量、群落结构及其多样性的影响。研究结果表明,轮作烟田根际土壤中可培养细菌和放线菌数量均高于连作烟田根际土壤,但真菌数量低于连作烟田。土壤高通量测序结果表明,轮作烟田根际土壤真菌和细菌群落多样性均高于连作烟田;在烟株的生长过程中,轮作和连作烟田在旺长期和成熟期微生物群落相似度降低。相较于黑胫病/根腐病/根结线虫发病率较高(36. 67%)的连作烟田来说,轮作烟田发病率较低(0%),进一步分析真菌和细菌群落结构发现,轮作烟田根际土壤中拮抗菌如Sphingomonas (鞘脂单胞菌属)、Pseudomonas (假单胞菌属)、Aspergillus (曲霉属)等相对丰度均高于连作烟田,而连作烟田根腐病病菌Pythium (腐霉属)丰度较高。     

施用解淀粉芽孢杆菌对烟株生长和根际土壤微生物区系的影响

为进一步提高烟叶品质及产量,研究了施用解淀粉芽孢杆菌生物菌剂对烟株根际土壤微生物区系、烟叶农艺性状以及产量、质量的影响。结果表明,施用生物菌剂(处理T)和未施用生物菌剂(对照C)烟田根际土壤中可培养微生物数量随着烟株生长均呈现先增加后减少的趋势,细菌和放线菌数量在团棵期达到最大,而真菌数量在旺长期达到最大。宏基因组微生物分类测序结果表明,施用生物菌剂对土壤微生物群落结构产生一定的影响,特别是在属水平上。Sphingomonas(鞘氨醇单孢菌属)作为降解土壤有毒物质最有效的细菌属,成熟期处理T比对照C高15.53%;Gibberella(赤霉菌属)作为促进植物生长的真菌属,旺长期处理T比对照C高1 058.60%,且这个时期烟株的农艺性状也表现为处理T优于对照C。处理T烟叶产值比对照C高77.69%。可见,通过施用解淀粉芽孢杆菌菌剂可以改善土壤微生物结构、提高有益菌的含量,改善烟草的农艺性状,进而提高烤烟的产量。     

健康烟田与易感黑胫病烟田烟株不同生长时期根际土壤微生物区系变化规律

为控制烟草黑胫病的发生,研究了健康烟田与易感病烟田烟株生长过程中根际土壤微生物区系的变化。通过对根际土壤中可培养微生物数量的检测和土壤宏基因组测序,分析烟田根际土壤在烟株生长过程中微生物数量、群落结构及其多样性的变化。结果表明,在烟株生长过程中根际土壤可培养微生物数量先增加后减少,旺长期达到最大值,且健康烟田根际土壤中可培养细菌和放线菌数量大于易感病烟田,成熟期易感病烟田中可培养真菌数量显著高于健康烟田。土壤宏基因组测序结果表明,在烟株整个生长过程中微生物多样性逐渐降低,且健康烟田细菌多样性大于易感病烟田,成熟期健康与易感病烟田根际土壤微生物群落结构差异性较大,易感病烟田根际土壤中病原菌丰度随烟株生长迅速增加,成熟期病原菌占60.43%,发病率为60%,健康烟田根际土壤病原菌丰度仅为0.32%,发病率为0.4%。由此可以看出,土壤微生物群落结构改变、多样性降低、病原菌增加,是造成烟草黑胫病发生的主要原因。     

烟株生长过程中土壤微生物的变化特征

为有效防治烟草青枯病等土传病害,探究了烟株生长过程中土壤微生物的变化特征。分别在烟株不同生长期采集根部土壤进行可培养微生物数量测定和16S/18S rDNA基因测序,以分析烟株生长过程中微生物数量、多样性以及群落结构的变化。结果表明,可培养细菌、放线菌数量随烟株生长先增多后减少,其中旺长期数量最多;真菌数量先减少后增多,以旺长期数量最少。细菌群落多样性无明显变化,真菌群落多样性在旺长期最低。微生物群落结构在旺长期变化较大,细菌优势菌群Acidobacteria(酸杆菌门)丰度较团棵期减少30%±12%,Actinobacteria(放线菌门)丰度增加116%±19%,真菌优势菌群Ascomycota(子囊菌门)丰度增加57%±36%,norankk-Fungi丰度减少83%±17%。烟株生长发育改变了土壤微生物的数量和群落结构,旺长期微生物群落结构的改变与青枯病发生存在一定联系,特别是真菌优势菌的变化可能会影响青枯病的发生。     

施用石灰氮对烟株生长和根际土壤微生物区系的影响

为了有效防治烟草黑胫病和根结线虫病,提高烟叶的产量和质量,研究了烟苗移栽前施用石灰氮对烟株根际土壤微生物区系、烟株农艺性状及病害发生情况的影响。结果表明,施用石灰氮(处理T)烟田从移栽前到团棵期烟株根际土壤细菌、真菌、放线菌数量分别减少了87.0%、89.8%、87.3%,但随着烟株生长逐渐恢复;正常施肥(对照C)烟田烤烟团棵期真菌数量较移栽前减少了82.1%,而细菌和放线菌的数量变化差异不显著。在烟株生长中后期,总体上处理T烟田的微生物含量低于对照C。宏基因组微生物分类测序结果表明,施用石灰氮对烟株根际土壤微生物数量和群落结构都有影响,且对真菌影响更明显。在烟株生长过程中门水平上的优势细菌和真菌分别有Proteobacteria、Acidobacteria、Firmicutes、Actinobacteria、Gemmatimonadetes、Planctomycetes、Bacteroidetes和Ascomycota、Basidiomycota、Zygomycota、Chytridiomycota、Blastocladiomycota。烟株农艺性状和成熟期烟株病害情况表明,施用石灰氮对烟株的生长产生了影响,团棵期处理T株高显著高于对照C;处理T烟株根结线虫病的发病率仅为对照C的1/2,黑胫病的发病率显著低于对照C。可见,施用石灰氮可以降低烟株根际土壤微生物的数量,并有效预防烟草根结线虫病和黑胫病的发生。