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。     

长期单作对枸杞园不同土层土壤微生物代谢活性和多样性的影响

土壤微生物群落多样性及其活性对维持农田土壤生态系统稳定和功能至关重要。前期研究表明，长期单作可导致枸杞园土壤微生物多样性降低和群落结构变异，但对其如何影响土壤微生物代谢活性尚不明确。为研究微生物代谢活性对长期单作的响应，利用Biolog Eco平板分析了枸杞园表层（0~20 cm）和亚表层（20~40 cm）土壤微生物底物利用谱（CLPP）的年代变化规律。结合土壤酶活性和理化性质测定和分析，探索了土壤微生物底物利用谱变化的驱动因子。结果表明，长期单作促进了枸杞园表层土壤微生物群落的代谢活性（P<0.05），但不影响亚表层土壤微生物的代谢活性和Shannon指数。随种植年限增加，表层土壤微生物对吐温80和衣康酸的代谢活性增加，而亚表层土壤微生物对D-葡萄氨酸和苯乙基胺的利用显著降低（P<0.05）。对不同碳源类型的分析发现，长期单作抑制了枸杞园表层和亚表层土壤微生物对多聚物的利用能力（P<0.05），说明土壤微生物对复杂有机物的降解能力可能受到干扰。变差分解分析表明，土壤理化性质和真菌丰度是驱动枸杞园土壤微生物代谢多样性变异的主要因子。这些结果表明长期单作干扰了枸杞园，尤其是亚表层土壤微生物的代谢活性，影响了其对复杂有机物的分解过程。在长期单作下，枸杞园亚表层土壤的植物-土壤负反馈作用可能更加严重，应受到更多关注。     

枸杞叶片酚酸类物质的自毒作用分析

自毒作用是植物连作障碍形成的主要原因之一,严重影响植物生长和粮食生产。前期研究结果表明,土壤微生物多样性下降、土传病害加重是枸杞园连作障碍形成的重要原因,但枸杞残体的自毒作用及其物质基础目前仍不明确。为探讨自毒物质的主要来源,本研究对比分析了枸杞(Lycium barbarum L.)叶、茎、根等组织浸提液对枸杞幼苗生长的影响。浓度梯度试验结果表明,叶片浸提液的抑制效应高于根、老根皮及茎浸提液。向无枸杞种植历史的农田土壤中添加枸杞叶片干粉能够显著抑制枸杞幼苗生长及叶片光合作用,证实了枸杞叶片具有自毒作用。联合UPLC-QTOF-MS和GC-TOF-MS技术对生长季末期枸杞叶片进行代谢组分析,共鉴定出有机酸112种、醇类41种、氨基酸37种、醛酮类28种和糖类48种。对其中24种有机酸及衍生物的分析发现,20种有机物能够不同程度抑制枸杞幼苗初生根生长。其中水杨酸、邻苯二甲酸、对羟基苯甲酸和香豆素在浓度低至10μmol/L时仍具显著抑制效应。UPLC结果进一步显示,长期连作导致枸杞园土壤香豆素、水杨酸、苯甲酸、阿魏酸和香豆酸积累。此外,土壤总酚酸含量也随种植年限增加显著增加。这些结果表明土...