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。     

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。     

黄瓜与西芹间作对黄瓜土壤真菌ITS多样性分析

为探索黄瓜与西芹间作后对黄瓜土壤真菌多样性变化规律的影响,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,进行不同处理土壤ITS真菌群落多样性高通量测序分析。结果表明：黄瓜与西芹间作土壤真菌Alpha多样性指数降低,Observed species指数、Shannon指数、Chao1指数和Simpson指数与对照相比均达到最低值,但差异均不显著（P>0.05）。在门分类水平上,共检测到5个菌门,其中,子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为3个主要菌门;黄瓜与西芹间作处理前3个菌门所占比例最高,达95.50%。在属分类水上,共检测到329属,相对丰度比例为前12的菌属占所有检测出菌属的49.4%;黄瓜与西芹间作处理检测的菌属所占比例最高,达50.72%,其次为黄瓜单作和西芹单作,分别为50.47%和47.17%。因此,黄瓜与西芹间作处理改变了黄瓜土壤真菌群落的结构和组成,丰富了黄瓜土壤真菌的群落多样性,为以后设施黄瓜连作土壤微生态环境改善和修复提供科学依据。     

不同地点和复垦方式煤矸石山土壤中丛枝菌根真菌群落变化

以山西省大同市晋华宫人工复垦和自然恢复煤矸石山以及忻州窑自然恢复煤矸石山为研究对象,采用IlluminaMiSeq高通量测序技术对三座煤矸石山土壤AM真菌群落组成进行分析,并测定其土壤理化性质,以探究不同地点煤矸石山不同复垦方式下土壤中丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi, AM真菌）群落组成的差异及其土壤影响因子。结果表明：晋华宫人工复垦煤矸石山和忻州窑自然恢复煤矸石山AM真菌多样性指数（Chao指数和香农-威纳指数）存在显著差异,但晋华宫人工复垦和自然恢复煤矸石山AM真菌群落的多样性指数差异不显著。试验共检测到67个AM真菌OTUs,可鉴定到3个AM真菌属级分类单元,其中球囊霉属（Glomus）在晋华宫人工复垦煤矸石山、晋华宫自然恢复煤矸石山和忻州窑自然恢复煤矸石山中均为最优势菌,多样孢囊霉属（Diversispora）、类球囊霉属（Paraglomus）仅出现在晋华宫自然恢复煤矸石山。多元置换方差分析和多维尺度分析结果表明,晋华宫两种恢复方式的煤矸石山之间AM真菌群落组成差异不显著,而晋华宫与忻州窑两个地点的煤矸石山AM真菌群落组成差异显著。AM...     

新疆棉花长期连作对土壤真菌群落结构组成的影响

土传性真菌病害给新疆连作棉花造成巨大损失,为了解新疆地区棉花在长期连作过程中土壤真菌群落结构演替与作物产量的增减及病虫害的发作规律。本文利用18S r RNA-PCR-DGGE法对比研究了新疆石河子棉区分别连作0 a(未开垦土壤)、1 a、3 a、5 a、10 a、15 a和20 a棉田0~40 cm范围内4个不同深度土壤中真菌群落组成的变化规律。结果表明,相同深度的土壤样品中真菌群落结构随着连作年限的延长Shannon-Weiner多样性指数、丰富度指数和均匀度指数都表现为不同程度下降后又增加并达到新的稳定状态,其中11~20 cm深度的样品下降最多、最快。聚类分析结果表明,相同深度的土壤样品随连作年限延长也表现出快速变化后并达到新的稳定状态,其中不同深度样品中真菌群落受影响最大的连作年限不同。主成分分析显示,连作年限对真菌群落结构形成直接影响,但随着连作年限延长,样品中真菌群落结构的变化趋缓,甚至有恢复迹象。部分DGGE条带回收、测序并比对后发现,100%的序列信息都属于未培养真菌。整体上连作棉田真菌群落结构变化及演替规律与棉花连作有很强的关联性。     

黄瓜连作土壤微生物区系变化研究

研究了黄瓜根部土壤主要微生物类群随连作茬次的反应,并着重用变性梯度凝胶电泳(DGGE)监测黄瓜根际未培养优势菌群的动态变化。结果表明:随着连作茬次增加,土壤可培养微生物数量减少,其中细菌数量降低更为明显,对连作表现出较高的敏感性,放线菌对黄瓜连作反应稍滞后,至第三茬时开始呈现降低趋势。黄瓜连作致使少数真菌种群富集,同时多种真菌类群数量减少,种群变化呈现单一化趋势,多样性水平降低。DGGE分析结果表明黄瓜连作引起根际Bacillus sp.、Pseudom onas sp.和另一未培养细菌种群数量减少,而同时引起Sphingom onas sp.类群数量增加。实验结果暗示,黄瓜连作破坏根部微生物种群生态平衡,使其多样性水平降低。     

腐殖酸对花生连作地土壤真菌群落结构的影响

土传病害的绿色防控是当前农业、生态和环境领域中为建立资源节约型、环境友好型病虫害可持续治理技术体系的重要组成部分。将来自藓类泥炭和风化煤的腐殖酸添加至两个花生种植年限的土壤中（1年和6年）,进行室内恒温培养。对土壤真菌进行内部转录间隔区（internal transcribed spacer,ITS）测序,运用非参数多因素方差分析（PerMANOVA）、相关性分析等方法阐释腐殖酸对土壤真菌群落的影响。结果表明：腐殖酸的添加显著影响了培养94 d以后的土壤真菌群落结构,而添加量对4个培养时间点的土壤真菌群落结构均可产生显著影响;同时腐殖酸显著改变了部分真菌属的相对丰度。腐殖酸对土壤真菌功能的影响,主要表现为显著改变了土壤中真菌功能营养型的组成。其中,随着腐殖酸添加量的增加,土壤植物病原菌的相对丰度均显著降低;相关性分析表明腐殖酸添加量与致病菌镰刀属（Fusarium spp.） 和丝核菌属（Rhizoctonia spp.）的相对丰度呈显著负相关,而与拮抗菌青霉属（Penicillium spp.）的相对丰度呈显著正相关。本研究表明,特定腐殖酸在适当添加量下可显著改变花生地的土壤真菌群落结构和功能营养型组成,尤其是降低了土壤中植物病原菌的相对丰度,但影响程度因花生种植年限的长短而异。本研究结果为腐殖酸生态功能应用拓展提供了理论依据,为土传病害绿色防控技术的研发提供新的视角。     

连作和轮作对云南三个马铃薯主栽品种根际土壤真菌群落结构的影响

马铃薯连作导致土壤微生物群落结构失衡、土传病害加重以及土壤退化,作物轮作可以缓解这些负面影响。为探讨连作、与苦荞轮作对云南地区3个马铃薯主栽品种(合作88、丽薯6号、青薯9号)土壤微生物群落结构的影响,采用高通量测序技术,对根际土壤真菌群落结构进行研究。结果表明,连作分别增加了合作88土壤中被孢霉门(Mortierellomycota)、子囊菌门中未分类属(unclassified_Ascomycota)、孢霉属(Mortierella)丰度的4.30%、113.82%、1.60%,轮作合作88(HZ88)-苦荞(KQ)和KQ-HZ88分别下降31.06%和45.01%、87.04%和7.14%、40.43%和45.53%;连作增加了丽薯6号土壤中子囊菌门(Ascomycota)丰度的7.57%,轮作丽薯6号(LS6H)-KQ和KQ-LS6H分别下降50.72%和1.22%;连作增加了青薯9号土壤中担子菌门(Basidiomycota)、罗兹菌门(Rozellomycota)丰度的11.35%、50.79%,轮作青薯9号(QS9H)-KQ和KQ-QS9H分别下降22.12%和52.59%、74.22%和22.22%。此外,与HZ88-HZ88、LS6H-LS6H、QS9H-QS9H连作相比,轮作HZ88-KQ和KQ-HZ88、LS6H-KQ和KQ-LS6H、QS9H-KQ和KQ-QS9H土壤中Ascomycota的丰度分别显著降低46.07%和9.11%、53.59%和18.13%、9.44%和-12.87%;癣囊腔菌属(Plectosphaerella)丰度分别显著降低94.27%和17.41%、86.07%和45.17%、63.11%和-427.04%;unclassified_Ascomycota丰度分别显著降低94.64%和74.97%、97.34%和22.97%、85.73%和-32.56%。土壤真菌群落结构的变化可能是引起云南地区马铃薯连作障碍的重要原因之一,轮作可以对此进行有效缓解。     

温室土壤连作对黄瓜主要病害的影响

在温室条件下,通过田间系统观察和室内测定相结合的方法,研究了不同连作年限温室土壤对黄瓜主要病害发生的影响.结果表明:随种植年限的延长,土壤中病原微生物数量增加,是导致黄瓜土传病害加重的主要原因;黄瓜植株生长发育不良,黄瓜的光合速率及抗性酶活性降低,植株自身抗病性下降,是引起黄瓜病害发生加重的内因;温室内温度降低、湿度提高、光照下降,是导致黄瓜病害发生加重的外部条件.随着连作年限延长,黄瓜病害发生依次加重,土传病害对连作的反应比气传病害敏感,病害是土壤连作障碍的重要原因之一.     

种植模式对当归根际土壤真菌群落与功能类群的影响

再植障碍问题限制了当归产业健康发展。为了建立高效种植方式,在甘肃渭源县设置5种种植方式[A：豌豆-小麦-当归;B：豌豆-蒙古黄芪-当归;C：豌豆-马铃薯-当归;D：豌豆-当归-当归（对照）;E：豌豆-休耕-当归],采挖期通过Illumina Hisqe 2500高通量测序平台测定了不同种植模式下当归根际土壤真菌ITS1变异区的基因序列,分析不同种植方式对当归根际土壤真菌群落和功能差异性的影响。结果表明：（1）5种种植方式下当归根际真菌多样性差异不大,较对照D处理,A、B、C和E处理的Chao1指数、Ace指数和Shannon指数较低,Simpson指数较高。（2）5种种植方式下当归根际土壤真菌群落隶属于11门167属,其中,子囊菌门（Ascomycota）、被孢菌门（Mortierellomycota）、担子菌亚门（Basidiomycota）和壶菌门（Chytridiomycota）为优势门;被孢霉属（Mortierella）、四枝孢属（Tetracladium）为优势属。（3）冗余度分析发现：在门水平影响土壤真菌群落结构组成的主要因子为速效钾、电导率、pH值,在属水平影响土壤真菌群...     

黄土高原大棚黄瓜不同年限连作对土壤主要理化性状的影响

采用大棚试验和室内分析相结合的方法，分别对位于黄土高原上的庆阳市周边地区不同年限连作黄瓜大棚土壤的主要养分含量状况、水稳性团粒结构及盐积状况进行调查分析。结果表明，随着连作年限的增加，土壤主要养分含量有增加的趋势；2～0．25mm水稳性团粒增加，土壤物理性能有所改善；盐分积累，土壤化学性质变劣。     

设施西瓜连作土壤生化性质及微生物群落变化

为探索设施连作西瓜土壤微生态环境变化,通过高通量测序对连作组(连作10年设施西瓜土壤)和对照组(连作10年设施西瓜棚外相同土质的露天西瓜土壤)样品进行测序分析,比较2组土壤细菌和真菌的群落结构差异,测定土壤理化性质及酶活性。结果表明,连作组土壤pH、铵态氮、速效钾、微生物量碳、土壤酶活性极显著低于对照,而硝态氮和有效磷极显著高于对照组。连作组土壤中细菌ACE指数和Chaol指数均极显著高于对照组,土壤中真菌ACE指数、Chaol指数、Simpson指数和Shannon指数均低于对照组。土壤微生物优势物种组成改变,连作组土壤细菌变形菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门及硝化螺旋菌门相对丰度较对照组分别增加了9.80%、20.83%、21.76%和27.12%(P<0.05),而酸杆菌门和疣微菌门较对照组分别减少了21.7%和26.27%(P<0.05);连作组土壤真菌子囊菌门相对丰度较对照组增加了10.96%(P<0.05),担子菌门和罗兹菌门的相对丰度分别较对照组减少了13.42%和93.77%(P<0.05)。相关性分析显示,优势菌门除Latescibacteria和己科河菌门丰度与所有土壤环境因子相关性均不显著外,其他优势菌群都与所测土壤环境因子(有机质除外)存在密切相关关系,土壤pH、铵态氮、有效磷、速效钾是影响土壤中微生物群落的主要因素,担子菌门和绿弯菌门能够指示土壤微生物量,微生物群落结构的变化对土壤酶活性有较大的影响。综上,设施西瓜连作10年土壤理化性质、酶活性及微生物群落结构皆显著变化,西瓜连作障碍是多种因素综合作用的结果。     

平衡施肥对连作日光温室黄瓜产量、品质及土壤理化性状的影响

以农户习惯施肥为对照,采用多点试验,研究目标产量法和数学模型法平衡施肥对连作日光温室黄瓜产量、品质及土壤性质的影响。结果表明,平衡施肥对黄瓜有明显增产、节本增效、改善品质、缓解土壤养分和盐分积累的作用。数学模型法平衡施肥在温室连作年限较长或土壤养分较高的条件下适用,目标产量法平衡施肥在温室连作年限短且土壤养分含量较低条件下适用。目标产量法较农户习惯施肥黄瓜增产5.4%～30.8%,减少化肥投入734～59 253元·hm-2,黄瓜硝酸盐含量降低20.8～145.3 mg·kg-1,VC和总糖含量分别提高0.2～2.5 mg·(100g)-1和0.11%～0.47%;数学模型法较农户习惯施肥黄瓜增产7.6%～34.7%,减少化肥投入944～59 463元·hm-2,黄瓜硝酸盐含量降低14.0～147.0 mg·kg-1,VC和总糖含量分别提高0.4～3.5 mg·(100g)-1和0.14%～1.11%。黄瓜拉秧期平衡施肥与对照相比,土壤养分和电导率明显降低。河北省日光温室黄瓜土壤全盐量与电导率呈极显著直线正相关(R=0.949 5),可以用电导率代替全盐作为反映土壤盐渍化程度的主要指标之一。     

长期连作及强还原土壤灭菌处理对烤烟根际土壤真菌群落的影响

烤烟是重要的经济作物,连作障碍已成为限制其产业发展的主要原因之一,研究长期连作及强还原土壤灭菌处理(RSD)对烤烟根际土壤真菌群落的影响,为缓解烤烟连作障碍提供理论基础。选取烤烟连作 3、5和 7年根际土壤分析理化性质和真菌群落演替规律。选取烤烟连作 3年样地实施强还原土壤灭菌处理(RSD),与未处理(3年)对比,以此评价 RSD修复效果。结果表明:(1)连作处理显著降低烤烟根际土壤 pH及总碳和总氮的含量,RSD处理较未处理(3年)显著提升土壤总碳和总氮的含量。(2)测序结果表明,连作处理显著促进真菌群落 Alpha多样性,主坐标轴分析和聚类分析表明连作处理显著改变真菌群落结构,真菌群落相对丰度的变化及 FUNGuild数据库比对结果表明,连作处理促使病原菌丰度增加。(3)与未处理(3年)相比,RSD处理显著降低真菌群落多样性和病原菌丰度。(4)相关性热图分析表明病原菌相对丰度与 pH、总碳和总氮含量呈显著负相关。因此,长期连作烤烟导致根际土壤质量退化,造成病原菌增多;RSD处理对连作土壤的质量和真菌群落具有良好的修复效果。     

"秸秆降解生防菌强化技术"对黄瓜连作土壤微生物区系的影响

"秸秆降解生防菌强化技术"(BS)近年在我国北方冬季温室栽培中广泛使用, 具改良土壤、减轻病害、改善品质、提高产量等多方面的效果。为探讨应用该技术后对黄瓜连作土壤中微生物区系的影响, 本研究采用平板培养计数与末端标记限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析相结合的方法, 检测了黄瓜连作土壤中真菌、细菌、放线菌以及生防菌和病原菌的数量动态。结果表明, BS处理土壤后, 在连作第2茬时, 土壤中真菌群体总量比第1茬显著减少; 细菌总量比第1茬显著增加。细菌与真菌数量比值(B/F值)在连作两茬时明显升高, 土壤表现为"细菌型"; 连茬土壤中两种生防菌的含量保持相对稳定; 枯萎病原菌数量在连作两茬时与其他处理和对照相比有所降低, 但不显著; 处理后土壤细菌多样性在第2茬时显著升高, 并能促进TRF139等有益菌群增殖, 抑制TRF341和TRF501等有害菌群增殖。BS处理土壤能明显提高连作黄瓜的产量并降低根结线虫的病情指数, 在第3茬时产量比对照增加25.9%, 病情指数比对照减少71.4%。生防菌与秸秆配合使用对黄瓜连作土壤微生物的数量和群落结构影响显著, 在一定的连作茬数内能够保证生防菌有效定殖, 抑制病原菌数量增长, 提高土壤微生物多样性, 使土壤微环境达到相对健康的状态。     

番茄连作对日光温室土壤微生物及土壤理化性状的影响

对大庆地区具有代表性的温室进行调查研究,了解不同种植年限对番茄温室土壤微生物及土壤理化性状的影响,为解决温室土壤连作障碍问题奠定理论依据。结果表明,随着种植年限增加,细菌、真菌的数量及土壤速效钾、有效磷、碱解氮、有机质、盐分的含量呈增加趋势,种植年限为10年分别是对照(露地菜田)的2.14、1.33、2.18、2.09、1.96、2.86、9.5倍,土壤p H值相反,种植年限为10年比对照下降了0.64,但放线菌数量与B/F值[(细菌+放线菌)/真菌]在第5年与第7年达到最高,呈现先增高再降低的趋势,分别比对照增加了34.12%、44.26%;随着土壤深度的增加,土壤微生物数量及土壤速效钾、有效磷、碱解氮、有机质、盐分含量降低,土壤含水量、p H值增加。综合分析番茄连作对土壤微生物和土壤理化性状的影响,番茄连作6年后出现一定程度的连作障碍问题。     

Vermicompost improves microbial functions of soil with continuous tomato cropping in a greenhouse

Purpose

At present, the improvement of soil microbial function by the application of vermicompost in long-term monoculture system is rarely reported. We took advantage of a greenhouse pot experiment that examined the effects of vermicompost on soil microbial properties, enzyme activities, and tomato yield.

Materials and methods

Three soils subjected to 0, 5, and 20 years of continuous tomato cropping in a greenhouse were collected for a pot experiment. Treatments include chemical fertilizer (CF), vermicompost (VM), and poultry manure compost (PM). No fertilization was established as a control (CK). Biolog Eco microplates were used to measure soil microbial function.

Results and discussion

The results showed that compared to the CF and PM treatments, the VM treatment increased the abundances of bacteria (Bac, average 41% and 103%, respectively) and actinomycetes (Act, average 8.59% and 16.36%, respectively), while decreased the abundance of fungi (Fun, average 39% and 29%, respectively), and had the highest ratio of bacteria to fungi. Soil microbial activity, which was represented as the average well color development (AWCD), and microbial functional diversity were higher in the VM treatment than in the CF and PM treatments. The VM treatment led to greater improvement in soil health than the PM treatment, which expressed as the higher utilization of carboxylic acids and phenolic compounds in each type of soil. Catalase (Cat) and polyphenoloxidase (Ppo) activities in the VM treatment were significantly higher than those in the CF and PM treatments. We also found that the soil Cat activity, pH, available P, acid phosphatase (Pac) activity, and Ppo activity were important contributors to variation in the microbial population. Moreover, compared to CK, fruit yield in the VM treatment increased by 74%, 43%, and 28% in soils subjected to 0, 5, and 20 years of planting, respectively.

Conclusions

Our findings indicated that vermicompost can replace poultry manure compost to improve soil quality in greenhouse due to the ability of vermicompost to improve soil microbial functions.