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。     

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。     

黄瓜和西芹间作对黄瓜生长及枯萎病发生的影响

为研究黄瓜与西芹间作对黄瓜生长、黄瓜枯萎病菌化感作用及田间黄瓜枯萎病发生的影响,本试验采用室内不同土壤浸提液培养黄瓜枯萎病菌和田间测定黄瓜生长与枯萎病病情指数的方法,探讨与西芹间作土壤浸提液对黄瓜枯萎病菌的化感作用和田间防病效果。结果表明:与西芹间作促进了黄瓜营养生长,降低了第1雌花节位,增加了1~30节内雌花数;与西芹间作土壤浸提液培养的黄瓜枯萎病菌菌落直径最小,分别与西芹单作和黄瓜单作达显著性差异(P0.05);黄瓜与西芹间作土壤的乙醇、丙酮和蒸馏水浸提液均对黄瓜枯萎病菌具有一定化感作用,且表现为抑制作用,化感效果可达38.11%~75.90%;且乙醇浸提液培养的枯萎病菌菌落直径最小,与丙酮和蒸馏水浸提液达极显著差异(P0.01)。采用上述3种土壤田间种植黄瓜,在黄瓜第1片真叶期接种黄瓜枯萎病菌,降低了黄瓜枯萎病的病情指数,对比黄瓜单作和西芹单作的抑病效果可达57.03%~72.15%。因此,黄瓜与西芹间作对黄瓜枯萎病菌具有一定化感抑制效果,能够有效降低田间黄瓜枯萎病的发生,为黄瓜土传病害的化感防控提供科学依据。     

马铃薯||玉米间作对土壤细菌多样性的影响

为探明连续马铃薯、玉米单作及间作种植对土壤细菌群落组成的影响,利用IonS5~(TM)XL高通量测序平台,分析了单作玉米(M)、单作马铃薯(P)、马铃薯||玉米间作(PM)下,土壤细菌群落组成以及多样性间的差异。结果表明:与单作相比,马铃薯||玉米间作土壤有机质含量显著升高(P0.05),但土壤全氮、碱解氮、全磷、速效钾、土壤pH等没有显著变化。所获得的56 787个土壤细菌可操作分类单元(OTUs)共分为46门、55纲、114目、208科、455属。土壤变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)细菌占总相对丰度的57.68%～65.11%,为优势菌门;间作对土壤细菌群落多样性(香农指数、辛普森指数)、丰富度(ACE指数和Chao1指数)无显著影响,但改变了基于门、属水平上的细菌群落组成。与单作马铃薯相比,间作显著降低了土壤变形菌门(Proteobacteria)相对丰度(P=0.023),提高了浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度(P=0.043)。在属水平上,相对丰度较低的芽单胞菌属(Gemmatimonas)、Candidatus Solibacter属更易受到种植方式的影响;间作提高了节杆菌属(Arthrobacter)、芽球菌属(Blastococcus)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度。随细菌群落结构变化,细菌群落功能上出现差异,通过KEGG功能预测共得到7个一级功能层, 35个二级功能层,表现出功能上的丰富性,土壤细菌群落在代谢、遗传信息处理和细胞过程方面功能活跃。7个一级功能层中的代谢功能组在马铃薯||玉米间作与马铃薯单作间有显著差异。利用前向选择,经蒙特卡罗检验表明,连续马铃薯、玉米单作及间作栽培5年后的土壤各理化性状指标与土壤细菌群落组成、多样性间的相关性均不显著。连续马铃薯||玉米间作及单作5年条件下土壤细菌群落组成的变化是由马铃薯||玉米间作作物种间互利和竞争关系而驱动的。     

福建典型茶园土壤真菌群落特征对不同活性有机碳组分的影响

选择福鼎市白琳镇、磻溪镇、管阳镇、太姥山镇和点头镇5个乡镇典型茶园土壤作为研究对象,分析茶园土壤中真菌群落特征及其对不同活性有机碳组分的影响。结果表明：①茶园土壤中易氧化态有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)含量均值分别为6.11 mg/g、200.85 mg/kg和68.27 mg/kg,EOC/SOC、MBC/SOC、DOC/SOC占比均值分别为34.05%、1.14%、0.42%;②茶园土壤真菌群落OTU数为点头镇>白琳镇>管阳镇>太姥山镇>磻溪镇,其中优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),优势菌属为原隐球菌属(Saitozyma)、被孢霉属(Mortierella)和Pleuroascus,不同茶园土壤中的真菌群落组成结构相似,但真菌多样性指数差异显著(P<0.05);③真菌群落多样性特征方面,EOC、DOC含量与真菌群落多样性存在显著相关性(P<0.05);在真菌群落组成结构方面,Pleuroascus、Cpronia、Chloridum、Cladophialophora相对丰度与DOC、MBC含量呈显著正相关(P<0.05),Moritierella、Westerdykella相对丰度与DOC、MBC含量呈显著负相关(P<0.05);在真菌群落功能预测方面,腐生营养型真菌对土壤不同活性有机碳组分的积累影响显著。     

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...     

吉林省玉米种植区土壤真菌群落多样性变化及其驱动因子

[目的] 探索影响吉林省玉米主产区土壤真菌群落结构的主要驱动因子,为该省土壤质量恢复提供理论依据。[方法] 根据吉林省的生态环境和气候因素,将吉林省分为东部湿润山区、中部半湿润平原区和西部半干旱平原区,以这3个区域的玉米种植区土壤为主要研究对象,采用高通量测序技术,分析了土壤真菌群落组成,并通过典范对应分析法进一步分析化学性质、酶活性特征、以及环境因子对真菌群落的影响。[结果] 3个玉米种植区的土壤化学性质和酶活性特征的差异性显著;土壤真菌多样性差异不显著,真菌菌群丰度呈现自西向东逐渐降低的趋势;在各水平分类上,子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为土壤优势真菌菌门,且西部半干旱平原区的子囊菌门类群显著高于中部半湿润平原区,担子菌门与之相反;粪壳菌纲（Sordariomycetes）为优势菌纲,呈现自东向西逐渐增加的趋势;酵母菌属（Guehomyces）是优势菌属,表现为：中部种植区 > 西部种植区 > 东部种植区。[结论] 吉林省玉米种植区土壤真菌类群变化的主要气候驱动因子是积温、无霜期和年均温度,土壤化学性质的主要驱动因子是土壤pH值。     

不同作物间作对黄瓜病害及土壤微生物群落多样性的影响

分别采用RAPD和T-RFLP技术,研究了小麦、毛苕子和三叶草分别与黄瓜间作对黄瓜病害、黄瓜根际土壤微生物群落多样性和黄瓜产量的影响。结果表明,小麦、毛苕子与黄瓜间作均能提高黄瓜根际土壤微生物群落多样性,其中,小麦-黄瓜间作对黄瓜根际土壤微生物群落多样性的影响最为突出;3种作物分别与黄瓜间作均显著提高了黄瓜产量(p<0.01),其中小麦-黄瓜间作的产量优势最强;同时,3种作物分别与黄瓜间作均降低了黄瓜角斑病、白粉病、霜霉病和枯萎病的病情指数和尖孢镰刀菌的数量。间作有利于提高土壤微生物群落的多样性、减轻病害、提高黄瓜产量。     

酒糟有机肥施用对植烟土壤养分和真菌群落结构的影响

为探究酒糟有机肥在烟田的实际应用效果以及对植烟土壤微生物群落的影响,通过设置酒糟有机肥施用量0和1.5 t/hm²的田间试验,利用高通量测序技术探讨了酒糟有机肥施用对土壤真菌多样性以及群落组成与结构的影响。结果表明：施用酒糟有机肥增加了土壤有机质和全碳含量,对真菌Chao1和Shannon指数没有显著影响,但改变了烟草不同生长时期(团棵期、旺长期、成熟期)土壤真菌群落的组成。施用酒糟有机肥增加了团棵期被孢霉门(Mortierellomycota)和罗兹菌门(Rozellomycota)相对丰度,提高了成熟期篮状菌属(Talaromyces)和Rhodosporidiobolus属相对丰度。土壤有效磷是驱动土壤真菌群落组成结构的主导因子。     

间作刺槐对魔芋根际细菌群落结构及软腐病发生的影响

为研究间作刺槐对魔芋根际细菌群落结构的影响及其与软腐病的关系,以深入理解特定作物间作模式下的根际微生态特征。本试验设置塑料膜全隔（单作）、尼龙网网隔（半间作）和无隔（间作）3种刺槐‖魔芋根系分隔处理,采用高通量测序和荧光实时定量PCR(qRT-PCR)技术分析不同处理魔芋根系和根际土壤细菌多样性、群落组成和土壤氮循环相关基因表达丰度。结果表明,魔芋根系和根际土壤细菌α多样性指数均随着根系互作加强而明显提高。无隔处理根际细菌群落β多样性与全隔处理有明显差异。戴沃斯菌属（Devosia）、极地所菌属（Pricia）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、链霉菌属（Streptomyces）及溶杆菌属（Lysobacter）相对丰度值在所有处理根系和土壤中均较大;原小单孢菌属（Promicromonospora）相对丰度在网隔处理土壤中最高;链霉菌属、根瘤菌属（Rhizobium）和溶杆菌属相对丰度在网隔和无隔魔芋根系和土壤中较大。与全隔相比,无隔处理显著提高了土壤氮循环相关固氮酶基因（nifH）、亚硝酸还原酶基因（nirS）、氧化亚氮还原酶基因（nosZ）和氨单加氧酶基因（AOA amoA...     

Pineapple–banana rotation reduced the amount of Fusarium oxysporum more than maize–banana rotation mainly through modulating fungal communities

Continuous cropping with banana results in an enrichment of Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4 (FOC) in soil, causing the soil-borne disease Fusarium wilt. Crop rotation has been an effective method of controlling various soil-borne diseases. However, no information is currently available concerning variations in soil microbial community structure in banana crop rotations. Thus, the influence of two-year crop rotation systems of pineapple–banana and maize–banana on the population density of FOC and soil microbial community structure was investigated to identify which rotation system is more effective in FOC suppression and differences in microbial community composition among different rotations. Bacterial and fungal communities were interrogated by pyrosequencing of the 16 S RNA gene and the internal transcribed spacer (ITS) region. The pineapple–banana rotation was more effective than maize–banana in reducing FOC abundances and suppressing Fusarium wilt disease incidence. Allelopathic effects of pineapple root exudates on FOC were not observed. Greater fungal community variations than bacterial were identified between the two rotation systems, suggesting that fungal communities may play a more important role in regulating FOC abundances. Furthermore, in the pineapple–banana rotation, Acidobacteria, Planctomycetes, Chloroflexi phyla, Gp1, Gp2 and Burkholderia bacterial genera increased while the fungal phyla Basidiomycota, (esp. Gymnopilus) increased and Sordariomycetes decreased. Such changes may be important microbial factors in the decrease in FOC.     

土壤生物消毒对土壤改良、青枯菌抑菌及番茄生长的影响

针对目前作物集约化和单一化种植所造成的土壤连作障碍以及退化问题,通过土壤培养试验和田间试验研究了土壤生物消毒(土壤中添加2%的米糠、麦麸、茶籽麸后覆盖塑料薄膜,以不添加物料不覆盖为对照)对土壤特性、防控青枯病、番茄生长及产量和品质的影响,以期为土壤生物消毒法的理论研究和实践应用提供参考。结果表明,与对照相比,不同土壤生物消毒处理均能显著提高土壤温度、pH和电导率,降低土壤Eh,显著减少土壤中97.27%~99.14%青枯菌数量;同时显著增加土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量,而对全磷和全钾影响不显著。不同土壤生物消毒处理能显著降低青枯病发病率29.41%~42.65%。此外,土壤生物消毒显著提高番茄叶片F_v/F_m,对光合参数净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度影响不显著;显著增加番茄株高(16.90%~29.15%)和产量(41.41%~56.25%);果实糖酸比、可溶性糖含量也有所增加。以添加麦麸的生物消毒在提高pH、防控青枯病及提高产量的效果最佳。综合来看,作为一种非化学土壤消毒方法,土壤生物消毒在改良土壤、防控土传病害青枯病和促进番茄生长方面表现出较好的优势,值得推广应用。     

Intercropping with garlic alleviated continuous cropping obstacle of cucumber in plastic tunnel

Abstract

Continuous cropping obstacle is prevalent for protected cultivated cucumber in China. Intercropping garlic may effectively relieve this obstacle due to its allelopathic and antimicrobial effects. A two-growing season investigation was carried out during autumn 2009 to spring 2010 in plastic tunnel to determine the effects of intercropped garlic and green garlic on the overall growth of cucumber and soil biological properties. Results showed that green garlic exhibited the inhibitory effect on the growth of cucumber in spring cultivation 2010. Garlic–cucumber intercropping system increased yield of cucumber differently depending on garlic cultivars, with only cv. G005 showing significant increase (13.4%). Intercropping systems were evaluated as a greater net benefit system as compared to monoculture cultivation. Populations of soil bacteria and actinomyces were stimulated, while fungi were inhibited under intercropping system. Activities of soil invertase, urease, and alkaline phosphatase were encouraged under intercropping system in spring cultivation 2010 compared with monoculture. The promotion effect of intercropped garlic on urease and alkaline phosphatase maintained till garlic harvest. These results suggest that intercropping system can improve soil biology environment and alleviate continuous cropping obstacle of cucumber at different levels.     

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。     

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。