应用454测序技术分析种植制度对黑垆土微生物多样性的影响

研究典型种植制度对旱地黑垆土微生物多样性的影响,对优化旱地作物种植制度、发挥土壤潜在肥力、实现土壤资源可持续利用有着重要的意义。通过27年长期定位试验,采用454测序技术分析了黄土高原旱作地区不同种植制度下黑垆土细菌、真菌多样性的变化情况。结果表明,不施肥低营养胁迫下,细菌多样性表现为粮豆轮作小麦连作裸地苜蓿连作,真菌多样性表现为小麦连作≈苜蓿连作裸地粮豆轮作。施氮、磷肥条件下,粮草长周期轮作(苜蓿→苜蓿→苜蓿→苜蓿→马铃薯→小麦→小麦→小麦+苜蓿)中土壤微生物多样性大致表现出先降低后增加的趋势,第4年苜蓿或苜蓿茬后第1年小麦微生物Chao指数和Shannon指数最低,苜蓿茬后第2年小麦微生物多样性最高,细菌Chao指数和真菌Shannon指数比连作小麦高22.0%和79.2%;粮草短周期轮作(红豆草→小麦→小麦+红豆草)中土壤微生物多样性大致呈现增加趋势,至红豆草茬后第2年小麦土壤微生物多样性达到最高,真菌Chao指数和Shannon指数均分别比连作小麦高50.8%和51.0%。黄土高原旱地区黑垆土采取粮食作物与豆科作物轮作可提高土壤微生物多样性。     

保水剂-尿素凝胶对核桃苗根际土壤微生态环境影响

为探讨保水剂与尿素的之间的最佳结合利用方式,以核桃苗为试材,通过盆栽试验研究了不施肥和保水剂(CK)、单施尿素(U)、单施保水剂(S)、保水剂-尿素混施(SUM)与保水剂-尿素凝胶(SUG)5 个处理对核桃苗的生长及其根际土壤微生态环境的影响。结果显示：较U处理而言,SUG处理的核桃苗根系分泌物中有机酸总量、氨基酸总量与总糖含量显著增加;根际土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、脲酶与过氧化氢酶活性得到了明显的提高;同时,SUG处理亦显著提高了根际土壤微生物数量与微生物量碳、氮含量。此外,SUG处理还明显促进了核桃苗地径与株高的生长,并显著高于其他处理。与SUG处理相比,S和SUM处理对核桃苗根际土壤微生态环境的影响效果较小。综上,保水剂-尿素凝胶方式能改善核桃苗根际土壤微生态环境,增强抵御干旱胁迫能力,对其生长达到一定的促进作用。     

野生金线莲根际土壤微生物分析

为分析野生金线莲根际土壤微生物的种类和丰度,优化金线莲仿生态栽培土壤条件,本研究采用Illumina NovaSeq高通量测序技术对6个样本福建金线莲根际土壤微生物16S区域文库进行双末端测序,分析金线莲根际土壤微生物多样性。结果显示,共得到可操作分类单元(operational taxonomic units, OTU)6 695个,分属46个菌门,421个菌属,在门水平上优势菌门为变形菌门(Proteobacteria),亚优势菌门为酸杆菌门(Acidobacteriota)和厚壁菌门(Firmicutes),变形菌门在各样本中的含量占比不同,但都属于优势菌群。在属水平上优势菌属为梭菌属(Clostridium),亚优势菌属为苔藓杆菌属(Bryobacter)和玫瑰螺菌属(Roseiarcus)。金线莲土壤6个样本共有OTUs数938个,占各样本OTUs数大于80.00%。金线莲根际土壤微生物的丰富度和均匀度高,物种组成较为相似。该研究为金线莲仿野生栽培的土壤改良奠定基础。     

金钱草——水稻轮作对土壤微生物群落结构的影响

通过分析金钱草—水稻水旱轮作模式对金钱草土壤微生物群落的影响,为中药金钱草的高效、高产栽培和持续种植提供理论依据。采用高通量测序技术,分析金钱草—水稻轮作对土壤微生物群落的组成和多样性差异。结果表明：土壤细菌OTU数量在金钱草水稻轮作前后无显著差异,真菌OUT数量显著减少;细菌的多样性和丰富度在轮作前后无显著性变化,真菌多样性无显著性变化,但丰富度显著降低。在门水平上,供试土壤共检测出22个细菌门,包括变形菌门、酸杆菌门、放线菌门等,共检测出8个真菌门,主要有子囊菌门、担子菌门、被孢霉门和罗泽洛菌门等;除酸杆菌门相对丰富度在水稻轮作后显著增加外,其他细菌门和真菌门相对丰富度都呈现减少趋势。金钱草-水稻轮种能减少土壤微生物相对丰富度,特别是真菌的相对丰富度显著减少,作物连作过程会使土壤微生物动态演替表现出真菌数量增加的趋势,以期为进一步研究金钱草连续种植下的连作障碍和降低病害研究提供一定理论依据。     

菊花枯萎病植株根际土壤细菌群落多样性比较

菊花枯萎病(Fusarium oxysporum f. sp. chrysanthemi)是目前影响菊花产业发展的一种侵入土壤根部传播的病害。笔者利用Illumina MiSeq高通量测序技术探讨菊花患枯萎病的发病植株和菊花健康植株的土壤根际微生物群落结构的差异。结果表明,菊花枯萎病的发生对根际土菌落丰富度存在明显影响。健康菊花植株和患病菊花植株根际细菌OTU数分别是1831和1723个,两者共有为1661个,菊花健株根际土壤中细菌OTU总数比菊花病株增加6.23%,特有OTUs数是患病植株的2.74倍。从土壤根际群落结构的多样性水平上看,菊花患枯萎病植株低于菊花健康植株。Alpha多样性指数显示,菊花病株根际土壤的Shannon、Ace以及Chao1指数比健株降低1.60%、5.71%和6.62%。此外,菊花患枯萎病植株与健康植株在土壤细菌群落多样性的结构上也有明显差异,菊花健康植株根际土中,主要α-变形菌纲(α-proteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)、绿弯菌纲(Chloroflexia),其相对丰富度分别比病株高10.27%、1.51%、9.54%;在属水平上...     

大蒜根腐病根际土壤真菌群落结构及多样性分析

研究旨在解析根腐病发生时大蒜根际土壤真菌群落结构,明确大蒜根腐病与根际土壤真菌群落多样性变化的关系,探明根腐病发生的微生态机制,为病害的防控提供理论基础。以新疆连续3年的大蒜根腐病发病田的根际土壤为研究对象,采用高通量测序方法对大蒜根际土壤总DNA的真菌ITS区序列进行大规模测序分析。结果表明,与健康对照相比,在门的水平上,子囊菌门和接合菌门真菌是大蒜根腐病根际土壤的优势真菌类群,其中高水平的子囊菌门菌群与病害发生有着密切的关系。在属的水平上,注释获得137个属,其中19个属与大蒜根腐病有较大的相关性。镰刀菌属真菌数量在病土中高于健康对照。随着连作年限的延续,根腐病的发生愈发严重,土壤中真菌群落的Shannon指数、Simpson指数、真菌属的数量逐年降低,大蒜根腐病的发生与植株根际真菌群落组成及多样性密切相关,土壤真菌类群的平衡和多样性改变是根腐病发生的一大诱因。     

种植植物对煤矸石填埋区复垦土壤真菌多样性及养分含量的影响

为了研究种植植物对煤矸石填埋区复垦土壤真菌多样性及养分的影响,为复垦土壤质量的提升提供理论依据,选择分别种植玉米、大豆、苜蓿、毛苕子4种植物的复垦土壤与自然恢复复垦土壤进行比较,基于高通量测序技术分析不同植物种植下复垦土壤真菌多样性的特征及其与土壤养分的相关性。结果表明,真菌多样性Simpson指数在种植大豆后最大,且显著高于自然恢复(P<0.05);Shannon指数在种植大豆和玉米后较大,二者差异不显著,但均显著高于自然恢复(P<0.05);Chao1指数与ACE指数均为种植毛苕子后最大,与种植玉米和大豆差异不显著,但均显著高于自然恢复(P<0.05)。不同植物种植下复垦土壤中的OTU单元数量(514～732)均高于自然恢复(439),复垦土壤中相对丰度最高的真菌门为子囊菌门,丰度较高的真菌属为被孢菌属,相对于自然恢复,种植植物可以提高子囊菌门的相对丰度、降低被孢菌属相对丰度;不同植物种植下复垦土壤中存在显著差异的真菌包括1个纲,7个目,11个科,7个属;复垦土壤中除全磷和全钾外,全氮、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量均表现为自然恢复下最低,且自然恢复与不同植物...     

引入豆科作物的轮作模式对设施蔬菜土壤微生物群落组成的影响

基于豆科作物养分减投的轮作模式有助于在保障高产的基础上实现农业面源污染防控,为了探讨引入豆科蔬菜的轮作模式对土壤微生物群落的影响,采集定位试验3种轮作模式:西红柿-甜瓜、豆角-甜瓜、西红柿-豆角土壤样品,利用MiSeq高通量测序分析不同轮作模式下土壤微生物多样性、群落组成和结构差异,并结合土壤性质等环境因子探讨影响设施...     

不同施肥方式对烤烟土壤群落多样性的影响

通过研究不同施肥处理对云南大理植烟土壤群落的影响,为生物有机肥的合理配施及改善土壤提供依据。采用Illumina Miseq高通量测序技术,对不同有机肥配施(祥云管盛有机肥,弥渡国发有机肥、福建三炬提供的固体微生物菌肥(耕多邦)以及福建三炬提供的液体微生物菌肥(耕多邦))下的大理烟区植烟土壤菌相分析。研究得出,植烟植株土壤中微生物多样性丰富,包括42个门、93个纲、307个目、386个科、804个属;其中子囊菌门、担子菌门、接合菌门、壶菌门、球菌门、罗氏菌门、乳杆菌门是土壤样品中物种丰度较高的7个门类。与常规对照组相比,施加微生物菌肥可明显增加植烟根际土壤微生物群落结构多样性,其中施加液体为生物菌肥土壤样本微生物多样性指数Chao指数最高,Simpson指数最小,表明施用液体微生物菌肥土壤样本微生物群落多样性最高。物种丰度Heatmap表明,与对照相比,施肥处理的土壤微生物组成明显增加,且随着移栽时间的增加施肥处理的群落丰富度也逐渐上升。不同施肥处理间的微生物结构聚类具体表现为施肥处理间的结构聚类较紧密,而对照较为分散,说明施加生物有机肥可以改变土壤微生物结构,且子囊菌门为连作土壤优势...     

水氮耦合对春小麦干物质累积与植株氮素转运的影响

为明确甘肃中部地区春小麦合理的施氮水平和灌水量,以陇春27为研究对象,以灌水量[1000（W1）、2000（W2）和3000m³/hm²（W3）]为主区,施氮量[0（N0）、80（N1）、160（N2）和240kg/hm²（N3）]为副区,研究水氮对小麦干物质累积、氮含量、氮素累积及产量的影响。结果表明,不同施氮量和灌水量对小麦干物质累积量、氮累积量、籽粒产量及氮转运均有显著影响,且存在互作效应;各生育期小麦干物质累积量随灌水量与施氮量的增大呈增大趋势,灌水量对干物质累积量影响大于施氮量;茎和叶氮含量随施氮量增大而增大,氮含量为籽粒>叶>颖壳>根>茎,灌水处理对小麦营养器官氮含量影响小于施氮处理;随灌水量与施氮量增大,小麦各器官氮累积量呈先增大后减小趋势;籽粒氮累积量与产量以W2N2处理最大,适宜的水氮供给有利于干物质从营养器官向生殖器官转移,从而提高籽粒产量和氮素生产效率。综上,灌水量与施肥量分别在2000m³/hm²和160kg/hm²时有利于小麦生产。     

限根对花生根系生长及干物质积累变化的影响

为明确花生根系生长是否存在冗余,探讨花生根系生长的适宜土壤深度,为花生高产栽培提供理论依据。采用尼龙网袋限根栽培的方法,研究了土壤深度对花生根系生长及干物质积累变化的影响。结果表明,根系长度、表面积、体积、根干质量和茎叶干质量均随着土壤深度的增加而逐渐增大,并随着生育进程的推进差异越来越大。但当限根深度超过60 cm,再增加土壤深度后增加幅度变小。在生育前期各土壤深度之间根冠比差异不显著,在生育后期随着土壤深度的增加根冠比增大。荚果干质量随着土壤深度的加深而逐渐增大,到限根深度60 cm处理时荚果干质量最大,之后再增加土壤深度荚果干质量反而降低。说明土壤深度过浅限制了花生根系、地上部和荚果生长,产量降低;土壤深度过深导致生长冗余,产量反而降低;适宜的土壤深度能够保持合理的根系大小,协调好营养生长和生殖生长的关系,促进荚果生长,而提高产量。     

水氮调控对小麦植株干物质积累、分配与转运的影响

为明确陕西关中地区节水高肥效的生产最优灌溉和施肥技术,以陕西关中3个品种为供试材料,设置不同灌水模式、施氮量、施肥方式,采用裂区设计,对不同小麦品种植株各器官干物质的积累、分配和转运进行研究。结果表明:3个品种间籽粒干物质分配量和比例均无显著差异,各器官中的干物质向籽粒的转运量、转运率及其对籽粒的贡献率表现不一致;施氮量对小麦干物质氮素积累、分配和转运的影响均无显著差异;施氮量相同的情况下,60%底肥+40%追肥处理,各器官中干物质的积累量和分配比例,以及各营养器官中干物质向籽粒的转运量、转运率和贡献率均高于100%底肥处理。四因素对小麦植株干物质积累分配与转运的影响顺序为:品种>灌溉模式>施氮量>施氮方式。     

氮肥对小黑麦中饲237干物质积累及分配的影响

对大田条件下不同施氮量和施氮方式对小黑麦中饲237干物质积累及分配的影响进行研究。结果表明，氮肥能提高中饲237灌浆中期的维管束数目、穗下节的长度和直径，促进中饲237拔节期后的干物质积累，提高牧草产量，且氮肥基．追2次施用效果比一次基施更好。中饲237灌浆中期，干物质在各器官中的分配额由大到小为茎〉穗部（穗轴＋颖壳〉籽粒）〉鞘〉叶片。加大施氮量并且分两次施用能促进中饲237灌浆中期营养物质由鞘、茎叶向籽粒转移。     

测墒补灌条件下高产小麦品种水分利用特性及干物质积累和分配

2007-2009年连续2个小麦生长季,利用测墒补灌技术,设置0~140 cm土壤相对含水量低(拔节期65%, 开花期55%~60%)、中(拔节期75%, 开花期65%~70%)、高(拔节期75%, 开花期75%) 3个处理,比较了14个小麦生产品种的水分利用特性及干物质积累和分配的差异。以小麦籽粒产量和水分利用率为指标的聚类分析,将14个小麦品种分为3组,分别是超高产高水分利用率组(I组)、超高产中水分利用率组(II组)和高产低水分利用率组(III组)。比较各组代表品种的耗水量、耗水模系数及日耗水量,播种至拔节期山农15 (I组)显著低于济麦22 (II组)和烟农21 (III组),拔节至开花期山农15显著高于济麦22和烟农21,开花至成熟期品种间无显著差异。在中水分条件下,山农15的土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著高于济麦22和烟农21,而在低和高水分条件下,3个品种无显著差异。在中、高水分条件下,山农15开花期的干物质积累量显著高于济麦22和烟农21,成熟期与济麦22无显著差异,但显著高于烟农21;营养器官开花前贮藏同化物向籽粒的转运量和转运率及对籽粒的贡献率均显著高于济麦22和烟农21;3品种的经济系数以山农15最大,济麦22次之,烟农21最小。     

分蘖期控制灌溉对土温及水稻干物质积累等的影响

为了研究超级稻在双季稻区分蘖时期的最佳控水模式,2014年在华南农业大学农场以超级稻玉香油占为试材进行大田试验。在水稻分蘖数达到不同的2个阶段分别设置2个水分梯度处理,记录了控制灌溉期间土壤温度的变化,研究了其对干物质积累动态、LAI变化动态、光合特性以及成穗率和最终产量等的影响。结果表明:分蘖期控制灌溉(0~20 cm土层平均土壤相对含水率为(60±5)%能够扩大土壤5 cm深度日温差,减少拔节前干物质积累,提高拔节期净光合速率和生育后期叶面积指数,优化干物质积累动态,最终提高了W1和W2处理的成穗率与产量。因此,在玉香油占分蘖期控制0~20 cm土层平均土壤相对含水率为(60±5)%,能够达到节水高效栽培的目的。     

种植密度对高产夏玉米登海661产量及干物质积累与分配的影响

选用玉米品种登海661和农大108,设置不同种植密度,研究高产条件下种植密度对夏玉米产量及干物质积累与分配的影响。结果表明,种植密度增加后群体产量和干物质积累量显著增加,单株产量和干物质积累量反之。登海661在9万株 hm^-2时充分发挥了生长潜能,可获高产。随种植密度的增加,开花期和乳熟期茎秆干物质积累量的降幅大于叶片,主要影响茎秆干物质积累;成熟期茎秆干物质积累量降幅小于叶片,主要影响叶片干物质积累。乳熟期以后茎秆和叶片的干物质输出率均随种植密度增加显著减少,茎秆的贡献率随种植密度增加显著减少,而叶片的贡献率,随种植密度增加显著增加。密度3~9万株 hm^-2时茎秆对籽粒干物质积累量贡献率大,10.5~13.5万株 hm^-2时叶片对籽粒库建成影响大。     

不同栽培措施对马铃薯干物质积累与分配的影响

为研究新疆伊犁州昭苏垦区马铃薯不同栽培条件下干物质积累规律,指导马铃薯生产实践,采用两因素(覆膜、密度)随机区组设计,于马铃薯不同生育期取样,测定各器官干物质积累量。结果表明:覆膜栽培可使马铃薯生育期提前,干物质积累显著高于露地栽培,各器官在不同栽培模式下干物质积累趋势基本相同。不同处理下干物质在各器官中的分配,随生长中心的转移而发生变化。     

不同施肥水平对芝麻干物质积累与分配的影响

以‘皖芝1号’和‘豫芝4号’为试验材料,研究不同施肥水平下芝麻干物质积累规律,指导芝麻生产实践。采用两因素（施肥、品种）随机区组设计,于芝麻不同生育期取样,测定各器官干物质积累量。芝麻干物质积累呈现慢-快-慢的变化趋势,各器官在不同施肥水平下干物质积累趋势基本相同。苗期到初花期干物质分配中心以茎叶为主,后期分配中心转向蒴果和籽粒。随着施肥量的增加干物质积累量增加,但是施肥量过高或过低都不利于芝麻获得高产。选择适宜品种,合理施肥,促进干物质的快速积累与分配是芝麻获得高产的关键。     

揭膜对花生生长发育、干物质积累和产量的影响

为探讨新疆地区膜下滴灌条件下花生栽培模式,于2015年以高产油用大花生新品种花育36号为试材,利用田间试验与室内分析相结合的方法,研究花前揭膜(UPF)和全生育期覆膜(MPF)2种种植方式对花生生长发育、各器官干物质积累动态变化和荚果产量的影响。结果表明,在UPF和MPF 2种方式下,花育36号的农艺性状、各器官干、鲜质量动态变化以及荚果产量间均存在不显著差异。与MPF种植方式相比,UPF方式有利于增加花生主茎高、侧枝长、分枝数、主茎绿叶数和主茎节数等。同时,UPF前期根茎叶和荚果的鲜质量以及根茎叶各器官的干质量均大于MPF,但荚果的干质量小于MPF,UPF下的荚果减产871.3 kg/hm2,减产率为8.1%。在综合考虑环境保护和花生种植效益的前提下,UPF种植方式是可行的,采用该种植方式不但能够较好的利用地膜前期的正向效应,而且大大提高了残膜回收率并增加花生秸秆的附加值。