连作年限对设施百合土壤微生物多样性的影响

为探究不同年限连续栽培百合的设施土壤细菌和真菌群落组成变化及其与环境因子间的关系,采用Mi Seq高通量测序技术,对连作4年(C4)、连作5年(C5)和连作7年(C7)设施百合红壤中细菌和真菌群落组成和多样性的变化进行了研究。结果显示,所有样品测序后获得细菌和真菌有效序列分别是249003和451044个,细菌和真菌OTUs总数分别是906和298个。Alpha多样性分析显示,随连作年限延长设施百合红壤中细菌香农指数和辛普森指数显著升高,真菌香农指数和辛普森指数显著下降。在物种组成分析中,属于细菌优势菌种的有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinomycetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi),且C4、C5和C7处理土壤中优势菌种占细菌总数比例分别是85.17%、81.04%和81.64%;而真菌菌门中,只有子囊菌门(Ascomycota)一个优势菌种,并且C4、C5和C7处理土壤中优势菌种占真菌总数比例分别93.69%、92.20%、84.31%。不同连作年限土壤中,子囊菌门镰刀菌属(Fusarium)丰度比例达44.02%～58.83%。相关性分析显示,p H值、有机碳、总氮与变形菌门、放线菌门、酸杆菌门丰度显著相关;p H与青霉属(Penicillium)显著正相关,与镰刀菌属显著负相关。由此可以认为,连作后土壤细菌微生物群落多样性指数显著上升,真菌微生物多样性显著下降,同时土壤中细菌的优势菌种有变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门,在真菌群落组成中子囊菌门占主导,连作后子囊菌门中占主导地位的镰刀菌属数量的增长可能是引起设施百合红壤连作障碍的主要原因之一。     

秸秆还田与施肥方式对稻麦轮作土壤细菌和真菌群落结构与多样性的影响

为探索秸秆还田与施肥方式2种农田措施对水稻-小麦(稻麦)轮作土壤微生物群落的影响,阐释其对土壤细菌和真菌群落结构和多样性的影响机制,本研究通过7年稻麦轮作长期定位监测试验,设置无肥空白(CK)、常规施肥(RT)、秸秆还田+常规施肥(RS)和秸秆还田+缓释肥(SS) 4个处理,采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析土壤细菌和真菌群落结构和多样性,探索影响微生物群落的主控环境因子。结果表明, SS作物产量在2016年和2017年分别比RT显著提高11.6%和8.2%(水稻)、4.8%和3.6%(小麦),与RS无显著差异。相比RT,秸秆还田处理显著降低了土壤pH,提升了土壤有机碳和铵态氮含量;与RS相比,SS处理提高了铵态氮含量。秸秆还田处理提升了真菌群落多样性,但对细菌群落多样性无显著影响。SS与RS在细菌真菌群落多样性方面均无显著差异。相关性分析表明,细菌群落多样性与土壤pH呈负相关,与总氮含量呈正相关;真菌群落多样性则与土壤有机碳含量显著正相关。NMDS分析表明,施肥对于细菌群落结构影响较大(55.61%),真菌群落结构则对秸秆还田响应更明显(26.94%)。与RT相比,秸秆还田显著提升了细菌放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门的相对丰度,同时显著提升了真菌中子囊菌门的相对丰度,降低了担子菌门和接合菌门的相对丰度,加强了土壤碳氮循环能力并抑制了病原菌。SS与RS相比,仅提升了真菌中子囊菌门的相对丰度。综上,秸秆还田配施缓释肥有助于维持或者提高土壤养分有效性、作物产量及细菌真菌群落多样性,可以促进土壤碳氮循环。     

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。     

甜瓜不同轮作模式对土壤真菌多样性及 理化性质的影响

随着甜瓜生产规模化和专业化程度的不断提高,甜瓜连作障碍现象逐年加重。为了揭示甜瓜-水稻、甜瓜-南美白对虾、甜瓜-大麦苗等不同轮作模式与连作栽培对土壤理化特性及真菌多样性的影响规律,保障甜瓜产业的可持续发展,对3种连作及轮作模式下土壤理化性质及真菌多样性进行研究。结果表明,不同轮作模式均对土壤氮素影响较大,3种轮作模式中甜瓜-南美白对虾轮作模式对土壤理化性质影响最显著。甜瓜-水稻轮作可提高土壤真菌丰度和多样性,而甜瓜-大麦苗则可提高土壤真菌物种数量,但降低真菌群落多样性,甜瓜-南美白对虾轮作则使土壤真菌物种数量和多样性均降低。甜瓜-南美白对虾轮作对土壤真菌多样性影响最大,甜瓜-水稻和甜瓜-大麦苗轮作影响则相对较小。甜瓜-水稻轮作可降低稻瘟病、炭疽病、白粉病、枯萎病、根腐病、立枯病相关真菌属的相对丰度,其中镰刀菌属降低2.87%。甜瓜-大麦苗轮作可降低麦瘟病、白粉病、炭疽病、枯萎病、根腐病相关真菌属的相对丰度,但增加黑点根腐病、立枯病、纹枯病相关真菌属的相对丰度。甜瓜-南美白对虾轮作仅降低稻瘟病和炭疽病相关真菌属的相对丰度,对枯萎病、白粉病、根腐病、虾镰刀菌病等相对丰度则为升高,其中镰刀菌...     

马铃薯与玉米复合种植对土壤化感物质及土壤细菌群落结构的影响

为探究马铃薯与玉米复合种植对化感物质积累与细菌群落结构的影响,分析轮作、间作缓解连作障碍的机制,本研究以马铃薯连作、玉米连作、马铃薯||玉米间作、马铃薯-玉米轮作第8年的土壤为对象,利用GC-MS测定土壤中化感物质含量,并采用Illumina Miseq高通量测序技术对土壤细菌16Sr DNA V4-V5区域进行测序,分析土壤中细菌多样性和群落结构的变化,并对化感物质和优势菌属进行相关性分析。结果表明:玉米连作和马铃薯连作会导致化感物质的积累,玉米连作土壤积累了更多的油酸、亚油酸、花生酸、木焦油酸等脂肪酸,马铃薯连作土壤积累了更多的硬脂醇、二十烷醇等脂肪醇类物质。轮作降低了大部分化感物质的积累,间作降低的化感物质种类相对轮作较少。不同种植方式下土壤细菌群落结构发生了显著变化,相对于连作,间作和轮作Ace指数和Chao指数显著升高。在门水平上,轮作土壤放线菌丰度显著高于马铃薯连作土壤,间作土壤拟杆菌门丰度显著低于玉米连作土壤,两种连作土壤中酸杆菌门丰度都较轮作显著升高。在属水平上,一些有益细菌如节杆菌属、溶杆菌属等在复合种植土壤中相对丰度更高。通过相关性分析发现土微菌属、小梨形菌属与脂肪醇类物质呈显著正相关,黄杆菌属、溶杆菌属、微杆菌属等与脂肪酸类物质呈显著负相关。马铃薯与玉米复合种植降低了化感物质在土壤中的积累,从而抑制了土壤细菌丰度的降低,提高了有益菌属丰度,消减了连作障碍。     

基于宏基因组测序揭示不同施肥方式对茶园土壤微生物群落的季节性影响

为揭示不同施肥方式对茶园土壤微生物群落的季节性影响,采用宏基因组测序,比较分析了同一茶园习惯施肥(CF)、微生物有机肥配施控释复合肥(MC),在冬季至夏季3个时间点[11月14日(CF1、MC1)、3月1日(CF2、MC2)、5月15日(CF3、MC3)]的土壤微生物群落组成和结构。结果表明,共获得311211956条高质量测序数据和1763759个Unigenes。主成分和相关性分析表明,MC1和CF1的土壤微生物基因丰度聚为一类,其他独聚一类。不同季节,CF和MC的细菌、古菌、真菌分别占微生物总数的88%～89%、0.8%～2.0%、0.02%～0.10%;古菌数量逐渐增加,真菌数量先增加后降低。CF2、CF3的古菌数量分别高于MC2、MC3,而真菌数量相反;CF2、CF3的细菌、真菌丰度分别显著低于MC2、MC3,古菌丰度相反。MC1、MC2、MC3之间的细菌、古菌、真菌丰度存在显著差异,而CF1与CF3的真菌丰度接近。相较于CF,MC提高了土壤细菌中的变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门、装甲菌门相对丰度,降低了酸杆菌门、疣微菌门、浮霉菌门相对丰度;提高了古菌中的奇古菌门相对丰度,降低了广古菌门、泉古菌门、深古菌门相对丰度;提高了真菌中的毛霉门、捕虫霉门、隐真菌门相对丰度,降低了担子菌门相对丰度。总体上,CF和MC优势细菌门、优势古菌门、优势真菌门相对丰度的季节性变化趋势存在一定差异。茶园土壤微生物群落组成和结构呈现一定的季节性、施肥方式性变化规律;微生物有机肥配施控释复合肥可以提高土壤细菌丰度、真菌数量和丰度,降低古菌数量和丰度,改变土壤优势菌群的组成,为充分利用微生物资源、提高茶树养分利用率等提供了理论依据。     

茄子与香蕉轮作配施生物有机肥对连作蕉园土壤微生物区系的影响

连作现象在香蕉生产上非常普遍,而长期连作会导致严重的连作障碍。本文针对香蕉连作障碍,选择连作香蕉13年的地块,采用常规方法结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,在田间条件下研究了轮作茄子配施生物有机肥对高发枯萎病连作蕉园土壤可培养微生物数量、土壤化学性状以及土壤细菌群落结构的影响。结果表明:与连作香蕉相比,轮作茄子处理可显著降低可培养尖孢镰刀菌数量,使其数量从种植初的10~4 cfu·g~(-1)(干土)下降到10~3 cfu·g~(-1)(干土),同时提高了土壤p H,增加了土壤有机质、速效钾、碱解氮含量。无论是轮作还是连作种植模式,与配施普通有机肥相比,配施生物有机肥对可培养尖孢镰刀菌、真菌和细菌数量影响均不显著;但在轮作模式下,施用生物有机肥处理的细菌数量与真菌数量比值(B/F,381.2)显著高于配施普通有机肥处理(270.3)。PCR-DGGE分析结果表明,轮作茄子配施生物有机肥显著改变了土壤细菌群落结构,增加了细菌丰度、稳定性和多样性,其中多样性指数(Shannon-Wiener指数,3.22)较连作香蕉配施普通有机肥处理(2.89)显著增加。以上结果表明,茄子与香蕉轮作有利于连作蕉园土壤的微生态环境,同时轮作配施生物有机肥效果更优。     

轮作模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响

对昆明郊区蔬菜、花卉主产县典型大棚土壤进行取样和设施土壤土壤微生物区系和土壤酶活性分析,研究结果表明,与连作相比,花一花轮作最有利于增加土壤细菌、放线菌数量,降低真菌数量,提高土壤酶活性,花-菜轮作次之,菜-菜轮作模式效果最差。轮作能有效调节土壤微生物区系,有利于微生物群落的多样性和稳定性的提高,最终改善了土壤的微生态环境。     

赤水河流域典型植被类型的土壤微生物群落结构与多样性

土壤微生物是反映土壤环境质量的重要指标,为明确赤水河流域典型植被类型土壤微生物群落特征及优势菌属,为生态系统的恢复与管理提供理论依据,采用高通量测序技术研究了赤水河流域的5种典型植被类型(灌丛、针阔混交林、常绿阔叶林、杉木林和竹林)土壤的微生物群落结构及多样性,并探讨了其主要影响因子。结果表明:(1)不同植被类型的细菌和真菌丰富度Chao1指数差异均不显著,说明二者所观测到的物种总数没有差异。Shannon指数显示各植被类型微生物多样性存在一定差异,细菌多样性以竹林最低,显著性低于灌丛和针阔混交林(p<0.05); 真菌多样性以灌丛和杉木林显著性高于其他3种植被类型(p<0.05)。(2)5种植被类型土壤细菌优势门(相对丰度>10%)主要有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)和酸杆菌门(Acidobacteriota)。其中变形菌门(Proteobacteria)在灌丛、针阔混交林和常绿阔叶林中占绝对优势(相对丰度为29.70%～33.62%),而放线菌门(Actinobacteriota)则在杉木林和竹林中最为丰富,相对丰度占比分别为32.88%,29.88%。各植被类型土壤真菌门以子囊菌门(Ascomycota)为绝对优势菌群(相对丰度>49%)。(3)5种植被类型土壤细菌和真菌中优势菌属差异较大。在细菌属水平上,针阔混交林和竹林分别以未定名的Vicinamibacterales和芽孢杆菌属(Bacillus)为优势,而其他3种植被类型则以节杆菌属(Arthrobacter)最丰富。在真菌属水平上,灌丛和常绿阔叶林中优势关键属为子囊菌门(Ascomycota)未分类真菌属(unclassified_p_Ascomycota),杉木林以被孢霉属(Mortierella)最丰富,而针阔混交林和竹林中均以沙蜥属(Saitozyma)相对丰度最高。(4)NMDS分析表明,土壤细菌与真菌群落空间分布差异显著。(5)冗余分析表明,土壤含水量、pH值和TN(总氮)对土壤细菌群落结构具有显著性的影响,而pH值、容重、TOC(总有机碳)、TN和TP(总磷)对真菌群落结构影响显著。综合分析可知,针阔混交林土壤细菌群落较丰富,杉木林土壤真菌生长较旺盛,而灌丛土壤细菌和真菌多样性均较高,应采取有效措施提高主要林分土壤养分,从而激发微生物的生长,改善土壤环境。     

设施尾菜高温闷棚还田对土壤微生物群落结构的影响

为了揭示设施尾菜高温闷棚还田对土壤微生物群落结构的影响,采用田间试验,研究了直接高温闷棚、尾菜还田后高温闷棚以及尾菜还田配施腐熟菌剂后高温闷棚处理对土壤化学性质、细菌和真菌群落结构及其代谢功能的影响。结果表明:直接高温闷棚显著降低活性有机碳含量,减少细菌多样性而增加真菌多样性。尾菜高温闷棚还田以及配施腐熟菌剂增加了土壤碱解氮和速效钾含量,但是均降低了真菌多样性指数。高温闷棚前后细菌和真菌群落结构均发生了显著的变化。闷棚后主要降低了Bacteroidota、Acidobacteriota 和Crenarchaeota 丰度,但是真菌Ascomycota 丰度增加了16.42 ～ 34.01 个百分点,且尾菜还田的增加幅度更大。闷棚后镰刀菌属丰度降低了1.46 ～ 7.03 个百分点,而不闷棚则增加了0.46 个百分点。与直接闷棚相比,尾菜高温闷棚还田或者添加腐熟菌剂降低了反硝化功能、氨化功能和硝态氮还原功能基因的相对丰度,而只有尾菜高温闷棚还田降低了碳氢化合物、芳香化合物和纤维素降解功能基因的相对丰度,配施腐熟菌剂则又增加了这3 种相关功能基因的相对丰度。碱解氮是影响高温闷棚后土壤细菌和真菌群落结构的主要因子之一。由此可见,与直接高温闷棚相比,尾菜高温闷棚还田或者配施菌剂进一步改变了土壤微生物群落结构和相关碳氮代谢功能。