连作对百香果根际土壤微生物群落的影响

摘 要：以连作1年和连作3年的百香果根际土壤作为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术分析根际土壤中的微生物群落结构组成和多样性变化,以期为克服百香果连作障碍提供指导。结果表明：连作显著降低百香果根际土壤细菌群落多样性和真菌群落丰富度,增加百香果根际土壤的细菌群落丰富度和真菌群落多样性。根际土壤微生物群落组成发生了较大的变化,在门分类水平上,连作三年的根际土壤中变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度增加了5.86%和2.21%;放线菌门（Actinobacteria）减少了3.40%,子囊菌门（Ascomycota）减少了28.41%,而毛霉门（Mucoromycota）增加了14.73%,在属分类水平上,连作三年的根际土壤中根际土壤中的γ-变形菌纲中未分类属unclassified_Gammaproteobacteria、黄单胞杆菌科未分类属unclassified_Xanthomonadaceae相对丰度显著增加,酸杆菌门中而Gp2相对丰度显著降低,子囊菌属（Archaeorhizomyces）、孢子丝菌属（Sporothrix）、粪壳菌属（Sordaria）相对丰度减少,小被孢霉（Mortierella）、镰刀菌属（Fusarium）两个病原菌属相对丰度增加。结论：连作改变了百香果根际土壤微生物群落结构,细菌多样性降低,真菌多样性升高,病原菌相对丰度增加,土壤由细菌型向真菌型转化。     

不同种植模式对香蕉根际土壤养分及可培养微生物含量的影响

在增施有机肥的基础上,研究不同种植模式-香蕉间作野花生、韭菜、行间稻草覆盖处理对香蕉根区土壤养分及可培养微生物数量的影响。结果表明：不同种植模式对香蕉根区土壤养分和可培养微生物数量的影响差异显著（P<0.05）。其中间作和稻草覆盖种植模式对香蕉根区有机质、pH值、土壤全N、速效P、速效K含量显著高于单作模式,最大增加比例分别为44.18 %、12.59 %、58.42 %、19.15 %和101.52 %,速效K的涨幅最大;间作韭菜和野花生模式显著提高了香蕉根区土壤中可培养细菌和放线菌数量,降低了尖孢镰刀菌数量;覆盖稻草处理使香蕉根区土壤中可培养的细菌、放线菌、尖孢镰刀菌数量均有所增加,但可能增加香蕉枯萎病发生的风险。相对于单一香蕉的栽培模式,蕉园间套作野花生和韭菜,有利于改善蕉园土壤理化状况及根区微域环境。     

玉米连作对土壤微生物和土壤主要养分的影响

为确定河西地区玉米（Zea mays）连作的主要障碍因子,对不同连作年限的玉米田土壤微生物种群和土壤主要养分进行了常规分析。结果表明,在0～20 cm土层深处,细菌随连作年限增加呈递减趋势,与速效磷和有机质含量呈显著正相关,即速效磷和有机质均随连作年限的增加而显著减少（P<0.01）;而真菌数量随连作年限的增加而增加,与速效磷和有机质含量呈显著负相关;放线菌数量在不同连作年限呈先增后减的趋势;碱解氮和速效钾在不同连作年限没有明显的变化规律。说明玉米连作导致土壤微生物种群结构失衡,有益微生物数量减少,土壤真菌化现象严重,积累了大量植物病原菌,造成土壤主要养分减少,病害发生严重。     

不同生长时期碱蓬对根际土壤细菌群落结构的影响

土壤微生物是表征土壤质量的重要指标,且对盐碱土壤修复具有重要作用。采用Illumina NovaSeq技术分析松嫩平原盐碱土壤中不同生长时期碱蓬对根际土壤微生物群落结构的影响,以期从微生物的角度评价不同生长时期碱蓬对根际土壤的影响。研究结果表明:随着碱蓬生长时期变化,根际土壤有机质(SOM)和总磷(TP)含量逐渐上升。变形菌门、酸杆菌门和放线菌门为碱蓬根际土壤细菌群落优势菌门。不同生长时期碱蓬土壤有效磷(AP)、有机质(SOM)和pH是影响土壤细菌群落结构的主要环境因子。碱蓬根际土壤细菌的多样性和丰富度高于非根际土壤,并随着碱蓬生长时期增加土壤细菌群落结构和多样性发生改变。总的来说,种植碱蓬能够有效改变盐碱土壤细菌多样性和丰富度,对盐碱土壤进行修复。     

放牧对冷蒿根际土壤微生物群落结构多样性的影响

为了明确冷蒿(Artemisia frigida)对放牧干扰下土壤微生物群落结构的影响特征,以内蒙古草原控制放牧为平台,运用磷脂脂肪酸标记法(PLFAs)研究不同放牧强度(CK、LG、HG)对冷蒿根际土壤(ARS)和非根际土壤(NRS)微生物群落结构多样性的影响。PLFAs结果分析显示:冷蒿根际土壤微生物群落PLFAs种类、含量丰富,共检测到24种PLFA生物标记,并且各处理土壤的优势PLFA类型是i16:0,18:18 t,18:1ω7 c和18:2ω6,9。3种特征微生物相对生物量在不同放牧处理土壤中分布相似,均以细菌分布量最多,真菌次之,放线菌最少。冷蒿根际土壤微生物总PLFAs量及各菌群PLFAs量均显著高于非根际土壤,且均以LG-ARS和HG-ARS最高,CK-NRS和HGNRS最低。重度放牧后冷蒿根际土壤真菌/细菌PLFAs比值显著高于非根际,而CYC(cy/pre)值显著低于非根际,表明冷蒿根际土壤生态系统稳定性强,受放牧干扰较小。主成分分析表明,放牧和冷蒿对土壤微生物群落结构产生影响,而冷蒿的影响程度高于放牧处理。相关分析显示,土壤有机质、全氮和全磷与土壤微生物PLFAs总量及细菌、真菌、放线菌PLFAs均呈正相关,是影响土壤微生物种类和数量的主要养分。     

菌渣对黑麦草根际微生物群落的影响

为了探讨菌渣对黑麦草(Lolium perenne)根际土壤微生物群落结构的影响,测定了添加不同量菌渣后黑麦草根际土壤的磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids,PLFAs),比较分析了不同处理下黑麦草根际土壤微生物PLFAs组成、相对含量和微生物群落结构的差异。结果表明,施用菌渣后,黑麦草植株根际土壤微生物磷脂脂肪酸生物标记种类和总量均高于对照组。进一步分析表明,菌渣处理可以改变黑麦草根际土壤微生物种群结构,有利于根际土壤中细菌、真菌和放线菌的生长。同时,采用菌渣处理黑麦草后,其根际土壤微生物群落的Simpson、Shannon-Wiener和Pielou指数均得以提高,表明菌渣可以增加黑麦草根际土壤中微生物群落多样性,推测其可以改善根际土壤质量。     

桑树/苜蓿间作对根际土壤酶活性和微生物群落多样性的影响

以桑树(Morus alba)/苜蓿(Medicago sativa)间作系统为研究对象,探讨间作种植模式对根际土壤酶活性及土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明:间作苜蓿的蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别比单作苜蓿提高了30.0%和21.4%,达显著差异水平;而间作桑树则相反,分别比单作桑树降低了23.8%和2.6%,达显著差异水平;间作桑树和间作苜蓿的根际土壤酸性磷酸酶活性分别比单作提高了23.0%和28.9%,而脲酶活性则分别降低了52.4%和44.3%,二者差异显著.在桑树/苜蓿间作体系下,间作桑树的表征土壤微生物代谢活性强弱平均颜色变化率、多样性指数、均匀度指数和优势度指数均显著高于单作桑树,而间作苜蓿均低于单作苜蓿,达显著差异水平.主成分分析表明,间作种植模式改变了作物根际土壤微生物群落的主要碳源类型,使苜蓿的主要碳源变为氨基酸、聚合物和其他化合物,与单作之间具有显著差异.表明桑树/苜蓿间作提高了桑树根际土壤微生物群落的多样性,改变了苜蓿根际土壤微生物群落利用主要碳源的类型.     

不同施肥方法对香蕉枯萎病抗性及产量的影响

为了探索不同施肥方法对香蕉枯萎病抗性及产量的影响,2013年在信宜市香蕉主产区水口镇进行了香蕉一次性施肥与常规性施肥试验研究。试验结果表明,采用一次性施肥技术比常规施肥技术增加产量19.35t/hm2;在抗枯萎病方面,采用一次性施肥技术种植的香蕉发病率只有5%,与常规施肥技术相比,抗病率提高了20%。 另外,在生产成本与经济效益方面,采用一次性施肥技术也具有成本低、经济效益、品质好等显著的特点。     

土壤熏蒸-微生物有机肥联用对连作马铃薯生长和土壤生化性质的影响

甘肃省中部沿黄灌区是全国重要的加工型马铃薯生产基地,但因集约化种植带来的连作障碍问题已严重影响到产业的健康发展,因而寻求能够缓解或克服马铃薯连作障碍的有效措施。本研究评估了土壤熏蒸和微生物有机肥联用的方法对马铃薯连作障碍的防控效果,特别是对植株生长发育、土传病害抑制以及微生物区系和酶活性等土壤生化性质的影响。田间试验共设置5个处理:对照(CK)、氨水熏蒸(SFA)、石灰+碳铵熏蒸(SFB)、氨水熏蒸与微生物有机肥联用(SFA+BOF)、石灰+碳铵熏蒸与微生物有机肥联用(SFB+BOF)。结果表明,SFA+BOF和SFB+BOF处理较CK均显著增加连作马铃薯的块茎产量,增幅分别达到13.62%和20.36%,也显著降低植株的发病率(54.92%和72.82%)和收获后的病薯率(66.15%和64.76%),并且提高叶绿素含量和改善根系形态结构。SFA+BOF和SFB+BOF处理显著影响土壤可培养微生物的数量,表现为增加马铃薯生育后期土壤细菌和放线菌的数量,降低真菌的数量,在土壤中维持一个更高的细菌/真菌。与CK、SFA和SFB处理相比,SFA+BOF和SFB+BOF处理大幅度降低了连作马铃薯生育期内主要土传致病菌——镰刀菌的数量,使植株发病率降低且块茎产量显著增加。SFA+BOF和SFB+BOF处理对连作土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶的活性无显著影响,但显著提高磷酸酶的活性。因此,土壤熏蒸和微生物有机肥联用的方法在克服甘肃省中部沿黄灌区的马铃薯连作障碍上具有较大的应用潜力,且石灰+碳铵熏蒸与微生物有机肥联用的效果优于氨水熏蒸与微生物有机肥联用。     

不同杀菌剂对旱地连作马铃薯土壤水分效应、微生物和产量的影响

马铃薯效益高和集约化种植致使甘肃马铃薯的连作障碍问题日趋严重。如何克服连作障碍成为当地马铃薯产业发展主要关注的问题。在连续4年种植马铃薯的田地上设置施用恶霉灵、五氯硝基苯、哈茨木霉菌、土壤改良剂和对照(常规种植)5个处理的大田试验,通过测定土壤含水量、土壤微生物量、产量、调查疫情,计算土壤贮水量、耗水量、水分利用效率、发病率、病情指数等,以期筛选出缓解当地马铃薯连作障碍有效措施。结果表明,恶霉灵和哈茨木霉菌处理耕作层土壤细菌与真菌比值分别比对照显著提高183.50%和331.24%;早疫病病情指数分别比对照显著降低80.33%和58.93%;晚疫病病情指数分别比对照显著降低62.74%和56.88%;马铃薯水分利用效率分别比对照显著提高31.80%和27.15%;经济产量分别比对照显著提高24.10%和22.25%。在马铃薯长期连作田使用土壤消毒剂恶霉灵和哈茨木霉菌,能显著改善土壤微生物数量,提高土壤细菌和真菌比,使土壤微生物由"真菌型"向"细菌型"转化,减轻马铃薯病害,提高旱地马铃薯水分利用效率,提高土壤含水量,提高马铃薯产量。     

连作对烤烟生长特性和光合能力的影响

研究了连作2年和连作5年对烤烟(Nicotiana tabacum)的生长及叶片的光合特性的影响。结果表明,连作2年对烤烟的生长和光合影响不大,而连作5年却明显限制了烤烟叶片的生长,减弱了叶片的光合能力。连作5年显著降低了烤烟叶片的叶绿素含量,烤烟叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)下降,但胞间CO2浓度(Ci)却变化不大,同时连作5年的烤烟叶片的表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、光饱和时最大光合速率(Pmax)、羧化效率(CE)、CO2饱和点(CSP)和CO2饱和时最大光合速率(Jmax)均比正茬低,而光补偿点(LCP)和CO2补偿点(CCP)却增加。因此,连作明显降低了烤烟叶片对光强和CO2的利用能力,说明连作5年引起烤烟叶片光合作用减弱不仅仅是由气孔因素引起的,连作还限制了叶肉细胞对CO2的利用能力。     

建植年限对紫花苜蓿根际土壤微生物群落功能多样性的影响

利用BiologMT技术,研究了3个紫花苜蓿(Medicago sativa)品种(肇东苜蓿、中苜一号和阿尔冈金)的建植年限(两年和10年)对根际土壤微生物碳代谢多样性的影响。结果表明,建植10年紫花苜蓿的根际土壤在表征土壤微生物代谢活性的平均颜色变化率(AWCD)上明显高于建植两年的根际土壤,其中10年阿尔冈金的AWCD值最高,而两年肇东苜蓿的值最低。相同品种不同建植年限间,建植10年紫花苜蓿的根际土壤微生物McIntosh均匀度指数明显高于建植两年,而10年和两年根际土壤微生物在Shannon多样性指数和SimpsonMT优势度指数上差异不显著。这说明建植10年的紫花苜蓿改变了根际土壤微生物群落的组成结构,同时也提高了根际土壤微生物群落的多样性。通过主成分分析,相同品种、不同建植年限下土壤微生物的碳源利用模式出现的差异并不显著,但10年紫花苜蓿根际土壤微生物间碳源利用的模式存在差异,主要碳源为糖类、羧酸和氨基酸等。     

间作对根际土壤微生物和酶活性的影响研究

通过根箱试验,研究了玉米间作蚕豆和玉米间作鹰咀豆对根际土壤微生物和酶活性的影响.结果表明,玉米出苗60 d时,玉米、蚕豆复合群体中的玉米地上生物产量高于单作38%,增产显著;与鹰咀豆间作的玉米地上生物产量高于单作4%,差异不显著,间作蚕豆和鹰咀豆地上生物产量较单作显著降低.与单作玉米相比,玉米鹰咀豆间作后根际土壤脲酶和酸性磷酸酶活性显著降低,玉米间作蚕豆根际土壤酶活性与单作差异不显著;玉米鹰咀豆间作对细菌产生的根际效应显著高于玉米间作蚕豆,对真菌产生的根际效应与细菌相反.间作对放线菌、微生物总数产生的根际效应显著高于单作,间作根际微生物多样性指数显著高于单作.土壤微生物中细菌数量和微生物多样性指数是影响土壤酶活性的主要因子,间作根际土壤微生物多样性指数大于单作是弱化土壤酶活性的重要原因.     

稻田冬种黑麦草对饲草生产和土壤微生物效应的影响(简报)

研究了2005-2006年湖南双季稻区,6种不同土质的稻田土壤在晚稻收获后免耕种植黑麦草,其生产性能和土壤微生物量碳、氮的变化。结果表明,6种土壤都比较适宜冬季黑麦草生产,黑麦草总干物质产量河沙泥田(11.3)>紫泥田(11.1)>灰泥田(10.6)>麻沙泥(10.5)>红泥田(9.75)>黄泥田(9.64 t/hm2)。粗蛋白含量为12%~15%,黑麦草全年粗蛋白质总产量在河沙泥田最高,为1.53 t/hm2,各处理黑麦草可消化干物质采食量均大于60%,各处理黑麦草的相对饲用价值均明显大于100%。6种土壤冬季种植黑麦草后,土壤微生物量碳(SMBC)和土壤微生物量氮(SMBN)变化为,除灰泥田外,冬种黑麦草处理均大于冬闲田,其中在河沙泥田增加的最高。稻田冬种黑麦草不仅能产生大量的优质牧草,对改善稻田土壤生态环境,提高稻田耕地质量有一定的积极作用。     

不同利用方式对豫西黄土丘陵区土壤微生物生物量及群落结构特征的影响

以豫西黄土丘陵区乔木地、灌木地、果园、弃耕地和耕地土壤为对象,应用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,研究了不同土地利用方式对土壤微生物生物量及其群落结构特征的影响,结果表明,与耕地相比,乔木地和灌木地土壤微生物量碳(MBC)含量分别提高了225.38%和265.73%(P<0.05),微生物量氮(MBN)含量分别提高了206.19%和245.03%(P<0.05),MBC/TOC值显著提高了2.89和3.00(P<0.05),MBN/TN值显著提高了5.05和5.57(P<0.05);果园土壤微生物量碳、微生物量氮含量和MBN/TN值分别提高了107.80%,84.99%和1.23(P<0.05);弃耕3年地土壤微生物量碳、氮、磷与耕地无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤细菌的PLFA含量增加了17.87%和17.18%(P<0.05),真菌增加了24.27%和28.45%(P<0.05);果园土壤细菌PLFA含量增加了9.04%(P<0.05);弃耕3年地土壤细菌、真菌和放线菌的PLFA含量与耕地之间均无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数显著提高(P<0.05),Simpson优势度指数显著降低(P<0.05)。不同利用方式地土壤细菌、真菌及放线菌的PLFA及总PLFA与土壤总有机碳、微生物量碳,全氮、速效氮、微生物量氮,容重显著正相关(P<0.05)。以上结果说明相对于耕地、弃耕地和果园土壤,乔木地和灌木地土壤微生物多样性均提高,不同微生物物种的个体数量分布均匀,群落结构相对稳定,因此这两种利用方式对土壤质量以及微生物群落结构多样性的改良效果更佳。不同土地利用方式引起营养元素的投入和土壤结构的变化是造成微生物群落结构变化的主要原因之一。     

连续施氮对马铃薯根际细菌群落结构及反硝化作用的影响

为了揭示连续施用不同氮量对半干旱地区马铃薯根际细菌群落结构及反硝化作用的影响。通过大田试验设置了6个不同施氮量处理:N₀(对照,不施氮)、N₇₅(施氮量75 kg·hm^-2)、N₁₅₀(施氮量150 kg·hm^-2)、N₂₂₅(施氮量225 kg·hm^-2)、N₃₀₀(施氮量300 kg·hm^-2)和N₃₇₅(施氮量375 kg·hm^-2),研究了连续5年不同施氮量对半干旱地区马铃薯根际细菌群落结构及反硝化作用过程中编码亚硝酸还原酶的关键酶基因nirK和nirS丰度的影响。结果显示:各处理土壤中$NO_{3}^{-}$ -N含量随施氮量的增加显著增加,最高施氮量处理(N₃₇₅)土壤中$NO_{3}^{-}$-N含量高达80.41 mg·kg^-1,分别比其他处理增加了86.87%~856.12%;土壤亚硝酸还原酶活性随着施氮量的增加随之增强,高氮处理显著高于低氮处理。高通量测序结果显示,大量施氮降低了细菌群落的Alpha多样性,显著改变了土壤细菌群落的物种组成;与N₀处理相比,其他各施氮处理根际土壤中变形菌门和厚壁菌门的相对丰度增加了1.66%~26.53%和22.59%~85.52%,放线菌门和酸杆菌门的相对丰度降低了3.48%~34.63%和4.21%~37.12%,高氮处理显著低于不施氮及低氮处理;高量施氮显著提高了根际土壤中Lactococcus、Bacillus和Lysobacter的相对丰度。根际土壤中nirK和nirS相对丰度随施氮量的增加随之增加,高氮处理中nirK和nirS相对丰度分别比N₀处理增加了116.26%、101.49%和28.24%、8.47%。Person相关性分析表明,nirK相对丰度与土壤$NO_{3}^{-}$-N含量呈显著正相关关系,pH与nirK和nirS的丰度呈显著负相关关系。大量施氮造成土壤剖面中$NO_{3}^{-}$-N积累量的增加以及pH值降低是引起根际细菌群落结构以及nirK和nirS丰度变化的主要原因。     

两株典型内生真菌对蓝莓生长发育的影响

内生真菌能促进蓝莓生长。从正常生长的蓝莓根系分离、筛选获得两株内生真菌棘孢木霉（Trichoderma asperellum）和卷枝毛霉（Mucor circinelloides）,将其接种至蓝莓根际土壤。结果发现：与CK相比,接种棘孢木霉（J1）、卷枝毛霉（J6）处理的SPAD值均显著增加。J1、J6处理的净光合速率在整个试验期间均显著高于CK。J1处理的根长、体积和表面积均显著高于J6处理,接种处理的根长、体积和表面积均显著高于CK,接种处理的根系活力始终显著高于CK;株高、分枝数、地径和叶片数均显著增加;鲜重分别增加了89.00%和53.52%,干重分别增加了116.58%和83.94%。说明接种棘孢木霉和卷枝毛霉两株内生菌能够显著促进蓝莓生长发育,具有良好应用前景。