氮肥用量优化对甜玉米氮肥吸收利用率及氮循环微生物功能基因的影响

[目的]研究氮肥用量优化对甜玉米氮肥利用率及根际土壤氮循环微生物功能基因的影响,为农业生产中氮肥减施及高效利用提供参考.[方法]在磷、钾肥用量优化一致的基础上,设3个施氮水平:(1)对照,不施氮;(2)常规施氮水平,氮用量420 kg/ha;(3)优化施氮水平,氮用量330 kg/ha.玉米成熟期采集植株样品及土壤样品,采用常规分析、根际土壤高通量测序和功能基因芯片(GeoChip 5.0)技术,对不同氮肥用量处理甜玉米产量、可溶性糖含量、土壤氮肥利用率、细菌群落结构及氮循环功能基因进行分析.[结果]与对照相比,优化施氮水平与常规施氮水平均能显著提高甜玉米鲜苞产量(P<0.05,下同),但二者间无显著差异(P>0.05,下同),优化施氮水平的可溶性糖含量最高(122.2 mg/kg),显著高于常规施氮水平(113.8 mg/kg),氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力也分别较常规施氮水平处理提高8.5%(绝对值)和7.7 kg/kg.9个土壤样品16S rRNA高通量测序共检测到144736个OTUs,分属于46门106纲213目289科404属.优化施氮水平与氮循环相关的固氮菌属Rhodanobacter和Bradyrhizobium的相对丰度高于常规施氮水平,而氨氧化细菌Bryobacter和硝化作用细菌Candidatus_Nitrocosmicus的相对丰度则低于常规施氮水平.采用GeoChip 5.0技术在9个土壤样品中共发现了2752个氮循环基因,分属于8个亚类功能.其中固氮、氨化、硝化、同化氮还原、氮同化和异化氮还原等作用表现为优化施氮水平高于常规施氮水平,除固氮作用外,两个处理间差异显著;氨氧化作用表现为常规施氮水平高于优化施氮水平,但两个处理间差异不显著.[结论]氮肥用量优化有助于调控参与氮循环关键环节的细菌菌属丰度,促进氮循环微生物功能基因的固氮作用和氨化作用,提高土壤氮肥吸收利用率和甜玉米可溶性糖含量,且甜玉米鲜苞产量与常规施氮水平相当,在氮肥减量增效的同时达到甜玉米稳产提质的效果,可作为推荐施肥方式进行推广应用.     

生防菌XP1对香蕉枯萎病防效及土壤细菌群落多样性的影响

[目的]研究生防菌解淀粉芽孢种菌XP1对香蕉根际土壤细菌群落多样性的影响,揭示生防菌防治香蕉枯萎病的土壤微生物学机制,为利用生防菌防控香蕉枯萎病提供理论参考.[方法]试验设3个处理:CK,健康蕉园+每株0.5 L灭菌PDA培养基灌根+每株0.5 L灭菌LB培养基灌根;DI,健康蕉园+香蕉枯萎病菌(菌液浓度1×109个/mL,接种量0.5 L/株)+每株0.5 L灭菌LB培养基;TR,健康蕉园+香蕉枯萎病菌(菌液浓度1×109个/mL,接种量0.5 L/株)+生防菌(菌液浓度1×109个/mL,接种量0.5 L/株).利用Illumina Hiseq 2500高通量测序平台,对3个处理香蕉植株的根际土壤分别提取总DNA并构建16S rDNA基因文库,进而对微生物群落多样性进行分析.[结果]生防菌XP1对香蕉枯萎病的防效试验结果显示,CK处理香蕉植株无发病现象;DI处理在接种香蕉枯萎病菌后蕉园的发病率达95.0%,病情指数为68.3;TR处理接种生防菌后蕉园的发病率为13.3%,病情指数降低至10.8,防治效果达84.2%.共测序获得886890个有效序列,在97%的相似水平下聚类后获得61660个OTUs,归属于40个细菌门.3个处理的OTUs数量表现为CK>DI>TR.变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、OD1、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)是3个处理共有的菌门,其中变形菌门是CK、DI和TR处理的优势菌门,分别占各自相对丰度≥1%物种的32.21%、28.94%和53.78%.TR处理的Shannon指数和Simpson指数均显著低于CK和DI处理(P<0.05,下同),Dominance指数显著大于CK和DI处理,Chao1指数和Observed species指数大于DI处理、小于CK处理;接种生防菌后,TR处理的Chao1指数和Observed species指数较DI处理分别提高7.3%和0.7%.[结论]接种生防菌XP1能有效防控大田香蕉枯萎病的发生,提高香蕉根际土壤细菌物种丰富度和有益菌比例,促进根际土壤细菌群落结构特征向健康土壤细菌群落结构特征的方向演替,具有一定的应用潜力.