蚯蚓联合生防细菌Bacillus velezensis改善连作百合土壤细菌群落结构及防治枯萎病的效果

【目的】从土壤理化性状和微生物群落结构及多样性角度,研究蚯蚓联合生防细菌改善百合连作障碍的机理和效果,为湖南百合产业化种植提供技术措施。【方法】采用盆栽试验方法,在湖南长沙连续种植了两季百合(Lilium lancifolium Thunb.)。供试土壤为红壤,生防菌为Bacillales velezensis YFB3-1菌液(菌体浓度为10^(9) CFU/mL),蚯蚓为赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)。试验设单施菌液(T1)、只接种蚯蚓(T2)、同时使用菌液和蚯蚓(T3) 3个处理,以不使用菌剂和蚯蚓为对照(CK)。调查了两茬百合产量和枯萎病病情指数,分析了第二茬百合根际土壤理化性质、细菌群落结构和多样性,以及连作百合产量与根际土壤理化性质、细菌群落和枯萎病的相关性。【结果】与第一茬相比,同一处理的第二茬百合产量都显著下降。两年连作百合产量都以同时使用菌液和蚯蚓(T3)处理为最高,分别为16464、15674 kg/hm^(2),都显著高于同年份其他处理。两年连作百合枯萎病发病率和病情指数都以T3为最低,都显著低于同年份其他处理,T3处理百合枯萎病病情指数分别为18.15(2019年)、25.00 (2020年),并且两年的防治效果(T3)都明显优于单施菌液(T1)和接种蚯蚓(T2)。相比于对照(CK),2019、2020年T3处理百合枯萎病防治效果分别为44.55%、37.66%,分别增产15.05%、14.78%。蚯蚓联合生防菌YFB3-1增加了根际土壤Rhizobiales、Flavobacteriales、Pseudomonadales、Bacillales等有益微生物的种群丰度,蚯蚓与生防菌YFB3-1在抑制连作百合枯萎病方面具有显著的互作效应,因而缓解连作百合产量下降的效果最佳。【结论】在施用芽孢杆菌生防菌剂防治连作百合枯萎病的同时,可以增施有机肥(牛粪)来提高土壤中蚯蚓数量,有效预防百合枯萎病发生,减少连作百合产量损失。

荔枝园间作柱花草对土壤理化性质和土壤细菌群落结构的影响

探究荔枝园间作柱花草对土壤理化性质和土壤细菌群落结构的影响,为荔枝园间作柱花草提供理论依据。以荔枝园间作柱花草和荔枝单作2种模式的土壤样品进行土壤理化性质的测定,并进行细菌扩增子16S测序分析。结果显示:在荔枝园间作柱花草后,0~20 cm土层中,硝态氮含量显著提高47.52%,有效磷含量极显著提高141.53%,速效钾含量极显著降低125.59%;20~40 cm的土层深度,硝态氮含量极显著提高76.02%,有效磷含量显著提高48.52%,速效钾含量极显著降低188.57%。Alpha细菌多样性方面,在荔枝园间作柱花草后,0~20 cm土层和20~40 cm土层中,Chao1指数、AEC指数、Simpson指数和Shannon指数并无显著变化。在土壤细菌群落结构方面,土壤样品中主要的优势菌门均为Acidobacteriota、Proteobacteria、Firmicutes、Chloroflexi、Bacteroidota、Verrucomicrobiota、Actinobacteriota、Gemmatimonadota、Myxococcota,Crenarchaeota为0~20 cm土层深度下间作柱花草后土壤特有相对丰度大于1%菌门,Proteobacteria、Verrucomicrobiota、Gemmatimonadota的相对丰度在间作柱花草后的各土层深度均有提高;在属水平上,在0~20 cm土层,Candidatus_Nitrosotalea为间作柱花草后土壤特有相对丰度大于1%菌属,在0~40 cm土层,Nitrospira为间作柱花草后土壤特有相对丰度大于1%菌属;冗余分析结果表明,土壤细菌群落主要受有效磷、硝态氮和有机质的影响。综上所述,荔枝园间作柱花草会改善荔枝园土壤的理化性质和改变土壤细菌群落结构,对荔枝园土壤的环境条件起到一定的优化作用。

一次性侧深施缓释肥对冬小麦生长和土壤细菌群落结构的影响

为了研究一次性侧深施缓释肥对冬小麦生长和土壤细菌群落结构的影响,本研究设置了无肥(CTR)、常规施肥(FP)、一次性侧深施缓释肥料(ZS)3个处理,开展冬小麦产量及产量构成、氮磷钾吸收情况和土壤细菌群落结构特征等方面的研究。结果表明:与CTR处理相比,施肥处理(FP、ZS)的产量显著增加;与FP处理相比,ZS处理穗粒数和籽粒产量(8 283.75 kg·hm-2)显著增加,而穗数和千粒重有所下降;另外,ZS处理秸秆产量有所降低,从而提高了谷草比。与FP处理相比,ZS处理显著增加了籽粒氮、磷、钾累积量,增加了全株磷、钾累积量,而显著降低了全株氮的累积量;同时显著增加了氮、磷、钾收获指数和肥料贡献率以及氮素偏生产力。相比常规施肥,施用缓释肥对土壤细菌多样性和丰富度无显著影响,各处理间存在显著差异的多属于非优势菌属。综上,与常规施肥相比,一次性侧深施缓释肥促进穗粒数的增加而提高籽粒产量,增加了籽粒的氮、磷、钾养分累积量而提高了肥料的利用率,同时可维持土壤细菌群落的稳定。

林地转变为茶园对土壤细菌群落结构与多样性的影响

【目的】研究林地转变为茶园对土壤细菌群落结构与多样性的影响,为进一步制定茶园土壤可持续管理措施提供科学依据。【方法】以林地(SM,对照)、新垦3年茶园(ZC3)和植茶30年茶园(ZC30)为研究对象,采用多点混合取样法取0~20 cm和20~40 cm土层的样品,测定不同样地土壤的理化性质;运用高通量测序技术,研究3种样地土壤细菌多样性及群落结构,并对土壤理化性质与细菌多样性和群落结构的关系进行相关性和冗余分析(RDA)。【结果】林地转变为茶园后,新垦3年茶园土壤有机质、碱解氮、速效钾和有效铁含量显著降低,土壤体积质量显著增加;植茶30年茶园土壤有机质、碱解氮、速效磷和有效铁含量较新垦3年茶园显著增加,但土壤pH显著下降,茶园土壤酸化严重。土壤细菌群落Alpha多样性总体由高到低排序依次为林地>植茶30年茶园>新垦3年茶园,与林地相比,新垦茶园土壤细菌Alpha多样性指数显著降低。从所有土壤样品中共检测到细菌29个门、60个纲、79个目、186个科、421个属,主要优势细菌门为厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),相对丰度共计93.5%~98.9%;主要优势细菌属为粪杆菌属(Faecalibacterium)、拟杆菌属(Bacteroides)、普氏菌属(Prevotella)、埃希氏杆菌属(Escherichia)、Gp2及Gp1。不同样地和土层土壤细菌优势菌群明显不同,在0~20 cm土层,变形菌门和酸杆菌门是林地土壤中的优势菌门,而茶园土壤中的优势细菌门为厚壁菌门和变形菌门;Gp2和Gp1是林地土壤优势菌属,而新垦3年茶园中这两类细菌属相对丰度较低;植茶30年茶园土壤中粪杆菌属、拟杆菌属、普氏菌属和埃希氏杆菌属相对丰度较高。相关性分析和冗余分析结果表明,土壤体积质量、有机质和碱解氮是影响土壤细菌群落丰度和多样性的主要土壤因子,影响程度由大到小为土壤体积质量>有机质>碱解氮。【结论】林地转变为茶园后,土壤理化性质以及细菌多样性和群落结构发生了明显变化,转变初期土壤细菌多样性明显降低,之后随着植茶年限的增加,土壤细菌多样性得以恢复。

化肥减施对茶园土壤细菌群落结构及多样性的影响

为探讨不同化肥减施模式对茶园土壤细菌群落的影响,以武夷山水仙茶园为研究对象,设置了不施肥(CK),当地常规施肥(CF),有机替代(OF,化肥减量50.7%)、新型缓释肥(SRF,化肥减量34.4%)和茶树专用生物炭基肥(BF,化肥减量30.3%)5个处理。于试验开展第3年(2019年)冬季采集各处理0~20 cm的土壤样品,利用Illumina Miseq高通量测序技术对茶园土壤细菌群落进行测定,并探讨影响细菌群落变化的关键因素。结果表明:不同化肥减施模式下的实际观测OTU数目(Sobs)、香农指数(Shannon)、辛普森指数(Simpson)、覆盖估值(ACE)和Chao 1指数为分别为1939~2219、6.09~6.52、0.0053~0.0062、2625.66~2962.15、2562.32~2948.01,其中有机替代模式茶园土壤细菌多样性指数显著高于常规施肥处理(P<0.05)。从所有土壤样品中共检测到细菌32个门、80个纲、202个目、352个科、667个属,主要优势细菌门(相对丰度>10%)为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),相对丰度共计89.44%~91.69%。与不施肥处理相比,常规施肥处理绿弯菌门和纤线杆菌纲相对丰度显著增加(P<0.05),新型缓释肥处理纤线杆菌纲相对丰度显著降低(P<0.05),其它菌群变化均无显著差异。冗余分析结果显示,施肥后土壤速效磷、碱解氮和有效钙的变化是驱动茶园土壤细菌群落结构变化的主要影响因子,但土壤性质对土壤细菌群落结构变化的解释度较低(分别为28.26%和32.99%),还需结合更多因素进行进一步探讨。

甘薯基部腐烂病对植株根际土壤细菌群落结构的影响

【目的】探明甘薯茎基部腐烂病发生机制,为构建该病害的绿色防控体系提供依据。【方法】以处于南北薯区交接带、南北甘薯病害发生区的浙江省台州市黄岩区西部山区为研究对象,采用Illumina高通量测序技术,对比研究甘薯茎基部腐烂病发病甘薯植株与健康甘薯植株的根际土壤细菌群落结构和多样性,及其根际土壤酶包括土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性。【结果】甘薯茎基部腐烂病显著降低了植株根际土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,提高了根际土壤细菌多样性指数。在门分类水平上,该病害显著降低了其植株根际土壤放线菌门、疣微菌门和拟杆菌门相对丰度,显著提高了绿湾菌门和Candidate-division-wps-2菌群的相对丰度。在属分类水平上,该病害显著提高了植株根际土壤细菌GP_(1)、未分类的厚壁菌属和芽单胞菌属的相对丰度,显著降低了未分类的链霉菌属、链嗜酸菌属、伯克霍尔德菌属等菌群的相对丰度。【结论】甘薯茎基部腐烂病降低了其植株根际脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,改变了甘薯根际土壤细菌群落的结构和多样性。

槟榔林下间作平托花生土壤细菌群落结构及多样性研究

为探索槟榔林下间作平托花生能否改善槟榔园土壤微生物环境,试验选取槟榔林下间作平托花生和槟榔单作模式下10~20 cm土层的土壤样本,测定pH及酸性有效磷、全磷、速效钾、有机碳、全氮、碱解氮、全钾含量等理化因子,在此基础上,利用Illumina MiSeq测序平台对槟榔间作平托花生和槟榔单作模式下土壤的细菌群落进行16S rRNA V4~V5区检测。结果表明:在理化因子方面,槟榔林下间作平托花生模式下的有效磷、全磷、全钾、速效钾含量以及p H显著提高。在土壤细菌群落多样性方面,间作模式的土壤细菌多样性和丰富度与槟榔单作模式存在一定差异,其中Chao1指数、ACE指数分别显著增加4.95%、4.60%,Shannon指数和Simpson指数也均增加但未达显著性差异,土壤细菌的物种丰富度和群落多样性均有所提高。在土壤细菌群落结构方面,从门水平分析,2组样本的主要优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi);从属水平上分析,主要优势菌属为Gp1~Gp6、亚硝化球菌属(Nitrososphaera)、Gaiella、芽单胞菌属(Gemmatimonas)和Pseudolabrys等。冗余分析结果表明,速效钾、有机碳、全氮和干湿比是影响土壤细菌群落结构的主要理化因子;速效钾解释了76.2%的变异程度,有机碳、全氮和干湿比解释度分别为3.5%、7.6%和9.1%;排序轴1、排序轴2对土壤总细菌变异程度的解释度分别为83.96%、8.71%,解释度总共高达92.67%。单作模式的土壤细菌群落结构差异主要由全氮和有机碳含量的变化引起,而间作模式细菌群落结构主要受速效钾和干湿比的影响。此外,放线菌门、芽单胞菌门、变形菌门与速效钾、有机碳、全氮含量呈正相关;酸杆菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、疣微菌门与速效钾含量和干湿比呈负相关;属水平下由细菌菌属与理化因子的相关性分析可知,亚硝化球菌属、硝化螺菌属、Gp4、Gp1和Gp2菌属均与理化因子呈显著负相关;Gaiella、芽单胞菌属、Pseudolabrys、红游动菌属与理化因子呈显著正相关。代谢功能预测分析表明,氨基酸代谢、碳水化合物代谢、膜运输和能量代谢是两种种植模式下细菌群落的主要代谢功能途径。间作后细菌群落能量代谢功能基因增加,苯丙素、类黄酮和甜菜红色素等次生代谢产物生物合成功能基因均显著减少,辅助因子和维生素的代谢功能基因以及昼夜节律-植物的功能基因显著减少。因此,槟榔林下间作平托花生不仅能提高土壤pH、有机碳及氮、磷、钾含量和土壤细菌多样性,还能改善代谢功能,从而促进槟榔根系对营养元素的有效吸收,为槟榔健康栽培提供理论依据和技术支撑。

不同沼液施用量对土壤养分和土壤细菌群落结构的影响

在四川省农业科学院农业资源与环境研究所洪雅基地,通过设置5个施肥处理水平:不施肥(NF)、300 kg/hm^(2)化肥(CF)、225 kg/hm^(2)化肥+75 t/hm^(2)沼液(沼液替代25%化肥,QBS)、300 t/hm^(2)沼液(沼液代替全部化肥,WBS)、600 t/hm^(2)沼液(只施2倍沼液,DBS)和1个大田试验:450~750 t/hm^(2)沼液(LSP),运用土壤养分测定方法和Illumina技术进行16S扩增子高通量测序,阐明土壤养分和微生物群落代谢与沼液还田量的相关关系。结果表明:QBS处理对土壤养分无显著影响,WBS处理可显著提高土壤pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,DBS处理显著增加了有机质、全氮、有效磷和速效钾含量。此外,不同沼液施用量对土壤细菌群落结构的影响不同,在门和属分类水平上,分别测得优势类群为变形菌门和鞘氨醇单胞菌属。通过土壤细菌群落Alpha指数分析,WBS处理的土壤中细菌的丰富度和多样性最高,但与CF差异不显著;不同的土壤细菌属丰度与土壤养分含量之间存在相关关系。综上,在青贮玉米与多花黑麦草轮作时,青贮玉米施用225 kg/hm^(2)化肥+75 t/hm^(2)沼液(沼液替代25%化肥,QBS),可以获得最佳产量,不仅有效减少了土壤养分的流失,且鞘氨醇单胞菌属和溶杆菌属等土壤益生菌有所增加,为当地沼液合理还田利用提供了理论依据。

转cry1Ac+cry2Ab基因棉对土壤细菌群落结构和功能多样性的影响

以不同生育期转cry1 Ac+cry2Ab基因棉和常规棉田土壤为对象,采用传统平板培养、Biolog分析和变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,研究了该新型转基因材料对土壤细菌群落结构和功能多样性的影响。可培养细菌数量测定结果表明,在棉花整个生育期,2种棉田土壤可培养细菌数量具有相同的变化趋势;与常规棉相比,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉田可培养土壤细菌数量在蕾期存在显著差异(P<0.05),其他生育期则无显著差异。Biolog分析结果显示,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉和常规棉田土壤细菌活性和碳源利用能力在苗期和蕾期存在明显差异,其他生育期则无明显不同。PCR-DGGE图谱的聚类分析结果表明,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉与常规棉田土壤细菌群落结构均随着生育期的不同而发生改变,且两者仅在花铃期出现明显差异。对PCR-DGGE条带的序列分析表明,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉与常规棉田土壤细菌之间的差异具有随机性,可能与采样时期或采样点的差异有关。综上所述,2种棉田土壤细菌群落结构和功能多样性在整个棉花生育期的变化趋势基本一致,转cry1Ac+cry2Ab基因棉仅在某些时期对其产生短暂影响,大部分时期无明显影响。

不同改良措施对黄瓜连作土壤细菌群落结构组成和多样性的影响

【目的】探究不同改良措施对黄瓜连作土壤微生物群落结构组成和多样性的影响,筛选出适宜的土壤改良措施。【方法】以黄瓜连作12年的土壤为研究对象,设置秸秆还田、小麦填闲、添加抗重茬生物菌肥、石灰氮消毒土壤处理,采用Illumina MiSeq测序平台对土壤细菌进行16S rRNA高通量测序分析。【结果】与CK相比,4种处理均增加了黄瓜连作土壤细菌群落的丰富度指数(Chao1)和多样性指数(Simpson、Shannon-Wiener),秸秆还田、添加抗重茬生物菌肥处理增加显著(P<0.05)。细菌门水平的细菌群落组成无改变,但秸秆还田、小麦填闲、添加抗重茬生物菌肥处理拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度增加显著(P<0.05),小麦填闲、石灰氮消毒土壤处理放线菌门(Actinobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度增加显著(P<0.05);添加抗重茬生物菌肥、石灰氮消毒土壤处理酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度降低显著(P<0.05)。4种处理属水平的细菌群落,新增菌属热多孢菌属(Thermopolyspora)、热单孢菌属(Thermomonospora),均显著降低优势菌属双歧杆菌属(Bifidobacterium)相对丰度(P<0.05)。小麦填闲处理优势菌属类固醇杆菌属(Steroidobacter)相对丰度增加显著(P<0.05);秸秆还田、添加抗重茬生物菌肥处理优势菌属Chryseolinea、纤维弧菌属(Cellvibrio)、黄异杆菌属(Flavisolibacter)相对丰度增加显著(P<0.05)。【结论】4种改良措施均改变了黄瓜连作土壤细菌群落结构组成、丰富度和多样性,以添加抗重茬生物菌肥处理效果最优,秸秆还田次之。

不同处理措施对辣椒连作土壤细菌群落结构及多样性的影响

以辣椒连作20年的土壤为研究对象,设置腐熟玉米秸秆还田、小麦填闲、添加抗重茬生物菌肥、威百亩熏蒸消毒等4个处理,以不做任何处理的辣椒连作土壤为对照,探究不同处理措施对辣椒连作土壤细菌群落结构组成和多样性的影响。结果表明,腐熟玉米秸秆还田、小麦填闲、添加抗重茬生物菌肥处理均显著增加了土壤细菌群落Chao1指数、Shannon指数,以添加抗重茬生物菌肥处理的多样性指数最高。不同处理对辣椒连作土壤细菌群落结构均具有极显著影响。门水平上,腐熟玉米秸秆还田、小麦填闲处理显著增加了芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)相对丰度;腐熟玉米秸秆还田、威百亩熏蒸消毒处理显著增加了放线菌门(Actinobacteria)相对丰度;4个处理均显著增加了疣微菌门(Verrucomicrobia)相对丰度;威百亩熏蒸消毒处理显著增加了厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度,显著降低了变形菌门(Proteobacteria)相对丰度。属水平上,4个处理均显著增加了Flavisolibacter相对丰度;腐熟玉米秸秆还田、小麦填闲、添加抗重茬生物菌肥处理显著增加了类固醇杆菌属(Steroidobacter)、Terrimonas相对丰度;腐熟玉米秸秆还田、小麦填闲处理亦显著增加了MND1、赭黄嗜盐囊菌属(Haliangium)相对丰度;腐熟玉米秸秆还田、添加抗重茬生物菌肥处理显著增加了Subgroup_10、农研丝杆菌属(Niastella)相对丰度;小麦填闲处理显著增加了芽孢杆菌属(Bacillus)相对丰度;添加抗重茬生物菌肥显著增加了鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和链霉菌属(Streptomyces)相对丰度。综上所述,腐熟玉米秸秆还田、小麦填闲、添加抗重茬生物菌肥处理效果较佳,威百亩熏蒸消毒处理效果最差。

施用生物炭对烟叶品质和土壤及其细菌群落结构的影响

【目的】研究施用生物炭对烟叶品质、土壤养分和土壤细菌群落结构的影响。【方法】以云烟87为试验材料,大田随机区组试验,设置4个处理(SWT1:常规施肥;SWT2:常规施肥+生物炭1500 kg/hm^(2);SWT3:常规施肥+生物炭2250 kg/hm^(2);SWT4:常规施肥+生物炭3000 kg/hm^(2)),测定各处理烤后烟叶化学成分和感官质量,分析成熟期植烟土壤养分和烤烟根际土壤细菌群落结构。【结果】施用生物炭对植烟土壤养分和烤后烟叶化学成分无显著影响;相比SWT1处理,施用生物炭各处理烤后烟叶感官质量显著提高,其中SWT3处理的香气质、香气量、浓度、劲头、杂气、使用价值和总得分分别提高13.85%、6.56%、10.87%、8.70%、4.62%、12.31%和6.25%,表现最优;相比SWT1处理,随着生物炭施用量的上升,烟株根际土壤细菌丰富度(Chao1指数)、多样性(Shannon指数)、总ASV数(扩增子序列变异体,Amplicon sequence variants)和独有ASV数呈下降趋势,与SWT1处理的微生物群落结构组成差异随生物炭施用量的提高而增加;变形菌门、酸杆菌门和放线菌门等为各处理的优势菌门,门分类水平下,不同处理的群落结构无显著差异;施用生物炭提高f__Rhizobiaceae、g__Allorhizobium、g__Neorhizobium、g__Pararhizobium、g__Rhizobium等固氮菌以及f__uncultured_Actinobacterium、f__Burkholderiaceae、f__Pseudomonadaceae、o__Pseudomonadale、g__Pseudomonas、g__Sphingopyxis、g__Dyella、g__Massilia等促生菌的相对丰度,降低s__unclassified_Anaerolineaceae、g__unclassified_Caulobacteraceae等反硝化细菌的相对丰度;ASV分类水平下,AN(碱解氮)含量是影响土壤细菌群落结构变化的最主要土壤因子。【结论】施用生物炭提高烤后烟叶感官质量,其中2250 kg/hm^(2)处理表现最优;施用生物炭降低根际土壤细菌α-多样性,提高根际土壤固氮菌、促生菌、反硝化细菌等有益菌相对丰度,有利于增加土壤养分,促进植物生长。

套作对黄瓜根际土壤细菌群落结构的多样性影响

以设施蔬菜中的主要栽培种类黄瓜为研究对象,以毛葱、蒜为套作作物,利用T-RFLP(末端限制性片段长度多态性,Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism)技术对套作黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性进行了研究。结果表明:套作改变了黄瓜根际土壤细菌群落结构的多样性和优势菌群结构。套种毛葱的黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性高于套种蒜的黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性;在黄瓜定植前和拉秧期,套作处理的土壤细菌群落结构多样性有比对照高的趋势,而在根瓜期和盛瓜期套作处理的土壤细菌群落结构多样性有比对照低的趋势;毛葱的套作效果最佳,蒜套作次之。套作提高了黄瓜产量。

生物炭用量对烟草青枯病及土壤细菌群落的影响

为探究生物炭用量对烟草青枯病发生及土壤细菌群落结构和功能的影响,以植烟病圃土壤为研究对象,设置5个炭/土比0、1.5%、3.0%、4.5%、6.0%(记为TS0、TS15、TS30、TS45、TS60)的盆栽试验,研究烤烟青枯病发病情况、土壤农化性状、细菌群落结构与功能。结果表明,生物炭可有效减轻烟草青枯病发病情况,以炭/土比3.0%效果最佳。生物炭处理均可显著增加土壤pH值及有机质含量、改善土壤养分比例。冗余分析(RDA)结果表明,土壤pH值及养分是影响烟草青枯病的重要因子,提升土壤pH值及养分含量可有效减轻青枯病发生程度。进一步分析发现,生物炭可提高土壤细菌Alpha多样性,与对照相比,炭/土比1.5%~6.0%处理Chaol指数提高了8.24%~26.50%,变形菌门丰度分别增加了2.28、9.70、5.40、5.28个百分点,而酸杆菌门丰度分别降低了5.48、7.05、8.09、7.06个百分点。表型预测结果表明,生物炭可通过提高变形菌门丰度及降低酸杆菌门丰度来减少潜在致病菌丰度;与对照相比,炭/土比3.0%处理的芽孢杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、出芽单胞菌属丰度分别增加5.77、0.24、0.36个百分点,罗河杆菌属丰度降低1.70个百分点,且雷尔氏菌属丰度随着施炭量的增加而逐渐减小。此外,生物炭可提高土壤氨基酸代谢、细胞生长与死亡功能类群丰度,且土壤pH值、有机质、速效钾、全素养分含量与氨基酸代谢、细胞生长与死亡功能具有正向效应,而罗河杆菌属与其具有负向效应。综上,生物炭可显著改善土壤养分比例,进而改善土壤细菌群落结构和功能特性、激发细菌群落氨基酸代谢等功能,提升烟株抗病性,减少青枯病的发生程度,以炭/土比3.0%~4.5%防控烟株青枯病效果较好。本研究结果为烟草种植中的病害防控和土壤改良提供了技术参考。

复合微生物菌肥对番茄青枯病发生和根际土壤细菌群落的影响

【目的】探究复合微生物菌肥与番茄青枯病发生、根际土壤理化性质及土壤细菌群落之间的关系,为合理应用微生物菌肥绿色防控番茄青枯病提供理论依据。【方法】以往年番茄青枯病严重发生地块为试验地,设清水对照(T1)、复合微生物菌肥(T2)、菌肥营养基质(T3)和复合微生物(T4)4个处理,测定番茄根际土壤养分含量、番茄植株生长、根系青枯病菌带菌率、青枯病发病率及根际土壤呼吸速率;采用16S rDNA测序技术分析施用复合微生物菌肥后番茄根际土壤细菌群落结构变化。【结果】在番茄采收期测定结果显示,复合微生物菌肥和复合微生物处理的番茄根际土壤中有机质、铵态氮和速效磷含量均高于或显著(P<0.05)高于其他处理;与清水对照相比,复合微生物菌肥、复合微生物和菌肥营养基质处理的番茄株高、茎围、叶面积、光合作用、叶绿素相对含量(SPAD值)、产量和水溶性糖增幅分别为6.82%~27.88%、19.59%~47.40%、2.04%~17.08%、3.88%~11.21%、1.99%~17.15%、9.13%~22.37%和0.45%~5.12%;复合微生物菌肥处理的番茄根系青枯病菌带菌率降至11.11%,土壤呼吸速率较清水对照提高54.05%;与清水对照相比,复合微生物菌肥、复合微生物和菌肥营养基质处理的番茄根际土壤细菌属水平ACE指数和Chao1指数分别提高3.12%~6.64%和4.76%~7.18%,Simpson指数和Shannon指数无显著差异(P>0.05);复合微生物菌肥处理的芽孢杆菌目(Bacillales)和芽孢杆菌属(Bacillus)分别为排名前10的优势目(8.31%)和优势属(6.60%);4个处理中芽孢杆菌属与Christensenellaceae_R-7_group和WCHB1-32的丰度相似,与WCHB1-32、瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium_1)、Christensenellaceae_R-7_group和噬几丁质菌科未培养菌属(uncultured_bacterium_f_Chitinophagaceae)正相关,与假单胞菌属(Pseudomonas)、厌氧绳菌科未培养菌属(uncultured_bacterium_f_Anaerolineaceae)和嗜甲基菌属(Methylophilus)负相关。复合微生物菌肥处理的代谢途径、次生代谢物生物合成、抗生素生物合成和氨基酸生物合成等功能微生物丰度增幅最明显;有机质、速效磷、速效钾、芽孢杆菌属、雷尔氏菌属(Ralstonia)和土壤呼吸速率与抗生素生物合成功能正相关,pH、芽孢杆菌属、雷尔氏菌属和土壤呼吸速率与氨基酸生物合成功能正相关,而盐度和发病率与2项功能负相关。【结论】复合微生物菌肥能显著改良土壤养分比例、改善土壤细菌群落结构和功能特性、提升抗生素生物合成和氨基酸生物合成等功能、促进番茄生长、降低青枯病发病率。复合微生物菌肥500倍稀释液对番茄青枯病的防病促生作用显著,具有良好的应用前景。

化肥减量配施有机肥对柠檬根际/非根际土壤细菌群落结构的影响

研究不同施肥方式对柠檬根际/非根际土壤理化性质及细菌群落结构的影响,可为果园科学合理地施肥提供理论依据.采用盆栽试验,设置对照(CK)、常规施肥(FM)、有机肥(P)、新鲜有机肥(NP)、 70%化肥+30%有机肥(70FP)和50%化肥+50%有机肥(50FP)这6个施肥处理.采用化学分析、实时荧光定量PCR技术和末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)方法,研究不同施肥处理对根际/非根际土壤的理化性质、细菌16S rRNA基因的丰度和细菌群落结构的影响,并通过冗余分析(RDA)探究影响柠檬根际/非根际土壤细菌群落结构的环境因子.结果表明:(1)化肥减量配施有机肥(50FP和70FP)能显著提高根际/非根际土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和硝态氮的含量(P<0.05);与常规施肥(FM)和单施有机肥(P和NP)相比,化肥减量配施有机肥处理的土壤有效磷含量提高了24.76%~97.98%,速效钾含量提高了6.87%~45.11%,硝态氮含量提高了18.42%~55.82%.(2)化肥减量配施有机肥能显著提高土壤细菌丰度及土壤呼吸速率(P<0.05),其中50FP处理的土壤根际细菌群落丰度及土壤呼吸速率较常规施肥和单施有机肥处理分别提高了15.83%~232.98%和8.0%~162.5%;根际土壤细菌丰度与有机质、 pH、全氮和全磷含量呈极显著正相关.(3)PCoA和RDA分析结果表明,单施有机肥和化肥减量配施有机肥处理的根际土壤细菌群落结构与未添加有机肥的处理之间有较大差异,影响根际/非根际土壤细菌群落结构的主要环境因子是:有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、硝态氮和速效钾.化肥减量配施有机肥能显著提高土壤养分含量和增加土壤细菌丰度,改变根际土壤细菌群落结构,且50FP处理的效果更佳.因此50%化肥+50%有机肥(50FP)是改善果园土壤理化性质、增加土壤细菌丰度和提高土壤呼吸速率的较好施肥方法.

荔枝园间作平托花生对土壤理化性质、酶活性和细菌群落结构及多样性的影响

研究荔枝间作平托花生对荔枝园土壤理化性质、酶活性及细菌多样性的影响,为荔枝健康栽培提供理论依据和技术支撑。分别选取荔枝/平托花生间作和荔枝单作模式下10~20 cm土层的土壤样本,测定酸性有效磷、全磷和速效钾等理化因子的含量以及蔗糖酶、蛋白酶和脲酶等酶活性,并在此基础上,利用Illumina MiSeq测序平台对荔枝/平托花生间作模式和荔枝单作模式下土壤的细菌群落进行16S rRNA V4~V5区检测。结果表明:与荔枝单作模式相比,在理化因子方面,荔枝间作平托花生模式下的速效钾含量极显著提高138.9%,碱解氮含量显著降低19.6%,pH稍降低但无显著差异性;在土壤酶活性方面,蔗糖酶、酸性蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶均极显著或显著提高;在土壤细菌群落多样性方面,Chao1、ACE和Simpson指数分别显著提高5.5%、5.2%和3.7%。在土壤细菌群落结构方面,两组样本的主要优势菌门为酸杆菌门、变形菌门、绿弯菌门和放线菌门;主要优势菌属为Gp1、Gp2、Gp3、Gp4、Gp6、芽孢杆菌属和Gaiella等菌属;间作后变形菌门、放线菌门、红游动菌属、Gaiella和黄杆菌属相对丰度明显提高,酸杆菌门、芽孢杆菌属和Gp2相对丰度显著降低。冗余分析结果表明,碱解氮、pH、全磷和有效磷是影响土壤细菌菌属结构的主要理化因子;单作模式的土壤细菌群落结构差异主要是由pH的变化引起的,而间作模式细菌群落结构主要受碱解氮的影响;此外,在酸杆菌门亚群中,Gp1、Gp2、Gp3及Gp7与pH呈正相关;Gp4、Gp5、Gp6与pH呈负相关;芽孢杆菌属与碱解氮呈正相关;Gaiella、红游动菌属和黄杆菌属等绝大多数菌属均与理化因子呈负相关。因此,荔枝园间作平托花生不仅能改善土壤理化性质以及酶活性,还能提高土壤细菌丰富度和多样性,促进荔枝根系对营养元素的有效吸收,为农民有效利用荔枝园行间空地、实现荔枝健康栽培探索出一条新的路径。

不同作物轮作对谷田土壤酶活性和土壤细菌群落的影响

为探明谷子(Setaria italica)轮作后作物根际土壤细菌群落结构的变化特征,研究了谷子连作(CK)、谷子→黑豆(MRG)、谷子→籽粒苋(MRA)和谷子→藜麦(MRQ) 4种模式下土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,并利用Illumina MiSeq高通量测序法研究了细菌群落结构。结果发现:(1) 3种轮作模式下的土壤过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均高于CK;(2)从20个土壤样品中共获得720 015条有效序列,归属于10 185个分类操作单元(OTU);(3)土壤细菌多样性指数以MRG处理最高,MRQ处理最低;丰富度指数以CK处理最高,MRQ处理最低;(4)不同模式下的优势菌门为放线菌门、变形菌门和绿弯菌门,优势属为鞘氨醇单胞菌属和拟诺卡氏菌属;(5)碳水化合物和氨基酸代谢菌群的相对丰度较高,为各模式下土壤菌群的主要代谢通路。结果表明,轮作能够改善土壤酶活性状况,降低谷茬地土壤细菌群落丰富度指数,籽粒苋和黑豆参与轮作能提高群落多样性指数,研究结果可为对谷子后茬轮作作物的选择提供理论支持。

戴云山南坡不同海拔森林土壤优势细菌群落特征及影响因素

【目的】探讨土壤细菌群落在戴云山保护区不同海拔梯度(900~1500 m)分布特征,为理解海拔影响森林土壤结构和功能提供理论依据。【方法】基于高通量测序探讨不同海拔土壤细菌群落组成及多样性,并分析环境因子对土壤优势细菌群落结构的影响过程。【结果】(1)随海拔升高,土壤全磷含量总体呈逐渐递减;土壤有效磷含量整体呈单峰模式;土壤全碳和全氮含量呈双峰变化趋势。(2)不同海拔中土壤细菌优势菌门为变形菌门、酸杆菌门和放线菌门(相对丰度>10%)。(3)不同海拔梯度土壤细菌多样性指数如物种数、Chao1指数、Shannon-Wiener多样性指数和ACE指数沿海拔梯度呈先上升后下降的趋势,均在1100 m处达到峰值,且达到显著水平(P<0.05)。(4)微生物共现网络分析表明戴云山不同海拔土壤优势细菌群落具有明显模块化结构,关键类群包括变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门和疣微菌门的部分属,其中变形菌门的细菌关键类群最多。【结论】海拔、坡度、pH值、土壤全氮、水解氮和土壤有效磷是驱动不同海拔森林土壤优势细菌群落结构及多样性的主要因子。

4种豆科栽培牧草根际土壤细菌群落分布特征研究

为探究高寒地区不同豆科栽培牧草的根际土壤细菌群落分布特征,本试验选取4种豆科栽培牧草扁蓿豆(Melissilus ruthenicus(L.)Peschkova(TrigonellaruthenicaL.))、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、红豆草(Onobrychis viciifolia)、蚕豆(Vicia faba L.)根际土壤为研究对象,利用高通量测序技术测定土壤微生物多样性,并对土壤细菌群落与土壤理化因子的相关性进行分析。结果表明:4种不同豆科栽培牧草根际土壤理化性质差异显著。高通量测序共得到234099条有效序列和5707个OTUs。细菌群落Chao1指数依次为蚕豆>红豆草>紫花苜蓿>扁蓿豆;Shannon指数依次为紫花苜蓿>蚕豆>红豆草>扁蓿豆。变形菌门(Proteobacteria)是4种豆科牧草根际土壤中的优势菌门,在扁蓿豆、蚕豆、红豆草和紫花苜蓿根际土壤中的相对丰度分别为58.14%,35.83%,45.40%,38.15%。高寒地区不同豆科牧草根际土壤细菌群落多样性与土壤理化性质存在显著相关关系,其中土壤全氮、全磷、速效磷和有机质可能是主要的驱动因子。