生姜根系不同生态位细菌群落多样性特征、组成及结构差异

生姜作为常见的调味品和传统中药材,是我国重要的经济作物之一。作为取食部分的生姜块茎与根系直接相连,其产量、品质与根相关细菌群落密切相关。然而,关于生姜根系微环境中细菌群落的特点仍鲜有报道,土壤环境能否衍生出宿主特异性内生菌群落尚不清楚。以生姜根系不同生态位细菌群落为研究对象,采用高通量测序技术,对非根际、根际及根内细菌进行16S rRNA基因测序。结果表明,不同生态位细菌群落多样性存在显著差异,其中非根际及根际细菌群落多样性(Shannon index, Observed species, Faith′s PD)显著高于内生菌群落。同时,各生态位共现网络稳定性和复杂度表现为非根际>根际>根内细菌群落。而在组成上,细菌群落在不同生态位差异显著(R^(2)=0.57,P=0.001)。其中变形菌门(Proteobacteria)是根内的优势门,该门类下假单胞菌属(Pseudomonas)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)及泛菌属(Pantoea)在根内显著富集。在根际细菌中,拟杆菌门(Bacteroidetes)及厚壁菌门(Firmicutes)显著富集,其丰度优势主要由鞘氨醇菌属(Chitinophaga)、杆菌属(Bacillus)、金黄杆菌属(Chryseobacterium)等所贡献。土壤环境因子对细菌群落有一定的影响,土壤pH与非根际细菌群落密切相关,速效磷与根际细菌群落组成显著相关,而内生菌群落不受土壤理化因子的影响。进一步通过溯源分析发现根际细菌群落42.8%源自非根际,而内生菌群落47.3%源自根际,证明了生姜根相关细菌群落存在生态位水平传播。总之,根系不同生态位的细菌群落多样性、稳定性及细菌分类均有显著差异,体现了根系对土壤细菌群落的筛选、过滤作用。借助于根系不同生态位细菌群落的组成分析,明确了不同生态位细菌的共性与差异,为生姜根系相关细菌群落的开发利用奠定了基础。

拮抗姜瘟病内生细菌的筛选及其生防效果研究

姜瘟病是由青枯雷尔氏菌Ralstonia solanacearum引起的一种土传细菌型病害,该病害严重制约生姜产业的发展。本研究对生姜根内细菌进行分离,初步筛选出7株青枯菌的拮抗细菌,经鉴定,所得拮抗细菌属于阿氏肠杆菌Enterobacter asburiae和印度假单胞菌Pseudomonas indica。拮抗细菌表现出较强的青枯菌拮抗活性,其代谢物对青枯菌的抑制率达到90%以上。同时,拮抗细菌表现出较强的铁竞争优势,其代谢物中嗜铁素含量显著高于青枯菌代谢物。盆栽试验发现,所筛选的拮抗细菌能够在生姜根内有效定殖,并显著降低生姜根际青枯菌密度,姜瘟病发病率由90.10%降至21.43%,具有良好的生防效果。该研究为生姜地区姜瘟病防治提供重要的微生物资源。

氮磷钾不同用量对马铃薯产量和淀粉含量的影响

采用311-A最优设计与田间试验方法,研究了氮、磷、钾施肥用量对马铃薯产量和淀粉含量的影响,建立了宁夏雨养农业区马铃薯产量、淀粉含量与氮、磷、钾施肥用量之间的数学模型。分析了马铃薯产量及淀粉含量试验因子的主效应和互作效应,优选了马铃薯目标产量在30 000 kg/hm^2时最高产量的最佳施肥量组合为氮、磷、钾(kg/hm2):267.3-139.0-82.1,最佳经济施肥用量组合为氮、磷、钾(kg/hm^2):258.6-131.1-71.1;淀粉含量最高时最佳组合氮、磷、钾(kg/hm2):183.9-106.4-87.6。

不同施氮量对马铃薯养分吸收及产量的影响

【目的】研究氮素不同施用量在马铃薯不同的生育期对马铃薯各器官氮、磷、钾养分吸收和产量的影响。【方法】采用田间小区试验。【结果】在马铃薯生育期,施氮肥均可提高植株器官N、P、K质量分数,其中N2P2K2处理的各器官N、P、K质量分数最高,均显著高于N0P2K2处理。生产1000 kg块茎所需N、P2O5、K2O平均比例为1∶0.49∶2。施氮肥均可提高马铃薯产量和商品率,其中N2P2K2处理(225 kg/hm2)对马铃薯增产和提高商品薯率效果最佳,较N0P2K2处理显著提高21.33%和18.56%。【结论】从马铃薯产量和经济效益来看,宁夏中部旱作区种植马铃薯最佳氮肥施用量是225 kg/hm2。

施肥对碱化土油用向日葵光合特性及产量的影响

在碱化土壤条件下,研究了不同施肥措施对油用向日葵光合特性及产量的影响。结果表明,运用非直角双曲线模型对净光合速率进行模拟,拟合程度高(R2>0.99)。不同施肥处理油用向日葵的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均随光合有效辐射的增加而明显提高,之后趋于平缓,而胞间CO2浓度持续降低。无磷(NK)处理下,表观量子效率和最大净光合速率最大;无钾(NP)处理下,暗呼吸速率和光补偿点均最高;氮磷钾(NPK)全施的条件下,光饱和点、产量、生物产量和增产率均最高,千粒重以生物有机肥处理最佳,而秕粒率则以无钾肥(NP)处理最低。从回归方程看出,施肥可以提高千粒重,降低秕粒率,增加光合产物的积累,提高产量。因此,在油用向日葵灌浆初期,在增施氮肥的基础上,合理配施磷钾肥和有机肥,可从改善其光合特征的基础上提升经济产量。

施肥对盐化土壤油葵养分吸收及产量和品质的影响

为探讨盐化土壤氮、磷、钾肥对油葵养分吸收、产量和籽实品质的影响,在宁夏灵武农场中度盐化土壤(盐化度≥0.5%)设置油葵肥效试验,测定油葵(S606)生长状况、干物质累积量、养分吸收利用、产量及品质的影响。结果表明:(1)不同处理整个生育期株高、茎粗变化均符合Logistics生长曲线,且各处理间差异显著,主要表现为N_2P_2K_2处理的植株株高最高,各肥料对植株增高效果表现为氮肥>磷肥>钾肥>生物有机肥,对茎粗贡献为生物有机肥>氮肥>钾肥>磷肥。(2)干物质累积量随生育期变化符合Logistics曲线,氮肥及磷肥对油葵植株干物质的累积量有显著促进作用,钾肥对干物质累积作用贡献较小;氮肥对干物质向籽实累积有促进作用,而磷肥对干物质向籽实累积有抑制作用。(3)总体上施用氮、磷、钾肥分别显著提高植株氮总吸收量(TNA)、磷总吸收量(TPA)、钾总吸收量(TKA)以及100 kg籽实需氮、磷、钾量,但是显著降低其对应干物质生产效率及收获指数。N_2P_2K_2处理油葵N、P_2O_5、K_2O吸收累积量最高,分别为3.75、1.18、15.20 g/株。平均每生产100 kg籽实吸收N 4.18kg、P_2O_51.48 kg、K_2O 25.34 kg。整个生育期中36.17%的养分由花期形成,灌浆期的养分累积仅次于花期(23.44%)。(4)氮、磷、钾肥均能够提高油葵产量,且3种肥料配施的增产效果优于任2种肥料配施,经分析单株叶干质量及株高对产量起到主要正效应。N_2P_2K_2处理产量与其他施肥处理相比差异显著,为4 558.8 kg/hm^2,比对照提高23.19%。(5)氮、磷、钾肥的施用可以改善部分油籽品质。经分析,氮肥促进粗蛋白、粗脂肪、棕榈酸、油酸在籽实中的积累,降低硬脂酸、亚油酸在籽实中的含量;磷肥促进油酸在籽实中积累,降低粗蛋白、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸在籽实中积累;钾肥促进粗蛋白、硬脂酸、亚油酸在籽实中积累,降低粗脂肪、棕榈酸、油酸在籽实中的含量。

粉垄耕作对甘蔗土壤微生物群落的影响

粉垄耕作是一种新型的深耕深松的耕作技术,与常规耕作方式不同,粉垄耕作能增加耕层土壤深度,从而更好地改善土壤结构。为揭示不同耕作方式对甘蔗种植土壤细菌和真菌群落的影响,本研究以粉垄耕作和常规耕作的土壤为研究对象,通过16S rRNA和18S rRNA高通量测序技术分析不同生态位(非根际、根际和根表)土壤的细菌和真菌群落的组成、结构和多样性的变化,并结合土壤理化性质进行相关性关联分析。结果表明:相比于常规耕作处理,粉垄耕作处理后的中小团聚体(<1 mm)比例增加,而较大团聚体(>1 mm)比例则低于常规耕作处理。粉垄耕作处理土壤中的有效磷和有机质含量明显增加,而全氮和全磷含量降低。厚壁菌门和绿弯菌门的相对丰度在粉垄耕作处理中显著增加,并且粉垄耕作处理后的细菌和真菌群落的alpha多样性明显增加,而不同生态位土壤的微生物群落的alpha多样性差别不大。对微生物beta多样性差异而言,粉垄耕作处理的土壤微生物群落结构相比常规耕作发生了明显变化,不同生态位土壤的细菌群落结构差异显著,而不同生态位的真菌群落结构差异不大。结合环境因子的相关性分析可知,全氮、有效磷以及有机质含量的变化能显著影响土壤中微生物特性的变化,并且有效磷和有机质含量的改变是影响土壤微生物群落组成的主要因素。综上,不同的土壤耕作方式处理下甘蔗土壤的养分和团聚体组成发生改变,土壤细菌和真菌群落结构和多样性存在差异,而微生物群落多样性和结构的变化受土壤有效磷和有机质的影响。这些研究结果可为解析甘蔗土壤微生物群落对不同耕作方式的响应机制提供理论依据。

苯甲酸钠和山梨酸钾浸种对玉米幼苗生长发育的影响

采用土培法研究不同浓度的苯甲酸钠、山梨酸钾对玉米幼苗生长发育的影响,初步探讨食品防腐剂可能对作物生长造成的危害。结果显示:当浓度为2.0g/L时,两种防腐剂对玉米幼苗生长发育均呈现促进作用;随着浓度增加,两种防腐剂对幼苗的生长均呈现抑制作用,当浓度为8.0g/L时,抑制作用达到差异显著水平。总之,两种防腐剂对玉米幼苗的生长表现为低浓度促进,高浓度抑制现象;抑制玉米幼苗生长的警示浓度均为8.0 g/L;相同浓度下,山梨酸钾的抑制作用强于苯甲酸钠。

番茄连作青枯病不同发病时期的非根际土壤细菌群落变化特征

【目的】研究连作条件下番茄青枯病不同发病时期的非根际土壤微生物群落差异,明确土壤微生物对青枯病发病时期的响应机制。【方法】本研究对16S rRNA V4‒V5区进行实时荧光定量PCR和高通量测序,综合分析了连续种植第1、3、5和7季的发病高峰期和发病末期的番茄非根际土壤的病原菌数量、细菌群落多样性、群落组成、标志细菌类群和群落构建机制。【结果】发病高峰期的青枯菌数量(1.28×107 copies/g)要高于发病末期(1.77×10^(6) copies/g)。随着连作时间的增加,发病时期对细菌群落多样性的影响逐渐增加。第3季和第5季不同发病时期之间的细菌群落alpha和beta多样性存在显著差异。LEfSe分析发现,番茄青枯病发病高峰期和发病末期的非根际土壤样品有其各自不同的标志细菌类群。此外,随连作时间的延长协助青枯菌致病的细菌逐渐累积。发病高峰期是微杆菌属(Microbacterium)和亚硝化螺菌属(Nitrosospira)协助青枯菌致病,而在发病末期,则由鞘脂菌属(Sphingobium)、norank_f__norank_o__SBR1031和norank_f__Rhodothermaceae协助青枯菌致病。群落构建过程分析发现不同发病时期细菌群落均以随机过程的扩散限制为主,但细菌群落在发病高峰期比发病末期的同质化作用更强。【结论】本研究发现青枯病发病高峰期和发病末期的番茄非根际土壤的细菌群落多样性、组成和结构在第3季和第5季时存在显著差异。此外,细菌群落会随着连作时间发生动态变化,而这些变化可能与细菌群落构建机制相关联。研究结果加深了对连作条件下的番茄青枯病发展过程的认识,可为防治青枯病提供参考依据。