连作木薯对土壤理化性质及细菌群落演替的影响

【目的】研究连作木薯对非根际和根际土壤理化性质变化及细菌群落演替的影响,为系统阐明木薯连作障碍形成机制及其缓解措施研发提供理论依据。【方法】以木薯品种华南205为试验材料,在撂荒地上连续种植3年,每年木薯块根成熟期(植后250 d)采集土壤样品。结合土壤农化分析、高通量测序技术和生物信息学手段,研究连作木薯对非根际和根际土壤理化性质及细菌群演替的影响。【结果】与种植第1年木薯相比,连作2年和3年的木薯非根际和根际土壤pH及有机质、碱解氮和速效磷含量降低,脲酶活性提高,除速效磷外,其他指标的变化均达显著水平(P<0.05,下同)。连作木薯会引起土壤细菌群落多样性及丰富度降低,其中根际土壤细菌群落多样性及丰富度下降速度比非根际土壤慢。连作木薯非根际与根际土壤细菌群落的分类和系统发育Beta多样性存在显著差异。连作木薯非根际和根际土壤的优势菌门均为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteriota),主要优势菌属均为芽孢杆菌属(Bacillus)、norank_f_Roseiflexaceae、norank_f_norank_o_Vicinamibacterales、norank_f_norank_o_Gaiellales。在操作分类单元(OTU)水平,不同连作年限木薯的非根际和根际土壤细菌群落组成存在显著或极显著(P<0.01)差异。土壤的细菌群落结构与理化性质相互影响,对细菌群落影响较大的环境因子排序为碱解氮含量>有机质含量>pH>速效磷含量>脲酶活性。【结论】连作会导致木薯非根际和根际土壤理化性质、细菌群落多样性和丰富度发生变化,土壤理化性质和细菌群落结构均在连作第3年出现明显劣化。木薯土壤理化性质变化与土壤细菌群落结构差异存在一定相关性,有益菌丰度降低可能是木薯连作造成土壤细菌群落劣化演替的重要原因之一。