化肥减量配施菌草固氮菌肥对巨菌草生长、营养品质及土壤养分的影响

生物肥料替代部分化肥在植物种植中发挥了重要作用。利用从巨菌草根部筛选的优良内生固氮菌株制作菌草固氮菌肥,并进行田间随机完全区组试验,设不施肥(空白对照,CK0),灭菌的菌草固氮菌肥(基质对照,CK1),全量化肥(FHF),菌草固氮菌肥(T1),菌草固氮菌肥+75%化肥(T2)共5个处理,研究其对巨菌草生长、产量、营养品质及土壤理化性质的影响。结果表明:与不施肥相比,只施菌草固氮菌肥和菌草固氮菌肥+75%化肥处理均能显著促进巨菌草生长,提高其产量,改善巨菌草品质和土壤理化性质;与只施化肥相比,只施菌草固氮菌肥处理在不同程度上降低了巨菌草产量、粗纤维、木质素、粗灰分含量和土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量;而菌草固氮菌肥+75%化肥处理下,巨菌草叶片数、分蘖数、粗蛋白、粗纤维、酸性洗涤纤维、木质素、粗灰分含量均显著高于只施化肥处理,巨菌草产量、株高、粗脂肪含量和土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量比只施化肥高但差异不显著,中性洗涤纤维含量则低于只施化肥处理。因此,适当减施化肥配施菌草固氮菌肥(化肥菌草固氮菌肥+75%化肥)在稳定巨菌草产量的同时,也能够在一定程度上促进其生长,改善其营养品质和土壤理化性质。

巨菌草根内生固氮菌Klebsiella variicola的分离、鉴定及培养条件的优化

采用Ashby和Nfb无氮培养基从巨菌草成熟期根部分离得到1株具有高效固氮性能的内生固氮菌GN02,其在分离的菌落中所占比例最高,且酶活性较高.经16S rDNA序列鉴定,该菌株与克雷伯氏菌属各菌株同源性关系可达99%,结合其形态、生理生化特征,初步鉴定为变栖克雷伯氏菌(Klebsiella variicola).在含氮源的KP培养基中菌株GN02的生长情况明显优于无氮源的Ashby培养基.菌株GN02在KP培养基中的最优培养条件为:温度37.1℃,pH 5.6,蔗糖25.6 g·L^(-1),在此条件下其D_(600 nm)能达到1.48,比优化前提高了22.31%.响应面优化所得到的培养条件重复性好,准确、可靠.

一株巨菌草内生生防菌的分离、鉴定及其基因组测序分析

以巨菌草(Pennisetum giganteum sp.)内生细菌为试验材料,利用平板对峙法筛出对玉蜀黍平脐孺孢(Bipolaris maydis)具有较强拮抗作用的巨菌草内生菌,并采用Illumina Miseq PE150对该菌株进行基因组测序、基因组分析、基因预测与功能注释、直系同源簇[COG]聚类分析等。结果表明,抗菌作用最强的内生菌JK7-2为链霉菌(Streptomyces sp.),通过基因组测序分析,获得290 Conrigs,整个基因组大小约8.4 Mb,GC含量为73.17%,序列已提交至NCBI数据库SRA BioProject获得登录号:PRJNA451251。同时,预测其编码7 432个基因,并发现多个与链霉素、青霉素和四环素产生等代谢通路相关的基因。研究结果为深入研究巨菌草内生生防菌的抗菌机制以及挖掘生防菌次级代谢产物相关基因提供了理论依据。

巨菌草对鄂尔多斯砒砂岩土壤酶活性和可培养真菌的影响

采用比色法、磷酸苯二钠法以及滴定法测定了鄂尔多斯砒砂岩地区3块样地(农田、山顶、河滩)种植巨菌草后的5种土壤酶活性变化,运用稀释平板法与ITS-PCR相结合的方法研究了其土壤真菌多样性.结果表明,种植巨菌草后,土壤脲酶活性显著升高,农田、山顶和河滩最高脲酶活性分别为种植前的9.83、4.39和9.45倍;多酚氧化酶活性显著降低,与种植前相比,农田、山顶和河滩最大降幅分别达67.11%、66.11%和73.49%;蔗糖酶活性变化不一,与种植前相比,山顶最大降幅达73.66%,而农田最高酶活性增加了16.80倍,河滩无明显变化;山顶、农田和河滩的碱性磷酸酶活性最高分别为种植前的1.22、3.11和1.50倍;过氧化氢酶活性变化稍复杂,在巨菌草生长期内出现最低值和最高值,农田、山顶和河滩酶活性最低分别比种植前降低了23.29%、50.04%和74.79%.3块样地的土壤真菌数量均在巨菌草分蘖期达到峰值,河滩、农田、山顶分别鉴定出21、15、30株优势菌株,被孢霉属、青霉属在种类和数量上所占比例较大.相关性分析显示,碱性磷酸酶与脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶呈极显著正相关关系,过氧化氢酶与脲酶、蔗糖酶呈极显著正相关关系,其他土壤酶之间相关性不显著;可培养真菌与蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶呈正相关关系,与脲酶呈负相关关系,但相关性均不显著.

典型生境巨菌草根内生固氮菌的群落多样性

【目的】探究不同生境巨菌草内生固氮菌群落组成多样性及其分异规律。【方法】采用高通量测序固氮酶nif H标靶基因方法,研究了我国6个典型地区的巨菌草内生固氮菌群,包括福建闽侯县、新疆墨玉县、内蒙古阿拉善左旗、青海贵德县、甘肃安定区、海南那大镇,结合地理气候因子统计,分析了固氮菌多样性的环境驱动机制。【结果】共获得64122条nif H基因的有效序列,640个OTUs,归属于6个门、10个纲、17个目、24个科、33个属和39个种。不同地区巨菌草中优势内生固氮菌群的种类和丰度存在较大的差异。在门水平上,福州闽侯县、甘肃安定区、新疆墨玉县、内蒙古阿拉善左旗和青海贵德县5个地区的优势菌门均为变形菌门,海南那大镇的优势菌门为变形菌门和蓝藻菌门;属水平上,不同地区巨菌草最优势内生固氮菌类群分别为:福州闽侯县(变形菌门中未定属,80.56%);新疆墨玉县(变形菌门中未定属,33.14%);内蒙古阿拉善左旗(变形菌门中未定属,76.23%);甘肃安定区(α-变形菌纲中的未定属,53.78%);海南那大镇(变形菌门中未定属,38.37%);青海贵德县(变形菌门中未定属,46.12%)。Alpha多样性和Beta多样性分析表明,不同地区巨菌草内生固氮菌群落的多样性存在较大的差异,海南那大镇样本中巨菌草各类内生固氮菌群的多样性及丰富度最高,福建闽侯县样本中巨菌草各类内生固氮菌群的多样性及丰富度最低。典范对应分析(CCA)结果表明,年均降雨量和年均气温是影响巨菌草内生固氮菌群变化的主要因素,其次是土壤有机质、土壤全氮和土壤p H。【结论】不同地区巨菌草内生固氮菌群落的组成及丰度存在着较大的差异,海南那大镇巨菌草内生固氮菌群的种类及相对丰度较高,本研究可为巨菌草内生固氮菌群的资源开发及其固氮微生物肥料的菌种选育和生产应用提供理论支持。

巨菌草不同生长时期对砒砂岩地区土壤理化性质及细菌群落结构的影响

【目的】揭示巨菌草种植前及其不同生长时期对砒砂岩地区土壤基本理化性质及细菌群落结构的影响,为更好应用巨菌草改良砒砂岩地区土壤提供理论依据。【方法】运用IlluminaMiSeq高通量测序技术,在门、属水平上比较砒砂岩地区巨菌草不同生长时期对土壤细菌结构及多样性的影响。【结果】巨菌草种植后,三块样地的含水量在巨菌草分蘖期最低,在成熟期达到最高,土壤有机含量有所增加,土壤pH值变化不明显。细菌菌群结构:各样地的土壤细菌在巨菌草种植前及其生长的四个时期,门水平上的优势菌群均为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria);在属水平上,含量最高的是未分类(unidentified)的细菌。Alpha多样性及群落组成丰度分析表明,三块样地种植巨菌草后,其细菌多样性和物种丰度均比种植前高,农田地土壤细菌多样性和物种丰度在巨菌草拔节期达到峰值,在分蘖期土壤细菌数量最大,比种植前土壤细菌数量高出8倍多,达2.09×107 CFU/g干土,山顶地土壤细菌多样性和物种丰度在巨菌草分蘖期达到峰值,河滩地土壤细菌多样性在巨菌草苗期达到峰值,其丰富度在拔节期达到最大。【结论】砒砂岩地区土壤细菌群落结构在巨菌草不同生长时期相似,巨菌草能明显促进砒砂岩地区土壤细菌菌群多样性和丰富度,能有效提高土壤有机质含量,但砒砂岩地区各样地土壤细菌多样性、数量和有机质含量达到峰值的时期不同。