曲靖市切花月季连作土壤微生物多样性分析

曲靖市切花月季产业面临土壤连作障碍问题,部分土壤难以继续种植花卉,效益下滑。以曲靖市陆良县逸禾花卉种植合作社为例,取该合作社连续种植切花月季3年、4年和6年的土壤进行分析,并且选取连作6年的土壤添加草炭和菇渣进行土壤改良试验,对改良半年和1年的土壤及连作土壤进行了理化性状和微生物多样性分析。结果表明,改良后土壤有机质、水解性氮、有效磷和速效钾的含量增加,Shannon指数、ACE指数和Chao指数上升,土壤微生物群落结构在门、属水平上呈现有益菌丰度增加、有害菌丰度降低的趋势。综上,土壤改良(最上层草炭+中层菇渣+底层土壤)可以缓解传统单一土壤栽培产生的连作障碍问题,改善土壤理化性状和土壤微生物群落结构。

不同种植模式对栝楼根际土壤微生物群落多样性的影响

【目的】分析不同种植模式对栝楼根际土壤理化性质和土壤微生物群落多样性的影响,为探索合理有效的栝楼连作障碍消减策略提供理论依据。【方法】设连作(对照)、连作—翻耕—种植新苗和栝楼—水稻轮作3种种植模式,测定不同种植模式下栝楼根际土壤理化性质及土壤微生物群落结构和多样性并对比其差异,采用典型相关分析探明土壤理化性质与微生物群落结构的相关性。【结果】栝楼—水稻轮作和连作—翻耕—种植新苗2种模式下,栝楼根际土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量显著高于对照(P<0.05,下同)。高通量测序结果表明,连作—翻耕—种植新苗模式能显著增加栝楼根际土壤细菌群落多样性和丰度,但真菌群落丰度和多样性与对照无显著差异(P>0.05),栝楼主要致病相关真菌属[壳多孢菌属(Stagonosporopsis)和炭疽菌属(Colletotrichum)]的相对丰度仍保持在较高水平;栝楼—水稻轮作模式可显著降低土壤真菌群落丰度和多样性,降低壳多孢菌属和炭疽菌属等有害真菌属相对丰度。典型相关分析结果表明,不同种植模式下土壤微生物群落存在明显差异,土壤有机碳含量、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和速效磷含量能显著影响栝楼根际土壤细菌和真菌物种分布。【结论】栝楼—水稻轮作能提高土壤质量,降低土壤真菌群落丰度和多样性,降低有害真菌属相对丰度,该种植模式对栝楼连作障碍的缓解效果优于连作—翻耕—种植新苗模式。

余干辣椒连作对土壤理化性质及微生物多样性的影响

【目的】探究连作对余干辣椒产量、品质、土壤理化性质和土壤微生物多样性的影响。【方法】以余干辣椒为试材,比较连作对土壤微生物群落、土壤养分及余干辣椒的产量和品质变化,分析连作对余干辣椒土壤微生物多样性的影响。【结果】连作导致土壤真菌数量显著增加,B/F比值下降,土壤逐渐转变为真菌型土壤。连作导致余干辣椒果实纵径显著下降,降低单果重,进而降低单株产量,小区减产效应显著。连作提高了果实辣椒素、可溶性糖含量和降低了维生素C含量,但对余干辣椒品质变化不显著。基于Illumina HiSeq高通量测序分析,连作导致真菌群落的丰富度提高,多样性下降。微生物群落结构分析,连作显著提高子囊菌门的相对丰度,降低了球囊菌门、担子菌门的相对丰度,同时提高了优势真菌Fusarium、降低了优势细菌Sphingomonas、Gemmatimonas相对丰度。这可能是余干辣椒连作导致的土壤微生物群落恶变的直接原因。【结论】连作两年使余干辣椒减产严重,对品质变化的影响不显著。土壤有害菌Ascomycota、Fusarium的相对丰度提高导致连作余干辣椒土壤微生物群落变恶。

贝莱斯芽孢杆菌QL-2对连作花生土壤肥力和微生物群落的影响

花生是我国重要的油料经济作物,栽种面积大,年产量高。为缓解连年种植花生导致土壤连作障碍对花生生长以及土壤环境的有害影响,将贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)QL-2微生物菌剂与普通基肥相结合施撒,评价了贝莱斯芽孢杆菌QL-2对花生生长、土壤肥力、酶活性和微生物群落的影响。结果表明:贝莱斯芽孢杆菌QL-2促进了花生的生长,土壤碱解氮、有效磷、速效钾的含量分别提高了43.24%、19.01%、19.29%,土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、酸性磷酸酶的活性分别提高了18.42%、120.59%、10.55%、38.37%。此外,贝莱斯芽孢杆菌QL-2影响了土壤微生物群落的组成,对土壤有益微生物如芽孢杆菌(Bacillus)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、褚氏杆菌(Chujaibacter)的富集,对土壤有害微生物如曲霉菌(Aspergillus)、子囊菌(Ascomycota)丰度的降低有着一定的作用。该结果表明贝莱斯芽孢杆菌QL-2能促进花生生长、改善土壤肥力、驱动有益微生物聚集并且缓解了花生土壤连作障碍问题,为花生的绿色生态种植策略提供了理论基础和技术支持。

连作及轮作对党参根际微生物多样性的影响

目的:探明党参连作与轮作对根际土壤微生物群落组成的影响,为缓解党参连作障碍提供基础研究。方法:设置党参连作、马铃薯-党参轮作、玉米-党参轮作3个处理,测定党参的相关生长指标,并利用高通量测序技术,研究连作和轮作对党参根际土壤微生物多样性的影响。结果:与连作组相比,轮作组党参的根长、根粗、地下部分鲜重和干重以及根部产量均显著提高(P<0.05),轮作组根际土壤细菌群落OTU数目、丰富度指数Chao1和多样性指数Shannon也显著提高。连作组根际土壤细菌优势属种类比例均少于轮作组,但真菌特有OTU数量高于轮作组。党参连作与轮作土壤细菌在门分类水平上群落组成相对固定,变形菌门Proteobacteria、酸杆菌门Acidobacteria是党参轮作组根际土壤优势菌群,酸杆菌门、变形菌门、拟杆菌门Bacteroidetes为党参连作组根际土壤优势菌群。子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota为根际土壤真菌中的优势菌群;在属分类水平,连作组未分类的子囊菌及镰刀菌属的相对丰度高于轮作组。结论:与连作相比,轮作能够提高党参的生长指标和产量,增加根际细菌土壤微生物多样性,减少病原真菌种类,玉米-党参轮作模式相关指标优于马铃薯-党参轮作,能有效缓解连作障碍。

羊肚菌对覆土层理化性质、微生物多样性及群落结构的影响

以不同地区及连作土壤为研究对象,利用Illumina MiSeq平台进行高通量测序,分析不同土壤细菌和真菌物种多样性及群落组成,并结合土壤营养指标,探讨羊肚菌菌丝与土壤细菌和真菌群落结构关系。结果表明,栽培地中土壤细菌多样性高于真菌,正常生长羊肚菌可提高土壤碱解氮含量和降低土壤真菌多样性。门水平下,细菌优势菌为放线菌门、变形菌门、绿弯菌门,真菌为子囊菌门、担子菌门、被孢霉门;属水平下,细菌优势属为节杆菌属、鞘脂单胞菌属,连作土壤中真菌优势属为被孢霉属、头束霉属、青霉属;正常生长土壤为被孢霉属、羊肚菌属、头束霉属。土壤全磷与节杆菌属、被孢霉属、头束霉属呈负相关,与镰刀菌属呈正相关,全钾与头束霉属呈正相关,各理化因子与羊肚菌属无明显相关性。

不同肥料种类对连作烟草根际土壤微生物功能多样性的影响

烟草连作障碍是制约烟草产量与品质的关键因素。以连作12年的烟草土壤为对象,施用不同肥料,调查施肥后的土壤对连作烟草作物的生长、土壤微生物功能多样性的影响及其对土壤化感自毒的调节作用。结果表明,烟草根际土壤化感自毒潜力以施用常规复合肥最大,施用农家肥最小。基于BIOLOG平板法的微生物功能多样性研究表明,施用常规复合肥利于氨基酸类、胺类物质为碳源的微生物生长;施用有机肥利于羧酸类物质为碳源的微生物生长;而施用农家肥则利于糖类、脂肪酸、酚酸类物质为碳源的微生物生长。土壤微生物利用单一碳源的主成分分析结果表明,与碳源利用相关的主成分1、主成分2可分别解释变量方差的74.37%和25.63%。在主成分分离中有主要贡献的是糖类、脂肪酸类、酚酸类碳源。相关性分析结果显示,烟草土壤的化感自毒潜力与以糖类和酚酸类物质为碳源的微生物AWCD值呈显著正相关,而与以脂肪酸类物质为碳源的微生物AWCD值呈显著负相关。此外,农家肥施用最利于微生物生长,有机肥次之,常规复合肥最差。

新疆绿洲农田不同连作年限棉花根际土壤微生物群落多样性

以南北疆不同连作年限棉花根际土壤为研究对象,采用Biolog技术,并结合传统平板培养法和土壤酶的测定,研究连作对棉花根际土壤微生物群落多样性的影响。Biolog分析结果表明,不同连作年限棉花根际土壤微生物碳源利用和功能多样性差异显著。荒地土壤微生物活性较低;在连作年限较短时(5—10a),根际土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和Shannon指数较高;长期连作(15—20a),则呈明显下降趋势。主成分分析表明,不同连作年限的棉花根际土壤微生物碳源利用特征有明显不同。第一、二组开垦与未开垦土壤分别在PC1和PC2上出现差异,未开垦土壤得分均为负值,开垦土壤均为正值;而正茬与连作多年的棉花土壤在PC1上差异显著。其中在PC1上起分异作用的碳源主要是羧酸类和聚合物类,这两类碳源可能是影响连作棉花根际土壤微生物的主要碳源。可培养微生物数量的测定结果表明,荒地细菌数量最少;在连作年限较低时(5—10a左右),细菌数量呈上升趋势;而长期连作(>15a)后,细菌数量呈现下降趋势。真菌数量在连作多年后(10—15a)也开始增加。放线菌变化趋势不明显。四种土壤酶活性在连作的初中期(5—15a),连作障碍表现明显,土壤酶活性呈下降(过氧化氢酶和磷酸酶)或先升高后下降(脲酶和蔗糖酶)趋势,但随着连作年限的延长(15—20a),这4种土壤酶活性均表现出增高趋势。综上所述,棉花长期连作使棉花根际土壤微生物群落多样性降低,发生连作障碍,进而导致棉花产量降低。

玉米连作及其施肥对土壤微生物群落功能多样性的影响

采用Biolog技术,借助吉林农业大学1984年建立的长期定位试验,以撂荒和非玉米连作(当季作物为芸豆)为对照,研究玉米连作及其不同施肥措施对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)呈现出以下变化规律:撂荒(UC)>非玉米连作(NCC)>玉米连作不施肥(CK);玉米连作配施秸秆(S、SN、SNPK)>玉米连作配施NPK(NPK)>玉米连作不施肥(CK)>玉米连作单施N(N)。微生物培养72h活性旺盛,各处理AWCD在0.395—0.732之间,其中撂荒AWCD显著高于非玉米连作和玉米连作不施肥(P<0.05);玉米连作配施秸秆明显提高微生物活性,玉米连作配施秸秆(S、SN、SNPK)AWCD是玉米连作不施肥和单施化肥(N、NPK)的1.26—1.62倍。玉米连作不施肥土壤微生物群落多样性指数(H、E、S)低于撂荒处理,但高于非玉米连作处理,非玉米连作提高了土壤微生物优势度指数。玉米连作配施秸秆土壤微生物物种丰富度指数和均匀度指数高于玉米连作不施肥和玉米连作施化肥,玉米连作单施氮肥优势度指数较高,其它多样性指数降低。主成分分析结果表明,不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异:撂荒和玉米连作配施秸秆处理集中在第1主成分正方向,得分系数在2.39—4.17之间,土壤微生物碳源利用特征相似;玉米连作不施肥、玉米连作单施化肥和非玉米连作处理分布在第1主成分负方向,得分系数在-5.43—-1.59之间。土壤微生物利用的碳源主要是糖类、羧酸类、氨基酸和聚合物。玉米连作配施秸秆和撂荒有利于提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性,玉米连作单施化肥尤其单施氮肥土壤微生物活性和功能多样性下降。

Biolog-ECO解析黄瓜连作营养基质中微生物群落结构多样性特征

【目的】营养基质栽培作为一种有效缓解土壤连作障碍的栽培方式而被广泛应用,但随着栽培年限增加,也会表现出连作障碍现象。目前针对营养基质连作障碍产生机理的研究相对较少,生产上主要采用更换营养基质的方式维持生产力,造成大量的资源浪费。本研究从微生物群落功能多样性方面探索营养基质连作障碍产生机理,为找到合理修复营养基质的方法奠定基础。【方法】以日光温室黄瓜槽式连作栽培的营养基质(稻草+土壤+膨化鸡粪)为试材,采用Biolog-ECO方法计算Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Mc Intosh指数及丰富度指数,进而揭示微生物群落结构多样性,采用主成分分析法探索不同连作茬次营养基质中微生物群落结构变化的特征与规律。【结果】黄瓜平均单株产量随着连作茬次的增加在连作第5茬达到最高值,连作11茬显著低于第1茬水平。营养基质p H随着黄瓜连作茬次的增加逐渐降低,连作13茬时显著低于其他茬次。有机碳、速效氮、磷、钾含量均在连作第5茬的营养基质中含量达到最高值;连作第11茬时,速效氮及速效钾含量显著低于第1茬;有机碳和速效磷含量则在连作第13茬显著低于第1茬。微生物群落碳代谢主成分分析结果显示连作7茬以后营养基质中微生物碳源利用情况与之前各茬次间差异显著。微生物群落多样性指数结果表明,香农指数、Mc Intosh指数及丰富度指数均在连作第5茬达到最大值,香农指数和丰富度指数在第11茬开始显著低于第1茬,Mc Intosh指数在第13茬显著低于1茬。同时,随着连作茬次的增加,营养基质中微生物对单一碳源L-精氨酸、D-半乳糖内酯、吐温40、吐温80、丙酮酸甲脂、甲基D葡萄糖苷、N-乙酰基-D-葡萄胺的代谢活性明显降低;而对L-天冬酰胺酸、2-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、腐胺、D-甘露醇的代谢活性明显提高。【结论】采用营养基质栽培黄瓜,连作第5茬黄瓜产量显著高于其他茬次,微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指标及对单一碳源的高利用碳源数均在各茬次中最高;在连作第11茬后微生物碳代谢能力显著下降,微生物多样性水平显著降低,微生物对羧酸类碳源利用率明显提高,说明偏好羧酸类碳源微生物种群得到富集,微生物群落结构发生单一化现象。

新疆连作棉田施用生物炭对土壤养分及微生物群落多样性的影响

【目的】研究生物炭处理对新疆连作棉田土壤养分和微生物多样性的影响,为农业废弃物的合理利用和防治棉花连作障碍提供科学依据和理论指导。【方法】在大田覆膜滴灌栽培条件下,测定土壤养分含量,并采用常规培养法,结合Biolog微平板技术对连作棉田根际和非根际土壤可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行分析,研究施用生物炭对新疆石河子垦区灰漠土和风沙土土壤养分和微生物多样性的影响。灰漠土试验分别设生物炭+常规NPK施肥(BC+CK)和常规NPK施肥(CK)两种,生物炭施用量22.5 t·hm-2;风沙土设低量生物炭+常规NPK施肥(BC1+CK)、高量生物炭+常规NPK施肥(BC2+CK)和常规NPK施肥(CK)3种,低量生物炭施用量22.5 t·hm-2,高量生物炭施用量45 t·hm-2。【结果】施用生物炭对新疆连作棉田根际和非根际土壤pH和养分有一定的影响。和常规施肥相比,灰漠土pH降低或差异不显著,风沙土则显著升高。有机质含量两组灰漠土根际土壤分别增加36.1%和7.9%,非根际土壤分别增加32.8%和15.4%;风沙土低量生物炭和高量生物炭根际土壤分别增加63.6%和295.1%,非根际土壤分别增加93.5%和108.8%。灰漠土其余养分含量规律不明显,风沙土速效磷和速效钾含量有增加趋势,速效氮含量降低。施用生物炭对新疆连作棉田根际土壤细菌和真菌数量有提升作用,风沙土作用效果好于灰漠土。两组灰漠土根际土壤细菌数量分别提高2.2%和72.1%,真菌数量分别提高80.0%和83.3%;风沙土低量和高量生物炭处理细菌数量分别提高16.1%和35.7%,真菌数量均提高了300.0%。同时施用生物炭提高了灰漠土根际和非根际土壤纤维素分解菌和自生固氮菌的数量,但亚硝化细菌数量有降低趋势;风沙土根际和非根际土壤5类生理菌群的数量均显著提高。土壤微生物群落碳源利用表明,施用生物炭土壤微生物活性差异不显著或显著提升,但风沙土根际土壤微生物的作用效果好于非根际土壤;根际土壤Shannon指数有升高趋势。【结论】总体而言,施用生物炭能提高新疆灰漠土和风沙土连作棉田根际土壤养分和微生物多样性,且风沙土的改良效果好于灰漠土。

花生根系分泌物对土壤微生物学特性及群落功能多样性的影响

为研究花生根系分泌物对根际微生物群落功能多样性的影响,通过向土壤中添加花生根系分泌物溶液的方法,研究了不同浓度的外源花生根系分泌物对土壤微生物量碳(MBC)、微生物商(q MB)、基础呼吸(BRC)和代谢商(q CO2)的影响,并利用Biolog技术研究了土壤微生物群落功能多样性的变化。结果表明:施入不同浓度花生根系分泌物后土壤MBC和BRC呈现显著性差异,其中,BRC随浓度升高而呈上升趋势,当施入高浓度根系分泌物时达到最大值,较CK提高21.15%;MBC的变化趋势为:高浓度>中浓度>CK>低浓度,其中高浓度处理比CK提高11.55%,低浓度处理较CK降低2.16%。只有在高浓度根系分泌物处理下,q MB才出现显著差异,较CK提高11.63%。施入高浓度根系分泌物土壤的平均吸光值(AWCD),Shannon和Mcintosh指数均高于CK及其他两个处理,分别较CK提高21.53%、5.64%和8.82%,并达到显著差异水平。主成分分析结果表明:不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异,中浓度根系分泌物处理与CK土壤微生物群落代谢特征相近,其明显不同于高浓度根系分泌物处理的土壤,说明它们对单一碳源的利用能力不同,其群落代谢特征存在差异,其中对碳源的利用差异主要表现在6种碳源上,分别为L-天冬酰胺、D-甘露醇、α-环式糊精、D-氨基葡萄糖酸、D-纤维二塘和α-D-乳糖。高浓度的根系分泌物能够明显改变土壤微生物学特性及群落功能多样性。

胡椒连作对土壤微生物群落功能多样性与群落结构的影响

连作障碍严重威胁中国胡椒优势种植区可持续发展,而土壤微生物多样性下降、群落结构失衡是连作障碍形成的重要原因之一。为了探明胡椒连作障碍与微生物多样性及群落结构变化之间的关系,揭示胡椒连作障碍形成的微生物机理,本文采用BIOLOG微平板法研究了海南万宁8、18和28 a 3种不同种植年限胡椒园土壤微生物群落功能多样性和群落结构变化。结果表明:随种植年限增加,不同园块之间稳定并达到最大的平均吸光度值(AWCD)呈明显下降趋势;香农指数、香农均匀度等多样性指数亦随种植年限增加呈显著下降趋势,而辛普森优势度指数无显著性差异;微生物群落结构随着年限增加出现了2次明显变化,第1次群落结构变化发生在8~18 a阶段,主要与酚酸类和多聚物类碳源利用微生物大幅减少有关,第2次则发生在18~28 a阶段,与碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类和胺类相关利用微生物减少有关。因此,胡椒连作显著降低了土壤中微生物多样性,改变了微生物群落结构,是胡椒连作障碍形成的重要原因之一。

连作对植烟土壤微生物群落多样性的影响

连作影响土壤健康的微生物学机制分析是当前的研究热点之一。本试验首次采用BIOLOG生态板法从生理代谢水平上分析了烟草连作对土壤微生物多样性的影响。对分别来自重庆黔江和河南洛阳不同连作年限的烟田土样研究结果一致表明:(1)短期连作(连作年限≤3 a)时的土壤微生物平均吸光度值(AWCD)显著高于4 a和5 a的连作土壤,反映出短期连作土壤仍具有较高的微生物活性;(2)短期连作时土壤微生物的Shan-non指数、Simpson指数显著高于4 a、5 a连作,重庆和河南地区的McIntosh指数总体上表现出短期连作高于长期连作,Shannon均一度指数则无显著差异;(3)主成分分析(PCA)结果显示:连作烟田土壤微生物利用的主要碳源是糖类、高分子类和羧酸类,短期连作的土壤微生物具有较高的的碳源利用率。综合研究结果表明:短期连作(连作年限≤3 a)土壤仍保持较高的微生物多样性,但连作4 a、5 a的土壤微生物多样性则急剧降低。本试验结果为烟田土壤健康机制研究的一部分,有助于进一步探讨土壤的可持续利用及土传病害防治新途径。

施肥对小麦、玉米和大豆连作土壤微生物群落功能多样性的影响

为了明确长期施肥和不施肥条件下作物连作对土壤微生物群落功能多样性的影响,以典型黑土为研究对象,选取长期定位实验站长期施肥和不施肥条件下的小麦、玉米和大豆连作处理,通过稀释平板法和Biolog Eco微平板法,测定土壤细菌、真菌、放线菌数量、碳源代谢活性等指标,为建立合理的农田管理措施提供数据支撑和理论依据。结果表明:长期施肥条件下大豆、小麦和玉米连作土壤细菌、真菌和放线菌数量均高于不施肥处理,且均以大豆连作处理细菌和真菌数量最高。不施肥条件下小麦和玉米连作土壤细菌总数较大豆连作处理分别下降了24.8%和31.0%,真菌总数分别下降了64.0%和51.2%;施肥条件下小麦和玉米连作土壤细菌总数则较大豆连作处理分别下降了29.0%和45.5%,真菌总数分别下降了26.7%和31.5%。Biolog结果表明,不施肥条件下小麦连作处理的平均颜色变化率(AWCD)高于玉米和大豆连作处理,施肥条件下则是大豆连作处理的AWCD值高于小麦和玉米连作处理。不施肥条件下大豆、玉米和小麦连作处理利用最多的碳源是碳水化合物类,施肥后不同连作处理利用最多的是碳水化合物类和多聚物类。大豆和小麦连作不施肥条件下土壤微生物利用率最高的碳源均是α-D-乳糖,施肥条件下利用率最高的碳源均是D,L-α-甘油,而不论施肥与否,玉米连作条件下土壤微生物利用率最高的碳源均是D-半乳糖醛酸;葡萄糖-1-磷酸盐和γ-羟基丁酸是农田黑土微生物群落特异利用的关键碳源。主成分分析得出,施肥对土壤微生物碳源代谢能力的影响大于作物的影响。

马铃薯连作栽培对土壤微生物多样性的影响

马铃薯是宁夏回族自治区南部山区重要的粮菜兼用作物,随栽培面积持续扩大,轮作倒茬困难,由此带来的连作障碍问题日渐突出。为探明马铃薯连作障碍机制,分别采集马铃薯正茬、连作1年、6年和10年的根际土壤样本,利用末端标记限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)技术研究连作栽培对根际土壤微生物多样性的影响,以期揭示马铃薯根际土壤主要菌群动态变化规律及连作障碍的可能原因。结果表明:连作栽培后马铃薯土壤细菌和真菌DNA仍具有较高的T-RFLP多态性,但不同连作年限根际土壤中优势T-RFs片段发生变化,多年连作使某些T-RFs消失;随连作年限增加,根际土细菌Shannon-Wienen指数、Simpson指数和Sorenson指数下降,而真菌Shannon-Wienen指数和Simpson指数上升。菌群分析发现,土壤细菌中以厚壁菌门(Firmicutes)芽孢杆菌纲(Bacilli)和梭菌纲(Clostridia)所占比例最大。连作使细菌和真菌菌群发生变化,芽孢杆菌纲、鞘氨醇纲(Sphingobacteria)等比例下降甚至消失,β-变形菌纲(Beta proteobacteria)和异常球菌纲(Deinococci)比例上升;土壤真菌中座囊菌纲(Dothideomycetes)煤炱目(Capnodiales)随连作年限增加比例下降,粪壳菌纲(Sordariomycetes)肉座菌目(Hypocreales)随连作年限增加比例上升。马铃薯连作使根际土壤中芽孢杆菌属(Bacillus)等有益菌属的细菌减少,罗尔斯通菌属(Ralstonia)等致病菌属的细菌增加。连作导致马铃薯根际土壤细菌多样性水平降低,真菌多样性水平升高,根际土壤微生物多样性存在明显差异,连作破坏了根际土壤微生物群落的平衡,使其根际土壤微生态环境恶化。连作障碍可能是多因素综合互作用的结果,持续的研究有利于做出较合理的解释。

西瓜连作对热区土壤微生物多样性的影响

连作障碍一直是困扰人们的一个难题。应用RAPD技术对热区西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.et Nakai]连作土壤微生物多样性进行研究,为解决西瓜连作障碍提供科学的理论依据。通过对RAPD进行条件优化和引物筛选,筛选出18条RAPD随机引物用于西瓜根根际土壤DNA的扩增,共扩增出154条谱带。154条谱带均为多态性带,PPB为100%,平均每个引物产生8.56条带。并应用RAPD分析不同茬数西瓜4个生育期中根际及非根际土壤微生物多样性和群落变化,以及同一茬数土壤微生物群落各指数在4个不同时期的变化趋势。结果显示,西瓜连作不同生长期根际和非根际土壤微生物多样性的变化均较大,丰富度指数、Dsh和Jsh的变异系数均在29%以上。单因素分析显示,西瓜连作对不同生长期根际微生物多样性的影响显著(P<0.05)。进一步分析表明,取样温度与根际、非根际微生物多样性指数呈显著正相关,相关性系数达0.82以上。西瓜连作根际土壤微生物多样性显著下降,不同生长期,根际微生物多样性受连作影响不同,第二茬初果期土壤微生物多样性受影响最大,第3茬初果期次之,变异系数分别达22.43%和15.53%。

不同养地方式对连作烤烟根际土壤微生物功能多样性的影响

以烤烟-水稻复种连作8年的土壤为研究对象,通过田间定位试验,研究冬闲、稻草回田、冬种紫云英回田等三种养地方式对烤烟根际微生态的影响。结果表明,(1)土壤化感自毒潜力以冬闲养地方式烤烟根际土壤自毒作用最强,其次是冬种紫云英,稻草回田自毒作用最小。(2)基于BIOLOG平板法的微生物功能多样性研究表明,冬闲利于以糖类、酚酸类物质为碳源的微生物生长;稻草回田利于以胺类为碳源的微生物生长;冬种紫云英回田利于以羧酸类、脂肪酸、氨基酸类为碳源的微生物生长。(3)土壤微生物利用碳源的多样性指数:SIMPSON(J)指数、SHANNON(H)指数、SHANNON(HE)均匀度指数、BRILLOUIN指数、Mc Intosh(Dmc)指数,均稻草回田处理高于冬闲和冬种紫云英,说明稻草回田最有利于改善烤烟根际土壤微生物多样性。可见,对改善土壤微生物群落多样性,减少连作土壤的自毒作用,稻草回田最好,其次是紫云英回田,冬闲最差。

加工番茄连作对土壤微生物群落多样性的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)定点微区试验,于花果期和成熟期采集根际土壤,利用聚合酶链-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分析不同连作年限加工番茄根际微生物结构和多样性的变化。结果表明,随着加工番茄连作年限的延长,根际土壤细菌的丰富度和Shannon-Wiener多样性均有所降低,而真菌的丰富度和多样性有所升高,且成熟期>花果期。连作对土壤细菌和真菌的Pielou均匀度指数影响不明显,说明各处理土壤微生物类群分布比较均匀。连作明显改变了土壤中土著细菌的群落结构,一些土著细菌优势种群数量减少或消失;土壤真菌的优势种群随连作年限的变化较大,某些真菌类群大量富集,而另一些真菌数量明显减少,甚至消失,其中,加工番茄连作5年时土壤中新出现的真菌优势种群最多,且与其他真菌种群的数量差异较大。加工番茄连作后土壤细菌和真菌群落结构失衡可能是产生连作障碍问题的重要因素。从条带测序结果看,各连作处理土样中细菌优势种群属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、节杆菌属(Arthrobacter ramosu)、α-变形杆菌(Alpha proteobacterium)、不可培养的α-变形杆菌(Uncultured Alpha proteobacterium)和不可培养细菌(Uncultured bacterium),真菌优势种群属于不可培养真菌(Uncultured fungus)、Geosmithia putterillii、淀粉丝菌(Amylomyces rouxii)、热带念珠菌(Candida tropicalis)和漆斑菌属(Myrothecium sp)。总之,加工番茄连作导致根际有益菌数量减少而病原菌大量滋生,从而降低了加工番茄抵御病害的能力。

烟草连作对土壤微生物多样性及酶活性的影响

对采自襄城县连作1a-8a的烟田土壤的微生物数量、细菌多样性和土壤中的蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和进行了测定。结果表明:随着连作年限的增加,土壤细菌和放线菌数量呈明显下降趋势,而真菌数量变化表现出一定的滞后性,呈现升高—降低—升高—降低的波动;土壤细菌的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh多样性指数整体呈下降趋势,仅在连作5a时出现一定的上升波动,与土壤细菌的分离培养结果相吻合;土壤蔗糖酶和淀粉酶活性先升高后降低,连作2a时达到最大值,当连作年限﹥3a时,酶活性变化不大,都处于较低水平;而土壤纤维素酶活性在连作1a-3a时便剧烈下降,连作年限﹥2a时,酶活性维持在较低的水平。烟草长期连作对土壤微生物的多样性和土壤酶活性的影响,不利于土壤生态系统的健康发展。图5,表1,参28。