秸秆添加联合淹水技术对高发病香蕉园土壤微生物种群动态变化

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恢复高发枯萎病蕉园的种植是香蕉产业可持续发展的关键,前期我们的研究表明,通过秸秆联合淹水处理技术可以显著降低高发枯萎病蕉园土壤中香蕉枯萎病病菌的丰度和数量,改善土壤的理化性质和微生物群落结构,并可迅速恢复香蕉园的种植。本项目在上述研究的基础上,采用传统分离培养结合高通量测序技术对秸秆联合淹水处理高发枯萎病香蕉园土壤过程的微生物种群动态进行分析,并初步探索秸秆联合淹水处理构建健康香蕉园土壤的微生物学机制,结果如下:与连作香蕉(对照)相比,淹水及秸秆添加联合淹水土壤Eh在前30天迅速下降,随着时间的延长,土壤Eh变化缓慢,而土壤的p H在前30天提高很快,后期土壤p H变化较小;受到土壤强还原环境和土壤微生物的影响,土壤中硝态氮含量随着时间的延长,逐渐降低,而铵态氮的含量逐渐增加;淹水至第60天时,土壤中细菌、真菌的数量最低,后期差异不明显,90天时可培养尖孢镰刀菌的数量及拷贝数最低,荧光定量PCR的拷贝数下降0.66个log单位,后期差异不显著;从高发病香蕉园田间土壤中分离得到298株细菌和376株真菌,经鉴定表明此时土壤具备以芽孢杆菌(Bacillus 25.90%)和曲霉属(Aspergillus30.17%)为主的微生物群落特征。随着盆栽土淹水时间的变化(30、60、90、120天),在物种多样性上,淹水30天时,原有的微生物群落特征被打破,形成以寡养单孢菌属(Stenotrophomonas23.48%)和木霉属(Trichoderma26.99%)为主的微生物群落结构;60天时细菌群落演替成以链霉菌属(Streptomyces17.80%)为主的细菌菌落分布特征,真菌群落结构种类在此后试验周期内维持不变;90至120天内细菌群落结构种类分布情况稳定,形成以微小杆菌属(Exiguobacterium19.67%)为主的菌落,铵态氮含量可能是影响因素之一。前30天,秸秆添加联合淹水土壤中可培养微生物菌株减少最快,后期减少幅度减缓,其中,真菌的菌株数减少幅度显著大于细菌菌株减少的数量;属的水平上,细菌从22个属减少到12个属,而真菌从17个属减少到7个属,30天后细菌真菌的变化幅度减少;第60天时,真菌的菌株数最少,第90天时细菌的菌株数最少。试验120天,土壤微生物宏基因组高通量分析结果表明,淹水与非淹水土壤中共有的优势微生物种类为:厌氧绳菌属、厌氧氨氧化细菌属、厌氧菌、杆菌属、未分类Ellin6067、硝化螺菌属、未分类Haliangium、芽孢杆菌属、未分类MND1、未分类Subgroup-10、单孢菌属、未分类RB41、马赛菌属、链霉菌属、诺卡氏菌属,为优势细菌菌属;沙门杆菌、柄孢壳属、腐殖霉属、曲霉属、镰刀菌属、枝顶孢属、青霉属、毛壳菌属、孢霉属、棒囊壳属、根瘤菌属、葡萄穗霉属、粉褶菌属、节担菌属和圆盘菌属,为优势真菌菌属。其中和连作蕉园土壤比,秸秆添加联合淹水处理厌氧绳菌属、厌氧氨氧化细菌、厌氧菌相对丰度较高,涨幅最大,大于1%;淹水处理土壤厌氧绳菌属、厌氧氨氧化细菌、厌氧菌、未分类Ellin6067和硝化螺菌属相对丰度较高,涨幅最大,大于1%;休耕处理土壤链霉菌芽孢杆菌、厌氧氨氧化细菌、杆菌属、马赛菌属、诺卡氏菌属、未分类RB41相对丰度较高,涨幅最大,大于1%。其中秸秆添加联合淹水处理土壤厌氧绳菌属(优势细菌属)占比高于其余三处理,有益微生物(如毛壳菌属、节担菌属)相对丰度之和高于其余三处理,有害微生物(如葡萄穗霉属、镰刀菌属)相对丰度之和低于其余三处理。对秸秆添加联合淹水120天处理表明:在秸秆添加联合淹水处理技术土壤中有益细菌链霉菌属、有益真菌毛壳菌属无论是采用经典的可培养技术还是高通量测序技术,均为重要的优势微生物。
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