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土壤次生盐渍化现象在我国设施蔬菜产业中普遍发生,在很多地区业已成为设施土壤可持续利用的主要障碍。土壤环境的变化势必影响剑土壤微生物群落组成、数量及其分布。而土壤微生物的种类、数量及其变化在一定程度上反映了土壤有机质矿化速度及土壤供肥状况。因此近年来越来越多学者认为,充分协调土壤中微生物,改观生产中土壤次生盐渍化是克服连作障碍关键所在。
本试验以设施连作障碍问题突出的黄瓜为研究对象,模拟土壤盐渍化中的292.5mg·kg-1和585mg·kg-1土盐分胁迫,并在两种盐分浓度胁迫下施加0、25、50、100、200mg·kg-1土的自毒物质苯丙烯酸,利用PCR-DGGE分子生物学技术研究盐分胁迫以及盐分胁迫下施加不同浓度的苯丙烯酸对黄瓜根际土壤微生物群落结构细菌多样性进行了研究。通过凝胶成像系统、图像和数据分析软件分析,得到了盐分胁迫与盐分胁迫下施加不同浓度的苯丙烯酸后各个处理条件下的土壤微生物群落DNA结构多样性指数、均匀度指数及丰富度指数之间的差异,为进一步了解连作障碍中的土壤微生态变化,减轻盐分胁迫,以及全面认识连作障碍中盐分胁迫下自毒作用与土壤微生物间的关系奠定理论基础。由于传统培养方法的局限性(仅有约1%的土壤微生物可人工培养),使人们不能全面客观的认识微生物的多样性。本研究采用分子生物学手段对土壤微生物多样性进行了研究,通过试验得出以下结论:
1.通过对DGGE条带线性描述图分析可以看出,在黄瓜幼苗二叶一心时各个处理对菌群中的优势菌影响不大,各个处理间差异不人,随着处理时间的延长菌群密度有所增加,优势类群在不同的处理中占有的比例明显不同。
2.通过DGGE图谱进行聚类图相似性分析,可以看出,各个生长时期两种盐分浓度胁迫下旌加50mg·kg-1土苯丙烯酸与对照相似性都较高,盐分胁迫与对照相似性较远,在三叶一心、四叶时两种盐分浓度胁迫下施加高浓度苯丙烯酸与对照相似性也开始较远。
3.在黄瓜幼苗各个生长时期,与对照相比,两种盐分胁迫对根际土壤微生物多样性指数、均匀度指数、丰富度指数均产生了显著的抑制作用。施加苯丙烯酸后小于50mg·kg-1土苯丙烯酸与对照相比土壤微生物多样性指数、均匀皮指数、丰富度指数增加趋势明显,说明盐分胁迫下施加低浓度苯丙烯酸可以缓解盐分胁迫对土壤微生物的影响。
4.通过对土壤微生物相似性、群落结构多样性的分析可以很明确的得出,低盐和高盐胁迫下施加低浓度苯丙烯酸均对土壤微生物生长有一定刺激作用,低盐和高盐胁迫下施加高浓度苯丙烯酸均加重了盐分胁迫对土壤微生物伤害。
5.克隆和测序结果表明,各个处理影响的主要细菌类群多数为未培养细菌及Proteobacteriaalpha,gamma和beta类,有少部分属于Firmicutes,Acidobacteria和Actinobacteria细菌类群;盐分胁迫下施加苯丙烯酸后刺激Pseudomonas属某些有益菌数量的增长。