论文部分内容阅读
长期不同的施肥制度不仅改变土壤理化性质,也会引起土壤中微生物种群结构、数量和活性的变化,这种变化作用于土壤生态系统,影响土壤结构和肥力,进而影响地上植物的生长。以往的研究主要集中在土壤与微生物多样性的互作、土壤与植物的互作,近年来,植物与土壤微生物的互作机制得到了相当多的关注,尤其关于土壤微生物多样性和植物生长相关性的研究逐渐增多,但是关于长期定位施肥制度对植物生长的微生物机制少见报道。本研究以灭菌祁阳土著红壤为培养基质,以1%接种量接种四种长期施肥制度下的祁阳红壤：长期未施肥(CK),长期施用有机肥(M),长期施用无机肥(NPK),长期施用有机和无机肥(MNPK)。接种后置于18度暗培养一个月进行微生物复壮,然后小麦表面消毒并催芽后,在温室模拟自然条件下进行培养,当小麦分孽数保持不变时停止培养。利用Ion Torrent高通量测序技术,结合土壤中C、N、P代谢相关的酶活性和土壤的理化性质,分析长期不同施肥制度下微生物多样性与小麦苗期生长的相关性。结果表明长期定位施肥红壤中的微生物菌群能够促进小麦苗期的生长。尤其是长期施用NPK和MNPK,其红壤中的微生物菌群对小麦的促生作用最强。长期定位施肥红壤中的微生物菌群能够显著降低土壤中的N03--N和有效钾的含量。p-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)和纤维二糖水解酶(CBH)与小麦生物量呈极显著负相关,而过氧化物酶(PhOx)则与小麦生物量呈极显著正相关。小麦苗期的红壤中,细菌主要门有变形菌门(Proteobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucom icrobia) 。其中变形菌门在所有样品中相对含量最高。相对含量大于0.1%的细菌属包括Gp3, Flavisolibacter, Mucilaginibacter, Mesorhizobium, Phenylobacterium, TM7_genus_incertae_sedis与小麦生物呈显著相关。真菌主要门为Ascomycota,且Ascomycota菌群多样性与过氧化物酶显著负相关。Bionectria, Conlarium, Edenia, Gibberella, Macrophomina, Myrmecridium, Myrothecium, Entoloma, Marasmius, Funneliformis, Fusarium, unclassified_Lasiosphaeriaceae, Zopfiella和一些其它不可分类的真菌与小麦生物量显著相关(P<0.5)。本研究中,真菌菌群对小麦苗期的土壤理化性质、土壤酶活和小麦生长的影响显著。根据结构功能模型预测,真菌菌群能够通过显著调控土壤酶活而影响小麦的生物量,是主要的间接因素。长期定位施肥红壤中的微生物菌群对小麦内生菌有一定的影响,长期施用M、NPK和MNPK的红壤微生物对小麦内生菌菌群的结构影响相似。其中,长期施用NPK和MNPK的红壤微生物对小麦内生细菌菌群的结构影响最相似,而长期施用M和MNPK对小麦内生真菌菌群的结构影响最相似。与小麦生长显著相关且相对含量大于0.1%根内生菌(属)包括:Streptophyta、3_genus_incertae_sedis, Clostridium_Ⅺ stridium_sensu_stricto、 Gp25、 Gp3、 Gp4、Gp5、 Lysobacter、 Nitrospira、 /Spartobactria_genera_incertae_sedis、 Steroidobacter 、 Streptophyta 、 Lysobacter、 Pedobacte、 Acidobacteria 、Actinobacteria、 Bacteroidetes、 Chloroflexi 、 Gemmatimonadetes、 Nitrospira、 Planctomycetes、 Proteobacteria、 Verrucomicrobia、 Firmicutes 和 TM7。本研究将为深入探索农业管理-微生物-作物生长的互作提供科学参考,并为长期施肥制度的实施提供理论依据。