秸秆覆盖还田对桑园土壤生物学性状及其细菌群落结构的影响
发布时间：2021-08-24 04:46
【目的】分析秸秆覆盖还田对桑园土壤肥力及其细菌多样性的影响,阐明秸秆覆盖还田技术对南方桑园土壤肥力及健康的影响机制与应用前景,为构建稳定高产、可持续发展的桑树栽培管理体系提供参考依据。【方法】设秸秆覆盖还田桑园和对照桑园（非秸秆覆盖还田桑园）2个处理,其中,秸秆覆盖还田处理是将水稻秸秆切碎、自然堆沤50～60 d后覆盖于桑树根系两旁,覆盖45 d后分别采集秸秆覆盖还田桑园和对照桑园的土壤样品,利用传统的测定方法和Illumina高通量测序技术分析秸秆覆盖还田对桑园土壤生物学性状及土壤细菌群落结构特征的影响。【结果】秸秆覆盖还田桑园土壤β-葡糖苷酶、氨肽酶和磷酸酶活性及土壤微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）和微生物生物量磷（MBP）含量均显著高于对照桑园土壤（P<0.05,下同）;秸秆覆盖还田桑园土壤的菌群Chao1和Shannon指数也显著高于对照桑园土壤。在秸秆覆盖还田桑园和对照桑园土壤中相对丰度大于1.00%的优势细菌门分类数量均为11个,但二者的优势细菌门分类组成比例存在一定差异;相对于对照桑园土壤,秸秆覆盖还田桑园土壤中Bacteroidota的相对丰度急...
【文章来源】：南方农业学报. 2020,51(10)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
秸秆覆盖还田（SR）和对照（CK）桑园土壤中的细菌属分类水平
在SR处理和CK处理桑园土壤中相对丰度大于1.00%的优势细菌属分类数量分别为23和24个（图2）。其中，SR处理桑园土壤优势细菌属的相对丰度排序为norank＿f＿norank＿o＿Vicinamibacterales(5.08%)>norank＿f＿Vicinamibacteraceae(4.55%)>Gaiella(2.87%)>norank＿f＿Xanthobacteraceae (2.38%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿KD4-96(2.37%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿MB-A2-108(1.90%）>链霉菌属（Streptomyces,1.85%）>类诺卡氏菌属（Nocardioides,1.84%)>norank＿f＿JG30-KF-CM45(1.79%)>norank＿f＿norank＿o＿Gaiellales(1.66%）>芽孢杆菌属（Bacillus,1.65%)>norank＿f＿67-14(1.49%)>norank＿f＿SC-I-84(1.44%)>norank＿f＿Gemmatimonadaceae(1.43%)=norank＿f＿norank＿o＿Rokubacteriales(1.43%)>norank＿f＿Roseiflexaceae(1.32%）>黄杆菌属（Flavobacterium,1.31%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿TK10(1.29%）>鞘脂单胞菌属（Sphingomonas,1.25%)>norank＿f＿Methyloligellaceae(1.16%)>norank＿f＿norank＿o＿IMCC26256(1.10%）>分枝杆菌属（Mycobacterium,1.09%）>微枝形杆菌属（Microvirga,1.02%），其他属类的合计相对丰度为54.02%（图2-A）。CK处理桑园土壤优势细菌属的相对丰度排序为norank＿f＿Roseiflexaceae(4.74%)>norank＿f＿norank＿o＿Vicinamibacterales(4.73%)>norank＿f＿Xanthobacteraceae(3.82%)>norank＿f＿norank＿o＿Gaiellales(3.58%)>Gaiella(3.51%）>芽孢杆菌属（Bacillus,2.97%)>norank＿f＿Gemmatimonadaceae(2.72%)>norank＿f＿Vicinamibacteraceae(2.33%)>norank＿f＿SC-I-84(2.30%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿TK10 (1.82%)>norank＿f＿67-14(1.78%）>链霉菌属（Streptomyces,1.64%）>鞘脂单胞菌属（Sphingomonas,1.60%)>norank＿f＿norank＿o＿IMCC 26256(1.56%）>慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium,1.44%)>norank＿f＿norank＿o＿Rokubacteriales(1.43%）>假双头斧形菌属（Pseudolabrys,1.40%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿KD4-96(1.36%）>分枝杆菌属（Mycobacterium,1.26%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿MB-A2-108(1.18%)>norank＿f＿JG30-KF-AS9(1.15%)>Dongia(1.08%)>Candidatus＿Udaeobacter(1.05%)>norank＿f＿JG30-KF-CM45(1.04%），其他属类的合计相对丰度为46.21%（图2-B）。与对照相比，秸秆覆盖还田同步改变了桑园土壤优势细菌属分类水平组成及其相对丰度。在SR处理桑园土壤中，norank＿f＿norank＿o＿Vicinamibacterales的相对丰度最高（5.08%），但其在CK处理桑园土壤中的相对丰度排名第二，仅为4.73%;norank＿f＿Roseiflexaceae在CK处理桑园土壤中相对丰度（4.74%）排名第一，但在SR处理桑园土壤中的相对丰度急剧下降，仅为1.32%，排在第十六位。此外，秸秆覆盖还田还改变了桑园土壤中优势细菌属的群落结构，如慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、假双头斧形菌属（Pseudolabrys）、Dongia、Candidatus＿Udaeobacter和norank＿f＿JG30-KF-AS9等均为CK处理桑园土壤中的优势细菌属，但经秸秆覆盖还田处理后这些优势细菌属缺失，同时富集了类诺卡氏菌属（Nocardioides）、norank＿f＿Methyloligellaceae、黄杆菌属（Flavobacterium）和微枝形杆菌属（Microvirga）等细菌属，成为SR处理桑园土壤的特有优势细菌属。
图2 秸秆覆盖还田（SR）和对照（CK）桑园土壤中的细菌属分类水平土壤酶是土壤的重要组成成分，几乎参与土壤中所有有机物和营养元素的循环过程，在稳定土壤结构、分解有机废弃物、有机质形成和养分循环等方面发挥重要作用，其活性高低能客观地反映土壤肥力及其健康状况（Dick et al.,1994；林天等，2005；杨宁等，2014）。土壤微生物生物量是衡量土壤质量、维持土壤肥力和作物生产力的一个重要指标，土壤微生物生物量越大，即土壤通过有机养分矿化提供给植物所需养分的能力越强（任奎瑜等，2020）。本研究结果表明，秸秆覆盖还田桑园土壤中的β-葡糖苷酶、氨肽酶和磷酸酶活性均显著高于对照桑园土壤，MBC、MBN和MBP等土壤微生物生物量也显著高于对照桑园土壤，说明秸秆覆盖还田能显著提高桑园土壤酶活性及土壤中碳、氮和磷的库容，从而有助于提高桑园土壤肥力。
本文编号：3359307
【文章来源】：南方农业学报. 2020,51(10)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
秸秆覆盖还田（SR）和对照（CK）桑园土壤中的细菌属分类水平
在SR处理和CK处理桑园土壤中相对丰度大于1.00%的优势细菌属分类数量分别为23和24个（图2）。其中，SR处理桑园土壤优势细菌属的相对丰度排序为norank＿f＿norank＿o＿Vicinamibacterales(5.08%)>norank＿f＿Vicinamibacteraceae(4.55%)>Gaiella(2.87%)>norank＿f＿Xanthobacteraceae (2.38%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿KD4-96(2.37%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿MB-A2-108(1.90%）>链霉菌属（Streptomyces,1.85%）>类诺卡氏菌属（Nocardioides,1.84%)>norank＿f＿JG30-KF-CM45(1.79%)>norank＿f＿norank＿o＿Gaiellales(1.66%）>芽孢杆菌属（Bacillus,1.65%)>norank＿f＿67-14(1.49%)>norank＿f＿SC-I-84(1.44%)>norank＿f＿Gemmatimonadaceae(1.43%)=norank＿f＿norank＿o＿Rokubacteriales(1.43%)>norank＿f＿Roseiflexaceae(1.32%）>黄杆菌属（Flavobacterium,1.31%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿TK10(1.29%）>鞘脂单胞菌属（Sphingomonas,1.25%)>norank＿f＿Methyloligellaceae(1.16%)>norank＿f＿norank＿o＿IMCC26256(1.10%）>分枝杆菌属（Mycobacterium,1.09%）>微枝形杆菌属（Microvirga,1.02%），其他属类的合计相对丰度为54.02%（图2-A）。CK处理桑园土壤优势细菌属的相对丰度排序为norank＿f＿Roseiflexaceae(4.74%)>norank＿f＿norank＿o＿Vicinamibacterales(4.73%)>norank＿f＿Xanthobacteraceae(3.82%)>norank＿f＿norank＿o＿Gaiellales(3.58%)>Gaiella(3.51%）>芽孢杆菌属（Bacillus,2.97%)>norank＿f＿Gemmatimonadaceae(2.72%)>norank＿f＿Vicinamibacteraceae(2.33%)>norank＿f＿SC-I-84(2.30%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿TK10 (1.82%)>norank＿f＿67-14(1.78%）>链霉菌属（Streptomyces,1.64%）>鞘脂单胞菌属（Sphingomonas,1.60%)>norank＿f＿norank＿o＿IMCC 26256(1.56%）>慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium,1.44%)>norank＿f＿norank＿o＿Rokubacteriales(1.43%）>假双头斧形菌属（Pseudolabrys,1.40%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿KD4-96(1.36%）>分枝杆菌属（Mycobacterium,1.26%)>norank＿f＿norank＿o＿norank＿c＿MB-A2-108(1.18%)>norank＿f＿JG30-KF-AS9(1.15%)>Dongia(1.08%)>Candidatus＿Udaeobacter(1.05%)>norank＿f＿JG30-KF-CM45(1.04%），其他属类的合计相对丰度为46.21%（图2-B）。与对照相比，秸秆覆盖还田同步改变了桑园土壤优势细菌属分类水平组成及其相对丰度。在SR处理桑园土壤中，norank＿f＿norank＿o＿Vicinamibacterales的相对丰度最高（5.08%），但其在CK处理桑园土壤中的相对丰度排名第二，仅为4.73%;norank＿f＿Roseiflexaceae在CK处理桑园土壤中相对丰度（4.74%）排名第一，但在SR处理桑园土壤中的相对丰度急剧下降，仅为1.32%，排在第十六位。此外，秸秆覆盖还田还改变了桑园土壤中优势细菌属的群落结构，如慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、假双头斧形菌属（Pseudolabrys）、Dongia、Candidatus＿Udaeobacter和norank＿f＿JG30-KF-AS9等均为CK处理桑园土壤中的优势细菌属，但经秸秆覆盖还田处理后这些优势细菌属缺失，同时富集了类诺卡氏菌属（Nocardioides）、norank＿f＿Methyloligellaceae、黄杆菌属（Flavobacterium）和微枝形杆菌属（Microvirga）等细菌属，成为SR处理桑园土壤的特有优势细菌属。
图2 秸秆覆盖还田（SR）和对照（CK）桑园土壤中的细菌属分类水平土壤酶是土壤的重要组成成分，几乎参与土壤中所有有机物和营养元素的循环过程，在稳定土壤结构、分解有机废弃物、有机质形成和养分循环等方面发挥重要作用，其活性高低能客观地反映土壤肥力及其健康状况（Dick et al.,1994；林天等，2005；杨宁等，2014）。土壤微生物生物量是衡量土壤质量、维持土壤肥力和作物生产力的一个重要指标，土壤微生物生物量越大，即土壤通过有机养分矿化提供给植物所需养分的能力越强（任奎瑜等，2020）。本研究结果表明，秸秆覆盖还田桑园土壤中的β-葡糖苷酶、氨肽酶和磷酸酶活性均显著高于对照桑园土壤，MBC、MBN和MBP等土壤微生物生物量也显著高于对照桑园土壤，说明秸秆覆盖还田能显著提高桑园土壤酶活性及土壤中碳、氮和磷的库容，从而有助于提高桑园土壤肥力。
本文编号：3359307
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