有机栽培土壤细菌及其在不结球白菜抗氧化物积累中的作用
发布时间：2021-06-18 17:42
有机生产有助于土壤质量及作物品质的提升,是一种农业可持续发展的重要栽培模式。土壤微生物是土壤生态功能的主要执行者。过去的研究主要关注土壤的理化指标,微生物群落在土壤环境和作物品质间的作用知之甚少。农田土壤细菌数量明显高于其他微生物,非根际与根际土壤细菌群落的研究可从微生物生态的视角,阐释其在土壤环境与作物健康间扮演的角色。本文以有机和常规菜田土壤为研究对象,采用高通量测序技术,研究了不同栽培系统土壤微生物群落结构及其与土壤性状的关联性;在肥料盆栽试验条件下,研究了不结球白菜栽培过程中土壤细菌群落动态变化、不结球白菜非根际与根际土壤细菌群落的差异,以及根际土壤细菌群落与不结球白菜品质之间的关系;最后通过不结球白菜无菌琼脂培养试验,证明芽孢杆菌接种对不结球白菜抗氧化物积累的作用。主要结果如下:1.有机栽培菜田土壤性状与微生物群落特征比较上海地区不同管理方式（有机及常规）及栽培模式（露地及保护地）对非根际土壤性状及微生物群落组成的影响。结果表明,农业管理和栽培模式均显著影响了土壤性状和微生物群落组成,具体表现为:露地及保护地栽培下,有机管理均显著提高土壤养分水平,特别是速效氮和速效磷,是常规...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物根部生理功能、微生物群落空间组成与分布及其驱动因子[149]
不同菜田土壤性状及微生物群落特征26对微生物群落组成的影响程度。线性判别分析（LDAscore>3.80）挖掘不同栽培系统下的潜在特征微生物群落[169]，其中门和属水平的潜在特征微生物群落以R语言的ggpubr包进行可视化[205]。Spearman分析关联属水平潜在特征微生物与土壤参数的相关性。此外，利用R语言的vegan包进行冗余分析（Redundancyanalysis,RDA），评估各个土壤环境因子与微生物群落结构间的相关性。PCoA采用R语言（3.4.1）的vegan包执行；PERMANOVA采用PAST3软件经999次转换后计算而得[206]。Spearman和Duncan多重比较则在SPSS（SPSS,IBM,Chicago,IL,version22.0）中执行。2.2结果与分析2.2.1土壤化学性状PCoA评估不同栽培系统下土壤化学性状的差异性，结果显示第一和第二轴分别解释了65.91%和29.80%变异量，两组变量随管理方式和栽培方式区分，各处理在图上分别成簇出现（图2.1a）。有机管理（OF和OP）及常规管理（CF和CP）明显沿第一轴分开，而保护地栽培（CP和OP）与露地栽培（CF和OF）的差异主要显示在第二轴。保护地栽培下，有机与常规管理的土壤性状较露地栽培相近。PERMANOVA结果进一步证实管理与栽培方式均显著影响土壤化学性状，管理方式（p=0.001）是主要影响土壤化学性状的因子，而栽培方式次之（p=0.025，表2.2）。图2.1（a）基于欧氏（Euclidean）距离的土壤性状和（b）基于Bray-Curtis距离的土壤微生物群落组成的主坐标分析Figure2.1Unconstrainedprincipalcoordinatesanalysis(PCoA)illustratingtheeffectoffertilizerson(a)Euclideandistancesofsoilpropertiesand(b)Bray-Curtisdistanceofmicrobialcommunitycomposition.
不同菜田土壤性状及微生物群落特征31Glycomyces（放线菌门）、Bacillus（厚壁菌门）、Microbulbifer（变形菌门）、Pseudoxanthomonas（变形菌门）和Methylocaldum（变形菌门）。露地栽培下，有机和常规管理分别明显富集Rhodoplanes（变形菌门）和Skermanella（变形菌门）。值得注意的是，CP的特征菌群为泉古菌门及其属CandidatusNitrososphaera。图2.4LEfSe分析不同栽培系统下的潜在特征菌群Figure2.4Thedifferentialtaxageneratedfromthelineardiscriminateanalysisofeffectsize(LEfSe)onlinetoolunderdifferentcultivationsystems注：识别特征对数LDA值的阈值设为3.80.[P]，门；[G]，属Note:ThethresholdonthelogarithmicLDAscorefordiscriminativefeatureswassetto3.80.[P],phylum;[G],genus2.2.5环境因子与土壤微生物群落结构间的关系RDA分析土壤环境因子与微生物群落结构间整体的关系。结果显示，土壤EC、阳离子交换容量、速效氮、速效磷、全量碳、全量氮与土壤微生物群落结构呈极显著相关（p=0.001，图2.5，表2.5）。此外，土壤pH、NO3--N和全量锌均与微生物群落结构显著相关（分别为p=0.005，p=0.008和p=0.043）。然而，土壤碳氮比（p=0.064）和NH4+-N含量（p=0.094）与微生物群落结构无显著相关。Spearman相关性分析各栽培系统属水平潜在特征菌群LDA值（log10）
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物根际沉积与土壤微生物关系研究进展[J]. 艾超,孙静文,王秀斌,梁国庆,何萍,周卫. 植物营养与肥料学报. 2015(05)
[2]珠江水体中细菌碱性磷酸酶基因phoD的多样性[J]. 赵丹丹,罗剑飞,黄晓燕,林炜铁. 环境科学学报. 2015(03)
[3]高通量测序技术在土壤微生物多样性研究中的研究进展[J]. 楼骏,柳勇,李延. 中国农学通报. 2014(15)
博士论文
[1]土壤微生物群落分布和多样性对保护性耕作的响应及其机制[D]. 王梓廷.西北农林科技大学 2018
[2]土壤细菌群落和根系分泌物影响番茄青枯病发生的生物学机制[D]. 谷益安.南京农业大学 2017
[3]长期施肥下根际碳氮转化与微生物多样性研究[D]. 艾超.中国农业科学院 2015
[4]小白菜对甘氨酸态氮的吸收代谢及生理响应[D]. 王小丽.上海交通大学 2014
[5]番茄对有机氮的吸收及土壤可溶性有机氮行为特性研究[D]. 葛体达.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]外源纤维素酶对金针菇生长发育的影响[D]. 雷雨霞.广西大学 2016
[2]有机与常规蔬菜生产系统土壤微生物多样性研究[D]. 叶俊.上海交通大学 2012
本文编号：3237107
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物根部生理功能、微生物群落空间组成与分布及其驱动因子[149]
不同菜田土壤性状及微生物群落特征26对微生物群落组成的影响程度。线性判别分析（LDAscore>3.80）挖掘不同栽培系统下的潜在特征微生物群落[169]，其中门和属水平的潜在特征微生物群落以R语言的ggpubr包进行可视化[205]。Spearman分析关联属水平潜在特征微生物与土壤参数的相关性。此外，利用R语言的vegan包进行冗余分析（Redundancyanalysis,RDA），评估各个土壤环境因子与微生物群落结构间的相关性。PCoA采用R语言（3.4.1）的vegan包执行；PERMANOVA采用PAST3软件经999次转换后计算而得[206]。Spearman和Duncan多重比较则在SPSS（SPSS,IBM,Chicago,IL,version22.0）中执行。2.2结果与分析2.2.1土壤化学性状PCoA评估不同栽培系统下土壤化学性状的差异性，结果显示第一和第二轴分别解释了65.91%和29.80%变异量，两组变量随管理方式和栽培方式区分，各处理在图上分别成簇出现（图2.1a）。有机管理（OF和OP）及常规管理（CF和CP）明显沿第一轴分开，而保护地栽培（CP和OP）与露地栽培（CF和OF）的差异主要显示在第二轴。保护地栽培下，有机与常规管理的土壤性状较露地栽培相近。PERMANOVA结果进一步证实管理与栽培方式均显著影响土壤化学性状，管理方式（p=0.001）是主要影响土壤化学性状的因子，而栽培方式次之（p=0.025，表2.2）。图2.1（a）基于欧氏（Euclidean）距离的土壤性状和（b）基于Bray-Curtis距离的土壤微生物群落组成的主坐标分析Figure2.1Unconstrainedprincipalcoordinatesanalysis(PCoA)illustratingtheeffectoffertilizerson(a)Euclideandistancesofsoilpropertiesand(b)Bray-Curtisdistanceofmicrobialcommunitycomposition.
不同菜田土壤性状及微生物群落特征31Glycomyces（放线菌门）、Bacillus（厚壁菌门）、Microbulbifer（变形菌门）、Pseudoxanthomonas（变形菌门）和Methylocaldum（变形菌门）。露地栽培下，有机和常规管理分别明显富集Rhodoplanes（变形菌门）和Skermanella（变形菌门）。值得注意的是，CP的特征菌群为泉古菌门及其属CandidatusNitrososphaera。图2.4LEfSe分析不同栽培系统下的潜在特征菌群Figure2.4Thedifferentialtaxageneratedfromthelineardiscriminateanalysisofeffectsize(LEfSe)onlinetoolunderdifferentcultivationsystems注：识别特征对数LDA值的阈值设为3.80.[P]，门；[G]，属Note:ThethresholdonthelogarithmicLDAscorefordiscriminativefeatureswassetto3.80.[P],phylum;[G],genus2.2.5环境因子与土壤微生物群落结构间的关系RDA分析土壤环境因子与微生物群落结构间整体的关系。结果显示，土壤EC、阳离子交换容量、速效氮、速效磷、全量碳、全量氮与土壤微生物群落结构呈极显著相关（p=0.001，图2.5，表2.5）。此外，土壤pH、NO3--N和全量锌均与微生物群落结构显著相关（分别为p=0.005，p=0.008和p=0.043）。然而，土壤碳氮比（p=0.064）和NH4+-N含量（p=0.094）与微生物群落结构无显著相关。Spearman相关性分析各栽培系统属水平潜在特征菌群LDA值（log10）
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物根际沉积与土壤微生物关系研究进展[J]. 艾超,孙静文,王秀斌,梁国庆,何萍,周卫. 植物营养与肥料学报. 2015(05)
[2]珠江水体中细菌碱性磷酸酶基因phoD的多样性[J]. 赵丹丹,罗剑飞,黄晓燕,林炜铁. 环境科学学报. 2015(03)
[3]高通量测序技术在土壤微生物多样性研究中的研究进展[J]. 楼骏,柳勇,李延. 中国农学通报. 2014(15)
博士论文
[1]土壤微生物群落分布和多样性对保护性耕作的响应及其机制[D]. 王梓廷.西北农林科技大学 2018
[2]土壤细菌群落和根系分泌物影响番茄青枯病发生的生物学机制[D]. 谷益安.南京农业大学 2017
[3]长期施肥下根际碳氮转化与微生物多样性研究[D]. 艾超.中国农业科学院 2015
[4]小白菜对甘氨酸态氮的吸收代谢及生理响应[D]. 王小丽.上海交通大学 2014
[5]番茄对有机氮的吸收及土壤可溶性有机氮行为特性研究[D]. 葛体达.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]外源纤维素酶对金针菇生长发育的影响[D]. 雷雨霞.广西大学 2016
[2]有机与常规蔬菜生产系统土壤微生物多样性研究[D]. 叶俊.上海交通大学 2012
本文编号：3237107
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