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作者:邱亚娟;李艳蕊;陈莺宇;黄钰芳;邵晓龄;杨扶德;安志刚;陈林杰;谢田朋;高健;
单位:甘肃中医药大学;甘肃文县中寨纹党产区代元有限公司;
摘要:【目的】探究不同连作年限纹党根际土壤酶活性和微生物群落结构的变化及其关联性,为揭示纹党连作障碍的发生机制和土壤改良提供理论依据。【方法】以三年内未种植过纹党的正茬土壤(CK)及纹党连作1年(C1)、2年(C2)和3年(C3)的根际土壤为研究对象,采用常规分析方法测定土壤酶活性,采用Illumina高通量测序技术测定土壤微生物群落结构和多样性,研究不同连作年限土壤酶活性及微生物群落结构的变化特性,探究微生物群落与土壤酶活性之间的关系。【结果】随着连作年限的增加,纹党连作土壤中碱性磷酸酶和硝酸还原酶活性均显著增加,蔗糖酶和脲酶活性先升高后降低,过氧化氢酶活性先降低后升高。随着连作年限的增加,纹党根际土壤中细菌群落丰富度下降,多样性增加,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)等优势菌门及鞘氨醇单胞菌属(Sphingosinomonas)等有益类群相对丰度降低,连作1年、2年和3年时这些类群相对丰度较CK分别下降了5.64%、3.01%、10.66%,8.39%、2.95%、14.70%和16.90%、7.24%、22.48%,连作2年和3年时三个类群相对丰度较连作1年分别下降了2.91%、0.71%、4.52%和11.92%、4.35%、13.23%。土壤真菌群落丰富度和多样性均升高,子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)及被孢霉属(Mortierella)等优势类群相对丰度不断降低,C1、C2、C3处理较CK分别下降了16.05%、22.41%、23.56%,22.03%、3.60%、29.04%和29.51%、35.99%、32.35%,C2、C3处理子囊菌门相对丰度较C1分别下降了7.12%和16.04%,被孢霉门相对丰度C2较C1增加了24.24%,C3较C1下降了17.50%,C2和C3处理被孢霉属较C1分别下降了7.17%和11.50%。镰刀菌属(Fusarium)相对丰度较CK增加,C1、C2和C3较CK分别增加了1.49%、5.97%和8.96%,C2、C3较C1分别增加了4.41%和7.35%。相关性分析表明,碱性磷酸酶活性与Unclassified_f__Micrococcaceae属相对丰度呈极显著负相关(P <0.01),与Norank_f__A4b和MND1属相对丰度呈显著负相关(P <0.05);蔗糖酶、脲酶与青霉菌属相对丰度均呈显著负相关(P <0.05),碱性磷酸酶活性与被孢霉属及Paramyrothecium属相对丰度呈显著负相关(P <0.05),蔗糖酶、脲酶及硝酸还原酶活性与赤霉菌属相对丰度均呈显著正相关(P <0.05),碱式磷酸酶活性受到微生物群落结构变化的影响较大。【结论】连作导致纹党土壤微生物群落结构失衡、土壤酶活性改变,微生态环境的恶化是纹党连作障碍发生的重要原因之一。
关键词:连作;;纹党;;高通量测序;;土壤酶;;微生物多样性
基金资助:国家自然科学基金项目(82160714);; 甘肃省自然科学基金项目(21JR1RA271);甘肃省自然科学基金项目(25JRRA253)资助;; 甘肃省科技计划项目重点研发计划(23YFFA0069);; 国家重点研发计划项目(2018YFC1706305);; 甘肃省高等学校产业支撑引导项目(2021CYZC-40);; 2023年研究生“创新之星”项目(2023CXZX-764)