稻-稻-綠肥長期輪作對水稻土壤及根系細(xì)菌群落的影響.pdf

1、綠肥是保持并提高土壤肥力和質(zhì)量的有效措施之一，同時(shí)集作物輪作、施用有機(jī)肥優(yōu)點(diǎn)于一體，在環(huán)境問題日益突出的今天，推廣綠肥對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減少化肥用量、提高土壤健康等具有重要意義。目前對綠肥輪作相關(guān)的基礎(chǔ)研究較為薄弱，成為限制其推廣的因素之一。雖然已有綠肥對土壤微生物影響的相關(guān)報(bào)道，但由于方法和技術(shù)所限，研究不夠系統(tǒng)深入，特別是綠肥對后茬作物根際微生物影響的研究尚屬空白。本課題擬以湖南祁陽農(nóng)田系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站具有30年長期定位歷

2、史的稻-稻-綠肥(GM)[豆科植物紫云英(MV)、禾本科植物黑麥草(RG)和十字花科植物油菜(RP)]及稻-稻-冬閑輪作(WF)水稻根系統(tǒng)為材料，采用基于16S rRNA IlluminaMiseq測序、Q-PCR、DGGE等方法并結(jié)合土壤的生化指標(biāo)，研究不同綠肥輪作對稻田散土、水稻根際土和水稻根內(nèi)生細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及組成的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)稻田散土、水稻根際土和水稻根內(nèi)生細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)與組成存在顯著差異。稻田散土的

3、微生物多樣性明顯高于根際土和水稻根，且施加綠肥會增大這種差距。在微生物組成上，Proteobacteria是所有樣品的優(yōu)勢種群。在屬的分類水平上，稻田散土中含量比較高的一些種群，如Gemmatimonas、Janthinobacterium以及Acidobacteria等，在水稻根內(nèi)卻很低;相反，在水稻根內(nèi)含量很高的種群如Anaeromyxobacter、Pantoea、Burkholderia等，但在稻田散土中含量卻很低;而根際土則表

4、現(xiàn)出對Pseudomonas、Clostridium、Acinetobacter明顯的富集作用。
　　(2)綠肥降低了水稻根際土細(xì)菌的多樣性和均一性，但增加了細(xì)菌的基因拷貝數(shù)。不同綠肥處理之間差異不明顯。同時(shí)綠肥還改變了根際土細(xì)菌的主要類群，冬閑處理組的主要類群是Firmicutes，而綠肥處理組的主要類群則屬Poteobacteria。CCA結(jié)果表明綠肥處理組的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)明顯不同于冬閑處理組，但綠肥的種類對其影響不大。另外，綠

5、肥處理組細(xì)菌的落結(jié)構(gòu)與土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷含量以及固氮酶活性有很好的相關(guān)性。
　　(3)不同綠肥對水稻根內(nèi)生菌多樣性的影響并不一致，但都沒有達(dá)到顯著差異水平。16SrDNA的定量PCR結(jié)果表明應(yīng)用綠肥能夠顯著提高水稻根內(nèi)生菌的數(shù)量，尤其是紫云英綠肥和黑麥草綠肥。在微生物組成上，紫云英綠肥促進(jìn)了水稻根對Burkholderia和Pseudomonas富集作用，占到其總類群的30％。
　　(4)綠肥顯著提高了土壤的pH值和有機(jī)質(zhì)含

6、量，增強(qiáng)了固氮酶活性，但不同綠肥處理之間差異不顯著。且綠肥對土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)無顯著影響。另外，我們還發(fā)現(xiàn)在紫云英處理組中，Pseudomonadales、Burkholderiales在稻田散土中的比例明顯低于其他處理，但在根內(nèi)生菌中含量卻明顯高于其他處理。
　　(5)應(yīng)用綠肥顯著增加了水稻根際土固氮菌nifH基因拷貝數(shù)，但在稻田散土和水稻根內(nèi)，只有紫云英組和黑麥草組的nifH基因拷貝數(shù)有所增加，油菜組反而降低。DGGE電泳圖