科研产出
黄河下游冲积平原轮作休耕农田土壤真菌群落结构与功能
《环境科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：通过明确不同轮作休耕方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,探索农田土壤肥力对轮作休耕方式响应的微生态变化特性,为促进黄河下游冲积平原农田生态修复和耕地质量提升提供参考依据.以2018年开始的长期轮作休耕定位试验农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,通过FUNGuild真菌功能预测工具,分析田间定位条件下不同轮作休耕方式[长期休耕(LF)、冬小麦-夏休耕(WF)、冬休耕-夏玉米(FM)和冬小麦-夏玉米周年轮作(WM)],土壤真菌群落组成和功能的差异及其影响因素.结果表明,LF使耕层(0~20 cm)土壤真菌群落丰富度和多样性增加,而WF则使冬小麦收获后深层(20~40 cm)土壤的真菌丰富度和多样性增加;所有土壤样本中共获得2 262 OTU,划分为14门、34纲、75目、169科、309属和523种,两个土层中共有的OTU分别包含420类(0~20 cm)和253类(20~40 cm);4种轮作休耕土壤真菌群落门水平上的结构组成相似,但相对丰度各异,优势菌门均为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢菌门(Mortierellomycota),总丰度分别 为 91.69%~96.91%(0~20 cm)和 91.67%~94.86%(20~40 cm);PCoA 分析发现,PC1 和PC2可以分别累计解释45.56%(0~20 cm)和46.20%(20~40 cm)的群落组成差异;LEfSe的LDA(阈值为4.0)结果可知,LF、FM、WF和WM中共有64个真菌进化枝在统计学上具有显著差异(P<0.05);RDA分析表明,土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和含水率(SWC)同是显著影响0~40 cm 土层真菌群落变化的主要环境因子(P<0.05).通过FUNGuild功能比对发现,不同土层不同处理间的主要营养类型同为腐生营养型、腐生-共生营养型、病理-腐生-共生营养型和病理营养型,但其相对丰度存在差异;LF耕层土壤以病理-腐生-共生营养型真菌为主,深层土壤中则以病理营养型真菌相对丰度最高,而种植过小麦或玉米的处理(FM、WF和WM)两个土层都以腐生营养型为主.由此可见,不同轮作休耕方式改变了土壤真菌群落结构、多样性及营养类型,季节性休耕可用于调控集约化种植的农田土壤微生态环境,促进农田土壤生态系统健康和谐.
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长期秸秆还田对潮土真菌群落、酶活性和小麦产量的影响
《环境科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了研究秸秆还田对黄淮海平原潮土真菌群落的影响,开展连续10 a田间定位试验,设置不施肥(NF)、单施化肥(NPK)和秸秆还田配施化肥(NPKS)这3个处理,通过网络分析和结构方程模型,揭示真菌群落对土壤肥力、酶活性和小麦产量的影响机制.结果发现,NPKS处理土壤有机质(SOM)较NPK处理和NF处理分别升高9.20%和34.75%,碱解氮(AN)升高12.03%和39.17%,脱氢酶(DHA)升高37.21%和50.91%,β-葡糖苷酶(β-GC)升高17.29%和73.48%,小麦增产16.22%和125.53%.不同施肥处理真菌α-多样性并未发生显著变化,却导致β-多样性出现明显分异.冗余分析表明,速效磷(AP)、SOM和AN是潮土真菌群落组成变化的主要调控因素.差异物种分析表明,NF处理富集了 Mortierella、Aspergillus、Ceriporia和Acremonium等具有溶磷/解钾功能的物种,以及Leohumicola和Hyalodendriella等植物共生菌;NPK处理中Sarocladium、Fusarium和Fusicolla等植物病原菌丰度显著升高;NPKS处理则激发了 Pseudogymnoascus和Schizothecium等抑病菌生长,并提高Trichocladium和Lobulomyces等秸秆降解物种丰度.网络分析发现整个网络由4个主要模块组成,其中模块2物种累积丰度在NPKS处理显著升高,且与DHA和β-GC呈线性正相关关系.结构方程模型结果进一步表明小麦产量主要受SOM直接正向调控,而模块2物种可通过正向调节DHA和β-GC,间接影响SOM和小麦产量.综上所述,黄淮海平原潮土区秸秆还田可通过调节真菌种间互作关系,刺激特定物种集群生长,抑制病原菌活性,提高土壤酶活性,促进SOM累积,最终获得作物高产.
关键词： 长期定位试验 秸秆还田 土壤酶活性 真菌群落 网络分析
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