科研产出
滨海盐碱地苜蓿-小黑麦轮作对土壤细菌和真菌群落多样性与网络结构的影响
《生态环境学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：把豆科植物纳入作物轮作体系，不仅促进农业生态系统的可持续发展，而且为提高作物产量提供了一条关键途径，尤其是应用在低投入和低多样性农业系统时。然而，土壤微生物群落对于豆科作物轮作的响应仍鲜有研究。以典型滨海盐碱地为研究对象，利用高通量测序技术深入探究了土壤微生物群落结构和共现网络模式对于冬小黑麦(Triticosecale Wittmack)-夏玉米（Zea mays L.）和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)-冬小黑麦两种轮作模式的响应。结果显示，相对于小黑麦-玉米轮作，苜蓿-小黑麦轮作对细菌群落多样性影响较小，但降低了真菌群落丰富度，这可能与土壤氮和磷含量的变化有关。非度量多维尺度分析（NMDS）结果显示，苜蓿-小黑麦轮作对细菌群落结构的影响较小，但改变了真菌群落结构，这可能与土壤pH和土壤有机碳含量的变化有关。共现网络分析结果表明，苜蓿-小黑麦轮作增加了细菌群落共现网络的复杂性和稳定性，具体表现在网络节点数、连接数、平均连接度、关键节点以及负连接数的增加，平均路径长度的降低。然而，真菌群落共现网络的复杂性和稳定性却表现出了相反的趋势。该研究表明，细菌和真菌对苜蓿轮作具有不一致的响应，在探究豆科作物轮作对土壤微生物的影响时，应当充分考虑这种不一致响应。
关键词： 豆科作物 轮作 土壤微生物 多样性 群落结构 网络分析
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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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连续施用化肥及秸秆还田对潮土酶活性、细菌群落和分子生态网络的影响
《植物营养与肥料学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]采用高通量测序和分子生态网络分析技术,研究连续施用化肥及秸秆还田对细菌群落结构和种间互作关系的影响,为黄淮海潮土区秸秆资源化利用与土壤肥力提升提供理论依据.[方法]长期定位试验位于山东德州,始于2010年,土壤为典型潮土,为冬小麦-夏玉米轮作.2021年从不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和秸秆还田配施化肥(NPKS)3个处理小区采集土壤样品,分析土壤养分、酶活性、细菌群落等指标.[结果]与CK处理相比,NPK和NPKS处理pH均降低了 0.06个单位,土壤有机质分别提升了 23.19%和34.82%,细菌多样性分别降低了 0.90%和0.91%,均匀度均显著降低了 1.11%.与CK相比,NPK处理土壤中β-葡糖苷酶(β-GC)和碱性磷酸酶(ALP)分别显著升高47.91%和50.35%,NPKS处理β-GC、ALP和脱氢酶(DHA)活性分别升高78.31%、46.53%和50.91%.CK处理的优势菌群为寡营养型细菌(酸杆菌门和浮霉菌门)和固氮菌(生丝微菌科和伯克氏菌科),NPK处理的优势菌群为可降解顽固有机质的变形菌门(草酸杆菌科、红丹杆菌科和黄单胞菌科)、放线菌门和拟杆菌门;NPKS处理的优势菌群为具有纤维素降解能力的厚壁菌门(芽胞杆菌科).网络分析发现,不同施肥处理优势菌群分属于不同网络模块,与土壤养分含量和酶活性呈显著相关关系,其中NPKS处理中富集的芽胞杆菌通过强烈的共生关系形成特定物种集群,并且与β-GC、ALP和DHA呈显著正相关关系.[结论]秸秆还田配施化肥有利于黄淮海潮土区土壤肥力的提升,并可通过调节细菌种间互作关系,优化细菌群落组成,提高土壤酶活性.
关键词： 长期施肥 秸秆还田 土壤酶活性 高通量测序 网络分析
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