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百香果连作对土壤细菌群落结构的影响(一)

来源:时间:2025-04-22 02:38:19

細菌種群在土壤健康和植物的百香生長中起著重要作用,而作物的果连連作對其有著顯著的影響。為探明百香果連作對土壤細菌群落結構和多樣性的作对影響,本研究以種植‘台農1號’百香果1年(TF)、土壤2年(TS)、细菌响3年(TT)、群落4年(TFo)及0年(撂荒地,结构TZ)的百香土壤為材料,利用Illumina 高通量測序技術對不同種植年限土壤細菌群落結構及多樣性開展分析研究。果连

結果表明,作对所有土壤樣本共檢測出2418個OTUs,土壤分屬28門、细菌响70綱、群落170目、结构269科、百香465屬、963種,其中變形菌門(Proteobacteria)、酸杆菌門(Acidobacteria)和放線菌門(Actinobacteria)是主要的優勢菌門,細菌種群的豐富度和多樣性指數隨連作年限的增加表現為先增加後降低。分析發現,百香果連作對土壤細菌群落結構有顯著影響,其中綠彎菌門(Chloroflexi)、厚壁菌門(Firmicutes)和芽孢杆菌屬(Bacillus)的相對豐度隨連作年限的增加顯著升高,研究結果可為百香果連作障礙發生機製的進一步研究提供依據。

百香果(Passifloraedulis Sims, 2n=18)原產北美洲,是西番蓮科(Passifloraceae)西番蓮屬(Passiflora)植物,其在食用和藥用等方麵具有較大的社會經濟價值,在巴西、哥倫比亞、越南等國家及我國台灣地區廣泛用於鮮果、飲料、香料等商業化發展。百香果於上世紀80年代引入我國大陸地區,目前,在我國南部的廣西、福建、海南、廣東,及西南的貴州和雲南等地區的種植麵積已逾60萬畝,因其當年種植當年見效,近年來,百香果產業在脫貧攻堅過程中起到了重要的作用,其中,貴州省自2019年以來,便將百香果作為主要的扶貧產業進行規模化發展,種植麵積已超過15萬畝。

百香果雖為多年生藤本植物,但在實踐中,其種植第一年產量較高,從第二年開始,病蟲害發生頻次和程度增加,從而導致產量和品質的降低,為了克服這個問題,生產中一般采用一年一種,但一年一種的連作也對百香果產量和品質產生了嚴重的影響,筆者前期的調查(另文在投)表明,隨著百香果連作年限的增加,其葉片和果實染病率顯著升高,植株平均單株結果量和果實大小也顯著降低。王海濱等的研究結果表明,百香果連作土壤對百香果苗的生長具有抑製作用,並且隨著連作年限的增加,抑製效果也逐漸增加。

細菌在土壤中廣泛分布,並且具有較高的豐度,其通過利用植物根際分泌物作為營養源與植物形成相互作用,從而影響植物的生長發育。土壤細菌群落平衡與否,對植物的生長發育起著重要的影響,研究表明,作物連作會破壞土壤細菌群落結構,促進有害菌物的生長,抑製有益微生物的繁殖,從而對作物的生長、產量和品質造成負麵影響,該觀點在馬鈴薯、紅薯、菠蘿、大豆等作物連作的研究中得到驗證。連作對細菌群落的影響因作物種類的不同而不盡相同,目前對百香果連作的研究,僅王海濱對百香果連作土壤的自毒作用開展了研究,陳曉婷等對百香果連作土壤微生物生物量進行了定量研究,結果表明隨著百香果連作年限的增加,土壤細菌與放線菌數量呈顯著下降趨勢,而真菌數量呈顯著上升趨勢,但對百香果連作後土壤細菌群落結構及其種群多樣性如何變化並未開展相關分析,百香果連作對土壤細菌群落結構的影響如何尚未清楚。本問以我國栽培最多的‘台農1號’百香果為對象,利用高通量測序技術,對不同連作年限百香果土壤細菌群落變化開展研究,旨在探索百香果連作對土壤細菌群落結構及多樣性的影響,為進一步解釋百香果連作障礙發生機理提供依據。

1材料與方法

1.1試驗基地

百香果種植基地位於貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮(106°52′ 36″ E,25°43′ 38″ N),海拔約850m,屬亞熱帶濕潤季風氣候,年平均氣溫16.8℃,年均降水量1100mm~1300mm,無霜期310天,土壤為白雲質砂壤土。該基地為撂荒地自2016年以來逐年開墾而來,種植方式均為一年一種,最長的地塊已連續種植百香果4年。筆者前期對該基地不同連作年限百香果的農藝性狀的調查結果顯示,隨著連作年限的增加,百香果葉片和果實的染病率及病害程度均顯著增加,同時其果實大小、單株結果量及產量均顯著降低。

1.2 實驗設計

研究對象選取該基地種植年限為1年(TF)、2年(TS)、3年(TT)、4年(TFo)且種植品種均為紫果百香果(Passifora edulis)的根區土壤,以及種植年限為0年(TZ)的撂荒地土壤。不同年限地塊百香果種植株行距為2m×2m,“門”字型搭架,每年3月下旬定植,統一水肥和修剪管理,次年2月清園,種植年限4年的地塊(TFo)為2016年3月開始種植,1年(TF)地塊為2019年3月種植。撂荒地植被主要為白茅(Imperata cylindrica)等雜草。

1.3樣品采集與製備

2020年1月3日,天氣晴朗,在不同年限百香果種植地中隨機選擇3個相距50m以上的地塊,每個地塊按照相鄰兩點間距離不小於3m,且相鄰3點不在同一水平直線上的原則,采集5個百香果根區深10cm~20cm的表土,5點混合,去除殘渣、過2mm孔徑土壤篩混勻後,用四分法分取部分樣品裝入無菌離心管置於幹冰中保存,運回實驗室放入-70℃冰箱凍存,用於核酸提取。

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