STR | 不同小麦品种及其相关微生物组在不同耕作和施肥强度下的性能:来自瑞士长期田间实验的见解

文摘   2024-11-29 07:50   广东  

来源:保护性农业研究(2024年11月22日)


基础信息

题      目:Performance of different wheat varieties and their associated microbiome under contrasting tillage and fertilization intensities: Insights from a Swiss long-term field experiment

译      名:不同小麦品种及其相关微生物组在不同耕作和施肥强度下的性能:来自瑞士长期田间实验的见解

期      刊:Soil and Tillage Research

发表时间:2024.10.20

第一作者:Sarah Symanczik

第一单位:瑞士有机农业研究所(FiBL) 土壤科学系

导读

冬小麦是全球重要的谷物作物。然而,以集约化耕作和高肥料投入为特征的传统耕作方式对环境构成了重大威胁。因此,正在采用更保守的管理实践,旨在维持小麦生产,同时促进有益的微生物组。该研究评估了三种不同小麦品种(Allez-y、Apache和 Wiwa)对低集约化农业系统的适用性,重点是减少耕作和施肥强度。该研究在瑞士一项长期田间实验中连续两年进行,比较了传统耕作与少耕(CT v.s. RT)以及完全施肥与半施肥(N120 v.s. N60)。此外,该研究使用系统发育标记基因的扩增子测序研究了植物相关微生物群落的组成,特别是靶向根际样品中的细菌和真菌以及根样品中的真菌。

研究结果

研究结果表明,小麦品种最强烈地预测了小麦产量和质量,与耕作和施肥强度无关。具体来说,与少耕和半施肥的小麦品种相比,在常规犁耕和全施肥的地块中表现出更高的产量和氮吸收。小麦品种对微生物群落组成没有显著影响。然而,耕作成为影响根际微生物群落组成的主要因素,而施肥强度则显著影响根系中的真菌群落。

Fig. 1. Effect of tillage practices and Fertilization intensity on straw (A); grain yield (B); grain nitrogen (N) concentration (C); grain N uptake (D); and thousand grain weight (TGW, in g/1000 kernels) (E) as assed for the three wheat varieties Allez-y (yellow), Apache (orange) and Wiwa (brown). Marginal means with 95 % confidence intervals are represented with point and error bar and raw data are shown in lighter shade. CT: conventional tillage, RT: reduced tillage; N60: half fertilization; N120: full fertilization.

Fig. 2. Taxonomic composition of microbial communities after filtering low abundant OTUs. Bars show mean relative abundance across the field replicates (n=4). CT: conventional tillage, RT: reduced tillage; N60: half fertilization; N120: full fertilization. Taxa with abundance <1 % are grouped as a separate group.

Fig. 3. Taxonomic composition of microbial communities after filtering low abundant OTUs as described in the method section. Bars show mean relative abundance across the field replicates (n=4). CT: conventional tillage, RT: reduced tillage; N60: half fertilization; N120: full fertilization. Taxa with abundance <1 % are grouped as a separate group.

Fig. 4. Effects of tillage and fertilization on operational taxonomic units (OUT) Shannon diversity of bacterial communities in the rhizosphere (A), fungal communities in the rhizosphere (D), fungal communities in the roots (G), Sheldon’s evenness of bacterial communities in the rhizosphere (B), fungal communities in the rhizosphere (E), fungal communities in the roots (H), OTU richness of bacterial communities in the rhizosphere (C), fungal communities in the rhizosphere (E), fungal communities in the roots (I) in samples collected in 2019. Diversity of samples collected in 2020 are shown in Fig. A7). CT: conventional tillage, RT: reduced tillage; N60: half fertilization; N120: full fertilization.

Fig. 5. NMDS of bacterial communities in the rhizosphere in (A) 2019 and (B) 2020 and fungal communities in the rhizosphere in 2019 (C) and 2020 (D) and fungal communities in root samples of 2019 (E) and 2020 (F). The p-values of the PERMANOVA function are provided in each figure along with the stress value representing the accuracy of data representation in lower dimensions compared to the original higher-dimensional space. T: Tillage (CT: conventional tillage, RT: reduced tillage); F: Fertilization (N60: half fertilization; N120: full fertilization) and V: Variety (WIWA, Allez-y, Apache). A

小结

这些发现强调了农艺实践、植物遗传学和农业生态系统中微生物动力学之间的复杂相互作用,强调了整体和适应性方法及其进一步发展的必要性,以确保可持续的作物生产。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198724003295



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