面源团队发现相比化肥或有机肥单施,有机-无机配施建立了更稳定的土壤和根际微生物网络

文摘   科技   2023-06-13 11:15   北京  


植物的健康和生长性能高度依赖于土壤和根际微生物。农业管理对土壤微生物群落的影响已得到广泛研究。然而,目前对作物根际微生物群落组成及其稳定性的了解甚少,其是否遵循与土壤微生物群落相同的模式不清。

本文利用长期定位实验,研究了潮土、潮褐土、黑土3类农田土壤在不同种植模式施肥制度下对土壤和作物根际细菌群落的影响。主坐标分析(PCoA)表明,将所有样品考虑在内,微生物群落组成的土壤类型间差异明显;且相比根际微生物群落结构,土壤微生物群落表现出较高的多样性。研究发现,相比单施化肥和有机肥处理,有机无机配施农田土壤和作物根际微生物的网络稳定性更高,表明有机无机配施形成的农田微生态系统具有更强的抗逆性和抗病性。

施肥对根际微生物群落结构的影响要大于土壤微生物,且根际微生物群落结构主要受氮素调控,而土壤微生物群落主要受土壤pH和有机质的调控。放线菌门(Actinobacteria)在单施化肥土壤中表现出选择性富集特征;酸杆菌(Acidobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)在根际微生物中占主导地位,且有机肥施用会促进二者的富集。根际中酸杆菌(Acidobacteria)占施肥敏感性OUTs28%,而在土壤中仅占14%。拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是有机肥处理的主要驱动菌群,尤其厚壁菌门在增施粪肥处理中的巨大优势可作为过量施肥的标志性微生物。我们的研究结果展示了土壤和根际微生物群落对不同施肥制度的响应,有助于更好地理解施肥策略对农业可持续发展的作用。

图1 施肥引起的土壤/根际微生物组差异以及肥料敏感性OUT
其中,(A)土壤微生物组,(B)根际微生物组的CAP分析;二分网络显示了土壤(C)和根基(D)细菌群落中施肥系统特异性OTU。圆圈代表土壤细菌OTU,三角形代表根际细菌OTU。颜色代表OUT不同的门水平。


图2 施肥措施变化间微生物网络“驱动微生物”的前30个细菌类群
注:每个点代表微生物网络中的一个类群。X轴表示得分之间的德尔塔值(ΔB),意味着与前一个网络相比,网络中每个分类群的重要性发生了变化。点的大小对应于NESH值,指示节点关联的变化。NESH值高且数值之间为正德尔塔的类群被认为是“驱动微生物”。  
该研究得到了北京昌平土壤质量国家野外科学观测研究站、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、泰山产业领军人才工程项目的资助,近期以Combined organic-inorganic fertilization builds higher stability of soil and root microbial networks than exclusive mineral or organic fertilization为题发表在Soil Ecology Letters上。

【引文方式及原文链接】

Luhua Yang, Renhua Sun, Jungai Li, Limei Zhai, Huiling Cui, Bingqian Fan, Hongyuan Wang*, Hongbin Liu. Combined organic-inorganic fertilization builds higher stability of soil and root microbial networks than exclusive mineral or organic fertilization. Soil Ecology Letters, 2023(2): 220142.

https://doi.org/10.1007/s42832-022-0142-6

https://journal.hep.com.cn/sel/EN/2662-2289/home.shtml





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