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作物杂志,2021, 第3期: 57–64 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.03.009

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

耕作方式对燕麦田土壤微生物群落多样性的影响

王丽芳(), 张德健(), 张婷婷   

  1. 内蒙古大学生命科学学院/牧草与特色作物生物技术教育部重点实验室,010070,内蒙古呼和浩特
  • 收稿日期:2020-07-08 修回日期:2020-12-31 出版日期:2021-06-15 发布日期:2021-06-22
  • 通讯作者: 张德健
  • 作者简介:王丽芳,主要从事绿肥对土壤微生物与土壤酶影响的研究,E-mail： 1393238495@qq.com
  • 基金资助:
    内蒙古自治区科技重大专项(2020ZD0005-0403);内蒙古自治区科技重大专项(zdzx2018017)

Effects of Tillage Methods on Soil Microbial Community Diversity in Oat Fields

Wang Lifang(), Zhang Dejian(), Zhang Tingting   

  1. School of Life Sciences, Inner Mongolia University/Key Laboratory of Herbage and Endemic Crop Biotechnology, Ministry of Education, Hohhot 010070, Inner Mongolia, China
  • Received:2020-07-08 Revised:2020-12-31 Online:2021-06-15 Published:2021-06-22
  • Contact: Zhang Dejian

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PDF (PC)

358

摘要：

为探究不同耕作方式对燕麦田土壤微生物群落多样性的影响,丰富土壤微生物的种类与数量,设置机械免耕和传统翻耕2种耕作方式,分别于燕麦拔节期和灌浆期取0~20cm土壤样品,用16S rRNA测序技术和ITS测序技术分别对土壤细菌和真菌进行测序,分析微生物群落多样性与差异性。结果表明,在免耕处理下,土壤微生物的种类更多,丰度更高。优势度分析显示,真菌优势菌门为子囊菌门和担子菌门;细菌优势菌门为放线菌门、变形菌门和酸杆菌门。因此,免耕处理较传统翻耕处理提高了土壤微生物多样性,为燕麦田耕作方式的选择提供理论依据。

关键词: 耕作方式, 燕麦田, 土壤微生物, 多样性

Abstract:

In order to explore the effects of different tillage methods on soil microbial community diversity in oat fields, to enrich the species and quantity of soil microorganisms, mechanical no-tillage and traditional tillage were used to take soil samples of 0-20cm at the jointing stage and filling stage of oat, respectively. 16S rRNA sequencing techniques and ITS sequencing techniques were used to sequence soil bacteria and fungi, respectively, and then analyzed the diversity and difference of microbial community. The results showed that the variety and abundance of soil microorganisms were higher in no-tillage treatment compared with traditional tillage treatment. Dominance abundance analysis had shown that the dominant fungi were Ascomycota and Basidiomycota, and the dominant bacteria were Actinomycetes, Proteobacteria, and Acidobacteria. Therefore, compared with traditional tillage, no-tillage treatment could improve soil microbial diversity and provide a theoretical basis for the selection of oat field tillage method.

Key words: Tillage methods, Oat field, Soil microorganisms, Diversity

表1

土壤真菌序列数

处理
Treatment		 有效序列
Valid
sequence		 优质序列
Quality
sequence		 比例
Percentage
(%)
翻耕拔节期
Plowing jointing period (FGB)		 18 641 14 640 78.54
免耕拔节期
No tillage jointing period (MGB)		 32 344 28 098 86.87
翻耕灌浆期
Plowing grouting period (YGF)		 15 904 12 098 76.07
免耕灌浆期
No tillage grouting period (YGM)		 15 995 11 996 75.00

表2

燕麦灌浆期土壤样品细菌序列数

处理
Treatment		 有效序列
Valid sequence		 优质序列
Quality sequence		 比例
Percentage (%)
YGF 174 498 124 558 71.38
YGM 174 593 133 746 76.60

图1

不同耕作方式下燕麦田土壤真菌（左）和细菌（右）OTU聚类图

图2

不同耕作方式下燕麦田土壤真菌和细菌丰度分布曲线

表3

不同耕作方式下燕麦不同生育期土壤微生物多样性指数

类别
Sort		 处理
Treatment		 丰富度指数
Abundant index		 多样性指数
Diversity index
ace chao simpson shannon
真菌 FGB 1343.8190 1022.2000 0.0542 3.9244
Fungus MGB 814.1254 826.0374 0.0254 4.6401
YGF 865.4583 680.9421 0.0671 3.5796
YGM 767.2573 790.4694 0.1053 3.4812
细菌 FGB 5811.2160 5859.6097 0.0032 6.9241
Bacteria MGB 5913.9673 5961.5290 0.0030 6.9325
YGF 5870.0840 5927.9570 0.0037 6.8661
YGM 5980.8010 6057.8190 0.0034 6.8962

图3

不同耕作方式对燕麦土壤真菌和细菌分布的影响

表4

不同耕作方式对燕麦土壤真菌和细菌丰度的影响

类别Sort 平均值Mean YGM YGF MGB FGB
真菌Fungus 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.3 0.0 0.6 0.6 0.0
64.3 59.5 58.2 56.0 83.6
2.4 1.2 1.2 5.7 1.7
1.0 0.0 0.1 3.9 0.0
0.1 0.0 0.1 0.1 0.0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
1.2 0.0 0.0 4.7 0.0
30.7 39.2 39.8 28.9 14.7
细菌Bacteria 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
12.3 14.4 11.2 10.8 12.9
37.3 33.9 38.6 39.2 37.3
0.3 0.3 0.3 0.5 0.2
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
3.8 4.3 3.5 3.1 4.3
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0 0.1 0.0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.1 0.1 0.1 0.3 0.1
0.1 0.2 0.1 0.0 0.1
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
6.3 6.8 5.6 6.9 5.8
0.1 0.1 0.1 0.0 0.1
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.5 0.6 0.5 0.8 0.3
4.2 4.6 4.5 3.4 4.2
0.0 0.1 0.1 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.6 0.8 0.6 0.3 0.6
5.7 5.4 6.4 5.8 5.0
23.5 24.2 23.2 23.2 23.4
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
4.9 4.0 5.2 5.3 5.1
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

图4

真菌和细菌主成分分析

图5

不同处理真菌和细菌聚类分析图

图6

不同处理燕麦田土壤真菌（左）和细菌（右）群落结构图

[1] 马琳 . 土壤微生物多样性影响因素及研究方法综述. 乡村科技, 2019(33):112-113.
[2] 张记霞 . 土壤微生物多样性及其影响因素. 农民致富之友, 2015(24):137,231.
[3] 赵轻舟, 王艳芬, 崔骁勇 , 等. 草地土壤微生物多样性影响因素研究进展. 生态科学, 2018,37(3):204-212.
[4] 芦伟龙 . 耕作方式与秸秆还田量对植烟土壤理化性质及烤烟生长的影响. 北京: 中国农业科学院, 2019.
[5] 吴建富, 曾研华, 赵新帆 , 等. 耕作方式对双季机插水稻产量和土壤理化性质的影响. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2017,43(6):581-585.
[6] 李彤, 王梓廷, 刘露 , 等. 保护性耕作对西北旱区土壤微生物空间分布及土壤理化性质的影响. 中国农业科学, 2017,50(5):859-870.
[7] 李利平, 郭宏伟, 马少荣 . 不同保护性耕作方式对土壤理化性质的影响. 现代农业, 2016(3):26-28.
[8] 曹宏杰, 倪红伟 . 土壤微生物多样性及其影响因素研究进展. 国土与自然资源研究, 2015(3):85-88.
[9] 李艳玲 . 根际微生物群落对挥发性有机物和作物生长的影响. 北京: 中国农业科学院, 2019.
[10] 康林玉, 刘周斌, 欧立军 , 等. 土壤微生物促进作物生长发育研究进展. 湖南农业科学, 2017(3):113-116.
[11] Topalović O, Bredenbruch S, Schleker A S S , et al. Microbes attaching to endoparasitic phytonematodes in soil trigger plant defense upon root penetration by the nematode. Frontiers in Plant Science, 2020,11(11):138-142.
doi: 10.3389/fpls.2020.00138
[12] 卢玉秋 . 微生物群落对作物生长及植物激素的影响. 北京: 中国农业科学院, 2019.
[13] 张敏 . 改变微生物群落对油菜和玉米生长的影响. 北京: 中国农业科学院, 2016.
[14] Kladivko E J . Tillage systems and soil ecology. Soil and Tillage Research, 2001,61(1/2):61-76.
doi: 10.1016/S0167-1987(01)00179-9
[15] Spedding T A, Hamel C, Mehuys G R , et al. Soil microbial dynamics in maize-growing soil under different tillage and residue management systems. Soil Biology and Biochemistry, 2004,36(3):499-512.
doi: 10.1016/j.soilbio.2003.10.026
[16] 李景, 吴会军, 武雪萍 , 等. 长期不同耕作措施对土壤团聚体特征及微生物多样性的影响. 应用生态学报, 2014,25(8):2341-2348.
[17] Carpenter-Boggs L, Stahl P D, Lindstrom M J , et al. Soil microbial properties under permanent grass,conventional tillage,and no-till management in South Dakota. Soil and Tillage Research, 2003,71(1):15-23.
doi: 10.1016/S0167-1987(02)00158-7
[18] 钟文辉, 蔡祖聪 . 土壤管理措施及环境因素对土壤微生物多样性影响研究进展. 生物多样性, 2004,12(4):456-465.
doi: 10.17520/biods.2004056
[19] Meriles J M, Vargas Gil S, Conforto C , et al. Soil microbial communities under different soybean cropping systems:Characterization of microbial population dynamics,soil microbial activity,microbial biomass,and fatty acid profiles. Soil and Tillage Research, 2009,103(2):271-281.
doi: 10.1016/j.still.2008.10.008
[20] Drijber R A, Doran J W, Parkhurst A M , et al. Changes in soil microbial community structure with tillage under long-term wheat-fallow management soil. Soil Biology and Biochemistry, 2000,32(10):1419-1430.
doi: 10.1016/S0038-0717(00)00060-2
[21] Joseph, Edwards, Cameron , et al. Structure,variation,and assembly of the root-associated microbiomes of rice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2015,112(8):11-20.
[22] 周晨, 张绍武, 陈伟 . 微生物分类单元聚类算法比较研究. 北京生物医学工程, 2014,33(6):591-597.
[23] Avolio M L, Carroll I T, Collins S L , et al. A comprehensive approach to analyzing community dynamics using rank abundance curves. Ecosphere, 2019,10(10):1-18.
[24] Hagerty S L, Hutchison K E, Lowry C A , et al. An empirically derived method for measuring human gut microbiome alpha diversity:Demonstrated utility in predicting health-related outcomes among a human clinical sample. PLoS ONE, 2020,15(3):204-229.
[25] Sándor B, Roberto C, Stefano C , et al. Unimodal relationships of understory alpha and beta diversity along chronosequence in coppiced and unmanaged beech forests. Diversity, 2020,12(3):101-119.
doi: 10.3390/d12030101
[26] Tsuyuzaki K, Sato H, Sato K , et al. Benchmarking principal component analysis for large-scale single-cell RNA-sequencing. Genome Biology, 2020,21(1):9-21.
doi: 10.1186/s13059-019-1900-3 pmid: 31955711
[27] 吕成龙, 田雨, 陈芳慧 , 等. 采用16S rRNA高通量测序技术分析鲜奶中微生物的多样性. 南京农业大学学报, 2020,43(2):333-338.
[28] Wang Y, Zhao X, Guo Z , et al. Response of soil microbes to a reduction in phosphorus fertilizer in rice-wheat rotation paddy soils with varying soil P levels. Soil and Tillage Research, 2018,181:127-135.
doi: 10.1016/j.still.2018.04.005
[29] 程虎印, 王艳, 赵乐 , 等. 基于高通量测序揭示重楼根际土及不同部位真菌群落差异. 药物分析杂志, 2020,40(3):455-461.
[30] 杨明, 袁悦, 李宪臻 , 等. 不同环境中纤维素降解菌群多样性差异分析. 江西农业大学学报, 2020,42(1):174-186.
[31] 肖琴, 徐炜, 杨淑君 , 等. 保护性耕作对土壤影响的研究进展. 河南农业, 2019(35):41-42.
[32] 卢闯, 张宏媛, 刘娜 , 等. 免耕覆膜增加中度盐碱土团聚体有机碳和微生物多样性. 农业工程学报, 2019,35(21):116-124.
[33] 张建军, 党翼, 赵刚 , 等. 留膜留茬免耕栽培对旱作玉米田土壤养分、微生物数量及酶活性的影响. 草业学报, 2020,29(2):123-133.
[34] 樊晓刚 . 耕作对土壤微生物多样性的影响. 北京: 中国农业科学院, 2010.
[35] 潘孝晨, 唐海明, 肖小平 , 等. 不同土壤耕作方式下稻田土壤微生物多样性研究进展. 中国农学通报, 2019,35(23):51-57.
[36] 赵丽琨 . 不同耕作方式对我国主要玉米种植区土壤真菌种类及数量的影响:中国植物病理学会2016年学术年会论文集. 中国植物病理学会, 2016:554.
[37] 徐佳, 王燕春, 周艳芳 . 不同作物田土壤微生物种类和数量的初步研究. 乡村科技, 2016(2):71-73.
[38] 汪娅婷, 付丽娜, 姬广海 , 等. 基于高通量测序技术研究云南玉米根际微生物群落多样性. 江西农业大学学报, 2019,41(3):491-500.
[39] Jin T, Wang Y, Huang Y , et al. Taxonomic structure and functional association of foxtail millet root microbiome. Gigaence, 2017(10):10.
[40] Kwak M J, Kong H G, Choi K , et al. Author correction:rhizosphere microbiome structure alters to enable wilt resistance in tomato. Nature Biotechnology, 2018,36(11):1117.
doi: 10.1038/nbt1118-1117
[1] 张全芳, 姜明松, 陈峰, 朱文银, 周学标, 杨连群, 徐建第. 山东省水稻品种（系）的遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2021, (4): 26–31
[2] 李琼, 常世豪, 武婷婷, 耿臻, 杨青春, 舒文涛, 李金花, 张东辉, 张保亮. 120份大豆种质资源遗传多样性和亲缘关系分析[J]. 作物杂志, 2021, (4): 51–58
[3] 贾瑞玲, 赵小琴, 南铭, 陈富, 刘彦明, 魏立平, 刘军秀, 马宁. 64份苦荞种质资源农艺性状遗传多样性分析与综合评价[J]. 作物杂志, 2021, (3): 19–27
[4] 周正萍, 田宝庚, 陈婉华, 王子阳, 袁伟, 刘世平. 不同耕作方式与秸秆还田对土壤养分及小麦产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2021, (3): 78–83
[5] 范业赓, 陈荣发, 闫海锋, 周慧文, 翁梦苓, 黄杏, 罗霆, 周忠凤, 丘立杭, 吴建明. 甘蔗轮作青饲玉米和花生对甘蔗生长和土壤性状的影响[J]. 作物杂志, 2021, (1): 104–111
[6] 刘莹, 李洁, 赵凌霄, 李春喜, 姜丽娜, 张黛静, 马建辉. 黄河故道区域不同种植模式及秸秆还田方式对土壤的改良效果[J]. 作物杂志, 2020, (6): 109–115
[7] 杨婉君, 潘香逾, 王秀华, 王璐, 赵岩. 119个苜蓿品种（系）产量和农艺性状的遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2020, (6): 17–22
[8] 高杰, 封广才, 李晓荣, 李青风, 彭秋. 贵州不同地区高粱种质资源表型多样性与聚类分析[J]. 作物杂志, 2020, (6): 54–60
[9] 贾苏卿, 禾璐, 杜艳伟. 不同耕作方式对旱区春谷根系发育、产量及水分利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2020, (5): 194–198
[10] 宫彦龙, 雷月, 闫志强, 刘雪薇, 张大双, 吴健强, 朱速松. 不同生态区粳稻资源表型遗传多样性综合评价[J]. 作物杂志, 2020, (5): 71–79
[11] 单飞彪, 杜瑞霞, 王永行, 杨钦方, 刘春晖, 陈阳. 基于DUS测试性状的向日葵品种遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2020, (4): 107–113
[12] 齐冰洁, 王敏, 张智勇, 贺鑫, 刘景辉. 燕麦种质资源矿质元素的多样性分析[J]. 作物杂志, 2020, (4): 72–78
[13] 公丹, 王素华, 程须珍, 王丽侠. 普通豇豆应用核心种质的SSR指纹图谱构建及多样性分析[J]. 作物杂志, 2020, (4): 79–83
[14] 李红琴, 刘宝龙, 张波, 张怀刚. 青海省审定小麦品种SSR遗传多样性分析及分子身份证的建立[J]. 作物杂志, 2020, (3): 60–65
[15] 马孟莉,王田涛,雷恩,孟衡玲,张薇,张婷婷,卢丙越. 基于表型和SSR标记的金平草果遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2020, (2): 54–59
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