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作物杂志,2021, 第5期: 153–159 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.05.023

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

甘薯轮作与间作对根际土壤微生物群落的影响

胡启国(), 刘亚军(), 王文静, 王祁, 王红刚, 储凤丽   

  1. 商丘市农林科学院,476000,河南商丘
  • 收稿日期:2020-12-14 修回日期:2021-06-16 出版日期:2021-10-15 发布日期:2021-10-14
  • 通讯作者: 刘亚军
  • 作者简介:胡启国,主要从事甘薯新品种选育及利用工作,E-mail： huqiguo1234@126.com
  • 基金资助:
    国家现代农业产业技术体系建设项目“国家甘薯产业技术体系商丘综合试验站”(CARS-10-C12-2020)

Effects of Sweet Potato Rotation and Intercropping on the Microbial Community of Rhizosphere Soil

Hu Qiguo(), Liu Yajun(), Wang Wenjing, Wang Qi, Wang Honggang, Chu Fengli   

  1. Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shangqiu 476000, Henan, China
  • Received:2020-12-14 Revised:2021-06-16 Online:2021-10-15 Published:2021-10-14
  • Contact: Liu Yajun

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摘要：

为揭示土壤微生物群落对甘薯不同种植制度的响应机制,通过田间定位试验,设置甘薯连作、甘薯–小麦轮作、甘薯–玉米间作3个处理,采用磷脂脂肪酸（PLFA）和生态板（BIOLOG ECO）技术手段,研究了轮作与间作对甘薯根际土壤微生物群落结构、碳源利用能力的影响。结果表明,与甘薯连作处理相比,轮作与间作改变了土壤微生物主要类别的PLFA生物量,甘薯–小麦轮作与甘薯–玉米间作处理的细菌含量分别显著（P<0.05）增加21.82%和38.77%,放线菌含量分别显著增加6.98%和12.77%,革兰氏阳性菌生物量分别显著增加28.60%和63.44%,革兰氏阴性菌生物量分别显著增加18.21%和22.29%,真菌含量分别显著降低16.60%和13.03%;随着培养时间的延长,甘薯–玉米间作处理的平均颜色变化率（AWCD值）显著高于其他2个处理,甘薯–玉米间作处理对羧酸类化合物、多聚化合物、碳水化合物、氨基酸化合物和胺类化合物的利用能力较甘薯连作处理分别显著增加17.28%、14.67%、54.17%、36.62%和20.00%;冗余分析（RDA）结果表明,土壤微生物群落结构及功能多样性的变化受多种因素共同影响,土壤速效钾和全氮为主要驱动因子;甘薯–小麦轮作与甘薯–玉米间作在一定程度上均可优化土壤微生物群落结构,提升微生物功能多样性,其中甘薯–玉米间作处理效果较好。

关键词: 甘薯, 轮作, 间作, 微生物群落

Abstract:

To reveal the response mechanism of soil microbial community in different planting systems of sweet potato, the effects of rotation and intercropping on microbial community structure and carbon source utilization capacity of sweet potato rhizosphere soil were studied by using phospholipid fatty acid (PLFA) and ecological board (BIOLOG ECO) through field positioning experiments. In this study, three treatments were sweet potato continuous cropping, sweet potato-wheat rotation, and sweet potato-corn intercropping. The main results were as follow: compared with the sweet potato continuous cropping treatment, sweet potato rotation and intercropping changed the PLFA biomass of soil microorganisms; the contents of bacteria increased by 21.82% and 38.77%, respectively (P<0.05); the contents of actinomycetes increased by 6.98% and 12.77%, and the biomass of Gram-positive bacteria increased by 28.60% and 63.44%, respectively; the biomass of Gram-negative bacteria increased by 18.21% and 22.29%, and the fungal contents decreased by 16.60% and 13.03%, respectively. With the extension of culture time, the average well color development (AWCD value) of sweet potato-corn intercropping was significantly higher than the other two treatments. The utilization capacity of carboxylic acid compounds, polymers, carbohydrates, amino acids, and amines of the sweet potato-corn intercropping treatment was significantly increased by 17.28%, 14.67%, 54.17%, 36.62%, and 20.00%, respectively, compared with the sweet potato continuous cropping treatment. The result of the multivariate analysis (RDA) showed that the changes of soil microbial community structure and functional diversity were controlled by many factors, the soil available potassium and total nitrogen were the main driving factors. However, sweet potato-wheat rotation and sweet potato-corn intercropping could optimize the soil microbial community structure and enhance the microbial functional diversity, the effect of sweet potato-corn intercropping treatment was better.

Key words: Sweet potato, Rotation, Intercropping, Microbial community

图1

甘薯不同种植模式下土壤微生物群落主要PLFA标记分析 不同小写字母表示差异显著（P<0.05）

表1

甘薯不同种植模式下土壤微生物群落的PLFA含量

处理
Treatment		 真菌
Fungal (nmol/g)		 细菌
Bacterial (nmol/g)		 放线菌
Act (nmol/g)		 真菌/细菌
F/B		 革兰氏阳性菌
G+ (nmol/g)		 革兰氏阴性菌
G- (nmol/g)		 G+/G-
S-S 7.83±0.39a 11.09±0.75c 6.59±0.88c 0.71±0.01a 4.65±0.74c 6.37±1.49b 0.79±0.11b
S-W 6.53±0.72c 13.51±1.38b 7.05±1.10b 0.49±0.10b 5.98±0.91b 7.53±2.29a 0.80±0.13ab
S-C 6.81±0.79b 15.39±0.95a 7.42±0.33a 0.44±0.02c 7.60±0.84a 7.79±1.63a 0.98±0.08a

图2

甘薯不同种植模式下土壤微生物群落的AWCD值

表2

甘薯不同种植模式下土壤微生物群落的碳源利用能力

处理
Treatment		 羧酸类化合物
Carbox		 多聚化合物
Pol		 碳水化合物
Carbon		 芳香化合物
Phe		 氨基酸化合物
Amino		 胺类化合物
Amine
S-S 0.81±0.05b 0.75±0.04b 0.72±0.03c 0.70±0.05a 0.71±0.02c 0.55±0.04b
S-W 0.76±0.11c 0.71±0.03b 1.00±0.08b 0.67±0.07ab 0.80±0.09b 0.62±0.06a
S-C 0.95±0.05a 0.86±0.05a 1.11±0.06a 0.63±0.06b 0.97±0.12a 0.66±0.11a

图3

土壤微生物群落结构、碳源利用能力和土壤环境因子之间的主成分分析 AP、AK、AN、TN、TP、OM和pH分别指土壤速效磷、速效钾、碱解氮、全氮、全磷、有机质和pH值;bacteria、Act、fungal、G+、G-分别代表土壤细菌、放线菌、真菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌;carboh、pol、carbox、phe、amino、amine分别代表碳水化合物、多聚化合物、羧酸类化合物、芳香类化合物、氨基酸、胺类化合物;SS1~SS4、SW1~SW4和SC1~SC4分别表示甘薯连作、甘薯―小麦轮作和甘薯―玉米间作的4个重复

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