植物覆盖对蕉园土壤微生物群落功能多样性的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0672

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (17): 90-97.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0672

所属专题：生物技术；园艺

• 资源·环境·生态·土壤·气象 • 上一篇下一篇

植物覆盖对蕉园土壤微生物群落功能多样性的影响

魏加弟¹^,²(), 王永芬³, 何翔¹, 杨佩文¹, 俞艳春³, 郑泗军¹^,⁴, 徐胜涛¹()

¹云南省农业科学院农业环境资源研究所,昆明 650205
²云南农业大学动物科学技术学院,昆明 650201
³云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所,云南保山 678000
⁴国际生物多样性中心,昆明 650205

收稿日期:2021-07-06 修回日期:2021-09-30 出版日期:2022-06-15 发布日期:2022-07-08
通讯作者: 徐胜涛
作者简介:魏加弟,女,1996年出生,甘肃兰州人,硕士研究生,研究方向：草业科学研究。通信地址：650201云南省昆明盘龙区沣源路425号云南农业大学,E-mail： 1697586840@qq.com。
基金资助:
云南省万人计划“青年拔尖人才”项目;国家自然科学基金青年科学基金项目“植物覆盖对蕉园土壤微生物群落结构和生产力的影响机制”(31600349);国家香蕉产业技术体系“红河试验站”和 “保山试验站”(CARS-32-20)

Effect of Plant Covering on Soil Microbial Community Functional Diversity Under Banana Cropping System

WEI Jiadi¹^,²(), WANG Yongfen³, HE Xiang¹, YANG Peiwen¹, YU Yanchun³, ZHENG Sijun¹^,⁴, XU Shengtao¹()

¹Agricultural Environment and Resources Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650205
²Faculty of Animal Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201
³Institute of Tropical and Subtropical Cash Crops, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Baoshan, Yunnan 678000
⁴Bioversity International, Kunming 650205

Received:2021-07-06 Revised:2021-09-30 Online:2022-06-15 Published:2022-07-08
Contact: XU Shengtao

摘要/Abstract

摘要：

蕉园地表裸露造成土壤肥力下降是阻碍香蕉产业可持续发展的重要因素之一。植物覆盖是缓解蕉园土壤肥力下降的有效措施,土壤微生物群落功能多样性能够敏感反应土壤的质量变化,是土壤质量变化的重要衡量指标。本研究以香蕉园常规种植方式（行间地表裸露）为对照,以行间自然生杂草覆盖和人工种植大翼豆[Macroptilium atropurpureum (DC.) Urb.]覆盖为处理,利用微生物Biolog鉴定技术研究植物覆盖措施对蕉园土壤微生物功能多样性的影响。结果表明：不同植物覆盖处理下,蕉园土壤微生物对碳源的利用能力有显著差异,结果表现为大翼豆覆盖(CP)>自然生杂草覆盖(NW)>无覆盖(CK)。与行间地表裸露对比,植物覆盖显著(P<0.05)提高了蕉园土壤微生物的Richness Index、Shannon-Wiener和Simpson指数;蕉园土壤微生物对糖类、氨基酸类和羧酸类的利用率高,其中自然生杂草覆盖下土壤微生物偏向利用羧酸类碳源,大翼豆覆盖土壤微生物偏向利用糖类及氨基酸类碳源。不同覆盖植物对土壤微生物功能多样性影响差异显著,大翼豆覆盖较自然生杂草更能改善土壤微生物群落多样性,在蕉园裸露行间人工种植大翼豆的方法可有效减轻土壤退化程度,以植物多样性促进土壤微生物多样性的提高,可促进香蕉园土壤健康可持续利用。

关键词: 植物覆盖, 香蕉, 土壤微生物, Biolog-ECO, 土壤肥力

Abstract:

Bared soil causes the decline of soil fertility in the banana cropping system, which is one of the crucial factors limiting the sustainable development of banana industry. Plant covering could be an effective way to alleviate the decline of soil fertility in banana cropping system. The functional diversity of soil microbial communities could sensitively reflect the variation of soil properties, and is an important indicator for assessing soil quality. In this study, conventional planting method with bare soil between rows was used as control (CK), natural weeds covering (NW) and artificially planted legumes [Macroptilium atropurpureum (DC.) Urb.] covering (CP) were taken as the treatments in banana cropping system. The effects of plant covering on the functional diversity of soil microorganisms under banana cropping system were studied with microbial Biolog identification technology. The results showed that the carbon utilization of soil microorganisms had significant differences under different covering plants, ranked as: CP> NW> CK. Compared with CK, plant covering significantly (P<0.05) improved the Richness Index, Shannon-Wiener Index and Simpson Index of soil microorganisms under banana cropping system; the soil microorganisms showed a high utilization rate of sugars, amino acids and carboxylic acids. The soil microorganisms under NW showed better utilization of carboxylic acid carbon sources, and the soil microorganisms under CP showed better utilization of sugars and amino acid carbon sources. Different covering plants had significantly affected soil microbial community functional diversity under banana cropping system. Compared with CK, CP could improve the soil microbial community and effectively mitigate the degree of soil degradation. Promoting soil microbial diversity by covering plant diversity, the healthy and sustainable utilization of soil could be achieved in banana industry.

Key words: plant covering, banana, soil microorganism, Biolog-ECO, soil fertility

中图分类号:

S344-09

魏加弟, 王永芬, 何翔, 杨佩文, 俞艳春, 郑泗军, 徐胜涛. 植物覆盖对蕉园土壤微生物群落功能多样性的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(17): 90-97.

WEI Jiadi, WANG Yongfen, HE Xiang, YANG Peiwen, YU Yanchun, ZHENG Sijun, XU Shengtao. Effect of Plant Covering on Soil Microbial Community Functional Diversity Under Banana Cropping System[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(17): 90-97.

图/表 6

参考文献 34

[1]	周红玲, 郑云云, 洪佳敏, 等. 福建省香蕉产业发展现状及对策[J]. 现代农业科技, 2017(5):100-101.
[2]	尚海凤, 王美存, 俞艳春, 等. 云南高原香蕉产业低效益成因与对策[J]. 江西农业学报, 2012, 24(10):27-29.
[3]	徐胜涛, 何翔, 杨佩文, 等. 不同海拔高度下香蕉园土壤理化性质及果实品质的变化[J]. 西南农业学报, 2020, 33(6):1215-1220.
[4]	张超, 周旭, 张海, 等. 苹果专用肥对旱地果园土壤酶活性以及微生物多样性的影响[J]. 生态学杂志, 2017, 36(12):3485-3492.
[5]	杨绍琼, 陈伟强, 李宗凯, 等. 云南省高原特色香蕉主产区土壤肥力状况评价[J]. 南方农业, 2019, 13(24):181-184.
[6]	彭伟东, 杨帆, 李海英, 等. 果园生草技术在矮砧密植苹果园中应用现状及展望[J]. 草学, 2020(1):83-86.
[7]	张艳红, 王永士, 蔡爱军, 等. 现代果园生草技术推广及运用[J]. 热带农业工程, 2020, 44(2):16-19.
[8]	孔涛, 刘紫薇, 沈海鸥, 等. 辽西北沙地苹果-大豆间作对土壤养分和微生物量分布的影响[J]. 生态学杂志, 2021, 40(2):340-351.
[9]	区余端, 苏志尧, 彭桂香, 等. 车八岭山地常绿阔叶林冰灾后土壤微生物群落功能多样性[J]. 生态学报, 2009, 29(11):6156-6164.
[10]	张常仁, 杨雅丽, 程全国, 等. 不同耕作模式对东北黑土微生物群落结构和酶活性的影响[J]. 土壤与作物, 2020, 9(4):335-347.
[11]	李万年, 黄则月, 赵春梅, 杨梅. 望天树人工幼林土壤微生物量碳氮及养分特征[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(12):51-62.
[12]	付学琴, 陈登云, 杨星鹏, 等. ‘南丰蜜橘’园生草对土壤团聚体养分和微生物特性及果实品质的影响[J]. 果树学报, 2020, 37(11):1655-1666.
[13]	曲同宝, 于淼, 朱悦, 等. 松嫩草地豆类草群落土壤细菌碳源利用研究[J]. 草地学报, 2018, 26(2):356-362.
[14]	党雯, 郜春花, 张强, 等. Biolog法测定土壤微生物群落功能多样性预处理方法的筛选[J]. 中国农学通报, 2015, 31(2):153-158.
[15]	高文翠, 杨卫君, 贺佳琪, 等. 生物炭添加对麦田土壤微生物群落代谢的影响[J]. 生态学杂志, 2020, 39(12):3998-4004.
[16]	赵叶舟, 王浩铭, 汪自强. 豆科植物和根瘤菌在生态环境中的地位和作用[J]. 农业环境与发展, 2013, 30(4):7-12.
[17]	王锐, 闫鹏科, 马婷慧, 等. 行内生草对土壤微环境和酿酒葡萄品质的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2020, 38(3):195-203.
[18]	魏树伟, 王少敏, 张勇, 等. 不同土壤管理方式对梨园土壤养分、酶活性及果实风味品质的影响[J]. 草业学报, 2015, 24(12):46-55.
[19]	李志斐, 王广军, 谢骏, 等. 草鱼养殖池塘生物膜固着微生物群落碳代谢Biolog分析[J]. 水产学报, 2014, 38(12):1985-1995.
[20]	陈颖. 典型草原植物功能群及物种对土壤微生物多样性的影响[D]. 呼和浩特: 内蒙古大学, 2012.
[21]	张燕燕, 曲来叶. Biolog EcoPlate-(TM)实验信息提取方法改进[J]. 微生物学通报, 2009, 36(7):1083-1091.
[22]	张胜男, 闫德仁, 黄海广, 等. 短期封育对科尔沁沙地榆树疏林土壤微生物群落结构的影响[J]. 生态学杂志, 2020, 39(9):2860-2867.
[23]	HAO W Y, REN L X, RAN W, et al. Allelopathic effects of root exudates from watermelon and rice plants on Fusarium oxysporum f.sp.niveum[J]. Plant and Soil, 2010, 336(1/2):485-497. doi: 10.1007/s11104-010-0505-0 URL
[24]	吕昌勇, 陈朝银, 葛锋, 等. 微生物分子生态学研究方法的新进展[J]. 中国生物工程杂志, 2012, 32(8):111-118.
[25]	钟哲科, 高贵宾, 杨慧敏. 覆盖经营对雷竹林土壤细菌群落结构演变及多样性的影响[J]. 林业科学, 2017, 53(9):133-142.
[26]	郭子武, 俞文仙, 陈双林, 等. 林地覆盖对雷竹林土壤微生物特征及其与土壤养分制约性关系的影响[J]. 生态学报, 2013, 33(18):5623-5630.
[27]	KENNEDY N, CONNOLLY J, CLIPSON N. Impact of lime,nitrogen and plant species on fungal community structure in grassland microcosms[J]. Environmental MicroBiology, 2005, 7(6):780-788 doi: 10.1111/j.1462-2920.2005.00748.x URL
[28]	林峰, 杨殿林, 王华玲, 等. 猕猴桃园生草对土壤微生物多样性的影响[J]. 江苏农业科学, 2020, 48(10):293-297.
[29]	王耀锋, 邵玲玲, 刘玉学, 等. 桃园生草对土壤有机碳及活性碳库组分的影响[J]. 生态学报, 2014, 34(20):6002-6010.
[30]	翟婉璐. 不同年限覆盖雷竹林土壤性质变化过程及其对生物质空间布局的影响[D]. 北京: 中国林业科学研究院, 2017.
[31]	张世伟. 遮荫对两种牧草生长和光合生理特性的影响[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2008.
[32]	井赵斌, 李腾飞, 龙明秀, 等. 生草对猕猴桃果园土壤酶活性和土壤微生物的影响[J]. 草业科学, 2020, 37(9):1710-1718.
[33]	朱世硕, 夏彬, 郝旺林, 等. 黄土区侵蚀坡面土壤微生物群落功能多样性研究[J]. 中国环境科学, 2020, 40(9):4099-4105.
[34]	王楠楠, 韩冬雪, 孙雪, 等. 降水变化对红松阔叶林土壤微生物功能多样性的影响[J]. 生态学报, 2017, 37(3):868-876.

年份	土壤类型	处理	Shannon-Wiener	Simpson	McIntosh	McIntosh Evenness	Richness Index
2019	种植区 (PZ)	CK	3.32±0.02b	0.96±0.00a	9.40±0.65b	0.98±0.00a	28.00±0.00b
		NW	3.34±0.02a	0.96±0.00a	10.07±0.30a	0.98±0.00a	29.75±0.50a
		CP	3.34±0.01a	0.96±0.00a	9.63±0.56b	0.99±0.00a	29.50±0.57a
	覆盖区 (CZ)	CK	3.34±0.14a	0.94±0.04a	7.94±1.85c	0.96±0.07b	22.25±1.25b
		NW	3.3±0.03a	0.96±0.00a	9.01±0.46b	0.99±0.00a	28.25±0.50a
		CP	3.32±0.01a	0.96±0.00a	10.12±0.46a	0.99±0.00a	29.00±0.00a
2020	种植区 (PZ)	CK	3.37±0.03b	0.96±0.00b	11.47±1.00b	0.99±0.00a	30.00±.0.00b
		NW	3.39±0.02ab	0.97±0.00ab	11.24±0.73b	0.99±0.00a	30.75±0.50a
		CP	3.41±0.01a	0.97±0.00a	12.07±1.12a	0.99±0.00a	31.00±0.00a
	覆盖区 (CZ)	CK	3.31±0.03b	0.96±0.00b	10.43±0.86b	0.98±0.00a	28.25±0.50c
		NW	3.34±0.04ab	0.96±0.00ab	10.38±1.15b	0.98±0.00a	29.50±0.50b
		CP	3.38±0.01a	0.97±0.00a	11.16±0.89a	0.99±0.00a	30.75±0.50a

年份	土壤类型	处理	Shannon-Wiener	Simpson	McIntosh	McIntosh Evenness	Richness Index
2019	种植区 (PZ)	CK	3.32±0.02b	0.96±0.00a	9.40±0.65b	0.98±0.00a	28.00±0.00b
		NW	3.34±0.02a	0.96±0.00a	10.07±0.30a	0.98±0.00a	29.75±0.50a
		CP	3.34±0.01a	0.96±0.00a	9.63±0.56b	0.99±0.00a	29.50±0.57a
	覆盖区 (CZ)	CK	3.34±0.14a	0.94±0.04a	7.94±1.85c	0.96±0.07b	22.25±1.25b
		NW	3.3±0.03a	0.96±0.00a	9.01±0.46b	0.99±0.00a	28.25±0.50a
		CP	3.32±0.01a	0.96±0.00a	10.12±0.46a	0.99±0.00a	29.00±0.00a
2020	种植区 (PZ)	CK	3.37±0.03b	0.96±0.00b	11.47±1.00b	0.99±0.00a	30.00±.0.00b
		NW	3.39±0.02ab	0.97±0.00ab	11.24±0.73b	0.99±0.00a	30.75±0.50a
		CP	3.41±0.01a	0.97±0.00a	12.07±1.12a	0.99±0.00a	31.00±0.00a
	覆盖区 (CZ)	CK	3.31±0.03b	0.96±0.00b	10.43±0.86b	0.98±0.00a	28.25±0.50c
		NW	3.34±0.04ab	0.96±0.00ab	10.38±1.15b	0.98±0.00a	29.50±0.50b
		CP	3.38±0.01a	0.97±0.00a	11.16±0.89a	0.99±0.00a	30.75±0.50a

成分	碳源种类	碳源名称	成分	碳源种类	碳源名称
PC1	糖类	β-甲基-D-葡萄糖苷	PC1	羧酸类	D-半乳糖醛酸
		N-乙酰-D葡萄糖氨		聚合物类	吐温 40
		D-纤维二糖		聚合物类	吐温 80
	氨基酸类	L-精氨酸	PC2	糖类	D-木糖/戊醛糖
		L-丝氨酸			i-赤藓糖醇
		L-苏氨酸			D-半乳糖酸γ-内酯
		甘氨酰-L-谷氨酸			1-磷酸葡萄糖
	羧酸类	衣康酸			D, L-α-磷酸甘油
		α-丁酮酸			L-苯丙氨酸
		D-苹果酸		胺类	腐胺
		丙酮酸甲酯		胺类	苯乙胺
		D-葡糖胺酸		酚酸类	2-羟基苯甲酸

成分	碳源种类	碳源名称	成分	碳源种类	碳源名称
PC1	糖类	β-甲基-D-葡萄糖苷	PC1	羧酸类	D-半乳糖醛酸
		N-乙酰-D葡萄糖氨		聚合物类	吐温 40
		D-纤维二糖		聚合物类	吐温 80
	氨基酸类	L-精氨酸	PC2	糖类	D-木糖/戊醛糖
		L-丝氨酸			i-赤藓糖醇
		L-苏氨酸			D-半乳糖酸γ-内酯
		甘氨酰-L-谷氨酸			1-磷酸葡萄糖
	羧酸类	衣康酸			D, L-α-磷酸甘油
		α-丁酮酸			L-苯丙氨酸
		D-苹果酸		胺类	腐胺
		丙酮酸甲酯		胺类	苯乙胺
		D-葡糖胺酸		酚酸类	2-羟基苯甲酸

成分	碳源种类	碳源名称	成分	碳源种类	碳源名称
2-羟基苯甲酸 4-羟基苯甲酸	糖类	β-甲基-D-葡萄糖苷	PC1	羧酸类	D-半乳糖醛酸
		D-木糖/戊醛糖			甘氨酰-L-谷氨酸
		i-赤藓糖醇			γ-羟丁酸
		N-乙酰-D葡萄糖氨			α-丁酮酸
		D-纤维二糖			D-葡糖胺酸
		α-D-乳糖		聚合物类	α-环式糊精
		1-磷酸葡萄糖		聚合物类	吐温 80
		D, L-α-磷酸甘油	PC2	糖类	D-甘露醇
	氨基酸类	L-精氨酸		胺类	腐胺
		L-苯丙氨酸		酚酸类
		L-丝氨酸
		L-苏氨酸

植物覆盖对蕉园土壤微生物群落功能多样性的影响

Effect of Plant Covering on Soil Microbial Community Functional Diversity Under Banana Cropping System

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 34

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	崔莹莹, 周波, 陈义勇, 刘嘉裕, 黎健龙, 唐颢, 唐劲驰. 广东茶区土壤肥力时空变化分析与综合评价[J]. 中国农学通报, 2023, 39(1): 85-95.
[2]	卢丽兰, 王玉萍, 尹欣幸, 黄英凯, 范海阔. 海南省水果型椰子园土壤养分调查与评价[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8): 72-80.
[3]	赵双梅, 刘宪斌, 李红梅, 董文彩, 沈健萍, 包金美, 梁芳, 鲁美. 云南哀牢山湿性常绿阔叶林土壤碳分布特征[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8): 88-95.
[4]	韩晓芳, 田晓明, 杨永利, 张敬智, 张清, 张凯, 张涛, 贾林. 2种土壤复合改良剂对滨海盐渍土的改良及肥力作用[J]. 中国农学通报, 2022, 38(5): 54-59.
[5]	徐翎清, 李佳佳, 常晓, 张云龙, 刘大丽. 土壤氮矿化相关机理的研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(34): 97-101.
[6]	番华彩, 曾莉, 李卫雁, 丁云秀, 郭志祥, 李舒, 徐胜涛, 郑泗军, 王永斌. 香蕉细菌性软腐病防控药剂筛选及田间应用效果评价[J]. 中国农学通报, 2022, 38(31): 113-118.
[7]	王丽霞, 殷晓敏, 刘永霞, 连子豪, 王必尊, 何应对. 间作韭菜模式下番木瓜根区微生物群落变化特征[J]. 中国农学通报, 2022, 38(31): 66-76.
[8]	赵丽娟, 只佳增, 张建春, 杜浩, 周劲松, 刘学敏, 张荣琴. 香蕉种质资源叶片表型性状多样性分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 56-64.
[9]	姜玉琴, 谢先进, 黄达. 耕地质量对耕地生产力的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(3): 75-80.
[10]	晁赢, 付钢锋, 阎祥慧, 杭中桥, 杨全刚, 王会, 潘红, 娄燕宏, 诸玉平. 有机肥对作物品质、土壤肥力及环境影响的研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(29): 103-107.
[11]	张晶, 刘立娜, 杨宝明, 王永芬, 何平, 徐胜涛, 尹可锁, 李舒, 白亭亭, 李永平, 李迅东, 郑泗军. 基于UPLC-MS/MS分析不同生态型香蕉品种青果皮的主要酚酸成分[J]. 中国农学通报, 2022, 38(28): 129-135.
[12]	刘子凡, 苏必孟, 黄洁, 魏云霞, 肖子丽. 木薯花生不同间作模式对木薯地土壤肥力的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(25): 102-107.
[13]	范雅琦, 王亚南, 霍瑞轩, 姚涛, 杨珍平, 乔月静, 郭来春. 轮作模式下土壤微生物与线虫群落的互作研究现状[J]. 中国农学通报, 2022, 38(25): 108-113.
[14]	洪慈清, 孙语遥, 莫雯婧, 方云, 陈芳容, 桂芳泽, 关雄, 潘晓鸿. 茶叶浸取液制备的纳米银对土壤微生物的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(23): 56-63.
[15]	朱诗君, 王丽丽, 金树权, 周金波, 卢晓红. 生物有机肥和菌剂对土壤肥力及草莓生长品质的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(21): 36-43.