生物菌剂撒施对宁夏石嘴山盐碱地微生物群落结构的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-1189

摘要/Abstract

摘要：

盐碱地是具有较高价值的后备耕地资源，土壤微生物群落可以作为衡量土壤质量的生物学评价指标之一。采用Illumina MiSeq技术测试样本的ITS和16S rRNA序列，剖析2种菌剂撒施处理对宁夏石嘴山地区盐碱土壤微生态环境的调控作用。研究表明，菌剂YF和JF撒施可以降低盐碱地pH，改良土壤营养状况；真菌和细菌群落的丰富度、多样性和均匀度显著增加；真菌的镰孢属(Fusarium)及曲霉属(Aspergillus)丰度下降达40%以上，细菌的节细菌属(Arthrobacter)、多食鞘氨醇杆菌属(Sphingomonas)和类诺卡氏属(Nocardioides)的丰度增加8.0%以上。微生物菌剂撒施降低了盐碱地真菌和细菌群落的独有分类单元OTU (operational taxonomic units)数量，硝态氮、有机质、K、C、N、P、pH等环境因子对不同处理之间的微生物群落也有显著影响。因此，2种微生物菌剂撒施处理可以改善宁夏石嘴山地区盐碱土壤质量，改善土壤的微生态环境。

关键词: 微生物菌剂, 撒施, 宁夏石嘴山, 盐碱地, 微生物群落结构

Abstract:

Saline-alkali soil is a reserved cultivated land resource with high value. The soil microbial community can be used as one of the biological evaluation indicators to measure the soil quality. Illumina MiSeq technology was used to detect the ITS and 16S rRNA sequence of the samples. The regulating effects of two microbial agents on the micro-ecological environment of saline-alkali soil in Shizuishan of Ningxia were analyzed. The results showed that the broadcast application of microbial agent YF and JF could reduce the pH of saline-alkali soil and improve the nutrient status. In addition, the richness index, diversity index and evenness index of fungal and bacterial communities increased significantly. The relative abundances of Fusarium and Aspergillus in fungal community were reduced by more than 40%. The relative abundances of Arthrobacter, Sphingomonas and Nocardioides in bacterial community were increased above 8.0%. The broadcast application of microbial agents reduced the operational taxonomic units (OTU) number of soil fungal and bacterial communities compared to the empty control. The environmental factors, including soil nitrate nitrogen, organic matter, K, C, N, P and pH, had significant effect on microbial community of saline-alkali soil. Therefore, the broadcast application of the two microbial agents can improve the saline-alkali soil quality as well as the soil micro-ecological environment in Shizuishan of Ningxia.

Key words: microbial agent, broadcast application, Shizuishan in Ningxia, saline-alkali soil, microbial community structure

中图分类号:

S476

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图/表 15

处理	pH	有机质/(g/kg)	速效钾/(mg/kg)	全氮/(g/kg)	全磷/(g/kg)	硝态氮/(mg/kg)	有效磷/(mg/kg)
JF	8.00b	19.40±0.34a	326.00±0.19b	0.79±0.01a	1.06±0.02a	3.97±0.49a	111.00±9.64ab
YF	8.00b	17.40±0.54b	359.33±0.06a	0.73±0.02b	1.06±0.02a	4.11±0.28a	131.83±16.65a
CK	8.78±0.08a	16.50±0.28b	288.33±0.19c	0.67±0.03c	1.05±0.05a	2.16±0.41b	134.73±8.97a

表1. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤理化性质的影响

处理	丰富度Chao	多样性Simpson	覆盖度	均匀度Simpsoneven	序列数量	OTU数量
CK	161±2.25b	0.08±0.02a	1	0.08±0.01a	69031±1878.61a	497±9.54a
YF	164±3.02a	0.04±0.31b	1	0.05±0.02b	57374±8036.22a	541±74.41a
JF	171±3.37a	0.05±0.26b	1	0.06±0.02b	70920±1244.29a	456±17.13a

表2. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤真菌群落多样性的影响（属水平）

图1. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤真菌群落的主坐标PCoA分析（属水平） R为不同分组样本的解释度，R值越接近1，说明分组内的差异解释度越高；P<0.05说明此次检测可信度较高

处理	丰富度Chao	多样性Simpson	覆盖度	均匀度Simpsoneven	序列数量	OTU数量
CK	796±16.91b	0.02±0.03a	1	0.11±0.01a	57581±3755.83a	3066±29.48a
YF	822±23.15a	0.01±0.04b	1	0.09±0.02b	53018±3844.69a	2694±37.56b
JF	810±7.36a	0.01±0.02b	1	0.09±0.02b	47762±2258.17a	2773±178.65ab

表3. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤细菌群落多样性的影响（属水平）

图2. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤细菌群落的主坐标PCoA分析（属水平）

图3. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤真菌群落结构的影响（门水平）

图4. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤真菌群落结构的影响（纲水平）

图5. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤真菌群落结构的影响（属水平）

图6. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤细菌群落结构的影响（门水平）

图7. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤细菌群落结构的影响（纲水平）

图8. 微生物菌剂对盐碱地玉米农田土壤细菌群落结构的影响（属水平）

图9. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤真菌群落OTU的影响（Venn分析）

图10. 微生物菌剂撒施对盐碱土壤细菌群落OTU的影响（Venn分析）

图11. 微生物菌剂撒施后盐碱土壤真菌的RDA分析（属水平）

图12. 微生物菌剂撒施后盐碱土壤细菌的RDA分析（属水平）

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