阔叶丰花草对华南丘陵果园土壤微生物群落结构的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0480

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (17): 26-36.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0480

阔叶丰花草对华南丘陵果园土壤微生物群落结构的影响

张泰劼(), 张纯, 郭文磊, 田兴山()

广东省农业科学院植物保护研究所/农业农村部华南果蔬绿色防控重点实验室/广东省植物保护新技术重点实验室，广州 510640

收稿日期:2022-06-07 修回日期:2022-08-12 出版日期:2023-06-15 发布日期:2023-06-12
通讯作者: 田兴山，男，1964年出生，河南信阳人，研究员，博士，研究方向：杂草防控与除草剂安全使用技术。通信地址：510640 广东省广州市天河区金颖路7号，Tel：020-87594497，E-mail：1070470768@qq.com。
作者简介:
张泰劼，男，1985年出生，广西贵港人，助理研究员，博士，研究方向：植物生理生态及杂草绿色防控。通信地址：510640 广东省广州市天河区金颖路7号，Tel：020-87594497，E-mail：miner08@126.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目“热带果树化肥农药减施增效技术集成研究与示范”(2017YFD0202100); 国家自然科学基金青年基金项目“基于阔叶丰花草有效控制华南果园恶性杂草成灾的化感机理”(32001924); 广东省科技计划项目“广东省农田生态系统除草剂安全使用科学观测研究站”(2019B121201003); 广东省现代农业产业技术体系创新团队“植物重大灾害预警共性关键技术研发创新团队建设项目”(2021KJ113); 广东省农业科学院科技创新战略专项资金（高水平农科院建设）“优秀博士项目”(R2017YJ-YB3003)

Effects of Borreria latifolia on Microbial Community Structure Characteristics in Hilly Orchards in South China

ZHANG Taijie(), ZHANG Chun, GUO Wenlei, TIAN Xingshan()

Institute of Plant Protection, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Green Prevention and Control on Fruits and Vegetables in South China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/ Guangdong Provincial Key Laboratory of High Technology for Plant Protection, Guangzhou 510640

Received:2022-06-07 Revised:2022-08-12 Online:2023-06-15 Published:2023-06-12

摘要/Abstract

摘要：

为了明确华南丘陵果园种植阔叶丰花草(Borreria latifolia)对土壤的生态效应，以清耕和自然生草为对照，研究了丘陵荔枝园种植阔叶丰花草对土壤基本理化指标和土壤微生物群落的影响。结果表明：相对于自然生草和清耕对照，阔叶丰花草处理显著提高土壤有机质和速效氮含量。与清耕对照相比，阔叶丰花草和自然生草处理显著提高土壤细菌香农和辛普森指数多样性指数，但对真菌的α多样性影响不显著。细菌Chao1和谱系多样性指数与土壤速效钾呈正相关，而真菌香农指数与土壤有机质呈正相关。荔枝园土壤检测到44个细菌门类，其中酸杆菌门(23.63%~34.87%)、变形菌门(20.62%~28.57%)、绿弯菌门(9.64%~23.85%)为优势细菌门；检测到13个真菌门类，其中子囊菌门(55.97%~69.67%)、担子菌门(7.28%~10.94%)、球囊菌门(1.15%~3.41%)为优势真菌门。从真菌属水平来看，阔叶丰花草处理土壤古根菌属相对丰度占20.91%，与自然生草和清耕对照的差异达到极显著水平。优势微生物类群相对丰度和土壤理化性质的冗余分析结果表明，土壤有机质、速效氮和速效钾对细菌和真菌群落结构的影响较大。综上所述，华南丘陵果园种植阔叶丰花草可提高土壤营养水平，改善土壤细菌和真菌群落结构和多样性。

关键词: 阔叶丰花草, 丘陵果园, 土壤养分, 土壤微生物, 古根菌属

Abstract:

To explore the ecological effects of planting Borreria latifolia on soil nutrients and microbes in hilly orchards of south China, the effects of sod culture with Borreria latifolia in a hilly litchi orchard on soil basic physicochemical indexes and soil microbial communities were compared with those of sod culture with natural grass and clear tillage. The results showed that compared with natural grass and clear tillage, sod culture with Borreria latifolia significantly increased the contents of soil organic matter and available nitrogen. Sod culture with Borreria latifolia and natural grass significantly increased the soil bacterial Shannon and Simpson diversity indices relative to the clear tillage, but had no significant effect on the α-diversity of fungi. The bacterial Chao1 and PD_whole_tree indices were positively correlated with soil available potassium, and the fungal Shannon index was positively correlated with soil organic matter. A total of 44 bacterial phyla were detected in soil of the litchi orchard, among which Acidobacteria (23.63%-34.87%), Proteobacteria (20.62%-28.57%) and Chloroflexi (9.64%-23.85%) were the dominant bacterial phyla. A total of 13 fungal phyla were detected, among which Ascomycota (55.97%-69.67%), Basidiomycota (7.28%-10.94%) and Glomeromycota (1.15%-3.41%) were the dominant fungal phyla. For fungi at the level of genus, the relative abundance of Archaeorhizomyces in the soil treated with Borreria latifolia accounted for 20.91%, which was dramatically greater than those in the soil of sod culture with natural grass and clear tillage. The redundancy analysis of the relative abundance of dominant microbial groups and soil physicochemical properties showed that soil organic matter, available nitrogen and available potassium had greater impacts on bacterial and fungal community structure. To sum up, sod culture with Borreria latifolia in hilly orchards of south China could increase soil nutrient levels, and improve soil bacterial and fungal community structure and diversity.

Key words: Borreria latifolia, hilly orchard, soil nutrients, soil microbes, Archaeorhizomycetales

张泰劼, 张纯, 郭文磊, 田兴山. 阔叶丰花草对华南丘陵果园土壤微生物群落结构的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(17): 26-36.

ZHANG Taijie, ZHANG Chun, GUO Wenlei, TIAN Xingshan. Effects of Borreria latifolia on Microbial Community Structure Characteristics in Hilly Orchards in South China[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(17): 26-36.

图/表 10

参考文献 36

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处理		OUTs	香农指数	辛普森指数	Chao1指数	谱系多样性指数
细菌	BL	2735	8.93±0.21a	0.992±0.002a	3024±211ab	170.76±7.4a
	NG	3055	9.34±0.12a	0.994±0.001a	3442±55a	182.97±2.82a
	CT	2412	8.36±0.15b	0.986±0.003b	2707±120b	157.45±12.43a
真菌	BL	436	3.80±0.26a	0.814±0.044a	490±51a	126.14±12.22a
	NG	571	4.51±0.29a	0.879±0.025a	627±37a	169.38±8.39a
	CT	420	4.69±0.43a	0.879±0.038a	449±71a	129.68±19.53a

处理		OUTs	香农指数	辛普森指数	Chao1指数	谱系多样性指数
细菌	BL	2735	8.93±0.21a	0.992±0.002a	3024±211ab	170.76±7.4a
	NG	3055	9.34±0.12a	0.994±0.001a	3442±55a	182.97±2.82a
	CT	2412	8.36±0.15b	0.986±0.003b	2707±120b	157.45±12.43a
真菌	BL	436	3.80±0.26a	0.814±0.044a	490±51a	126.14±12.22a
	NG	571	4.51±0.29a	0.879±0.025a	627±37a	169.38±8.39a
	CT	420	4.69±0.43a	0.879±0.038a	449±71a	129.68±19.53a

多样性指数		pH	有机质	速效N	速效P	速效K
细菌	香农指数	0.411	0.302	0.374	0.432	0.692
	辛普森指数	0.027	0.475	0.490	0.581	0.414
	Chao1指数	0.289	0.253	0.276	0.503	0.704^**
	谱系多样性指数	0.597	0.011	0.095	0.101	0.755^**
真菌	香农指数	0.469	-0.551^*	-0.379	-0.340	0.284
	辛普森指数	0.477	-0.389	-0.193	-0.182	0.266
	Chao1指数	0.111	0.105	0.145	0.355	0.285
	谱系多样性指数	0.251	-0.116	-0.067	0.185	0.248

多样性指数		pH	有机质	速效N	速效P	速效K
细菌	香农指数	0.411	0.302	0.374	0.432	0.692
	辛普森指数	0.027	0.475	0.490	0.581	0.414
	Chao1指数	0.289	0.253	0.276	0.503	0.704^**
	谱系多样性指数	0.597	0.011	0.095	0.101	0.755^**
真菌	香农指数	0.469	-0.551^*	-0.379	-0.340	0.284
	辛普森指数	0.477	-0.389	-0.193	-0.182	0.266
	Chao1指数	0.111	0.105	0.145	0.355	0.285
	谱系多样性指数	0.251	-0.116	-0.067	0.185	0.248

微生物类群	比较组		微生物类群	比较组
微生物类群	BL-NG	BL-CT	微生物类群	BL-NG	BL-CT
细菌门水平	P值	P值	细菌属水平	P值	P值
酸杆菌门 Acidobacteria	0.656	0.001	Bryobacter	0.845	0.110
变形菌门 Proteobacteria	0.780	0.093	Candidatus_Solibacter	0.938	0.373
绿弯菌门 Chloroflexi	0.543	0.203	Acidibacter	0.919	0.155
放线菌门 Actinobacteria	0.296	0.203	酸热菌属 Acidothermus	0.838	0.635
厚壁菌门 Firmicutes	0.301	0.790	鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas	0.152	0.276
疣微菌门 Verrucomicrobia	0.915	0.025	Occallatibacter	0.614	0.999
浮霉菌门 Planctomycetes	0.586	0.533	unidentified_Acidobacteriia	0.532	0.991
拟杆菌门 Bacteroidetes	0.236	0.192	慢生根瘤菌属Bradyrhizobium	0.434	0.037
芽单胞菌门 Gemmatimonadetes	0.636	0.945	unidentified_Verrucomicrobiae	0.927	0.016
奇古菌门 Thaumarchaeota	0.252	0.928	unidentified_Burkholderiaceae	0.179	0.986
真菌门水平	P值	P值	真菌属水平	P值	P值
子囊菌门 Ascomycota	0.692	0.364	古根菌属 Archaeorhizomyces	0.008	0.003
担子菌门 Basidiomycota	0.873	0.792	青霉属 Penicillium	0.466	0.551
球囊菌门 Glomeromycota	0.787	0.252	梅奇酵母属 Metschnikowia	0.999	0.396
壶菌门 Chytridiomycota	0.974	0.787	镰刀菌属 Fusarium	0.161	0.963
被孢霉门 Mortierellomycota	0.053	0.918	柱隔孢属 Ramularia	0.089	0.083
毛霉门 Mucoromycota	0.725	0.219	丝孢菌属 Scedosporium	0.384	0.999
罗兹菌门 Rozellomycota	0.730	0.353	木霉属 Trichoderma	0.252	0.995
			Sulzbacheromyces	0.999	0.391
			壳二孢属 Ascochyta	0.392	0.401
			Saitozyma	0.111	0.735

阔叶丰花草对华南丘陵果园土壤微生物群落结构的影响

Effects of Borreria latifolia on Microbial Community Structure Characteristics in Hilly Orchards in South China

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		微生物类群	pH		有机质(OM)		速效N		速效P		速效K
门水平		酸杆菌门 Acidobacteria	-0.210		0.463		0.637^*		0.591		0.269
		变形菌门 Proteobacteria	0.360		0.427		0.413		0.498		0.481
		绿弯菌门 Chloroflexi	-0.655^**		-0.107		-0.227		-0.144		-0.640^*
		放线菌门 Actinobacteria	0.359		-0.161		-0.192		-0.383		0.424
		厚壁菌门 Firmicutes	0.618^*		-0.103		-0.087		-0.271		0.574
		疣微菌门 Verrucomicrobia	0.247		0.387		0.643^**		0.366		0.499
		浮霉菌门 Planctomycetes	-0.533^*		0.423		0.393		0.196		-0.043
		拟杆菌门 Bacteroidetes	0.463		0.126		0.229		-0.029		0.727^**
		芽单胞菌门 Gemmatimonadetes	0.780^**		-0.199		-0.169		-0.386		0.544
		奇古菌门 Thaumarchaeota	0.343		-0.308		-0.192		0.404		-0.414
属水平		Bryobacter	-0.070		-0.176		-0.282		-0.099		-0.724^**
		Candidatus_Solibacter	-0.029		0.252		0.349		0.588		-0.114
		Acidibacter	0.118		0.344		0.420		0.464		0.431
		酸热菌属 Acidothermus	-0.548		0.174		0.125		0.244		-0.364
		鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas	-0.096		0.326		0.373		0.112		-0.056
	微生物类群			pH		有机质(OM)		速效N		速效P		速效K
属水平	Occallatibacter			-0.490		0.250		0.001		-0.054		-0.147
	unidentified_Acidobacteriia			-0.253		-0.057		0.062		0.426		-0.701^*
	慢生根瘤菌属Bradyrhizobium			0.035		0.565^*		0.626^*		0.427		0.432
	unidentified_Verrucomicrobiae			0.133		0.528^*		0.774^**		0.595		0.401
	unidentified_Burkholderiaceae			0.435		-0.140		-0.052		0.080		0.636^*

微生物类群		pH	有机质(OM)	速效N	速效P	速效K
门水平	子囊菌门 Ascomycota	0.045	0.451	0.323	0.101	0.529
	担子菌门 Basidiomycota	-0.240	-0.025	0.021	0.020	-0.488
	球囊菌门 Glomeromycota	-0.580^*	-0.071	-0.071	0.050	-0.522
	壶菌门 Chytridiomycota	0.106	-0.293	-0.198	-0.488	0.335
	被孢霉门 Mortierellomycota	0.399	-0.105	-0.247	-0.198	0.544
	毛霉门 Mucoromycota	-0.233	-0.010	-0.218	0.190	-0.329
	罗兹菌门 Rozellomycota	0.024	0.301	0.250	0.159	0.181
属水平	古根菌属 Archaeorhizomyces	-0.254	0.687^**	0.820^**	0.518	0.234
	青霉属 Penicillium	-0.274	0.149	0.085	-0.143	0.000
	梅奇酵母属 Metschnikowia	-0.332	0.187	-0.100	0.103	-0.189
	镰刀菌属 Fusarium	0.327	-0.051	0.088	-0.170	0.125
	柱隔孢属 Ramularia	-0.075	0.463	0.517^*	0.285	0.052
	丝孢菌属 Scedosporium	0.123	0.203	-0.131	0.077	0.382
	木霉属 Trichoderma	0.462	-0.305	-0.180	0.381	-0.258
	Sulzbacheromyces	-0.225	-0.142	-0.149	-0.132	-0.673^*
	壳二孢属 Ascochyta	-0.191	0.020	0.066	0.032	-0.671^*
	Saitozyma	0.168	0.264	0.161	0.020	0.449

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