不同地面覆盖处理对柑橘根际微生物群落和土壤理化性质的影响

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柑橘是目前世界上产量最大的水果,也是我国南方最主要的经济果树之一。土壤微生物作为土壤生态中的重要组成部分,广泛参与土壤中的物质循环,并且与植物的生长、抗病等活动都存在密切的联系。果园覆盖处理能够缓解由于人口老龄化造成的果园劳动力不足的问题,但是选择哪一种覆盖处理方式适合于宽行密株、起垄栽培、水肥一体化的新型省力化的柑橘栽培模式尚不清楚。因此,从柑橘土壤微生物组的变化角度去评估不同地面覆盖处理与柑橘新型省力化栽培的匹配度是有价值的。本研究在浙江衢州同一柑橘园中分别进行了清耕除草处理(CK)、黑色聚乳酸地布覆盖处理(BF)、无纺布覆盖处理(CL)和生草处理(GG)。利用传统土壤理化性质测定方法、扩增子测序和高通量数据分析技术,明确了与传统清耕除草处理相比柑橘土壤微生物群落对3种覆盖处理的做出的响应和潜在功能变化,以及这些变化与土壤理化性质之间的关系。旨在为柑橘栽培者选择合适的地面覆盖处理方式提供科学依据。主要结果如下:1.覆盖处理引起了土壤条件变化,并与微生物群落变化有关。BF相较于CK,提升了土壤含水量29.68%,降低了AN 3.20%,降低了AP含量14.43%,降低了AK含量24.38%,土壤p H值下降了0.53;CL则提升了土壤含水量5.04%,而土壤毛管持水量和毛管孔隙分别相对降低21.13%和18.47%,CL还较CK p H值下降0.09,AN增加29.22%,AP下降47.28%,AK下降12.19%;GG处理较CK,含水量下降10.04%,但土壤毛管持水量和毛管孔隙分别相对提升18.60%和12.24%,此外还相较于CK土壤p H值较CK降低了0.37,AN降低了7.31%,AP降低了37.96%,AK降低了33.60%。在土壤化学性质中,p H、AN和AP与真菌和细菌群落结构变化显著相关(p<0.05),而AN和AP分别是细菌和真菌群落变化的最主要的影响因子。AP与真菌多样性指数负相关,p H与细菌丰富度指数负相关,而AK与真菌和细菌多样性都负相关。2.不同覆盖处理均可引起土壤微生物群落的重建。与CK相比,3种覆盖处理都降低了好氧的放线菌(Actinobacteria)的丰度,而增加了兼性厌氧的变形菌门(Proteobacteria),厚壁菌门(Firmicutes)和脱硫杆菌门(Thermodesulfobacteria)的丰度,其中BF的丰度变化最大。BF还增加了与AMF(丛枝菌根真菌)相关的子囊菌门(Ascomycota)和罗兹菌门(Rozellomycota)真菌的丰度,丰度呈“CK<CL<BF<GG”的梯度变化。此外,我们还发现覆盖处理造成的细菌ASV的变化比例远不如真菌的变化。3.覆盖处理会改变柑橘根际土壤微生物多样性和丰富度。BF组显著增加了细菌群落的物种丰富度和多样性,而GG组同时增大了细菌和真菌的丰富度与多样性,CL组则增加了细菌的多样性和真菌的物种丰富度。4.BF优先培养细菌,构建了更丰富、更活跃的细菌网络,而细菌和真菌都极大丰富的GG形成了一个以真菌为核心的微生物网络,这暗示我们可能GG处理培养了丰富的真菌而这些真菌又富集了丰富的细菌为其工作。5.细菌群落功能预测结果中,覆盖处理都增加了与“环境互作”相关的功能细菌而减少了与“物质代谢”相关的功能细菌;真菌群落功能预测显示,3种覆盖处理都增加了与腐生相关的真菌丰度,而GG增加了与“植物寄生”相关的真菌,这意味着GG组的真菌群落与植物之间有着更为密切的联系。综上所述,我们认为柑橘苗期建议使用黑色聚乳酸地膜防止杂草,避免其抑制柑橘生长;而后期推荐使用生草处理,更有利于柑橘根系富集微生物。
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