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来源:《农业环境科学学报》2022 年 12 期

作者:沙月霞,黄泽阳,李云翔,赵沛

单位:宁夏农林科学院植物保护研究所

摘 要

为探明五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施对玉米田土壤微生物群落结构及功能基因的影响,利用宏基因组技术分析生物菌剂施用后土壤微生物群落结构、硝化功能微生物基因、碳水化合物酶(CAZy)及抗生素抗性基因(ARGs)的功能注释及多样性。


结果表明:五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施后,土壤细菌中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门 (Fimicutes)的丰度增加,酸杆菌门(Acidobacteria)、芽 单 胞 菌 门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和Candidatus Rokubacteria 的丰度下降;古菌中奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)的丰度分别增加26.41%和9.09%;真菌中子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)的丰度下降;芽单胞菌属(Gemmatimona)丰度降低了9.76%,芽孢杆菌(Bacillus)丰度增加0.77 倍,亚硝化球菌(Nitrososphaera)、硝化螺菌属(Nitrospira)和氨氧化古菌(Candidatus_Nitrosocosmicus)的丰度增加20%以上;土壤微生物的多糖裂解酶(Polysaccharide Lyases,PLs)和碳水化合物绑定结构 (Carbohydrate-binding modules,CBMs)的丰度增加;杆菌肽(Bacitracin)基因丰度下降,氟喹诺酮(Fluoroquinolone)、氯霉素 (Chloramphenicol)、氨基糖苷(Aminoglycoside)和β-内酰胺(Beta-lactam)类ARGs 的丰度增加;氨氧化微生物(AOA 和AOB)和亚硝酸盐氧化微生物(NOB)基因的丰度增加。PCA 前两个主成分解释了98.78%的样本CAZy 差异和59.33%的样本ARGs 差异;NMDS 和ANOSIM 分析显示样本不同处理之间的CAZy 和ARGs 抗性基因存在差异。


研究表明,五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施可以显著改变玉米田土壤微生物群落结构,增加硝化微生物丰度,优化土壤微生物CAZy 比例,降低土壤ARGs 中杆菌肽污染,改善玉米植株生长的土壤微生态环境。




结 论

(1)五谷丰素浸种联合微生物菌剂M1 和M2 增加玉米田土壤细菌的变形菌门、放线菌门和厚壁菌门丰度,降低酸杆菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门丰度,增加土壤古菌的奇古菌门和广古菌门丰度,降低土壤真菌的子囊菌门、担子菌门和壶菌门丰度。


(2)五谷丰素浸种联合微生物菌剂M1 和M2 降低玉米田土壤的芽单胞菌属丰度,增加芽孢杆菌属、假单胞菌属、类诺卡氏菌属、链霉菌属、亚硝化球菌属、硝化螺菌属和氨氧化古菌属丰度。


(3)生物菌剂施用增加玉米田土壤微生物的多糖裂解酶和碳水化合物绑定结构基因丰度,降低杆菌肽和四环素基因丰度,增加氟喹诺酮、氯霉素、氨基糖苷和β-内酰胺类等抗生素抗性基因丰度。


(4)生物菌剂施用可以增加玉米田土壤中氨氧化微生物(AOA 和AOB)和亚硝酸盐氧化微生物(NOB)的基因丰度,提高土壤硝化微生物参与氮素循环的能力,增加土壤氮营养水平。


编辑:郑庆祥

校对 | 审核:潘淑君 王农

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