咨询热线：400-065-6886
咨询热线：400-065-6886
背景简介
由于集约耕作、短期轮作和机械耕作，番茄种植易受根际低氧胁迫的影响，会降低土壤质量和作物产量。增加根际通气可以提高土壤肥力，加气滴灌(ADI)是一种使用微气泡将增氧水输送到植物根部区域的技术，提高了通气性和土壤氧浓度。此外，ADI可以增加土壤养分，包括土壤总有机碳、总氮、总磷和有效土壤养分(碱解氮、有效磷、有效钾)。然而，很少有研究调查ADI对土壤微生物群落的影响。
微生物在调节生态系统功能和土壤生物中起着至关重要的作用，它们对周围环境的变化很敏感，微生物群落的多样性和组成受氧含量影响。作为土壤微生物的重要组成部分，细菌和真菌在土壤功能中扮演不同的角色。细菌与有机碳转化过程相关，而真菌则参与分解矿物组分。细菌和真菌对土壤的养分周转和能量流动也有不同的贡献，影响其速率和稳定性。ADI增加了土壤有机碳(SOC)和有效磷(AP)含量，但在同样的氧环境下，细菌和真菌对ADI的反应可能不同。因此，有必要同时调查细菌和真菌群落的变化，以了解ADI应用如何影响SOC和AP的变化。
这项研究旨在(1)确定细菌和真菌群落多样性的程度、分类组成和ADI应用的网络转移；(2)确定解释微生物对ADI应用的功能反应的可能机制；(3)评估ADI应用对土壤细菌和真菌群落及养分有效性联系的影响。
研究方法
研究结果
对土壤的细菌16S和真菌ITS扩增子测序后发现，ADI处理没有显著影响细菌群落的多样性(Chao1、ACE和Shannon指数)。相比之下，ADI处理后，土壤中真菌群落多样性显著高于CK(图1)。
PCoA结果揭示了4组之间不同的细菌和真菌群落(图2)。第一个轴分别解释了细菌和真菌群落组成变异的30.29%和33.24%。Adonis检验发现CK和ADI处理组间产生分离，表明ADI显著影响细菌和真菌群落。对于细菌来说，A2土壤样品不同于CK、A1和A3土壤样品，在单独的聚类群中。
图4、通过LEfSe分析生成的(a)细菌和(b)真菌分类群的进化树。
图5、ADI处理(A1、A2和A3)和CK在土壤中的细菌和真菌共生网络。
图6、(a) FAPROTAX预测的细菌群落和(b) FUNGuild预测的真菌群落的功能热图。
ADI处理显著改变了土壤化学性质。与CK相比，ADI处理，尤其是A2，显著增加了土壤有机碳、速效磷、总氮和铵态氮含量。冗余分析表明，土壤微生物(细菌和真菌)类群对环境因素的反应不同(图7)。值得注意的是，SOC和AP对土壤细菌和真菌类群的影响最大。特别是有机碳对细菌群落组成的影响最大，与革兰氏细菌和芽孢杆菌的变化呈正相关。相比之下，AP对真菌群落组成的影响最大，其次是SOC和pH。这些选定的因素与真菌门、子囊菌门、担子菌门和卡尔卡里孢子菌门。
图7、(a)细菌和(b)真菌优势门与土壤环境因子的冗余性分析。
图8、环境因素与(a)土壤微生物网络结构和(b)土壤微生物群落多样性之间的关联。
结构方程模型解释了细菌群落50.8%的变异和真菌群落30.6%的变异，有机碳54.5%的变异，速效磷54.6%的变异，以及作物产量70%的变异(图9)。
图9、结构方程模型(SEM)线上的值代表路径系数。
研究结论
本研究表明，ADI产生了不同的土壤细菌和真菌群落模式，增加了真菌群落多样性，但不影响细菌群落多样性。ADI显著改变了细菌和真菌的共生关系，提高了细菌网络的稳定性，增加了真菌群落对土壤AP的敏感性。研究者认为细菌群落在提高土壤有机碳含量中起着重要的作用，而真菌群落促进了土壤磷的含量。在ADI处理中，一些分类群在提高SOC和AP方面发挥了关键作用。中等溶解氧浓度的ADI增加了碳和磷相关官能团的相对丰度。需要进一步的研究来确定功能微生物群落在不同营养模式下对ADI的响应，这可能为制定合理的灌溉策略和提高作物生产力开辟新的途径。
