施磷对紫色土榨菜-玉米根际微生物群落结构的影响

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土壤根际微生物直接或间接参与土壤磷循环过程,影响植物养分吸收和土壤健康。近年来,过量施磷造成磷素在土壤中大量累积,成为农业面源污染的潜在源头。优化磷肥施用量,充分挖掘根际微生物的生物学潜力是减少磷肥投入、提高磷肥利用效率、保证作物产量和实现绿色农业可持续发展的一个重要途径。本研究以榨菜-玉米轮作体系为研究对象,探究施磷对紫色土坡耕地根际微生物群落结构的影响。试验设置常规施磷(125 kg P2O5 ha-1,P125)和优化施磷(90 kg P2O5 ha-1,P90)2个施磷处理。同时,在分析了榨菜和玉米全生育期根际微生物群落多样性和结构的基础上,对不同施磷水平下玉米各个生长时期根际细菌、真菌以及含解磷基因(pho D和pqq C)的细菌群落结构变化特征进行了系统研究,为了解根际微生物在磷循环中的生物学潜力,提高磷肥利用效率提供科学理论依据。本研究取得的主要结果如下:1、榨菜和玉米根际细菌群落的OTUs(operational taxonomic unit)高于真菌群落,表明细菌群落的丰富度高于真菌群落。Actinobacteriota和Ascomycota是榨菜和玉米根际微生物群落共有的优势菌群,其中Olpidiomycota是榨菜根际特有的真菌菌群。施磷差异对玉米根际微生物群落结构组成的影响显著大于榨菜。2、受施磷差异影响,玉米4个生长时期(苗期、穗期、花粒期和收获期)中根际细菌群落的多样性和丰富度呈动态变化,而真菌群落无显著变化。根际微生物群落结构组成受施磷水平和生长阶段的强烈影响。在细菌群落中,Actinobacteriota和Proteobacteria是玉米各个生长时期根际细菌群落的优势菌群。相比于P125处理,P90处理显著提高了Chloroflexi、Bacteroidota、Mycobacterium、Actinospica和Acidothermus等微生物类群的相对丰度。在真菌群落中,Ascomycota和Basidiomycota属于优势菌群。P90处理显著提高了Talaromyces(穗期)和Glomeromycota(花粒期)的相对丰度,同时降低了收获期Fusaium和Cladophiaiophora的相对丰度。以上结果表明,玉米在不同生长时期会招募独特的微生物菌群以响应施磷差异。此外,土壤总氮(TN)和p H分别是细菌和真菌群落结构变化的主要驱动因子。网络分析表明不同施磷处理中关键类群的差异可能直接或间接的影响了微生物互作网络的复杂性和适应性。3、不同施磷水平和生长时期都显著影响了pho D和pqq C基因丰度和群落多样性。P90处理显著提高了穗期和花粒期的pho D基因丰度,但降低了全生育期pqq C基因丰度。Proteobacteria和Novosphingobium为含pho D和pqq C基因细菌群落的优势菌群。pho D和pqq C基因相关群落结构对施磷水平的响应大于生长时期。P90处理显著提高了花粒期Pseudomonas和Brevundimonas的相对丰度。有效氮(AN)和铵态氮(NH4-N)分别是含pho D和pqq C基因细菌群落结构变化的主要环境驱动因子。P90处理下,Pseudomonas作为含pho D和pqq C基因细菌群落微生物互作网络中的关键类群,可能使其群落结构具有更高的复杂性和适应性。综上所述,施磷差异对玉米群落结构的影响大于榨菜。不同施磷水平和生长时期对玉米根际细菌、真菌群落及含pho D和pqq C基因的细菌群落结构组成均有显著影响。优化施磷处理下玉米根际在特定生长阶段会招募一些有益微生物,这可能提高了其群落结构对外界环境变化的抵抗力,从而有助于缓解磷缺乏。
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