接種大豆根瘤菌對東北黑土細(xì)菌群落影響及其調(diào)控作用.pdf

1、根瘤菌(Rhizobium)是一種較早被人類應(yīng)用和研究的固氮菌，能夠與豆科植物共生固氮，為宿主植物提供氮素營養(yǎng)，在提高土壤肥力、增加作物產(chǎn)量、改善生態(tài)環(huán)境等方面有著十分重要的作用。本研究在前期研究工作的基礎(chǔ)上，以吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院（公主嶺院區(qū)）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)示范基地6年定位試驗(yàn)的4種不同黑土施肥處理為研究對象，對大豆產(chǎn)量、大豆農(nóng)藝性狀及土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測定和相關(guān)性分析，同時結(jié)合高通量測序和qPCR技術(shù)對各施肥處理的細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析

2、，表征不同施肥處理土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)特征和組成差異，重點(diǎn)研究了接種根瘤菌處理的不同之處及其對大豆生長的調(diào)控效應(yīng)，并探討了引起黑土細(xì)菌菌群變化的主效環(huán)境因子。研究結(jié)果對進(jìn)一步了解大豆連作條件下東北黑土中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化以及大豆的高效種植和氮肥減施具有一定的理論價值和現(xiàn)實(shí)意義。論文取得的主要進(jìn)展如下:
　　1.施肥有利于大豆產(chǎn)量的增加，且增產(chǎn)效果都比較明顯。施肥增加了大豆的主莖莢重、主莖粒重和百粒重，有利于大豆農(nóng)藝性狀的改善;大豆主

3、莖莢重和主莖粒重與大豆產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，其增加有利于大豆產(chǎn)量的提高。施肥增加了土壤養(yǎng)分的含量，有利于土壤肥力的提高;施氮肥降低了土壤pH，且pH與大豆產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，長期施氮肥可能會對大豆生長產(chǎn)生不利影響;土壤有效磷和速效鉀與大豆產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，適量施用磷鉀肥會對大豆的增產(chǎn)起到促進(jìn)作用。
　　2.兩年接種根瘤菌處理（PK+5821）與NPK處理的大豆產(chǎn)量基本持平，表明在不施氮肥的情況下接種根瘤菌可為大豆生長提供其所需的絕大部分

4、氮素營養(yǎng)，從而起到氮肥減施的作用。兩年大豆種植中主莖莢重和主莖粒重均以PK+5821處理最高，進(jìn)一步驗(yàn)證了接種根瘤菌對大豆增產(chǎn)的作用。
　　3.細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)的分析顯示，接種B.japonicum5821顯著增加了土壤細(xì)菌的基因拷貝數(shù)，提高了土壤細(xì)菌的豐度。細(xì)菌門水平的群落分析發(fā)現(xiàn)，變形菌（Proteobacteria）、放線菌(Actinobacteria)和酸桿菌(Acidobacteria)是土壤中的3大優(yōu)勢菌群，占所有優(yōu)勢菌

5、門的70％以上。主坐標(biāo)分析(PCoA)顯示，3個施肥處理的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在PC1軸上聚在一起，而與CK處理是分開的，表明施肥明顯改變了土壤細(xì)菌的群落構(gòu)成。冗余分析(RDA)顯示，全氮(F=3.2,P=0.002)對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響最大，解釋了24％的群落變化，各因子的貢獻(xiàn)率依次為全氮＞有效磷＞速效鉀＞有機(jī)質(zhì)＞pH。
　　4.nifH群落結(jié)構(gòu)的分析顯示，接種B.japonicum5821顯著增加了土壤nifH固氮菌的基因拷貝數(shù)。

6、固氮菌屬水平的群落分析發(fā)現(xiàn)，慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）是固氮微生物的的優(yōu)勢菌群，占所有優(yōu)勢菌屬的59.53-73.02％。主成分分析(PCA)顯示，3個施肥處理的固氮菌群落結(jié)構(gòu)在PC1軸上聚在一起，而與CK處理是分開的，表明施肥明顯改變了nifH固氮菌的群落構(gòu)成。冗余分析（RDA）顯示，全氮(F=2.7,P=0.016)對固氮菌群落的影響最顯著，解釋了18.5％的群落變化，各因子的貢獻(xiàn)率依次為全氮＞有機(jī)質(zhì)＞速效鉀＞有效磷