黄土高原苜蓿-粮食作物轮作下土壤细菌群落特征和生态功能预测

为揭示多年种植苜蓿后轮作不同作物对黄绵土细菌群落的影响,本研究通过布设在黄土高原雨养农业区的长期定位试验,采用16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt方法探究苜蓿(LC)、苜蓿-休闲-小麦(L_FW)、苜蓿-休闲-玉米(L_FC)、苜蓿-马铃薯(LP)与苜蓿-谷子(LM)对土壤细菌群落结构和多样性的影响,并利用PICRUSt法预测了其生态功能。结果表明: 半干旱区黄绵土细菌优势门为放线菌门(20.3%～32.0%)、变形菌门(19.2%～23.0%)、酸杆菌门(12.4%～14.2%)和绿弯菌门(11.0%～12.7%),其中苜蓿翻耕轮作玉米土壤优势细菌属为芽孢杆菌属(1.9%),其余处理土壤细菌优势属均为假节杆菌属(2.5%)。多年生苜蓿翻耕轮作不同粮食作物后显著降低了放线菌门相对丰度,但显著提高了绿弯菌门和厚壁菌门的相对丰度。冗余分析表明,影响苜蓿及轮作作物土壤细菌群落结构的主要环境因子是硝态氮、铵态氮和全氮。PICRUSt功能预测结果表明,新陈代谢(78.6%～79.1%)为黄绵土细菌群落的主要功能,苜蓿翻耕轮作作物显著降低了土壤细菌碳水化合物代谢功能基因丰度,但明显提高了土壤细菌辅助因子和维生素代谢、神经退行性疾病、免疫系统等功能基因丰度。综上,多年生苜蓿翻耕轮作一年生作物改变了土壤细菌群落结构和生态功能,该结果可为黄绵土细菌群落演替特征的探索和苜蓿适宜后茬作物的确定提供理论参考。     

陇中黄土高原半干旱区苜蓿地土壤干燥化特征及适宜种植年限

研究了陇中黄土高原半干旱区不同种植年限紫花苜蓿地土壤水分特征及适宜种植年限.结果表明： 3、8、12和14年生苜蓿地0～300 cm土层土壤平均含水量均明显低于当地土壤稳定湿度值.12和14年生苜蓿地0～300 cm土层土壤含水量仅为9.2%和7.1%,甚至低于作物有效水分下限.1、3、8、12和14年生紫花苜蓿地0～300 cm土层干燥化指数分别为125.4%、30.5%、18.4%、-34.2%和-83.3%,除1年生苜蓿地土壤无干燥化现象之外,其余种植年限苜蓿地土壤均呈不同程度的干燥化.随苜蓿种植年限的延长,土壤干燥化程度加剧,但干燥化速率呈减缓趋势.综合苜蓿生产力动态和土壤水分状况,该区紫花苜蓿适宜的种植年限为8～10 年.     

陇中黄土高原半干旱区不同种植年限紫花苜蓿土壤线虫群落分布特征

为明确长期种植紫花苜蓿对土壤线虫群落演变的影响,以不同种植年限紫花苜蓿为研究对象(2 a、9 a、18 a),并以农田为对照,采用 Illumina MiSeq测序技术研究了陇中黄土高原半干旱区紫花苜蓿土壤线虫群落结构及其多样性,探讨影响其群落变化的主控因子。结果表明: 所获土壤样品线虫种群隶属于2纲7目16科21属,其中,色矛纲为黄绵土优势线虫类群(44.6%～81.4%),相对丰度随苜蓿种植年限延长而降低。针线属、螺旋属、剑线属、Pristionchus、茎属、盆咽属、长针属、艾普鲁斯属、Isolaimium和野外垫刃属为苜蓿地特有线虫,其中,针线属(54.1%)、螺旋属(23.9%)、剑线属(21.9%)分别为2 a、9 a、18 a苜蓿地优势线虫属。紫花苜蓿土壤均以植物寄生线虫为优势类群(31.8%～67.1%),其相对丰度随苜蓿年限延长先降后升。冗余分析显示,土壤速效磷和全氮含量是影响紫花苜蓿土壤线虫群落结构的主导环境因子。