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又发文章!天昊生物合作伙伴发表不同类型肥料与单作土壤微生物研究新成果
       南京农业大学陈巍教授课题组近期在《Biol Fertil Soils》上发表了生物有机肥比化肥可以保持更稳定的单作土壤微生物群落文章。在恭喜天昊生物客户又发表微生物文章同时,我们想跟大家分享一下文章的研究思路。
英文题目:Bioorganic fertilizer maintains a more stable soil microbiome than chemical fertilizer for monocropping
中文题目:生物有机肥比化肥可以保持更稳定的单作土壤微生物群落
期刊名:Biol Fertil Soils      发表时间: 2017年7月    影响因子:3.398
材料方法:
实验设计

        盆栽实验是在温室中进行的,为了调查三种不同施肥方式对单作土壤微生物的影响,在温室中通过重复施肥连续进行5次番茄盆栽实验。三种不同施肥方式分别是:1)CF:100%化肥;2)OF:75%化肥+有机肥;3):BF: 75%化肥+富含木霉有机肥。每种施肥方式使用6盆,每盆有10公斤土壤(土壤最近5年没有种植过黄瓜),上面种植2株黄瓜幼苗。4)CK:收集种植前的土壤样品定义为初始土壤样品。
土壤采样与DNA提取
        黄瓜连续种植第五个生长季后,从每个盆里收集根际土壤样品。每个根际土壤样品来自于四个植株,使用PowerSoil DNA Isolation Kit (MoBio)提取土壤样品中的总DNA。测定土壤化学性质,包括土壤有机质(OM),可用氮、可用磷、可用钾、总氮、总磷、总钾。
Miseq测序
        细菌测序区段为:(V3,V4);真菌测序区段为:(ITS2)。
 
研究结果:
土壤养分和植物生长
        连续处理五次后,三种不同施肥制度的土壤特性差异巨大。有机质(OM)、硝态氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷在BF和OF组相对于CF组(全化肥)是明显增高的。同时,相对于OF组(有机肥),BF组(生物有机肥)土壤有显著较高的硝态氮、速效钾和全钾。与CF组相比,BF和OF组的黄瓜干重显著增加。

表1 不同施肥制度对土壤特性和植物生物量的影响

 
 
细菌和真菌群落组成
       平均每个样本所测序列数为83,995。所有样品的coverage指数大于0.98,表明测序能力足够,能捕捉每个土壤样品的完整多样性(表2)。
       丰富度指数、Chao1、ACE表明CF组土壤细菌OTU个数最少。此外,OF处理土壤具有最高的细菌Shannon指数,表明OF 处理组具有最高的细菌多样性。
       相对于CK组,三种施肥制度都造成真菌多样性下降,CF组具有最低的真菌多样性。相对于CF和OF组,BF处理组有较高的真菌多样性。

表2 不同土壤样品的丰富度、多样性和盖度度统计

 
 
        所有样品的优势细菌门是酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门(图1A),优势真菌门则是子囊菌门和担子菌门(图1B)。与初始土壤相比,种植植物并施肥后,酸杆菌门、变形菌门、厚壁菌门和子囊菌门的相对丰度下降了7–30%,而担子菌中的相对丰度则增加了12–37%。 具体而言,厚壁菌门和接合菌门的相对丰度在CF组急剧下降,而在BF组下降相对较少。与此相反,在CF组叶绿体/蓝藻和担子菌门的丰度相较于OF组和BF组更高。

图1 所有土壤样品主要细菌门(a)和真菌门(b)的相对丰度(%)。
 
        PCoA分析表明初始土壤(CK)的细菌和真菌群落与三种施肥处理能明显分开(图2)。CF组的细菌群落和BF组、OF组能明显分开(图2A)。BF组的细菌群落和CF组、OF组能明显分开(图2B)。

图2 所有土壤样品主要细菌门(a)和真菌门(b)的PCoA分析。
 
        属水平细菌和真菌群落组成的热图分析结果类似于PCoA结果。相对于CK组,三种施肥处理组展现出更多的细菌组成(图3A)。与CK组和BF组相比,CF组和OF组有明显较低的真菌丰度。

 
图3 所有土壤样品主要细菌门(a)和真菌门(b)的热图分析。
 
土壤微生物组成与土壤化学性质之间的关系
       基于细菌门水平、土壤化学性质的RDA分析结果表明, 第一成分(RDA1)可以把初始土壤组(CK)和三种施肥处理组分开,而第二成分(RDA2)则不能区分开这三种施肥处理组(图4A)。根据施肥制度不同,土壤样品的真菌群落则分成明显不同的四组(图4B)。

图4 土壤样品细菌群落(a)和真菌群落(b)与环境变量和之间的RDA分析
 
        Spearman’s相关性结果(表3)所示,可交换的NH 4 + -与厚壁菌门和球囊菌门呈正相关,同时与放线菌门、芽单胞菌门呈负相关。土壤全钾与酸杆菌门、恐球菌-栖热菌门、绿弯菌门、 疣微菌门呈负相关,而与拟杆菌门和担子菌门呈正相关。
 

表3 植物营养成分与门水平不同微生物之间的Spearman’s相关性分析
总结:
       CF(100%化肥)处理组导致真菌多样性最低;BF(生物有机肥)处理组有相对较高的真菌多样性,更接近于CK组(初始土壤组)。
       OF组和BF组对细菌群落组成的影响类似,CF组有明显较低的细菌多样性。
       尽管OF组和BF组均具有较好的植物生长反应,但是相对于CF组,这两组的真菌群落组成受影响较小。
       总之,生物有机肥与化肥相结合,可以保持更稳定的单作土壤微生物群落。
 
关于天昊:
      天昊生物采用Miseq PE250测序策略对细菌16S rDNA区/真菌ITS区/真菌18S rDNA区的双V区或多种单V区进行测序,使用低循环数扩增,保证每个样品扩增的循环数统一;采用特殊方法可有效避免系统内误差;数据质量高,有效序列Q30达到80%以上;加上最新升级的分析内容和解释详尽的结题报告,带您享受极致的微生物扩增子测序体验。




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