烟草–大麦轮作重塑土壤微生物群落并富集具有植物促生潜力的可培养细菌

Tobacco–barley rotation reshapes soil microbial communities and enriches culturable bacteria with plant growth-promoting potential

Frontiers in Plant Science

Zilin Li; Chengxiu Fu; Xun He; Zhufeng Shi; Yongqin Liao; Xufang He; Te Pu; Yanni Wang; Ming Ni; You Luo; Wei Wang; Jing Li; Xin He; Chenying Li; Xuewei Li; Peiwen Yang

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摘要

引言 作物轮作是缓解烟草连作不利影响的重要农艺措施,但前茬禾本科作物对植烟土壤微生物群落及潜在功能的影响尚未得到系统验证。方法 基于为期三年的连续田间试验,本研究以烤烟–休耕体系(CK)为对照,建立烤烟–大麦轮作体系(DM)。综合采用土壤化学性质和酶活性测定、细菌16S rRNA和真菌ITS扩增子测序、可培养细菌分离以及温室盆栽再接种试验,评估大麦轮作后土壤环境和微生物群落的变化,并验证候选富集分离株的植物促生潜力。结果 与CK相比,DM显著(P < 0.05)提高了土壤溶解性有机碳、有效磷、速效钾和水解性氮,分别提高19.65%、3.23%、5.45%和5.90%;蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶和N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性分别提高23.80%、66.28%、15.23%和176.32%。扩增子测序表明,大麦轮作显著改变了土壤细菌和真菌群落。Sphingomonas和Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia在DM下相对富集,并与多个土壤养分和酶活性变量显著相关;因此,将其定义为候选富集细菌类群。随后从DM土壤中获得属于这些类群的6株可培养分离株。在体外,这些分离株表现出不同的功能表型组合,包括在无氮培养基上生长、磷转化、解钾、解锌、铁载体产生和有机底物降解。温室盆栽试验表明,混合接种显著促进了烤烟生长,并提高了植株氮、磷和钾积累。结论 大麦轮作伴随着土壤有效养分、酶活性和微生物群落组成的显著变化,而从轮作富集类群中获得的可培养分离株在受控条件下表现出植物促生潜力。这些发现支持轮作富集微生物参与后续植物–土壤养分反馈的可能性,但其在田间轮作效应中的直接介导作用仍需进一步验证。本研究为理解大麦–烟草轮作的微生物生态效应和筛选潜在植物促生细菌提供了理论依据和候选微生物资源。

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科研情报标签

研究领域
土壤植物农业
测量对象
微生物群落土壤碳氮与养分
仪器与技术
biochemical_assay测序

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数据来源:OpenAlex

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