不同种植年限对花椒根际土壤理化性质和微生物群落的影响

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.03.016

植物研究 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (3): 466-474.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2022.03.016

不同种植年限对花椒根际土壤理化性质和微生物群落的影响

廖礼彬¹, 石福孙¹(), 张楠楠¹, 陈晓霞¹, 补欢欢¹, 孙福勇²

^1.中国科学院成都生物研究所，成都 610041
^2.阿坝州生态保护与发展研究院，汶川 623000

收稿日期:2021-04-28 出版日期:2022-05-20 发布日期:2022-05-20
通讯作者: 石福孙 E-mail:shifs@cib.ac.cn
作者简介:廖礼彬（1986—），男，博士研究生，主要从事森林及农田土壤生态研究。
基金资助:
国家重点研发计划课题(2017YFC0505105);四川省重点研发项目(2021YFN0116)

Effects of Different Planting Years on Rhizosphere Soil Physiochemical Properties and Microbial Community of Zanthoxylum bungeanum

Libin LIAO¹, Fusun SHI¹(), Nannan ZHANG¹, Xiaoxia CHEN¹, Huanhuan BU¹, Fuyong SUN²

^1.Chengdu Institute of Biology，Chinese Academy of Sciences，Chengdu 610041
^2.Ecological Protection and Development Research Institute，Tibetan Qiang Autonomous Prefecture of Ngawa，Wenchuan 623000

Received:2021-04-28 Online:2022-05-20 Published:2022-05-20
Contact: Fusun SHI E-mail:shifs@cib.ac.cn
About author:LIAO Libin（1986—），male，PhD candidate，engaged in forest and farmland soil ecology research.
Supported by:
National Key Research and Development Program Project(2017YFC0505105);Key Research and Development Projects in Sichuan Province(2021YFN0116)

摘要/Abstract

摘要：

为揭示不同种植年限对花椒根际微生态系统的影响，利用磷脂脂肪酸（PLFAs）生物标记法结合土壤养分和酶活性分析，研究了种植年限1、15、30 a的花椒根际土壤的理化性质和微生物群落变化。结果显示，随着种植年限的增加，土壤pH和多酚氧化酶活性呈下降趋势，土壤速效钾和速效磷在15、30 a时显著增加。土壤微生物总PLFA、真菌、革兰氏阴性细菌（G^-）PLFA含量均随种植年限呈增加趋势，30a时达到最大，分别为401.95、88.14、118.61 μg·g^-1。革兰氏阳性细菌（G ⁺ ）和放线菌PLFA含量随种植年限呈先增后降趋势。细菌/真菌和G⁺/G^-随种植年限增加呈下降趋势，与1 a相比，30 a时分别下降34.14%、38.87%。土壤pH与总PLFA、G^-、细菌、真菌呈显著负相关，与G ⁺ /G^-呈显著正相关；多酚氧化酶活性与真菌呈显著负相关，与细菌/真菌、G ⁺ /G^-呈显著正相关。本研究表明：花椒根际理化性质、酶活性和微生物群落结构随种植年限增加发生了显著变化，根际土壤pH、速效磷、速效钾、多酚氧化酶的变化是影响土壤微生物群落与组成的主要环境因子，真菌和G^-的增加及多酚氧化酶活性的降低可能是诱导花椒根腐病发生的重要原因。

关键词: 花椒, 根际土壤, 不同种植年限, 磷脂脂肪酸标记, 微生物群落, 土壤理化性质

Abstract:

To reveal the effect of different planting years on rhizosphere microecosystem of Zanthoxylum bungeanum， the changes of microbial community structure， physiochemical properties and enzyme activities were studied， and the phospholipid fatty acid（PLFAs） contents of microorganisms， pH， total organic carbon（TOC）， available potassium， polyphenol oxidase activity， et al. were investigated in the rhizosphere soils of 1， 15 and 30-year-old Z. bungeanum trees. The results showed that the soil pH and the activity of polyphenol oxidase decreased with the increase of planting years， and the soil available K and P increased significantly at 15 and 30 a. The contents of total PLFA， fungi and gram-negative bacteria（G^-） in soil increased with planting years， and reached the maximum at 30 years， which were 401.95， 88.14 and 118.61 μg·g^-1， respectively. The contents of gram-positive bacteria（G⁺） and actinomycetes PLFA increased first and then decreased with planting years. Bacteria/fungi and G⁺/G^- decreased with the increase of planting years. Compared with 1 year plants， bacteria/fungi and G⁺/G^- decreased by 34.14% and 38.87% at 30 years plants respectively. Soil pH was significantly negatively correlated with total PLFA， G^-， bacteria and fungi， and positively correlated with G⁺/G^- respectively. The activity of polyphenol oxidase was significantly negatively correlated with fungi， and positively correlated with bacteria/fungi and G⁺/G^- respectively. Z. bungeanum rhizosphere soil physiochemical properties， enzyme activities and microbial community structure changed significantly with the increase of plant years. The changes of rhizosphere soil pH， available phosphorus， available potassium， polyphenol oxidase activity were the main environmental factors that affected the microbial community and composition， the increase of fungi and G^- and the decrease of polyphenol oxidase activity might be the important reasons that induced root rot of Z. bungeanum.

Key words: Zanthoxylum bungeanum, rhizosphere soil, different planting years, phospholipid fatty acid biomarker, microbial community, soil physiochemical properties

中图分类号:

Q933.1

廖礼彬, 石福孙, 张楠楠, 陈晓霞, 补欢欢, 孙福勇. 不同种植年限对花椒根际土壤理化性质和微生物群落的影响[J]. 植物研究, 2022, 42(3): 466-474.

Libin LIAO, Fusun SHI, Nannan ZHANG, Xiaoxia CHEN, Huanhuan BU, Fuyong SUN. Effects of Different Planting Years on Rhizosphere Soil Physiochemical Properties and Microbial Community of Zanthoxylum bungeanum[J]. Bulletin of Botanical Research, 2022, 42(3): 466-474.

图/表 6

表1

表2

图1

图2

表3

表4

参考文献 29

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微生物类群 Microbial group	磷脂脂肪酸标志物 Phospholipid fatty acid biomarkers
真菌Fungi（F）	16∶1ω5c、18∶1ω9c、18∶3ω6c（6，9，12）
细菌Bacterial（B）	14∶0、16∶0、17∶0、18∶0、10∶0 2OH、i14∶0、14∶1ω5c、a15∶0、i15∶0、i15∶1、i16∶0、16∶0 N alcohol、16∶1 2OH、 i16∶1、16∶1ω11c、16∶1ω9c、a17∶0、cy17∶0、i17∶0、17∶1ω8c、18∶1ω5c、11Me18∶1ω7c、cy 19∶0ω8c
革兰氏阳性菌 Gram-positive bacteria（G⁺）	i14∶0、a15∶0、i15∶0、i15∶1、i16∶0、a17∶0、i17∶0
革兰氏阴性菌 Gram-negative bacteria（G^-）	10∶0 2OH、14∶1ω5c、16∶0 N alcohol、16∶1 2OH、i16∶1、16∶1ω11c、16∶1ω9c、cy17∶0、17∶1ω8c、18∶1ω5c、11Me18∶1ω7c、cy19∶0ω8c
放线菌 Actinomycetes（AC）	10Me17∶0、TBSA10Me18∶0

参数 Parameters	种植1 a Planting 1 a	种植15 a Planting 15 a	种植30 a Planting 30 a
pH	7.73±0.08a	7.31±0.28ab	6.77±0.36b*
总有机碳TOC，Total organic carbon /（g·kg^-1）	56.35±3.72a	72.08±5.57a	79.99±18.80a
铵态氮AN，Ammonium nitrogen /（mg·kg^-1）	10.31±1.44a	10.08±1.80a	7.66±0.71a
速效磷AP，Vailable phosphorus /（mg·kg^-1）	17.47±1.97b	26.92±3.47ab	39.11±6.02a**
速效钾AK，vailable potassium /（mg·kg^-1）	132.98±22.53b	334.72±51.12a	374.27±76.86a**
蔗糖酶SU，Sucrase /（μg·g^-1）	427.76±59.11b	1 026.75±189.55a**	700.54±99.25ab
脲酶UR，Urease /（μg·g^-1）	32.79±1.79b	69.01±14.78a**	28.92±3.80b
酸性磷酸酶ACP，Acid phosphatase /（μg·g^-1）	106.09±2.02a	120.63±4.80a	142.56±24.39a
多酚氧化酶PPO，Polyphenol oxidase /（μg·g^-1）	472.22±19.31a	286.92±55.76b**	175.58±20.67c**
过氧化氢酶CAT，Catalase /（μg·g^-1）	446.87±8.89a	424.30±13.26a	440.55±16.94a

环境因子 Environmental factors	微生物类群与比值Microbial groups and ratios
环境因子 Environmental factors	TPLFA	G⁺	G^-	B	F	AC	B/F	G⁺/G^-	B/AC	F/AC
pH	-0.591^**	-0.249	-0.693^**	-0.511^*	-0.480^*	-0.599^**	0.133	0.592^**	0.424	0.336
TOC	0.386	0.243	0.529^*	0.367	0.171	0.607^**	0.022	-0.369	-0.442	-0.512^*
AN	0.296	0.479^*	0.209	0.343	0.115	0.106	-0.016	0.162	0.027	0.000
AP	0.478^*	-0.022	0.573^*	0.342	0.544^*	0.386	-0.361	-0.610^**	-0.307	-0.126
AK	0.606^**	0.327	0.662^**	0.466	0.573^*	0.570^*	-0.413	-0.493^*	-0.401	-0.236
SU	0.287	0.346	0.364	0.265	0.190	0.564^*	-0.152	-0.245	-0.580^*	-0.548^*
UR	0.239	0.563^*	0.216	0.325	-0.017	0.355	0.091	0.088	-0.299	-0.377
ACP	0.235	0.143	0.294	0.193	0.079	0.344	-0.037	-0.263	-0.302	-0.347
PPO	-0.268	0.117	-0.389	-0.060	-0.604^**	-0.271	0.681^**	0.576^*	0.407	0.043
CAT	-0.346	-0.362	-0.364	-0.377	-0.167	-0.461	-0.094	0.127	0.270	0.309

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不同种植年限对花椒根际土壤理化性质和微生物群落的影响

Effects of Different Planting Years on Rhizosphere Soil Physiochemical Properties and Microbial Community of Zanthoxylum bungeanum

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