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

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.03.016

Abstract

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

CLC Number:

Q933.1

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.

Figures/Tables 6

Table 1

Table 2

Fig.1

Fig.2

Table 3

Table 4

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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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