玉米与大豆种间互作对根际细菌群落结构及多样性的影响

摘要

研究玉米||大豆种间互作对根际微生物群落结构的影响及其与产量的关系,对于深入理解特定作物间套作模式的产量效应有重要理论与实际意义。本研究应用随机区组试验设计方法,在玉米与大豆以最佳间作比例(2∶3)条件下,采用无隔(无隔离)、网隔(尼龙网分隔)、全隔(塑料薄膜分隔)3种种间根系间隔处理,并以两作物的单作为对照,借助BIOLOG和T-RFLP技术对不同处理下间作玉米与大豆的根际微生物多样性进行分析,探究不同种间互作对微生物结构和功能的影响及其与复合作物群体产量的关系。结果表明,玉米||大豆间作下,无隔、网隔和全隔的根际土壤阻断处理的土地当量比分别为1.39、1.13和0.98,同一间作模式下种间根系互作加强,土地当量比随之提高。进一步分析表明,无论是间作玉米还是间作大豆,其根际土壤微生物多样性和均匀度指数均随根系互作加强而明显提高。AWCD分析根际微生物生理种群差异的结果显示,在玉米与大豆间作体系中,无隔和网隔处理的根际微生物对底物碳源利用能力分别占据第1和第2位;全隔和单作下,根际微生物对底物的利用能力相应降低;而加强种间根系互作(即从网隔到无隔),大豆根际微生物对6大类碳源底物中酚类碳源和羧酸类碳源利用能力有所下降,对胺类碳源、聚合物类碳源、氨基酸类碳源和碳水化合物底物的利用能力分别提高181.01%、32.6%、37.84%和78.28%;而玉米根际微生物对酚类碳源、聚合物类碳源和氨基酸类利用能力有所下降外,对羧酸类碳源、碳水化合物类碳源和胺类碳源等底物利用能力分别提高46.26%、6.54%和15.84%。T-RFLP分析结果发现,与全隔处理比较,无隔处理的大豆根际红球菌属和喜盐芽孢杆菌属等优势菌群丰度明显增多。而玉米根际微生物中也发现相似生理功能红球菌属和芽孢杆菌属等有益优势菌群的丰度增多现象,最终导致间作作物地上部产量和土地当量比提高。