生物菌肥对兴国九山村生姜种...及对土壤细菌群落结构的影响_洪滔.pdf

收稿日期:2022 08 20;修订日期:2022 11 28作者简介:洪滔(1977)，女，硕士，研究方向:药食两用中药开发。基金项目:国家大学生创新创业项目(202210412043S);江西中医药大学大学生创新创业项目(202210412145)。*通信作者:刘志勇(1969)，男，博士，教授，研究方向:药食两用中药开发。E mail:liuzhiyong0791163 com。第 41 卷第 1 期2023 年 2 月江西科学JIANGXISCIENCEVol 41 No 1Feb 2023doi:1013990/j issn1001 3679 202301010生物菌肥对兴国九山村生姜种植增产、品质及对土壤细菌群落结构的影响洪滔1，张鸿1，黄辉2，熊锦泽1，钟毅1，李庆媛1，江兰兰1，伍紫文1，谢林榕1，刘志勇1*(1 江西中医药大学，330004，南昌;2 华润江中制药集团有限责任公司，330004，南昌)摘要:研究了生物菌肥对生姜的增产作用和土壤细菌群落的结构和多样性的影响。于 4 月份将生物菌肥作为底肥与传统施肥方式一样施入垄内姜种之间，11 月采收生姜，称重，采用水蒸气蒸馏法提取 2 种肥料培养的生姜挥发油，用气相色谱 质谱联用(GC MS)技术测定其化学成分获得离子流图。采集施用生物菌肥和施用传统肥料的九山生姜田土壤共 10 份样品，采用 16S rDNA 序列分析生姜土壤田土壤细菌群落结果和多样性。施用生物菌肥的生姜长势优于传统肥料，收获的生姜块大且色泽金黄，生姜增产 37 2%，土壤细菌种类和丰度增加。在属水平上，与对照组相比，施用生物菌肥生姜土壤较传统肥组鞘脂单胞菌属 Sphinogomonas、鞘氨醇单胞菌属 Sphingomonas、诺卡氏菌属 Nocardioides 差异较大。结论:生物菌肥显著增加了生姜的产量，影响了土壤细菌的丰度和组成分布，放线菌门和变形菌门是优势菌群。关键词:生物菌肥;生姜;土壤;增产作用;挥发油;菌群多样性中图分类号:S144文献标识码:A文章编号:1001 3679(2023)01 050 08Biological Fungal Fertilizer Increases the Yield and Qualityof Ginger Planting in Jiushan Village，Xingguoand its Effects on Soil Bacterial Community StructureHONG Tao1，ZHANG Hong1，HUANG Hui2，XIONG Jinze1，ZHONG Yi1，LI Qingyuan1，JIANG Lanlan1，WU Ziwen1，XIE Linrong1，LIU Zhiyong1*(1 Jiangxi University of Chinese Medicine，330004，Nanchang，PC;2 Jiangzhong Pharmaceutical Co Ltd of China esources Group，330004，Nanchang，PC)Abstract:To investigate the effects of biobacterial fertilizer on the yield increase of ginger and thestructure and diversity of soil bacterial community In April，the biobacterial fertilizer was applied tothe ginger seeds in the ridge as a bottom fertilizer and the traditional fertilization method，and theginger was harvested in November，weighed，and the two fertilizer cultured ginger volatile oilswere extracted by water vapor distillation，and the chemical composition was determined by gas chro-matography mass spectrometry(GC MS)technology to obtain ion flow maps A total of 10 sam-ples were collected from Jiushan Ginger Field soil with biobacterial fertilizer application and tradi-tional fertilizer application，and the results and diversity of soil bacterial communities in ginger soilwere analyzed by 16S rDNA sequence The growth of ginger under biobacterial fertilizer was betterthan that of traditional fertilizer，the harvested ginger was large and golden in color，the yield of gin-ger was increased by 37 2%，and the species and abundance of soil bacteria increased At the ge-nus level，compared with the control group，the biobacterial fertilizer and the traditional aficialsphingomone genus Sphinogomonas，norank_f_Vicinamibacterace genus，Sphingomonas and Nocar-dioides were quite different Conclusion:Biobacterial fertilizer significantly increased the yield ofginger，which affected the abundance and composition distribution of soil bacteria，and the actino-mycetes and proteobacteria phylum were the dominant floraKey words:bio bacterial fertilizer;ginger;soil;effect of increasing production;volatile oils;flo-ral diversity0引言九山村位于江西省革命老区兴国县东部海拔500 m 之高的山区，是典型的刚脱贫摘帽的农业乡村。当地农民除种植粮食作物外，大部分以种植生姜作为重要经济来源。九山生姜是兴国县的传统名优特产1，具有悠久的栽培历史，生姜品质特别优良，驰名古今，在唐朝被列为贡品。作为曾经的贡品生姜产地由于海拔高，种植方式原始，生姜产量低，易患姜瘟病，使当地姜农的收益不高。如何在乡村振兴的背景下，提高生姜的产量及降低病虫害是持续推进九山生姜种植的重要环节2。生物肥料，即指微生物肥料，简称菌肥。它是由具有特殊效能的微生物经过发酵而成的，含有大量有益微生物，施入土壤后，能活化土壤中的养分，改善植物的营养环境，在微生物的生命活动过程中，产生活性物质，刺激植物生长的特定微生物制品3。生物菌肥可以直接或者间接改良土壤、预防土传病害、恢复地力、降解有毒害物质、维持根际微生物区系平衡等4，合理使用生物菌肥在很多作物的种植增产上起到了很好的效果5 7。为了探索提高生姜的产量和质量，降低种植成本，保护生态环境，本课题组研发了一款基于中药药渣发酵特定微生物的生物菌肥核心料，并应用于九山生姜的种植，发现该菌肥增产效果良好并可改善生姜土壤微生物菌群的多样性，具体报道如下。1材料与方法1 1设备NanoDrop2000，PC 仪:ABI GeneAmp 9700型，电子秤。1 2生姜种植、生长情况和采收4 月生姜种植前起垄，在姜种边上下生物菌肥为实验组，草木灰家畜为常规肥组，遮蔽稻草秸秆后让其自由生长，观察长势，至 11 月收姜，称取姜块的重量。1 3生姜挥发油含量和成分1 3 1挥发油提取分别取施用生物菌肥和传统肥料的生姜各500 g，洗净切碎后置于10 000 mL圆底烧瓶内，连接水蒸气蒸馏装置，加热蒸馏 56 h 后，取上层生姜挥发油并用无水硫酸钠进行干燥，即得到生姜挥发油供试品溶液。1 3 2气相色谱 质谱联用条件1)气相色谱条件。谱柱为 HP 5 MS 柱(0 25 mm 30 mm 0 25 m);进样口温度:250 ;载气:氦气;载气流量:1 mL/min;柱温:程序升温70 250，初始温度70，停留 2 min，以 8 /min 升温至 170 ，停留 3 5 min，再以10 /min 升温至250;溶剂延迟3 min;进样量0 5 L;分流比:1001。2)质谱条件。EI 电离方式，离子源温度:230;四极杆温度:150;接口温度:250;质量扫描范围:50 600 amu;电子能量:70 Ev。1 4土样采集与处理土壤采集的时间为 2021 年 11 月中旬，生姜采收期取样。根据取样条件，采集 0 20 cm 的表层土壤，采用五点取样法，在九山村分别取施用生物菌肥和施用传统肥料的土壤各 5 份。1 5土壤 16S rDNA 基因扩增、文库构建及测序基因组 DNA 提取:试剂盒提取基因组 DNA。提取后，使用 Nanodrop 检验 DNA 质量和浓度。PC 扩增:使用 KAPA2GobustHot Start eadyMix 及通用引物 338 正向(5 ACTCCTACGG-GAGGCGCAGCA 3)和 806 反 向(5 GGAC-15第 1 期 洪滔等:生物菌肥对兴国九山村生姜种植增产、品质及对土壤细菌群落结构的影响TACHVGGGTWTCTAA T 3)扩增指定的细菌基因组片段，16s rDNA V3 V4 区采用 TransGenAP221 02:TransStart Fastpfu DNA Polymerase，20 L反应体系 5 FastPfu Buffer 4 L，2 5 mM dNTPs2 L，Forward Primer(5 M)0 8 L，eversePrimer(5 M)0 8 L，FastPfu Polymerase 0 4 L，BSA0 2 L，Template DNA 10 ng 补 ddH2O 至20 L，PC 反应参数:a 1 (3 minutes at 95，b 循环数(30 seconds at 95;30 seconds at 退火温度;45 seconds at 72)，c 10 minutes at 72，10。1 6数据处理与分析为了进一步进行后续分类和所有统计分析，使用了所有 OTU 序列，97%相似水平下，采用 up-arse 聚类法对所有序列进行 OTU 划分，并对 OTU进行生物信息统计分析。基于 OTU 数据构建了Venn 图和稀释性曲线图。DP 分类器用于每个OTU 注释的种类，使用的数据库是 Silva(版本128/132，http:/www arb silva de)。在 Mothur软件中计算的细菌 多样性，对 Goods coverage、Chao1、Shannon 和 Simpson 进行估算。为了进一步了解影响细菌群落组成的因素，使用了生态应用软件 Canoco 5 02 进行典型相关分析(