连作年限对辣椒根际土壤真菌群落结构的影响_李莹.pdf

收稿日期:20220411修回日期:20220701基金项目:福建省农业科学院自由探索科技创新项目(ZYTS2021011);福建省属公益类科研院所基本科研专项(20211022004);福建省农业科学院农产品质量安全与营养健康科技创新团队项目(CXTD2021011-1);福建省“5511”协同创新工程项目(XTCXGC2021020)作者简介:李莹(1986)，女，助理研究员，博士研究生研究方向:辣椒产地环境与过程控制Email:407541808 qqcom通信作者傅建炜(1974)，男，研究员，博士研究方向:农产品质量安全Email:20291349 126com连作年限对辣椒根际土壤真菌群落结构的影响李莹1，2，刘兰英1，2，何肖云1，2，邱胤辉3，任丽花1，2，黄锐敏1，2，傅建炜1，2(1福建省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，福建 福州 350003;2福建省农产品质量安全重点实验室，福建 福州 350003;3三明市农业科学研究院，福建 三明 365000)摘要:为了解不同连作年限下辣椒根际土壤真菌群落的结构特征，选取不同连作年限(1、3、5、10 a)下的辣椒根际土壤，采用 Illumina Miseq 高通量测序技术分析土壤真菌群落的结构和多样性，并探究其与土壤理化因子的相关性结果表明:相较于连作 1 a 处理，延长连作年限导致真菌香农指数和辛普森指数显著下降(P005);同时，连作年限变化对真菌群落结构有显著影响在物种组成中，属于真菌优势菌门的有子囊菌门、担子菌门、被孢霉门和梳霉门，其中，子囊菌门是 4 个连作处理土壤的绝对优势菌群在不同连作年限处理的土壤中，镰刀菌属、毛壳菌属和 Ovatospora 是共有的优势真菌属，其中，镰刀菌属的相对丰度在连作 5 a 时达到最高，10 a 后显著下降(P005);同时，枝顶孢霉属、青霉菌属和曲霉菌属等生防菌的相对丰度在长期连作后显著增大，而毛壳菌属、木霉菌属和被孢霉属等有益微生物的相对丰度随着连作年限的延长逐渐下降冗余分析显示，土壤 pH 及有效磷、速效钾、有机质含量是影响真菌群落结构变化的主要驱动因子本研究中，土壤真菌群落开放科学(资源服务)标识码(OSID)多样性下降、有益微生物减少和病原菌积累可能是造成辣椒连作障碍的原因关键词:辣椒;连作年限;真菌;群落结构中图分类号:S1543;S6413文献标识码:A文章编号:1671-5470(2023)03-0400-08DOI:1013323/jcnkijfafu(natsci)202303016Effect of continuous cropping on fungal communitystructure in rhizosphere soil of pepperLI Ying1，2，LIU Lanying1，2，HE Xiaoyun1，2，QIU Yinhui3，EN Lihua1，2，HANG uimin1，2，FU Jianwei1，2(1Institute of Quality Standards and Testing Technology for Agro-products，Fujian Academy of Agricultural Sciences，Fuzhou，Fujian 350003，China;2Fujian Key Laboratory of Agro-products Quality and Safety，Fuzhou，Fujian 350003，China;3Sanming Academy of Agricultural Science and Technology，Sanming，Fujian 365000，China)Abstract:In order to understand the response of soil fungal community to continuous cropping，the composition and diversity of soilfungal community under pepper plantations continuously cultivated for 1，3，5 and 10 years were analyzed by Illumina Miseq high-throughput sequencing，and their relationships with soil physicochemical properties were further investigated The results showed thatShannon index and Simpson index decreased with prolonged continuous cropping years compared with the indexes at 1 year，leadingto a significantly affected soil fungal community structure The dominant fungal phylum consisted of Ascomycota，Basidiomycota，Mortierellomycota and Kickxellomycota，with Ascomycota being the complete dominant phyla among the 4 cropping years At the ge-nus level，Fusarium，Chaetomium and Ovatospora were the dominant genera common to the 4 cropping years;the relative abundanceof Fusarium reached its maximum when the soils were continuously cultivated for 5 years，but decreased significantly since the 10thyear(P005)Meanwhile，the relative abundance of biocontrol bacteria such as Acremonium，Penicillium and Aspergillus，in-creased significantly after long-term continuous cropping，while the relative abundance of beneficial microorganisms such as Cheato-mium，Trichoderma and Mortierella decreased edundancy analysis showed that pH，available phosphorus，available potassium andsoil organic matter content were the driving factors affecting fungal community structure To summarize，declining fungal communitydiversity，reduction of beneficial microorganisms and accumulation of pathogenic bacteria made up the main reasons for the continu-ous cropping disorder of pepperKey words:pepper;continuous cropping years;fungi;fungal community structure福建农林大学学报(自然科学版)第 52 卷 第 3 期Journal of Fujian Agriculture and Forestry University(Natural Science Edition)2023 年 5 月近年来，果蔬消费的增加及种植者对高经济效益的追求促使温室果蔬生产体系迅速发展1 当前我国设施栽培模式多呈现出高投入和高产出，且作物类型单一化种植以及复种指数高等特点24，但作物长期单一化连续种植会导致土壤退化、土传病害频发、作物产量和品质下降等连作障碍问题36 研究表明，土壤环境恶化、病原菌繁殖、养分有效性失衡和自身毒性物质积累都是引发连作障碍的重要原因58 目前，种植者多尝试使用化肥和杀虫剂来克服设施农业中的连作障碍，但收效甚微，且易适得其反9 土壤微生物是农业生态系统的重要组成部分，对土壤健康至关重要研究表明，根际微生态系统失衡是导致作物连作障碍的最根本原因5，1011 作为土壤微生物区系的重要成员，真菌与其他微生物一起参与土壤生态系统中的物质循环和能量流动，在促进植物生长、维持土壤健康方面起到了重要作用8，12，其群落结构和多样性对土壤生态系统结构的平衡及功能的发挥至关重要研究证实，作物长期连作后，土壤微生物由细菌主导型向真菌主导型转变，而许多真菌与植物疾病密切相关13 如辣椒和黄瓜等作物连作会导致土壤中镰刀菌的相对丰度显著增加8，而镰刀菌是一种重要的植物病原菌相反地，一些真菌也可以通过抑制致病菌，在植物促生防病中发挥着积极作用14 如:在葡萄连作的过程中，许多因素都可能导致病害压力的增强，其中，真菌致病菌的增加及有益真菌群落结构的简化可能是重要原因6;相似的结论在地黄15、番茄16 和百合17 等作物连作中也被证实表明作物连作障碍与土壤真菌群落结构密切相关，目前已引起国内外研究者广泛关注18 相对于土壤细菌群落，对设施栽培中作物连作导致的土壤真菌群落变化的研究仍较少因此，研究连作管理下土壤真菌群落多样性及其演变规律，对于探索土壤可持续利用、保持土壤健康至关重要随着设施栽培技术的普及，辣椒设施栽培面积越来越大，但连作年限对土壤真菌群落的影响以及有益或致病真菌与土壤理化因子的关系却鲜见报道据此，本研究以福建省三明市农业科学研究院蔬菜所辣椒育种基地为研究对象，对设施栽培条件下不同连作年限辣椒根际土壤真菌群落结构进行研究，旨在揭示土壤真菌群落结构在不同连作年限下的变化规律，探索真菌群落特征与土壤理化因子之间的关系，为辣椒种植产业可持续发展提供技术支持1材料与方法11研究区概况本研究于三明市农业科学研究院蔬菜所辣椒种植基地(11741E，2615N)进行该区属亚热带季风性湿润气候，气温日际变化大，昼夜温差悬殊，冷暖不定，一年四季明显，雨水充沛，干湿分明，年均降雨日174 d，年日照时数 1 878 h，无霜期 303 d，年平均降水量 1 754 mm12试验设计本研究选择连续种植 1、3、5、10 a 的大棚辣椒地为样地，辣椒品种为明椒系列，不同连作年限的辣椒隶属不同的大棚，且大棚间的直线距离不超过 500 m大棚建成之前，原始土壤性质类似，大棚建成后均没有其他作物种植历史所有大棚土壤类型均为红壤土辣椒栽培一年两季，种植茬口为春提早和秋延后种植前先进行翻土，随后施用基肥，基肥为三明市森耕农业科技发展有限公司提供的有机肥基肥主要以猪粪、鸡粪、蘑菇渣、木耳渣和辅料烟末等为原料，加入生物菌堆沤混合发酵腐熟，其中，(有机质)45%，水含量30%，(N+P2O+K2O)50%19 通常每茬施用 50 thm2有机肥，待辣椒进入旺盛生长期后，每两周施用一次叶面肥(N P K=15 15 15)种植过程中均采用常规管理方式进行病害防治，所有大棚管理方式一致13土壤样品采集每个连作大棚被划分为 3 个小区(5 m5 m)，于 2021 年 11 月在辣椒盛花期，按照 5 点采样法，在每个小区用直径 25 cm 的不锈钢土钻在耕层(020 cm)采集土壤样品，取样点距辣椒根系 58 cm将土壤充