温室黄瓜连作对土壤真菌数量和群落结构的影响.pdf

华 北 农 学 报 2020 35 1 194 204 收 稿 日 期 2019 10 09 基 金 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 41601250 作 者 简 介 李 玉 娇 1985 女 河 南 商 丘 人 在 读 硕 士 主 要 从 事 土 壤 微 生 物 生 态 学 研 究 通 讯 作 者 刘 星 1987 男 河 南 信 阳 人 讲 师 博 士 主 要 从 事 植 物 营 养 学 和 土 壤 微 生 物 学 研 究 吴 大 付 1965 男 河 南 确 山 人 教 授 博 士 主 要 从 事 农 业 环 境 保 护 与 可 持 续 发 展 的 教 学 与 研 究 温 室 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 数 量 和 群 落 结 构 的 影 响 李 玉 娇 1 刘 星 1 吴 大 付 1 陈 碧 华 2 任 秀 娟 1 唐 蛟 1 1 河 南 科 技 学 院 资 源 与 环 境 学 院 河 南 新 乡 453003 2 河 南 科 技 学 院 园 艺 园 林 学 院 河 南 新 乡 453003 摘 要 长 期 集 约 化 种 植 带 来 的 连 作 障 碍 问 题 已 成 为 限 制 设 施 蔬 菜 行 业 可 持 续 发 展 的 重 要 瓶 颈 阐 明 设 施 蔬 菜 长 期 连 作 条 件 下 的 土 壤 障 碍 因 子 类 型 是 发 展 形 成 高 效 连 作 障 碍 克 服 技 术 的 前 提 以 豫 北 地 区 设 施 黄 瓜 连 作 生 产 系 统 为 研 究 对 象 通 过 采 集 具 有 不 同 黄 瓜 连 作 年 限 的 土 壤 样 品 1 5 10 15 20a 应 用Real timePCR 和 高 通 量 测 序 的 手 段 探 讨 了 温 室 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 数 量 和 群 落 结 构 的 影 响 结 果 表 明 温 室 黄 瓜 连 作 显 著 改 变 了 土 壤 真 菌 数 量 随 着 连 作 年 限 延 长 真 菌 数 量 呈 先 增 加 后 降 低 的 趋 势 且 在 连 作10a 土 壤 中 达 到 峰 值 土 壤 真 细 比 变 化 趋 势 与 真 菌 数 量 一 致 高 通 量 测 序 分 析 进 一 步 表 明 黄 瓜 连 作 显 著 影 响 了 真 菌 群 落 的 多 样 性 而 非 多 样 性 随 着 连 作 年 限 延 长 真 菌 群 落 中 独 有 的OTU 数 量 逐 渐 减 少 子 囊 菌 门 Ascomycota 是 门 水 平 下 连 作 土 壤 真 菌 群 落 的 优 势 成 员 但 其 平 均 相 对 丰 度 对 黄 瓜 连 作 响 应 不 敏 感 在 目 水 平 小 囊 菌 目 Microascales 盘 菌 目 Pezizales 未 分 类 子 囊 菌 Norank p Ascomycota 和 粪 壳 菌 目 Sordariales 是 真 菌 群 落 优 势 成 员 在 属 水 平 假 埃 希 氏 菌 属 Pseudallescheria Lasiobolidium 赭 霉 属 Ochroconis 和 毛 壳 菌 属 Chaetomium 是 真 菌 群 落 优 势 成 员 这 些 优 势 真 菌 目 和 属 的 平 均 相 对 丰 度 受 温 室 黄 瓜 连 作 影 响 显 著 且 多 数 与 土 壤 理 化 因 子 存 在 显 著 的 线 性 相 关 关 系 冗 余 分 析 证 明 土 壤 硝 态 氮 速 效 钾 和 有 机 质 含 量 是 驱 动 温 室 黄 瓜 连 作 土 壤 真 菌 群 落 结 构 变 化 的 主 要 因 子 总 的 来 看 温 室 黄 瓜 长 期 连 作 显 著 影 响 了 土 壤 真 菌 数 量 和 群 落 结 构 关 键 词 黄 瓜 连 作 真 菌 数 量 群 落 结 构 中 图 分 类 号 S642 2 S154 3 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1000 7091 2020 01 0194 11 d o i 10 7668 hbnxb 20190712 EffectsofContinuousCroppingofGreenhouseCucumberonSoilFungal AbundanceandCommunityStructureProvince LIYujiao 1 LIUXing 1 WUDafu 1 CHENBihua 2 RENXiujuan 1 TANGJiao 1 1 SchoolofResourcesandEnvironment HenanInstituteofScienceandTechnology Xinxiang 453003 China 2 SchoolofHorticultureLandscapeArchitecture HenanInstitute ofScienceandTechnology Xinxiang 453003 China Abstract Continuouscroppingobstaclescausedbylong termintensivecultivationhasbecomeanimportant bottleneckrestrictingthesustainabledevelopmentofgreenhousevegetableindustry Increasingtheknowledgeavail ableregardingthesoilmechanismsbehindcontinuouscroppingobstaclesisbeneficialtodeveloptheeffectiveap proachestoovercomethisdifficultproblempresentinintensivegreenhousevegetableproduction Here basedona continuousgreenhousecucumbercroppingsystemlocatedatNorthHenanProvinceofChina weevaluatedthechan gesinsoilfungalabundanceandcommunitystructurewithincreasingcucumbercultivationhistory theduration from1to20yearswiththeintervalof5yearspertreatment throughReal timePCRandhigh throughputsequen cing Continuouscroppingofgreenhousecucumbersignificantlyalteredsoilfungalabundance Inbrief fungala bundanceinitiallyincreasedandthendecreasedasincreasinggreenhousecultivationhistory andthepeakoccurred atthetenthyearaftercontinuouscroppingofgreenhousecucumber Thetendencyoftheratioofsoilfungaltobac terial abundance with increasing greenhouse cultivation history was in line with soil fungal abundance High 1 期 李 玉 娇 等 温 室 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 数 量 和 群 落 结 构 的 影 响 195 throughputsequencingrevealedthatthe diversityratherthan diversityofsoilfungalcommunitywasobviously alteredbycontinuouscroppingofgreenhousecucumber Increasinggreenhousecucumbercultivationhistorylowered thenumbersofuniqueOTUinfungalcommunity Atphylumlevel Ascomycotadominatedsoilfungalcommunity anditsaveragerelativeabundancewasinsensitivetocontinuouscroppingofgreenhousecucumber Atorderlevel Microascales Pezizales Norank p AscomycotaandSordarialestogetherdominatedfungalcommunity Atgenuslev el Pseudallescheria Lasiobolidium OchroconisandChaetomiumwerethepredominantmembersinfungalcommuni ty Continuouscroppingofgreenhousecucumbersignificantlychangedaveragerelativeabundancesofthesedomi nantcommunitymembers Meanwhile mostofthesedominantcommunitymemberssignificantlycorrelatedtosoil physicochemicalvariables RDAanalysisindicatedthatsoilnitrateandavailablepotassiumandorganicmatercon tentswerethemostimportantcontributorstothealterationofsoilfungalcommunitystructure Inconclusion there sultsdemonstratedsoilfungalabundanceandcommunitystructureasaffectedbycontinuouscroppingofgreenhouse cucumber Keywords Cucumber Continuouscropping Fungiabundance Communitystructure 设 施 蔬 菜 栽 培 是 现 代 农 业 生 产 的 重 要 组 成 部 分 能 够 显 著 提 高 自 然 资 源 利 用 效 率 增 加 农 民 经 济 收 益 1 中 国 是 全 世 界 最 大 的 设 施 蔬 菜 生 产 国 且 种 植 规 模 仍 以 每 年10 左 右 的 速 度 增 长 2014 年 全 国 设 施 蔬 菜 种 植 面 积 达 到386 10 4 hm 2 产 值 超7000 亿 元 从 业 人 员4000 万 以 上 2 根 据 农 业 农 村 部 全 国 设 施 蔬 菜 重 点 区 域 发 展 规 划 2015 2020 年 到2020 年 全 国 将 新 增 设 施 蔬 菜 生 产 面 积7 0 10 4 hm 2 总 产 值 超 过10000 亿 元 其 收 入 占 农 民 人 均 纯 收 入10 以 上 在 近 年 来 农 业 供 给 侧 结 构 性 改 革 的 大 背 景 下 促 进 设 施 蔬 菜 行 业 的 提 质 增 效 和 健 康 发 展 对 于 解 决 三 农 问 题 促 进 返 乡 就 业 和 实 现 乡 村 振 兴 的 战 略 目 标 具 有 重 要 意 义 然 而 就 整 个 设 施 蔬 菜 产 业 链 而 言 在 生 产 环 节 由 于 长 期 集 约 化 种 植 所 带 来 的 连 作 障 碍 问 题 依 然 是 限 制 我 国 设 施 蔬 菜 产 业 可 持 续 发 展 的 重 要 瓶 颈 之 一 3 因 此 迫 切 需 要 阐 明 设 施 蔬 菜 连 作 障 碍 形 成 机 理 集 约 化 设 施 蔬 菜 栽 培 呈 现 土 壤 耕 作 频 繁 复 种 指 数 高 和 水 肥 供 应 量 大 的 显 著 特 点 菜 农 受 利 益 驱 使 长 期 连 作 种 植 导 致 土 壤 恶 化 病 虫 害 猖 獗 经 济 产 量 降 低 和 品 质 下 降 等 严 重 问 题 健 康 的 土 壤 环 境 是 作 物 高 产 高 效 和 农 业 可 持 续 发 展 的 基 础 尽 管 不 同 作 物 品 种 或 地 区 之 间 的 连 作 障 碍 机 理 可 能 存 在 差 别 但 主 要 源 自 土 壤 4 土 壤 是 组 分 多 样 化 具 有 高 度 异 质 性 和 复 杂 性 且 易 于 扰 动 的 生 态 系 统 长 期 连 作 常 常 导 致 土 壤 性 质 劣 变 并 对 作 物 生 长 发 育 形 成 负 反 馈 调 节 5 6 阐 明 设 施 蔬 菜 连 作 条 件 下 土 壤 障 碍 因 子 类 型 是 理 清 连 作 障 碍 机 理 并 发 展 形 成 高 效 的 连 作 土 壤 障 碍 因 子 消 减 技 术 的 重 要 前 提 早 前 的 学 者 也 从 设 施 连 作 土 壤 理 化 和 生 化 性 质 变 化 角 度 得 到 了 大 量 研 究 结 论 诸 如 土 壤 物 理 结 构 恶 化 土 壤 板 结 和 团 聚 体 稳 定 性 降 低 养 分 不 均 衡 吸 收 和 作 物 根 区 养 分 亏 缺 土 壤 酸 化 和 次 生 盐 渍 化 土 壤 酶 活 性 衰 减 化 感 自 毒 作 用 土 传 致 病 菌 滋 生 和 根 结 线 虫 富 集 等 7 8 微 生 物 是 土 壤 生 态 系 统 的 重 要 成 员 其 在 遗 传 结 构 和 功 能 上 具 有 高 度 的 多 样 性 有 效 驱 动 着 有 机 质 分 解 养 分 循 环 污 染 物 降 解 和 能 量 流 动 等 一 系 列 土 壤 生 物 学 过 程 同 时 在 抑 制 土 传 病 害 和 维 持 作 物 健 康 方 面 发 挥 重 要 作 用 随 着 分 子 生 物 学 技 术 的 进 步 和 组 学 技 术 的 应 用 土 壤 微 生 物 及 其 群 落 组 成 和 结 构 在 连 作 种 植 条 件 下 的 行 为 变 化 特 征 越 来 越 受 到 研 究 者 的 关 注 研 究 业 已 证 明 长 期 连 作 能 够 显 著 改 变 土 壤 中 微 生 物 数 量 和 群 落 结 构 表 现 为 降 低 土 壤 微 生 物 多 样 性 并 随 着 连 作 年 限 延 长 土 壤 微 生 物 群 落 结 构 显 著 改 变 从 细 菌 型 向 真 菌 型 转 变 土 传 病 害 显 著 增 加 9 15 进 一 步 研 究 显 示 长 期 连 作 导 致 土 壤 微 生 物 群 落 结 构 受 到 破 坏 种 间 互 作 呈 现 无 序 和 弱 化 的 状 态 且 有 益 微 生 物 或 具 有 潜 在 生 防 能 力 的 微 生 物 丰 度 降 低 对 土 传 致 病 菌 的 竞 争 能 力 下 降 16 24 然 而 微 生 物 受 作 物 种 类 品 种 土 壤 类 型 质 地 地 理 环 境 和 气 候 耕 作 和 栽 培 条 件 养 分 供 应 等 各 种 因 素 影 响 较 大 不 同 地 区 间 土 壤 微 生 物 种 类 数 量 多 样 性 和 组 成 结 构 等 存 在 明 显 差 异 因 而 其 对 连 作 种 植 的 响 应 特 征 可 能 存 在 差 别 豫 北 地 区 是 河 南 省 划 定 的 蔬 菜 种 植 产 业 优 势 区 但 区 域 内 设 施 蔬 菜 连 作 障 碍 的 土 壤 微 生 态 学 机 理 迄 今 为 止 鲜 有 报 道 鉴 于 此 以 黄 瓜 这 一 传 统 的 设 施 蔬 菜 主 栽 作 物 为 研 究 对 象 通 过 采 集 具 有 不 同 黄 瓜 连 作 年 限 的 土 壤 样 品 结 合Real timePCR 和 高 通 量 测 序 等 技 术 手 段 研 究 了 设 施 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 数 量 和 群 落 结 构 的 影 响 旨 在 为 196 华 北 农 学 报 35 卷 阐 明 区 域 内 设 施 蔬 菜 连 作 障 碍 机 理 和 发 展 相 关 的 连 作 土 壤 障 碍 因 子 消 减 技 术 提 供 帮 助 1 材 料 和 方 法 1 1 试 验 区 概 况 研 究 区 域 为 河 南 省 新 乡 市 牧 野 区 朱 庄 屯 村 地 理 坐 标35 21 12 N 113 55 2 E 平 均 海 拔 约 56m 供 试 土 壤 为 壤 质 潮 土 该 区 地 处 黄 河 中 下 游 属 于 暖 温 带 大 陆 性 季 风 气 候 四 季 分 明 雨 热 同 季 降 水 集 中 年 均 气 温14 全 年 无 霜 期220d 年 均 降 水 量573 4mm 水 资 源 丰 富 土 层 深 厚 土 壤 肥 沃 设 施 蔬 菜 方 面 主 要 栽 培 黄 瓜 番 茄 辣 椒 和 茄 子 等 种 植 结 构 相 对 单 一 且 大 多 处 于 长 期 连 续 种 植 状 态 连 作 障 碍 问 题 突 出 枯 萎 病 黄 萎 病 和 青 枯 病 等 土 传 病 害 较 为 普 遍 1 2 试 验 设 计 和 样 品 采 集 在 试 验 区 内 选 择 连 作 年 限 分 别 为1 5 10 15 20a 的 黄 瓜 种 植 大 棚 各3 个 用 土 钻 按 五 点 取 样 法 在 每 个 棚 内 采 集 混 合 样 品1 个 采 样 深 度 为0 20cm 即 每 个 连 作 年 限 处 理 下 共 得 到 了 相 当 于3 次 重 复 的 土 壤 样 本 5 个 连 作 年 限 处 理 分 别 用CC1 CC5 CC10 CC15 和CC20 表 示 CC1 地 块 前 茬 作 物 为 玉 米 2017 年 春 季 开 始 转 为 温 室 黄 瓜 生 产 土 样 采 集 在2017 年 秋 季 黄 瓜 收 获 时 进 行 以 尽 可 能 排 除 植 株 根 系 和 其 他 一 些 农 业 管 理 措 施 对 土 壤 样 本 的 潜 在 影 响 将 采 集 的 新 鲜 土 样 去 除 石 块 动 植 物 残 体 等 杂 质 后 装 入 干 净 的 密 封 袋 带 回 实 验 室 过 1mm 筛 将 过 筛 后 土 壤 分 成3 份 一 份 储 存 于 80 冰 箱 内 用 于 后 续 的 微 生 物 分 子 生 物 学 分 析 一 份 在 室 温 下 风 干 用 于 测 定 土 壤 常 规 理 化 性 质 另 一 份 立 刻 用 于 测 定 土 壤 矿 质 氮 含 量 和 相 关 生 化 性 质 供 试 土 壤 理 化 和 生 化 性 质 测 定 方 法 见Liu 等 25 的 报 道 为 最 大 限 度 地 消 除 不 同 地 块 和 年 份 间 种 植 和 管 理 措 施 对 土 壤 取 样 和 后 续 数 据 分 析 的 影 响 本 研 究 中 所 有 温 室 地 块 均 来 自 相 同 的 农 民 种 植 合 作 社 彼 此 相 距 较 近 且 一 直 采 用 当 地 统 一 的 耕 作 种 植 和 农 艺 管 理 方 法 具 体 细 节 见 文 献 25 1 3 土 壤 真 菌 数 量 测 定 按 产 品 说 明 书 上 的 步 骤 使 用PowerSoilDNA 试 剂 盒 提 取 微 生 物 总DNA 采 用1 琼 脂 糖 凝 胶 电 泳 和 分 光 光 度 法 检 测DNA 的 质 量 和 纯 度 将 提 取 的DNA 溶 解 在50 L 洗 脱 缓 冲 液 中 并 于 20 冰 箱 中 保 存 备 用 真 菌PCR 扩 增 采 用18SrRNA 基 因 V5 V7 区 特 异 性 通 用 引 物 对SSU0817F 1196R 26 荧 光 定 量PCR 采 用ABI7500 实 时 定 量PCR 仪 进 行 每 个 土 样 重 复3 次 扩 增 体 系 20 L 如 下 10 0 L ChamQ SYBR Color qPCR Master Mix 2 引 物 各0 8 L 5 mol L 2 LDNA 模 板 6 4 LddH 2 O 扩 增 条 件 为 95 5min 预 变 性 94 5s 55 30s 72 40s 30 个 循 环 在 每 一 循 环 退 火 阶 段 收 集 荧 光 实 时 检 测 反 应 并 且 记 录 荧 光 信 号 变 化 得 出 扩 增 产 物 熔 解 曲 线 所 得 产 物 用 1 琼 脂 糖 凝 胶 电 泳 检 测 扩 增 片 段 大 小 为425bp 通 过 熔 解 曲 线 验 证 扩 增 专 一 性 扩 增 产 物 经 纯 化 后 并 连 接 至pMD18 T 克 隆 载 体 上 转 化 大 肠 杆 菌 挑 取 转 化 后 平 板 上 的 白 色 单 克 隆 提 取 质 粒 测 序 确 定 插 入DNA 片 段 是 否 正 确 采 取10 倍 梯 度 稀 释 标 准 质 粒 用10 2 10 7 稀 释 液 制 备 标 准 曲 线 确 定 阈 值 和 基 线 绘 制 标 准 曲 线 横 坐 标 为 基 因 拷 贝 数 的 常 用 对 数 纵 坐 标 为 荧 光 定 量PCR 测 得 的Ct 值 PCR 扩 增 效 率93 96 标 准 曲 线R 2 为0 9994 通 过Ct 值 计 算 待 测 样 品 中 真 菌 数 量 并 进 一 步 计 算 各 土 壤 样 品 的 真 菌 和 细 菌 数 量 比 值 细 菌 数 量 已 在 前 期 文 献 中 报 道 25 此 处 不 再 重 复 1 4 土 壤 真 菌 群 落 结 构 和 生 物 信 息 学 分 析 采 用 高 通 量 扩 增 子 测 序 方 法 Illumina Miseq PE300 高 通 量 测 序 平 台 评 估 不 同 连 作 年 限 处 理 下 土 壤 真 菌 的 多 样 性 和 群 落 结 构 以 土 壤 微 生 物 总DNA 为 模 板 进 行PCR 扩 增 扩 增 引 物 对 为SSU0817F 1196R 26 PCR 扩 增 体 系 20 L 为 4 L FastPfu Buffer 5 2 LdNTPs 2 5mmol L 0 4 LFast PfuPolymerase 0 2 LBovineserumalbumin 引 物 各0 8 L 5 mol L 10ng 模 板DNA 和11 2 L ddH 2 O PCR 扩 增 反 应 条 件 为 95 预 变 性3min 95 变 性30s 55 退 火30s 72 延 伸40s 35 个 循 环 最 后72 再 延 伸10min PCR 产 物 经 琼 脂 糖 凝 胶 电 泳 验 证 采 用AgaroseGelDNA 纯 化 试 剂 盒 进 行 纯 化 并 用 分 光 光 度 计 测 定 浓 度 最 后 将PCR 产 物 等 量 混 合 送 上 海 美 吉 生 物 医 药 科 技 有 限 公 司 进 行 高 通 量 测 序 将 高 通 量 测 序 下 机 原 始 序 列 进 行 双 端 序 列 拼 接 和 质 量 过 滤 使 用QIIME 软 件 分 析 27 对 序 列 进 行 质 控 删 除 尾 部 质 量 值20 以 下 长 度 小 于200bp 的 序 列 根 据 序 列 首 尾 两 端 的 标 签 和 引 物 区 分 样 品 并 调 整 序 列 方 向 序 列 标 签 允 许 的 错 配 数 为0 最 大 引 物 错 配 数 为2 将 序 列 分 配 至 不 同 处 理 样 品 使 用Uclust 的 方 法 按 照97 的 相 似 度 进 行 可 操 作 分 类 单 元 OperationaltaxonomicunitsOTU 聚 类 每 个OTU 中 数 量 最 多 的 序 列 被 挑 选 为 代 表 序 列 为 得 到 每 个OTU 对 应 的 物 种 分 类 信 息 采 用RDPclassi 1 期 李 玉 娇 等 温 室 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 数 量 和 群 落 结 构 的 影 响 197 fier 贝 叶 斯 算 法 对97 相 似 水 平 的OTU 代 表 序 列 进 行 分 类 学 比 对 以Silva128 18S Eukaryota 数 据 库 为 参 考 对OTU 代 表 序 列 进 行 比 对 分 类 鉴 定 分 类 置 信 度 阈 值 为70 本 研 究15 个 土 壤 样 本 总 计 获 得642 481 条 高 质 量 序 列 序 列 平 均 长 度 为 401bp 对 所 得 到 的 高 质 量 序 列 按 最 小 样 本 序 列 数 抽 平 每 个 土 壤 样 本31374 条 序 列 用 于 后 续 的 多 样 性 和 多 样 性 分 析 根 据OTU 列 表 中 各 样 品 物 种 丰 度 情 况 应 用 软 件MOTHUR 计 算 菌 群 多 样 性 指 数 使 用QIIME 软 件 对Weighted 的UniFrac 距 离 矩 阵 进 行UPGMA 聚 类 分 析 基 于Bray curtis 距 离 算 法 的 主 坐 标 分 析 Principalcoordinatesanaly sis PCoA 用 于 比 较 不 同 处 理 土 壤 真 菌 群 落 结 构 差 异 并 利 用 相 似 度 分 析 Analysisofsimilarities ANO SIM 检 验 处 理 间 真 菌 群 落 结 构 的 差 异 显 著 性 对 少 数 平 均 丰 度 较 高 且 在Silva 数 据 库 中 未 能 充 分 比 对 的 OTU 在NCBIGenBank 数 据 库 中 进 行 手 工 比 对 通 过Canoco4 5 软 件 对 土 壤 理 化 性 质 和 真 菌 群 落 结 构 及 多 样 性 进 行 冗 余 分 析 Redundancyanalysis RDA 1 5 数 据 处 理 试 验 数 据 计 算 和 图 表 绘 制 在Microsoft Excel 2007 和SigmaPlot12 0 软 件 上 进 行 使 用SPSS21 0 软 件 进 行 处 理 间 差 异 的 显 著 性 检 验 One way P 0 05 图 表 中 试 验 结 果 采 用 平 均 值 标 准 差 表 示 n 3 不 同 数 据 间 的 相 关 性 分 析 采 用 常 见 的 一 元 回 归 模 型 进 行 真 菌 丰 度 采 用 常 用 对 数 转 换 来 表 示 本 研 究 所 获 得 原 始 测 序 数 据 已 上 传 至NCBI SRA 数 据 库 登 录 号 为SRP145523 2 结 果 与 分 析 2 1 设 施 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 丰 度 和 真 细 比 的 影 响 温 室 黄 瓜 连 作 显 著 改 变 了 土 壤 真 菌 数 量 图1 较CC1 相 比 CC10 和CC15 真 菌 数 量 分 别 显 著 增 加 4 42 和4 18 但CC5 和CC20 处 理 均 无 显 著 差 异 各 处 理 土 壤 真 细 比 变 化 趋 势 与 真 菌 数 量 一 致 CC10 和CC15 处 理 较CC1 分 别 显 著 增 加3 45 和 3 77 同 时 回 归 分 析 证 明 土 壤 真 菌 数 量 和 真 细 比 均 表 现 出 随 连 作 年 限 延 长 先 增 加 后 降 低 的 抛 物 线 趋 势 P 0 05 不 同 小 写 字 母 表 示 差 异 显 著 P 0 05 表1 4 同 Differentsmalllettersmeansignificantdifference at0 05level ThesameasTab 1 4 图1 温 室 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 数 量 和 真 细 比 的 影 响 Fig 1 Effectsofcontinuouscroppingcucumber onsoilfungalabundanceandtheratiooffungitobacteria 2 2 设 施 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 群 落 多 样 性 和 多 样 性 的 影 响 由 表1 可 知 CC5 CC20 处 理 土 壤 真 菌 群 落 OTU 数 量 和 群 落 的Shannon Simpson Ace 和Chao1 指 数 总 体 上 与CC1 均 无 显 著 差 异 表 明 真 菌 群 落 的 多 样 性 并 不 受 温 室 黄 瓜 长 期 连 作 影 响 但 从 群 落 OTU 组 成 上 来 看 图2 CC1 CC20 各 处 理 真 菌 群 落 共 享 的OTU 数 量 为118 个 独 有 的OTU 数 量 5 个 处 理 依 次 为8 3 1 2 2 个 分 别 占 总 观 测 到OTU 数 量 的 5 52 2 12 0 73 1 48 和1 31 随 着 温 室 黄 瓜 连 作 年 限 延 长 群 落 中 独 有 的OTU 比 例 降 低 显 示 温 室 黄 瓜 连 作 改 变 了 真 菌 群 落 组 成 层 级 聚 类 图3 A 和PCoA 分 析 图3 B 证 明 温 室 黄 瓜 连 作 显 著 改 变 了 真 菌 群 落 的 多 样 性 且 各 连 作 年 限 处 理 间 真 菌 群 落 结 构 差 异 达 到 显 著 水 平 表1 温 室 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 群 落 多 样 性 的 影 响 Tab 1 EffectsofcontinuouscroppingcucumberonOTU based diversityofsoilfungalcommunity 处 理 Treatment OTU 数 量 NumberofobservedOTUs 多 样 性 指 数 diversityindex Shannon Simpson Ace Chao1 CC1 145 0 7 0ab 2 87 0 09ab 0 110 0 013ab 162 2 7 3a 164 0 10 5a CC5 141 0 2 6ab 2 81 0 02b 0 117 0 009a 168 6 3 6a 174 4 7 2a CC10 137 0 11 1b 2 88 0 05ab 0 111 0 007ab 159 9 18 0a 167 4 24 4a CC15 135 7 7 1b 3 00 0 09a 0 090 0 009c 149 7 8 0a 149 0 8 5a CC20 153 7 9 2a 3 01 0 13a 0 093 0 009bc 169 0 10 3a 168 6 10 4a 198 华 北 农 学 报 35 卷 图2 不 同 温 室 黄 瓜 连 作 年 限 下 土 壤 真 菌 群 落 共 有 和 独 有 的OTU 数 目 Fig 2 NumbersofsharedanduniqueOTUsin soilfungalcommunitiesintheconditionof variousyearsofcontinuouscroppingcucumber 2 3 设 施 黄 瓜 连 作 对 土 壤 真 菌 群 落 成 员 的 影 响 真 菌 群 落 中 平 均 相 对 丰 度 超 过1 的 真 菌 门 分 别 为 子 囊 菌 门 未 分 类 真 菌 Unclassified k Fungi 未 分 类 真 菌 Norank k Fungi 担 子 菌 门 纤 毛 门 和 未 分 类 真 核 生 物 Unclassified d Eukaryota 这6 个 门 共 占 总 回 收 序 列 量 的98 48 表2 其 中 子 囊 菌 门 是 所 有 供 试 土 壤 中 最 具 优 势 的 真 菌 门 其 平 均 相 对 丰 度 占 到 总 回 收 序 列 的87 22 但 各 连 作 年 限 处 理 下 子 囊 菌 门 的 平 均 相 对 丰 度 并 无 显 著 差 异 与 CC1 相 比 CC5 CC20 处 理 担 子 菌 门 平 均 相 对 丰 度 无 显 著 变 化 CC20 处 理 纤 毛 门 平 均 相 对 丰 度 较CC1 显 著 增 加302 20 但CC5 CC15 无 显 著 差 异 在 目 水 平 下 群 落 中 平 均 相 对 丰 度 超 过0 01 的 真 菌 目 共 有18 个 占 总 回 收 序 列 量 的98 20 表3 平 均 相 对 丰 度 超 过10 的 真 菌 目 共 有4 个 分 别 为 小 囊 菌 目 盘 菌 目 未 分 类 子 囊 菌 Norank p Ascomycota 和 粪 壳 菌 目 占 总 回 收 序 列 量 的 70 05 小 囊 菌 目 平 均 相 对 丰 度 在CC5 CC20 下 较CC1 分 别 显 著 增 加159 35 148 99 85 20 和60 20 且 整 体 上 随 连 作 年 限 延 长 先 增 加 后 降 低 温 室 黄 瓜 连 作 显 著 降 低 了 未 分 类 子 囊 菌 平 均 相 对 丰 度 CC5 CC20 与CC1 相 比 降 幅 分 别 达 到 54 62 40 45 55 46 和40 37 粪 壳 菌 目 平 均 相 对 丰 度 表 现 出 随 连 作 年 限 延 长 先 降 低 后 增 加 的 趋 势 CC5 CC10 和CC15 处 理 与CC1 相 比 分 别 显 著 降 低59 05 55 06 和30 27 而CC20 处 理 则 显 著 增 加34 54 与 此 同 时 爪 甲 团 囊 菌 目 肉 座 菌 目 和Conthreep 的 平 均 相 对 丰 度 也 均 随 着 连 作 年 限 延 长 呈 现 显 著 变 化 图3 土 壤 真 菌 群 落 在OTU 水 平 的 层 级 聚 类 A 和 主 成 分 分 析 B Fig 3 OTU basedhierarchicalclustering A andPCoAanalysis B ofsoilfungalcommunity 表2 温 室 黄 瓜 连 作 对 门 水 平 下 土 壤 真 菌 群 落 成 员 平 均 相 对 丰 度 的 影 响 Tab 2 Effectsofcontinuouscroppingcucumberonaveragerelativeabundancesoffungalcommunitymembersatphylumlevel 门 Phylum 平 均 相 对 丰 度Averagerelativeabundance CC1 CC5 CC10 CC15 CC20 平 均Mean 子 囊 菌 门Ascomycota 87 32 4 32a 89 36 0 48a 86 79 1 56a 86 69 1 38a 85 97 2 75a 87 22 未 分 类 真 菌Unclassified k Fungi 4 15 2 52ab 1 26 0 55c 5 77 0 89a 3 14 0 70bc 1 80 0 23bc 3 22 未 分 类 真 菌Norank k Fungi 3 43 1 62a 1 80 0 56b 3 73 0 2