间作西瓜对甘蔗产量效益和根际土壤理化性质及微生态的影响

摘要

分析甘蔗间作西瓜对甘蔗产量、总经济效益、根际土壤生态及理化性质的影响,旨在探究甘蔗间作西瓜模式的生态效应,为进一步推广及应用甘蔗间作西瓜模式提供理论依据和技术支撑。基于传统和现代高通量测序技术,分析间作和单作甘蔗产量、总经济效益、根际土壤理化性质及根际土壤细菌群落结构变化。与甘蔗单作(CK)相比,甘蔗间作西瓜(TM)具有提高甘蔗产量和总经济效益的效果;对甘蔗根际土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量无显著影响;同时,甘蔗间作西瓜对甘蔗根际土壤细菌多样性和丰富度亦无显著影响。另一方面,门分类水平,甘蔗间作西瓜虽然增加了放线菌门(Actinobacteria)和其他(others)门类优势细菌的相对丰度占比,但亦缺失了浮霉菌门(Planctomycetes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等门类优势细菌的富集;属分类水平,热酸菌属(Acidothermus)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、norank_o_SC-I-84、Bryobacter、链霉菌属(Streptomyces)、norank_f_DA111、Candidatus_Solibacter、酸杆菌属(Acidibacter)和norank_f_Acidobacteriaceae_Subgroup_1_则是甘蔗单作(CK)模式下甘蔗根际土壤中特有的优势细菌属;与之相比,小单孢菌属(Micromonospora)、norank_f_Anaerolineaceae、unclassified_f_Micrococcaceae、norank_o_JG30-KF-CM45、norank_f_Elev-16S-1332、norank_c_Actinobacteria、卢得曼氏菌属(Luedemannella)、unclassified_f_Intrasporangiaceae、norank_f_Nitrosomonadaceae、unclassified_f_Nocardioidaceae、norank_c_S085和Defluviicoccus则是甘蔗间作西瓜(TM)模式下,甘蔗根际土壤中特有的优势细菌属。基因功能预测结果显示,甘蔗间作西瓜并没有显著改变甘蔗植株根际土壤细菌的主体功能。与甘蔗单作相比,甘蔗间作西瓜具有提高甘蔗产量和总经济效益的效果;虽然没有显著改变甘蔗根际土壤理化性质,同时亦没有显著提升甘蔗根际土壤细菌多样性、丰富度以及细菌主体功能,仅改变了部分甘蔗根际土壤细菌的群落组成,富集了诸如小单孢菌属(Micromonospora)等特有的优势细菌属。综上所述,甘蔗间作西瓜有助于提高甘蔗产量和总经济效益,虽不能显著提升甘蔗根际土壤肥力,但亦没有造成甘蔗根际土壤细菌生态功能失衡或劣化,只是改变了部分甘蔗根际土壤细菌群落组成,但间套作西瓜富集的特有优势细菌属,诸如小单孢菌属(Micromonospora)属细菌是具有增强甘蔗植株抗性功能的有益细菌属。