长期施肥对棕壤丛枝菌根真菌群落结构及其侵染的影响

摘要

[目的]丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌有改善根际土壤环境、促进植物对养分的吸收、增强植物抗逆性和增加农作物产量等重要作用.本研究旨在探明长期施肥条件下玉米-大豆轮作棕壤丛枝菌根真菌群落结构、对玉米根系侵染的变化及其影响因素.[方法]以沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验(38年)耕层(0-20 cm)土壤为材料,于2016年6月选取其中6个施肥处理:(1)不施肥处理(CK);(2)单施化学氮肥(N);(3)施用化学氮磷肥(NP);(4)施用化学氮磷钾肥(NPK);(5)单施有机肥(M);(6)有机肥和化学氮磷肥配施(MNP),采用PCR-DGGE、克隆测序及台盼蓝染色法,分析土壤和玉米根系定殖的AM真菌群落结构及侵染率,并结合环境因素进行冗余分析和典型对应分析.[结果]施用有机肥处理土壤的碱解氮(AHN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)和可溶性有机碳(D0G)含量显著高于单施化肥和不施肥处理,且趋势为:有机肥处理＞化肥处理＞不施肥处理;与不施肥处理相比,单施化肥处理显著降低了土壤pH值,而施用有机肥处理显著提高了土壤pH值.通过PCR-DGGE及割胶测序,从土壤中得到AM真菌条带22条,根系AM真菌条带仅9条,共分离出13个0TU,从土壤样品中分离的AM真菌种群主要为球囊霉菌和巨孢囊霉属,而侵染玉米根系的AM真菌只有球囊霉菌.聚类分析表明长期不同施肥将棕壤中AM真菌分为了三大类群,分别为单施氮肥处理、施用有机肥处理和其他处理;根系AM真菌分为三大类群,第一类群NPK处理、第二类群为M处理和NP处理、第三类群为其他施肥处理.施用有机肥处理AM真菌的孢子密度显著高于单施化肥和不施肥处理,趋势为:有机肥处理＞化肥处理＞不施肥处理.各施肥处理AM真菌侵染率趋势为:NPK处理＞施用有机肥处理＞其他施肥处理.冗余分析结果表明棕壤AM真菌多样性与土壤理化性质无相关性,而孢子密度与土壤AHN、NH4+-N、AP、AK、D0C及土壤含水量呈显著正相关;侵染率与土壤NO3-N呈显著正相关;侵染率与孢子密度之间呈显著正相关;AM真菌的多样性与孢子密度和侵染率之间没有相关性.典型对应分析表明AHN、AK、D0C、NH4+-N对AN真菌的群落组成影响显著.[结论]长期施肥通过改变土壤理化性质,从而对棕壤AM真菌的群落结构产生了显著影响,进而对AM真菌的侵染产生影响.