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中国农业科学
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路文如

半月刊

0578-1752

zgnykx@mail.caas.net.cn

010-82109808 82106279

100081

北京中关村南大街12号

中国农业科学/Journal Scientia Agricultura SinicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为综合性农牧业科学学术刊物。主要发表我国农牧业科学在基础理论和应用技术方面的学术论文、重要科研成果和专题报告及各学科研究进展综述等。主要栏目有作物栽培的理论与实践、作物育种与品种资源、生物技术、植保、土肥、畜牧、兽医、研究简报等。读者对象为农牧业科技工作者、农业院校师生和农业管理干部。
正式出版
收录年代

    新疆冬小麦品种资源主要产量性状全基因组关联分析

    马艳明娄鸿耀张胜军王威...
    3487-3499页
    查看更多>>摘要：[目的]高产是小麦育种的永恒主题,利用全基因组关联分析发掘控制小麦产量性状的QTL区段及优异基因,为小麦分子标记辅助选择育种提供理论依据和标记信息.[方法]以新疆本地 188 个冬小麦品种资源为材料,利用小麦 55K SNP芯片进行全基因组扫描,通过对6个不同环境下的株高、穗长、小穗数、可育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽、籽粒长/宽比 9 个产量相关性状进行表型鉴定,利用 6 个环境下各性状数据及最佳线性无偏预测(BLUP)数据,基于混合线性模型(MLM)对表型和基因型进行全基因组关联分析.[结果]经主成分分析,将188个材料分为地方品种和育成品种2个亚群;利用6个环境下各性状数据,9个性状共检测到1 309个显著性SNP标记,其中,每个显著性SNP位点可解释7.259%—70.792%的表型变异.利用BLUP数据,9个性状共检测到66个显著性位点,同时与2个性状关联的共有SNP位点有5个,贡献率波动范围为 8.498%—21.877%.将同时与 2 个性状或 2 个以上环境关联到的重复位点作为稳定的显著性关联位点,9 个性状共检测到 38 个稳定关联位点,包括株高重复位点 5 个,穗长重复位点 10 个,小穗数重复位点 10 个,结实小穗数重复位点 6个,穗粒数重复位点 6 个,千粒重重复位点 1 个,可解释 9.10%—23.81%的表型变异.将这 38 个位点与已发布小麦基因组位点比对,仅找到 3 个与本研究关联重复位点位置相近、且有注释基因功能的基因,分别是:2A染色体上与株高关联位点AX-108794050 距离相近的 TraesCS2A01G448800,与转录因子 bHLH71 的代谢合成有关;1A 染色体上与穗长关联位点AX-110689765 距离相近的TraesCS2A01G448800,与蛋白质编码有关;4B染色体上与千粒重关联位点AX-110399975 距离相近的TraesCS4B01G031100,与编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SD1-8 有关,参与对细胞增殖与分化的调控.[结论]检测到 38个与小麦产量性状关联的QTL位点,关联的优良等位基因具有降低株高、增加穗长、小穗数、可育小穗数、穗粒数和千粒重的作用.

    小麦产量性状SNP标记关联分析候选基因

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    甘薯苗期氮高效利用性状的GWAS分析及候选基因的筛选与验证

    于永超范文静刘明张强强...
    3500-3510,中插1-中插4页
    查看更多>>摘要：[目的]解析甘薯氮高效利用的遗传机制,挖掘氮利用性状的关联位点及氮高效候选基因,为甘薯氮高效型分子育种、品种遗传改良提供支持.[方法]以来自世界各地的129个甘薯栽培种为材料,设置缺氮(0 mmol·L-1 纯氮)和正常氮(14 mmol·L-1纯氮)处理,采用水培试验对甘薯苗期地上部生物增加量、地下部生物增加量、地上部氮累积量、地下部氮累积量、地上部氮生理利用效率和地下部氮生理利用效率共 6 个表型性状进行基于混合线性模型(mixed linear model,MLM)的全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS).根据分析结果确定氮高效候选基因,并对候选基因进行RT-qPCR验证.[结果]6个甘薯苗期氮高效利用性状在正常氮和缺氮处理条件下存在着广泛变异.其中,缺氮处理条件下,地上部生物增加量变异系数最大,为 69.5%;地下部氮生理利用效率变异系数最小,为 12.1%.除地下部氮生理利用效率外,其他 5 个性状彼此均显著相关.GWAS定位到与地上部生物增加量、地下部生物增加量、地下部氮累积量和地上部氮生理利用效率 4 个性状显著关联的 134 个区段内 888 个SNP位点.筛选、过滤得到与地上部氮生理利用效率显著关联且可靠性较高的 10 个区段内的 93 个 SNP 标记,基因注释得到 6 个甘薯氮高效候选基因.RT-qPCR 验证认为 3 个候选基因(itf01g08120.t1、itf01g22030.t1和itf01g22100.t2)分别编码谷氨酸脱氢酶、NPH3蛋白和TIP41-like蛋白,具有进一步研究价值.[结论]在129份甘薯种质资源中共检测到888个与甘薯苗期氮高效利用性状关联的SNP位点,其中,与地上部氮生理利用效率显著相关的SNP位点93个,筛选、鉴定到6个甘薯氮高效利用的候选基因.itf01g08120.t1、itf01g22030.t1和itf01g22100.t2存在进一步研究价值.

    甘薯氮肥利用效率氮高效基因全基因组关联分析RT-qPCR

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    不同控释氮素比例对夏玉米叶片衰老和籽粒灌浆特性的影响

    于浩东初振宇汪顺源郭艳青...
    3511-3529页
    查看更多>>摘要：[目的]及时有效地供应氮素可以延缓叶片衰老,改善籽粒灌浆特性,提高玉米产量.研究不同控氮比例控释肥对夏玉米衰老特性、籽粒灌浆特性及产量的影响,探究适合黄淮海地区夏玉米生产的适宜控氮比例,为黄淮海地区夏玉米种肥同播技术提供科学依据.[方法]2019-2021 年,选用中早熟品种登海 518(DH518)和中晚熟品种登海 605(DH605)为试验材料.氮肥类型为控释尿素和普通尿素掺混、普通尿素.设置 10%(T1)、20%(T2)、30%(T3)、40%(T4)和 50%(T5)5个控氮比例处理,以普通尿素(CK)处理为对照,探讨不同控氮比控释肥对夏玉米衰老特性和籽粒灌浆特性的影响.[结果]不同控氮比控释肥可以显著提高夏玉米产量,其中,30%控氮比的控释肥效果最佳.与普通尿素相比,不同控氮比控释肥均可显著增加叶面积指数(LAI)和叶片SPAD值,提高叶片抗氧化酶活性,改善籽粒灌浆特性.控氮比为30%的控释肥较其他处理显著提高夏玉米生育后期叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,降低叶片丙二醛(MDA)积累量,延缓叶片衰老;显著提高灌浆速率最大时的生长量(Wmax)、最大灌浆速率(Gmax)和灌浆活跃期(P)天数,提高成熟期籽粒脱水速率,改善籽粒灌浆特性;从而增加籽粒干物质积累,提高籽粒千粒重,进而提高产量.相关性分析表明,产量与Wmax、Gmax呈显著正相关关系.Wmax和Gmax与SOD、POD活性呈显著正相关关系,而与MDA含量呈显著负相关关系;籽粒脱水速率和籽粒灌浆速率与叶片SOD、CAT活性呈极显著正相关,与叶片MDA含量呈极显著负相关;籽粒含水量与叶片SOD、CAT活性呈极显著负相关,与叶片MDA含量呈极显著正相关.因此,施用控释肥可以通过提高叶片抗氧化酶活性,显著改善籽粒灌浆特性,从而提高夏玉米产量.两品种叶片衰老特性、籽粒灌浆特性和产量等对于不同比例控释肥的响应基本一致,均为控氮比 30%的控释肥效果最佳.[结论]控释氮肥可显著提高叶片抗氧化酶活性,延缓叶片衰老,改善籽粒灌浆特性,从而提高玉米产量,其中,控释氮素30%增产效果最好.

    夏玉米控释肥控氮比籽粒灌浆特性衰老特性产量

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    未来气候变化对中国马铃薯种植气候适宜性的影响

    张志良和志豪茹晓雅蒋腾聪...
    3530-3542页
    查看更多>>摘要：[目的]马铃薯作为中国第四大主粮作物,其适宜性评价对保障国家粮食安全具有重要意义.本研究基于气候数据,构建集成物种分布模型预测中国未来时期马铃薯气候适宜区,为优化中国马铃薯种植提供重要科学参考.[方法]利用 6 种全球气候模式(global climate models,GCMs)未来气候数据驱动5种物种分布模型(species distribution models,SDMs),集成模拟预测未来 4 种温室气体排放情景(ssp126、ssp245、ssp370、ssp585)下,中国历史上(1970-2000 年)和 4 个未来时期(2021-2040、2041-2060、2061-2080、2081-2100年)的马铃薯气候适宜区时空分布特征.[结果](1)最湿月份的降水量、最暖月份的最高温度,以及最冷季度的平均温度是影响中国马铃薯气候适宜度的主要气象因子,对模拟结果的贡献率分别为 54.7%、21.4%和 18.1%.(2)4 种温室气体排放情景下对于各适宜等级区域的预测结果变化基本一致,都呈现适宜区、低适宜区面积变大而高适宜区面积变小的趋势,仅在海南、西藏、新疆等地局部存在种植气候不适宜区.马铃薯适宜种植区(适宜区和高适宜区)的面积在各种情况下均超过50%.(3)在未来各时期马铃薯种植低适宜区和适宜区面积将大幅增加,而高适宜区面积则呈下降趋势,各适宜等级区域面积总体依旧保持:适宜区＞低适宜区＞高适宜区.(4)随着温室气体排放等级的提高,中国马铃薯高适宜区将大幅减小.从空间分布上看,中国马铃薯种植高适宜区主要以东北地区、甘肃地区、新疆西部,以及西南部分区域为主;从时间顺序上看,陕西北部、长江中下游区域、内蒙古中西部等区域受未来气候变化影响较大,马铃薯气候适宜度减小趋势明显.[结论]利用构建的集成物种分布模型预测了未来时期中国马铃薯气候适宜区时空分布特征.根据模型模拟结果,建议东北、甘肃、西南等地区可以作为未来马铃薯的主要种植区域,新疆等地区可以作为主要发展区域,其他地区应按照当地情况优先发展其他粮食和经济作物.

    马铃薯气候变化全球气候模式物种分布模型气候适宜性

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    不同耕作措施对宁南地区土壤物理性质及作物产量的影响

    李荣鄢慧芳张龙苗芳芳...
    3543-3555页
    查看更多>>摘要：[目的]针对宁夏南部旱地降水不足、耕层浅薄、作物产量低等问题,探讨不同耕作措施对宁南地区土壤物理性质及作物产量的影响,为合理改善旱地耕层土壤结构、选用适宜耕作措施和作物增产增效提供一定的理论支撑.[方法]以马铃薯和春小麦为供试作物,在宁南旱区开展 2 年(2019-2020 年)大田试验,设置 2 种耕作方式(翻耕和深松)和 4 种耕作深度(20、30、40 和 50 cm),分别为传统翻耕深度 20 cm、深翻耕 30 cm、深松 30 cm、深松 40 cm、深松 50 cm等 5 种不同耕作措施,以传统翻耕深度20 cm处理为对照,研究不同耕作方式结合深度措施对作物收获期土壤容重、生育期土壤紧实度与水分、生育期作物生物量、产量和水分利用效率的影响.[结果]深松 50 cm处理能显著降低马铃薯季和春小麦季 0-60 cm层土壤容重,平均分别较对照显著降低 6.49%和 6.94%.马铃薯季和春小麦季各处理生育期平均土壤紧实度均以深松50 cm处理最低,分别较对照显著降低 19.32%和 8.11%.深松 50 cm处理对提高马铃薯和春小麦季作物各生育期 0-100 cm层土壤蓄水量效果最佳,平均分别较对照显著提高 13.58%和 25.66%.在作物整个生育期,马铃薯季和春小麦季各生育期作物干物质累积量均以深松40 cm处理最高.马铃薯季和春小麦季不同耕作处理下作物产量、纯收益和水分利用效率均以深松40 cm处理最高,马铃薯季分别较对照显著增加15.20%、18.90%和9.10%,春小麦季分别显著增加59.24%、88.20%和28.98%.不同耕作方式结合深度对土壤蓄水量、作物生物量及产量均呈极显著影响,而土壤容重和紧实度受耕作方式影响显著.[结论]不同耕作方式结合深度措施可显著改善土壤耕层结构,提高作物生育期土壤蓄水量,进而实现马铃薯和春小麦季作物产量和水分利用效率的提高,其增产增收效果以深松40 cm处理较好,可在宁南地区马铃薯和春小麦高产高效栽培中进一步推广应用.

    耕作方式耕作深度土壤物理性状土壤水分作物产量

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    拟轮枝镰孢荧光标记与侵染结构观察

    哈丹丹郑红霞张振昊竺利红...
    3556-3573页
    查看更多>>摘要：[目的]以玉米穗腐病优势病原菌和伏马毒素主要产毒菌拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)为研究对象,构建组成型表达绿色荧光蛋白GFP、红色荧光蛋白DsRED、过氧化物酶体靶向标记蛋白DsRED-PTS1和细胞骨架F-actin结合蛋白LifeAct-GFP的荧光菌株,观察拟轮枝镰孢侵染玉米须表皮的穿透结构,明确拟轮枝镰孢侵染结构形成的调控机制和影响因素.[方法]通过农杆菌介导的遗传转化方法将荧光表达载体pCOM-GFP、pCOM-DsRED、pCOM-DsRED-PTS1和pCOM-LifeAct-GFP分别导入拟轮枝镰孢野生型菌株D85-2中,PCR鉴定含有目标基因的转化子,激光共聚焦显微镜观察各荧光蛋白的表达和分布;接种玉米须观察侵染结构;赛璐酚膜模拟植物表皮穿透试验,观察穿透结构和F-actin的动态组装;使用F-actin聚合抑制剂Latrunculin A、三环唑和活性氧抑制剂DPI(diphenyleneiodonium chloride)检测穿透结构形成的影响因素.[结果]建立了以遗传霉素G418 为抗性标记的遗传转化方法;FV-GFP和FV-DsRED菌株分别具有清晰、明亮的绿色荧光和红色荧光,FV-DsRED-PTS1菌株中红色荧光呈圆点状分布,符合真菌中过氧化物酶体的分布特征,FV-LifeAct-GFP菌株孢子和菌丝内部具有丝絮状绿色荧光,符合真菌中 F-actin 蛋白的分布特征;玉米须表皮侵染过程中观察到菌丝顶端膨大类似附着枝侵染结构;赛璐酚膜模拟穿透试验观察到穿透结构中 F-actin 蛋白的成环组装;药物胁迫试验表明,穿透结构的形成受F-actin蛋白聚合和活性氧调控.同时,三环唑能够抑制穿透.[结论]构建了 4 种荧光标记菌株,细胞定位清晰,具有正常的生长表型和致病力,能够满足致病机制相关研究需求;明确了拟轮枝镰孢在侵染玉米时能够形成一种菌丝顶端膨大的类似附着枝状的侵染结构;确定了 F-actin 成环聚集、细胞骨架组装和活性氧调控是影响拟轮枝镰孢侵染结构形成的关键因素.

    拟轮枝镰孢荧光标记过氧化物酶体侵染结构细胞骨架活性氧

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    柑橘黄化花叶病毒的实时定量PCR检测及其在寄主植株中的时空分布规律

    曹鹏许建建李楚欣王新亮...
    3574-3584页
    查看更多>>摘要：[背景]柑橘黄化花叶病毒(citrus yellow mosaic virus,CYMV)是首先发现于印度并对其柑橘产业造成严重危害的一种杆状DNA病毒.目前,CYMV已被美国、日本、新西兰、欧洲和地中海地区列入检疫性有害生物名单,具有传入我国的潜在风险.[目的]建立 CYMV 的实时荧光定量 PCR(real-time quantitative PCR,qPCR)检测体系;筛选 CYMV敏感柑橘品种;明确CYMV在寄主植株中的时空分布规律,为该病毒的监控提供技术支持.[方法]根据NCBI中CYMV外壳蛋白(coat protein,CP)基因保守序列,利用软件Primer Premier 5 设计qPCR检测引物 8 对,通过常规PCR筛选扩增效果好、特异性强的引物.通过对引物浓度、退火温度等反应条件优化,建立 CYMV 的 qPCR 检测体系,并进一步通过对不同柑橘病原的检测评价所建体系的特异性;以梯度稀释的 1.98×109-1.98 copies/μL的质粒标准品平行进行常规PCR及qPCR检测,评价所建方法的灵敏度;随机采集田间柑橘样品,平行进行常规PCR及qPCR检测,评价所建方法的适用性.将CYMV接种到玉环柚(Citrus grandis)、强德勒柚(C.grandis)、22 号枳(Poncirus trifoliata)等 15 个柑橘品种,进行症状观察和分子检测以筛选敏感指示植物.在接种后不同时间,分别自MV甜橙(C.sinensis)植株不同组织部位取样,以柑橘生长因子 1α基因为内参基因,利用所建体系进行qPCR检测,从而明确CYMV在寄主植株中的时空分布规律.[结果]建立了CYMV的qPCR检测体系,其最佳引物为CYMV-qF7/R7,最佳引物浓度为 200 nmol·L-1,最佳退火温度为 63℃.该检测体系的特异性强,检测灵敏度是常规PCR的 1 000 倍.对来自不同地区的 660 个田间柑橘样品的检测结果表明,qPCR检测与常规PCR检测结果一致,除阳性对照外均未检测到CYMV阳性植株.不同柑橘品种接种试验结果表明,15 个柑橘品种中,玉环柚和强德勒柚最早表现出强烈的黄化花叶典型侵染症状,可以作为敏感指示植物.qPCR检测结果表明,老叶中的 CYMV 滴度最高,老皮和根病毒滴度较高,嫩皮中的滴度较低.CYMV 在植株中的相对含量,7-9 月最高,此后逐月下降,并在次年 1 月达到最低值,从次年 2 月开始,CYMV的相对含量开始上升,与环境温度变化趋势一致.[结论]建立了特异性强、灵敏度高的CYMV实时荧光定量PCR检测方法,利用该方法明确了CYMV在寄主植株中的时空分布规律.此外,玉环柚和强德勒柚可作为CYMV敏感指示植物.

    柑橘黄化花叶病毒实时荧光定量PCR时空分布

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    紫云英与稻草还田替代部分化肥对双季稻产量和土壤活性有机碳的影响

    谢雪鲁艳红廖育林聂军...
    3585-3598页
    查看更多>>摘要：[目的]基于连续 4 年田间定位试验,探究紫云英与稻草翻压还田替代部分化肥对双季稻产量以及稻田土壤有机碳组分、碳库管理指数的影响.[方法]开展双季稻田间定位试验,测定早、晚稻产量及连续试验 4 年后的土壤有机碳和土壤高活性、中活性、活性及非活性有机碳含量,计算土壤碳库管理指数.试验设 6 个处理:(1)冬闲+氮、磷、钾化肥(CF);(2)翻压紫云英+氮、磷、钾化肥(MV);(3)冬闲+稻草低量还田+氮、磷、钾化肥(RSl);(4)冬闲+稻草高量还田+氮、磷、钾化肥(RSh);(5)翻压紫云英+稻草低量还田+氮、磷、钾化肥(MV+RSl);(6)翻压紫云英+稻草高量还田+氮、磷、钾化肥 MV+RSh).晚稻收获后,采集 0-15 cm耕层土壤,采用重铬酸钾法测定土壤有机碳含量,高锰酸钾氧化法测定土壤高活性(33 mmol·L-1)、中活性(167 mmol·L-1)、活性(333 mmol·L-1)有机碳含量.[结果]等氮磷钾养分投入量下,MV+RSh处理的双季稻产量与CF、RSl处理差异显著,其他处理间水稻产量无显著差异,双季稻总产量RSl处理最高,为13 347 kg·hm-2,MV+RSh处理最低,为 11 687 kg·hm-2.连续试验 4 年后,MV+RSh、RSh、MV+RSl、RSl、MV处理的土壤有机碳含量分别显著增加 42.0%、32.9%、29.9%、28.3%、26.3%(P＜0.05);各处理的土壤活性有机碳含量提高了 23.9%—56.4%,MV+RSh、RSh、MV+RSl、RSl、MV处理土壤非活性有机碳含量分别显著增加了 37.3%、28.6%、25.8%、24.1%、23.4%(P＜0.05).相比 CF 处理,MV+RSh、MV+RSl、MV、RSh、RSl 处理下土壤高活性有机碳含量增加了 12.3%—27.7%,中活性有机碳含量增加了 5.6%—20.0%,活性有机碳含量增加了 9.9%—26.3%.翻压紫云英和稻草还田显著提高了土壤碳库管理指数,CF、MV、RSl、MV+RSl、RSh、MV+RSh 处理使得土壤碳库管理指数增加了 25.5%—61.7%.[结论]连续 4 年等氮磷钾养分投入下,翻压紫云英、稻草还田替代部分化肥用量可以保证双季稻产量,提高土壤有机碳含量,且有利于增加土壤高活性、中活性、活性及非活性有机碳的含量,皆以MV+RSh处理增加最显著,与仅紫云英还田相比,仅稻草还田对增加土壤有机碳含量贡献更大.综上,在南方双季稻区,在一定替代范围内,紫云英和稻草还田可以减少化肥用量,保证水稻产量.

    紫云英还田稻草还田土壤有机碳土壤活性有机碳水稻产量

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    秸秆还田与花后灌溉提高春玉米产量及水氮利用效率

    王永亮胥子航李申梁哲铭...
    3599-3614页
    查看更多>>摘要：[目的]研究秸秆还田与花后灌溉量对春玉米产量及水氮利用效率的影响,探究实现黄土高原东部河谷平原区春玉米水氮可持续高效利用的有效管理措施.[方法]基于连续 7 年长期定位试验(2014-2020 年),在 2021-2022 年开展田间试验,采用裂区设计,主区为秸秆还田(R)和无秸秆还田(U),副区为 5 个花后灌溉量 0(I0)、50(I50)、100(I100)、150(I150)、200(I200)mm,分析春玉米花后干物质累积量与耗水量的关系,并研究不同处理对春玉米产量、经济效益以及水氮利用效率的影响.[结果]秸秆还田与花后灌溉量及二因素互作显著提高春玉米产量、经济效益及水氮利用效率.与无秸秆还田相比,秸秆还田后玉米增产 15.1%—43.5%,经济效益提高 15.9%—49.1%,水分利用效率提高 16.8%—36.9%,氮素回收利用效率、农学效率与偏生产力分别显著提高 15.8%—62.0%、26.5%—126.0%和 15.1%—43.6%.花后干物质累积量与耗水量之间呈现二次函数关系,与无秸秆还田相比,秸秆还田处理表现出较强的花后水分生产力,同时,产量响应系数显示秸秆还田处理在受到干旱胁迫时具有更强的水分缓冲能力.秸秆还田条件下各花后灌溉量处理玉米籽粒产量、干物质累积量、氮素吸收量及水氮利用效率均以I150 处理最高.此外,秸秆还田与花后灌溉均显著促进了春玉米花后根系生长,但过量灌溉(I200 处理)则抑制根系生长.[结论]黄土高原东部河谷平原春玉米生产系统中,秸秆还田配合花后灌溉 150 mm可实现春玉米最佳籽粒产量与水氮利用效率,因此可作为该地区春玉米水氮高效可持续利用的管理措施.

    春玉米秸秆还田花后灌溉水氮利用效率产量响应系数

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    长期施有机肥对设施番茄土壤稀有和丰富细菌亚群落的影响

    刘蕾史建硕张国印郜静...
    3615-3628页
    查看更多>>摘要：[目的]将稀有和丰富细菌亚群落从整体群落中加以区分并探索两者分别对长期施肥的响应特征,为解析农业活动对微生物多样性与土壤功能稳定性之间的关系提供新视角.[方法]基于设施番茄长期定位试验,采集4个不同处理土壤样品:不施肥(M0)、低量有机肥5.68 t·hm-2(M1)、中量有机肥8.52 t·hm-2(M2)和高量有机肥11.36 t·hm-2(M3),利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析稀有和丰富细菌亚群落多样性、群落组成、共现网络和潜在功能差异,阐明两者对长期施肥的响应规律,并探讨驱动稀有和丰富细菌亚群落多样性和施肥响应差异的关键环境因素.[结果]稀有细菌亚群落α和β多样性均显著高于丰富细菌亚群落,且物种组成和潜在功能也与丰富细菌差异明显.功能预测结果显示丰富细菌负责设施农田主要生态系统功能,如养分和能量代谢,而稀有细菌更多体现在辅助功能上(例如辅酶代谢),为微生物群落功能冗余做出贡献.不同细菌亚群落多样性和组成对长期施肥响应差异较大,其中,与不施肥相比,长期施用有机肥和化肥使稀有细菌亚群落丰富度显著提高19.8%—53.8%、多样性显著提高5.8%—8.0%,总相对丰度显著提高1.1-1.2倍,改变稀有细菌亚群落组成和结构,并且随着有机肥施用量增加,稀有细菌丰富度显著提升,亚群落组成和结构也发生显著变化;与之相比,长期施肥并未显著改变丰富细菌亚群落多样性,仅群落组成受到影响.同时,细菌共现性网络复杂度随有机肥施用显著增加,且稀有细菌更敏感.非度量多维度分析(NMDS)和Mantel检验结果均显示,影响稀有和丰富细菌亚群落的关键环境因子不同,其中,土壤有机质、全量氮磷有效磷、速效钾、pH、大中团聚体等多种与确定性过程相关的土壤因子显著影响丰富细菌亚群落,结构方程模型(SEM)进一步显示土壤有机质和全磷直接驱动丰富细菌多样性变化;而稀有细菌亚群落受环境过滤的影响程度明显下降,且群落分散性更强,暗示两种亚群落构建机制可能存在差异.[结论]与丰富细菌和整体群落相比,稀有细菌亚群落呈现更高的多样性和独特的群落组成,提高微生物群落功能冗余;长期施肥主要通过影响稀有细菌(即提高多样性、改变群落组成、增加网络复杂度)而非丰富细菌,从而改变细菌整体群落,并且介导稀有和丰富细菌亚群落构建的环境因素也不相同.

    稀有细菌丰富细菌有机肥设施番茄多样性群落构建生态系统功能

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