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连作和轮作棉田土壤微生物多样性分析及PGPR菌株筛选

张静文  
【摘要】: 通过培养法和免培养法相结合研究棉花连作、轮作栽培体系下土壤微生物多样性的演替特点,揭示棉田连作障碍的生物因子,了解棉花连作、轮作体系中土壤微生物性状的现状和趋向。并通过筛选具防病促生功能的PGPR有益微生物菌群调节改善棉田生态环境,为探讨综合治理棉田连作障碍的有效措施,推动棉花种植结构的优化调整,保障棉花产业的健康、持续、高效发展提供科学基础和技术支持。 研究结果表明,棉花多年连作造成土壤中可培养微生物数量减少,连作6-8a、9-12a、13a的棉田与连作5a的棉田相比,土壤微生物总量分别下降了40.2%、46.7%、52.4%。连作超过5a后,土壤微生物菌群结构逐渐从高肥的“细菌型”土壤向低肥的“真菌型”土壤转化,细菌/真菌(B/F)比值降低,拮抗菌减少,病原菌积累。氮素生理群氨化细菌、硝化细菌、自生固氮菌数量下降,反硝化细菌数量增加。连作还导致土壤呼吸强度、纤维素分解强度下降,微生物活性降低。经倒茬轮作后,土壤微生物数量明显增长,有益于调节菌群平衡,细菌/真菌(B/F)和放线菌/真菌(A/F)比值增加,固氮菌数量呈现显著增长,微生物活性提高。 建立了一种提取棉田土壤微生物总DNA的方法-改良CTAB-SDS法。提取获得的DNA完整性好,得率为24.20μg/g干土。纯化后A260/A280和A260/A230分别为1.80和1.70,纯化回收率为70.1%,适用于后续的PCR分析。 通过ARDRA和DGGE技术分析比较了连作、轮作棉田土壤微生物多样性的变化,结果显示棉花多年连作使土壤细菌种群数量、结构、优势菌群发生变化,多样性指数、丰富度和均匀度指数下降,连作年限越长此趋势越突出。连作13a与5a的相似性仅为64%,菌群结构发生复杂的改变。轮作的种群结构与连作有较大差异,群落多样性增加。番茄和草木樨对细菌群落多样性改善的效果更为明显。 连作土壤中的一些优势菌群数量发生改变,1种未培养细菌减弱或消失,2种未培养细菌得到富集。而轮作则使富集菌群密度下降,同时还使土壤中一些非优势的菌群得到加强,增加了一些特征性菌群。 从分离的棉花根际细菌中筛选出对棉花枯萎病菌、棉花黄萎病菌、棉花立枯病菌具有较高拮抗活性的CRB115菌株。盆栽试验结果显示该菌株接种后表现出一定的防病作用,同时还有促进发芽、增加生物量等促生效果。形态鉴定结合16S rDNA序列分析确定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。


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