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烤烟根际微生物的群落结构及其动态变化的研究

湛方栋  
【摘要】: 德国科学家Lorenz Hiltner在1904年首先提出了根际(Rhizosphere)的概念,用于描述植物根系周围的微区土壤。在根际微区内,植物、土壤和微生物相互作用,土壤的理化和生物学特性显著不同于非根际土壤,是一个极其特殊的土壤生态系统。值得注意的是,根际微生物的数量、活性和群落结构也不同于非根际土壤,它们与植物的养分吸收、土壤养分的生物有效性和土传病害的发生密切相关。 青枯菌(Ralstonia solanacearum)主要存在于根际土壤,是引起烟草青枯病的病原微生物,并在世界范围内严重危害烤烟生长,在我国西南地区尤其严重。贵州省是我国重要的烤烟生产基地,而黄壤又是当地的主要地带性土壤。但是,在黄壤上种植烤烟,青枯病发病率极高,严重地影响烤烟的生产。因此,研究烤烟青枯病发病机理,找出解决办法,不仅可以丰富生态病理学的理论和实践,同时对当地烤烟生产的可持续发展也有重要意义。 试验选择贵州省三种典型、具有代表性的植烟土壤为研究对象,它们是砂岩发育的黄壤、石灰岩发育的黄色石灰土和泥岩发育的中性紫色土。在烤烟生长的团棵期、现蕾期和成熟期,田间采集根际土壤,研究了根际微生物群落结构和数量动态变化。目的是为防控烤烟青枯病,了解根际土壤中的养分转化,以及烤烟的科学管理提供基础资料与理论依据。试验结果表明: 1.烤烟根际微生物的数量细菌>放线菌>真菌,其数量范围分别为10~9-10~(10)、10~7-10~9和10~4-10~6CFU·g~(-1)干土。此外,土壤类型不同,根际细菌和放线菌的数量也不一样,黄壤>黄色石灰土>中性紫色土,黄壤和中性紫色之间的差异达到显著水平(p<0.05)。在不同土壤中,真菌的数量差异未达显著水准,但仍存在中性紫色土>黄壤>黄色石灰土的趋势。 2.在烤烟生长过程中,根际微生物的数量随生育时期不同而变化。细菌在团棵期最少,然后逐渐增加,现蕾期达到峰值,进而又缓慢减少;放线菌和真菌数量从团棵期到成熟期呈增长趋势。 3.比较三种根际微生物,细菌数量的变幅最大。土壤不同,根际微生物数量的变幅也不一样。黄色石灰土中的细菌和真菌变幅最大;黄壤中的放线菌变幅最大;在中性紫色土中,细菌、真菌和放线菌的变幅均最小。 4.烤烟根际微生物的种群十分丰富,共分离获得了165株细菌、123株放线菌和100株真菌,有331个株菌鉴定到属,涉及细菌14个属,真菌11个属,放线菌是链霉菌属的8个类群,另有57个株菌未能确切鉴定。 西南农业大学硕士学位论文 摘要 5.在不同根际土壤中,细菌、放线菌和真菌优势种群的组成具有一致性。在19株优势细 菌中,有11株为假单胞杆菌:在14株优势真菌中,有”株为青霉属:优势放线菌均 为链霉菌属。不过,在不同土壤中,烤烟根际中的优势细菌和放线菌组成有一定差异。 作为优势种群,芽抱杆菌属和气单胞菌属只存在于中性紫色土中,产碱菌属只存在于 黄壤和黄色石灰土中,白抱类群存在于中性紫色土中,吸水类群存在于黄色石灰土中, 但黄壤中的放线菌优势种群不明显。 6.就土壤类型而言,在中性紫色土中,细菌和放线菌的种群多样性大于其余两种土壤; 真菌种群多样性为黄壤黄色石灰土中性紫色土。就烤烟生育期而言,烤烟根际微 生物种群多样性变化在不同土壤中表现不同。在黄壤和黄色石灰土中,细菌种群多样 性随生育进程的推进而不断下降:在中性紫色土中,从团棵期到现蕾期上升,然后下 降。真菌的种群多样性的变化规律是:在中性紫色土和黄壤中,从团棵期到现蓄期增 加,而后减小:在黄色石灰土中,成熟期最大。但是,根际放线菌种群多样性变化在 三种土壤上表现各不相同。此外,在中性紫色土中,根际细菌和放线菌种群多样性变 幅最小:在黄色石灰土中,细菌种群多样性变幅最大:在黄壤中,放线菌种群多样性 变化最大,真菌种群多样性在三种土壤上的变化相似。 7.在烤烟现蕾期,从黄壤根际中分离出具有强烈致病性的烟草青枯病病原菌(彻Istonia solanacearum)。在烤烟根际中,我们还分离出巧个具有平板拮抗Ralstonia s。勿”口‘earum活性的菌株,它们主要存在于现蕾期和成熟期的黄壤和黄色石灰土中。 其中3株为细菌、3株为放线菌,9株为真菌。在9株真菌中,有5株为木霉属真菌。


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