施肥如何影响近等跳虫肠道真菌群落?研究揭示重要生态关联

【字体: 时间:2025年05月12日 来源:Fungal Biology 2.9

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  施肥对农业生产意义重大,但也引发诸多环境问题,且其对土壤跳虫肠道真菌群落的影响尚不明确。研究人员以近等跳虫(Entomobrya proxima)为对象,探究施肥的影响。结果显示施肥改变了肠道真菌群落多项特征,有机肥影响更显著。该研究揭示了农业活动对土壤动物的影响。

  在农业的广阔天地里,肥料就像是一把双刃剑。一方面,它能大大提高农作物的产量,增加土壤中的有机质含量,让土壤变得更加肥沃;可另一方面,随着人们对粮食需求的不断增加,肥料的使用量也在大幅上升,这就带来了一系列严重的农业环境问题。为了让农业施肥更加科学合理,减少无机肥料的使用、增加有机肥料的投入成为了主要的应对策略。
土壤中的小动物们在维持土壤健康方面发挥着不可或缺的作用,它们就像一个个勤劳的小卫士,通过各种方式让土壤中的营养物质更易于被植物吸收。其中,跳虫(Collembola)是土壤中常见的小动物,数量众多且对周围环境变化十分敏感,是指示土壤环境质量的理想物种。然而,大多数研究都把目光聚焦在了跳虫作为土壤污染物指示生物上,却忽视了农业管理措施对它们的影响。

跳虫的肠道系统就像一个复杂的小世界,里面生活着各种各样的微生物,这些微生物与跳虫相互协作,帮助跳虫适应不同的环境和食物。在这个微生物大家庭中,真菌虽然占比相对较小,但却有着独特的作用。它们参与营养物质的代谢,维持肠道健康,还能通过与细菌的相互作用调节跳虫的免疫力。不过,目前关于外界因素,尤其是肥料对跳虫肠道真菌群落的影响研究还比较少。

为了填补这一研究空白,中国农业科学院的研究人员开展了一项深入的研究。他们以华北农田中常见的优势跳虫物种 —— 近等跳虫(Entomobrya proxima)为研究对象,利用高通量测序和定量聚合酶链式反应(qPCR)技术,探究了有机肥料和无机肥料的不同施用量对近等跳虫肠道真菌群落的影响。这项研究成果发表在了《Fungal Biology》杂志上,为我们理解农业活动与土壤动物之间的关系提供了重要的依据。

在研究过程中,研究人员用到了两个关键技术:高通量测序技术,它就像一个强大的 “显微镜”,能够对大量的 DNA 序列进行快速测定,帮助研究人员分析肠道真菌群落的物种组成和多样性;qPCR 技术则可以精确地检测特定 DNA 片段的数量,从而了解肠道真菌群落的丰度变化。研究用的近等跳虫采自天津武清区的农田土壤,并在实验室标准化条件下培养了两年。

肥料对近等跳虫肠道真菌群落丰度、α- 多样性和结构的影响


研究人员对 21 个样本进行检测,经过质量筛选后,获得了 1,660,138 条高质量序列,识别出 1123 个扩增子序列变异(ASVs),这些序列分属于 8 个门、113 个科和 194 个属。与不施肥的对照组(CG)相比,施加 1% 有机肥的处理组(O1)和施加 6% 无机肥的处理组(I3)中,近等跳虫肠道真菌群落的丰度显著增加。有趣的是,随着有机肥施用量的增加,肠道真菌群落丰度呈负相关变化,而与无机肥施用量呈正相关。在 α- 多样性方面,施肥总体降低了 Chao1 指数(用于表征物种丰富度)和 Shannon 指数(用于表征物种多样性和均匀度),不过无机肥处理组 I2 除外。但施肥对肠道真菌群落的整体结构并没有产生明显影响。

讨论


施肥通常会使近等跳虫肠道真菌群落的丰度增加,但不同肥料类型和施用量对真菌丰度的影响趋势却有所不同。研究人员推测,这可能是因为肠道真菌群落对有机质的需求相对较低,过多的有机质反而会抑制真菌的生长;而真菌群落对氮(N)源的需求较高,所以无机肥的增加会促进真菌的生长。

结论


综合来看,施肥虽然增加了近等跳虫肠道真菌群落的丰度,但降低了其多样性,不过并没有显著改变真菌群落的整体结构。不同的肥料类型和施用量对一些属的相对丰度有明显影响,还扰乱了真菌群落的营养模式、功能类群和生长形态。此外,有机肥比无机肥对肠道真菌群落的影响更显著。这一研究结果揭示了以往被忽视的农业施肥实践对土壤动物肠道真菌群落的影响,为农业生态系统的可持续发展提供了重要的理论支持,提醒人们在进行农业生产时,需要更加谨慎地选择肥料类型和控制施用量,以减少对土壤生态系统的负面影响。

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