功能多样化微生物菌剂恢复连作退化烟草土壤的养分动态与根际群落结构

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Functionally Diversified Microbial Inoculants Restore Nutrient Dynamics and Rhizosphere Community Structure in Degraded Continuous Tobacco-cropping Soils

　　

摘要

烟草连作会破坏土壤养分循环，改变根际微生物群落，并削弱土壤–植物反馈，从而导致生产力下降。本研究评估了功能多样化的微生物群落联合菌剂能否调节土壤养分有效性、重塑根际微生物群落，并促进退化连作烟草土壤中的植物生长。利用互补的养分活化菌株和拮抗菌株配制成三种复合微生物菌剂（CMIs）：K+A（Paenibacillus sp. SKL51 + Pseudomonas sp. JSM05）、P+A（Enterobacter sp. SKB31 + JSM05）以及 K+P+A（SKL51 + SKB31 + JSM05）。利用未灭菌的田间采集连作烟草土壤进行盆栽试验，评估了土壤养分性质、细菌和真菌群落、预测细菌功能、真菌生态类群以及植物响应。三菌株复合菌剂（K+P+A）表现出最强的整体植物生长响应。土壤pH值及有效氮、磷、钾显著增加，同时叶片养分浓度也相应升高。株高、地上部干重和根系活性分别提高了79.9%、98.5%和35.0%。叶绿素和可溶性糖含量升高，同时抗氧化酶活性和丙二醛含量降低，表明氧化应激减轻。高通量测序显示，细菌和真菌群落、核心组装体以及差异丰富度类群随处理发生重组，而非普遍性多样性提升。预测细菌代谢途径和真菌生态类群也发生了转移，其中K+A在若干预测途径上的响应强于K+P+A，表明复合菌剂存在非加性效应。功能多样化的微生物复合菌剂通过调节土壤养分动态和根际群落结构，改善了连作烟草的植株营养和生长。其有效性反映了土壤–微生物–植物的协同响应，而非单一微生物功能的简单累加。

图文摘要

烟草连作会破坏土壤养分循环，改变根际微生物群落，并削弱土壤–植物反馈，从而导致生产力下降。本研究评估了功能多样化的微生物群落联合菌剂能否调节土壤养分有效性、重塑根际微生物群落，并促进退化连作烟草土壤中的植物生长。利用互补的养分活化菌株和拮抗菌株配制成三种复合微生物菌剂（CMAs）：K+A（Paenibacillus sp. SKL51 + Pseudomonas sp. JSM05）、P+A（Enterobacter sp. SKB31 + JSM05）以及 K+P+A（SKL51 + SKB31 + JSM05）。利用未灭菌的田间采集连作烟草土壤进行盆栽试验，评估了土壤养分性质、细菌和真菌群落、预测细菌功能、真菌生态类群以及植物响应。三菌株复合菌剂（K+P+A）表现出最强的整体植物生长响应。土壤pH值及有效氮、磷、钾显著增加，同时叶片养分浓度也相应升高。株高、地上部干重和根系活性分别提高了79.9%、98.5%和35.0%。叶绿素和可溶性糖含量升高，同时抗氧化酶活性和丙二醛含量降低，表明氧化应激减轻。高通量测序显示，细菌和真菌群落、核心组装体以及差异丰富度类群随处理发生重组，而非普遍性多样性提升。预测细菌代谢途径和真菌生态类群也发生了转移，其中K+A在若干预测途径上的响应强于K+P+A，表明复合菌剂存在非加性效应。功能多样化的微生物复合菌剂通过调节土壤养分动态和根际群落结构，改善了连作烟草的植株营养和生长。其有效性反映了土壤–微生物–植物的协同响应，而非单一微生物功能的简单累加。

图文摘要