复合微生物菌剂对设施番茄土壤真菌群落的影响.pdf

复合微生物菌剂对设施番茄土壤真菌群落的影响 葛芙蓉 1 吴思炫 2 郭焕茹 3 范雪莲 3 1 宁波市北仑区农业技术推广中心 浙江宁波 315800 2 宁波 北仑 中科海西产业技术创新中心 浙江省城市环境过程与污染控制重点实验室 3 宁波市农业技术推广总站 连作障碍已成为限制我国设施蔬菜生产的重 大问题 植物土传病害是造成蔬菜连作障碍的最重 要原因之一 严重限制了蔬菜产业的发展 研究发 现 番茄连作降低了土壤细菌的丰富度和多样性 导致土壤菌群失衡 番茄土传病害发生与为害逐年 加剧 发病率一般高达 80 及以上 严重时造成绝 收 对番茄种植的可持续发展造成了巨大的影响 设施中番茄单一品种的不断重复种植 导致出现土 壤盐渍化加重 土壤中有害微生物增多等问题 防治土传病害常采用的高温闷棚等物理防治 措施对温度要求严苛 药物熏蒸等化学防治措施存 在食品与环境安全问题 微生物菌剂可分泌多种杀 菌物质 抗生素和植物生长激素 不仅可抑制植物 病原菌活动 还可促进植物生长和发育 提高植物 的抗病能力 微生物菌剂具有无污染 无毒害 高效 率等特点 将有益微生物以一定方式施入土壤中 可降低土壤中病原菌密度 减轻病害的发生 从而 克服连作障碍 高效多功能木霉菌具有防治土传病害 减缓连 作障碍 促进作物生长 提高作物免疫力等特点 萎 缩芽孢杆菌具有解磷 解钾 防治作物病害等功能 两者联合施用具有增效作用 可改良土壤理化性 状 平衡土壤微生态环境 防治作物土传真菌性病 害 消减连作障碍 提高农作物产量和品质 本试验 以桃星番茄为试材 选用以高效多功能木霉菌和萎 缩芽孢杆菌为核心的复合微生物菌剂 通过高通量 测序技术分析番茄种植土壤微生物群落组成 以期 为该复合微生物菌剂在番茄生产上的应用提供理 论依据 1 材料与方法 1 1 供试番茄品种 供试品种为桃星 为日本泷井种苗株式会社研 发的桃太郎系列番茄中的一员 果实粉红色 1 2 供试复合微生物菌剂及施用 供试复合微生物菌剂为浙江道济农业科技发 展有限公司和山东省科学院生态研究所联合研发 的粉剂产品 以哈茨木霉菌和萎缩芽孢杆菌为核 摘 要 为了探究复合微生物菌剂对设施番茄根际土壤真菌群落的影响 以桃星番茄为试材 采用高通量测序技术 研究施用复合微生物菌剂对番茄根际土壤真菌群落的影响 试验结果表明 施用复合微生物菌剂可提高番茄根际土 壤中钙孢菌门 被孢霉门和子囊菌门的相对丰度 显著增加土壤中有益真菌群落数量 关键词 复合微生物菌剂 番茄 土壤真菌群落 中图分类号 S641 2 文献标识码 A 文章编号 1001 3547 2025 08 0048 05 DOI 10 3865 j issn 1001 3547 2025 08 013 基金项目 浙江省 2023 2025 蔬菜产业技术团队项目 大棚 蔬菜连作障碍治理技术示范 宁波市科技创新 2025 重 大专项 设施农业土壤连作障碍治理与提质增效技术研 发与应用 编号 2021Z047 宁波市农业技术推广项目 优质番茄品种引进与推广 2019NT012 葛芙蓉 1984 女 本科 农艺师 主要从事蔬菜瓜果技术推 广工作 E mail 274948296 范雪莲 1980 女 通讯作者 硕士 高级农艺师 主要从 事蔬菜瓜果技术推广工作 E mail 78060485 收稿日期 2024 12 11 2025 8 48 心 有效活菌数 2 0亿 g 每667 m 2 施用复合微生 物菌剂10 kg与豆粕50 kg的混合物 1 3 设施栽培试验设计 试验在宁波市北仑区梅山街道碑塔村绿土蔬 果种植场 东经 121 791 328 北纬 29 929 932 设 施大棚内进行 试验地土壤pH值为8 02 有机质 16 00 g kg 总氮 1 4 g kg 速效磷 44 76 mg kg 铵态 氮9 69 mg kg 硝态氮3 05 mg kg 试验地前作为甜 瓜 甜瓜采收后7 10月空闲 番茄于2021年10月 12日播种 11月17日定植 11月3日整地起垄 整 地时 每667 m 2 施入风干腐熟兔粪肥750 kg 硫酸钾 型三元复合肥 N P K 15 15 15 25 kg 试验采用8 m 标准大棚 棚内共5 垄 垄宽 90 cm 垄高 25 cm 沟 宽40 cm 双行定植 株距40 cm 每667 m 2 定植2 100 株 试验设2个处理 处理1为对照 CK 样品编号 C4 C5 C6 不施用复合微生物菌剂 处理2于11月 3日施基肥时 每667 m 2 施入复合微生物菌剂10 kg 与豆粕50 kg的混合物 样品编号C1 C2 C3 棚内 5垄以中间一垄为保护区 左边为处理 1 右边为处 理 2 3 次重复 共 6 个小区 小区面积 24 m 2 每小 区栽 76株 全生育期施肥 灌溉 病虫害防治等管 理措施同常规 1 4 番茄根际土壤的收集及其菌落DNA提取 在番茄采收中期 2022 年 4 月 6 日 每小区 随机选择 5 株 在其根系附近表土及往下至 15 cm 处 分别取土混匀作为 1 个土样 于 20 保存 根际土壤菌落 DNA 提取采用 FastDNA for Soil MP Biomedicals CA 美国 试剂盒 具体按照试 剂盒的操作说明进行 提取后用 100 L 灭菌水溶 解 利用 NanoDrop ND 2000 Thermo Scientific Wilmington DE 美国 测定 DNA 样品浓度 并检 测其质量 1 5 根际土壤真菌的高通量测序分析 在Illumina MiSeq平台上通过高通量测序分析 番茄根际真菌群落组成 使用ITS区通用引物ITS1F 5 CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA 3 和 ITS2R 5 GCTGCGTTCTTCATCGATGC 3 对真菌进行扩 增 反向引物5 端加入6个不同碱基以区分不同样 品 ITS 的扩增体系为 50 L 体系中包括 25 L Dream Taq Green PCR Master Mix 2X Thermo Scientific 美国 前后引物各1 L 20 mg mL BSA 0 5 L DNA 模板 1 0 L 灭菌水 21 L 每个样品 重复 3 次 ITS 区域扩增 PCR 反应条件为 94 保 持 5 min 后设置 35 个循环 94 30 s 50 30 s 72 30 s 最后72 保持5 min PCR扩增产物用 1 琼脂糖凝胶电泳鉴定和分离条带 使用 DNA 胶 纯化试剂盒 天根 中国 进行割胶纯化回收 纯化 过程按照回收试剂盒说明书进行操作 将纯化后的 产物送测序公司进行文库混合和 Illumina Hiseq 2500平台测序 Novogene 北京 中国 1 6 数据分析 高通量数据分析 Illumina Hiseq 2500测序数据 使用QIIME 1 9 1 Quantitative Insights Into Microbial Ecology 平台进行处理和分析 分析流程如下 结合 rRNA Gold数据库利用VSEARCH工具对序列进行 嵌合体去除 高质量序列使用Open reference OTU picking策略 按照97 的序列相似度进行OTU划 分 根据UNITE数据库对OTU表进行真菌分类注 释 去除单一序列的OTU 图 1 不同处理土壤真菌在门水平上的相对丰度统计分析 注 a 为相对丰度前 10的菌门 b 为相对丰度排名 5 10 的菌门 C1 C2 C3为施用复合微生物菌剂的土壤样品 C4 C5 C6为未施用复合微生物菌剂的土壤样品 相 对 丰 度 2025 8 相 对 丰 度 49 2 结果与分析 2 1 不同处理土壤真菌在门水平上的相对丰度统 计分析 由图1可知 不同处理土壤真菌群落在门水平 上排名前 10 的真菌种类相同 均为被孢霉门 Mortierellomycota 子囊菌门 Ascomycota 担子 菌门 Basidiomycota 球囊菌门 Glomeromycota 钙 孢 菌 门 Calcarisporiellomycota 壶 菌 门 Chytridiomycota 罗兹菌门 Rozellomycota 芽枝 菌门 Blastocladiomycota 毛霉菌门 Mucoromycota 和梳霉门 Kickxellomycota 其他为系统未鉴定出 的未知菌门 不同处理土壤样品前 10 种真菌门相 对丰度之和均在真菌总量的76 以上 其中被孢霉 门 Mortierellomycota 是最大的优势菌门 分别占处 理 1 CK 和处理 2 土壤真菌总量的 50 76 和 61 39 对不同处理土壤样品的主要优势菌门进行分 析发现 施用复合微生物菌剂后土壤真菌群落组成 结构发生明显变化 处理2的土壤罗兹菌门 担子 菌门 球囊菌门和壶菌门相对丰度明显降低 分别 比处理 1 CK 降低 29 32 76 73 84 21 和 97 52 被孢霉门 子囊菌门和钙孢菌门相对丰度 均有所增加 增幅为 20 94 255 28 其中 钙孢 菌门增幅为255 28 施用的复合微生物菌剂中所 含的哈茨木霉菌和萎缩芽孢杆菌分别属于子囊菌 门 Ascomycota 和厚壁菌门 Firmicutes 结果表 明 处理2土壤真菌群落中子囊菌门的含量明显升 高 2 2 不同处理土壤真菌在属水平上的相对丰度统 计分析 由图2可知 不同处理土壤真菌群落在属水平 上排名前 10 的真菌种类相同 均为被孢霉属 Mortierella 锥盖伞属 Conocybe 粪盘菌属 Ascobolus 枝顶孢属 Acremonium 脉孢菌属 Neurospora 小脆柄菇属 Psathyrella 管柄囊霉 属 Funneliformis 拟青霉属 Simplicillium 假埃希 氏菌属 Pseudallescheria 和孢霉属 Chrysosporium 其他为系统未鉴定出的未知菌属及相对丰度小于 0 01 的菌属 不同处理土壤样品前10种真菌属相 对丰度之和均在真菌总量的 65 以上 其中被孢霉 属 Mortierella 是最大优势菌属 分别占处理1 CK 和处理2土壤真菌总量的50 74 和61 38 对不同处理土壤样品的主要优势菌属进行分 析发现 施用复合微生物菌剂后土壤真菌群落组成 结构发生明显变化 其中 锥盖伞属 枝顶孢属 脉 孢菌属 小脆柄菇属 管柄囊霉属 拟青霉属 假埃 希氏菌属和孢霉属相对丰度明显降低 降幅为 48 47 99 55 被孢霉属 粪盘菌属相对丰度则有 所增加 前者增幅为20 97 后者增幅为115 12 3 讨论与结论 3 1 讨论 较高的土壤微生物多样性通常可增加植物生物 量 并唤醒植物对土传病害的免疫能力 促进植株生 长 研究发现 哈茨木霉LTR 2拌种可增加小麦根际 真菌群落的丰富度 萎缩芽孢杆菌 CAB 1 的胞外 抑菌蛋白可抑制多种植物病原真菌的生长 包括 图 2 不同处理土壤真菌在属水平上的相对丰度统计分析 注 a 为相对丰度前 20的菌属 b 为相对丰度排名 6 20 的菌属 C1 C2 C3为施用复合微生物菌剂的土壤样品 C4 C5 C6为未施用复合微生物菌剂的土壤样品 相 对 丰 度 2025 8 相 对 丰 度 50 尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum 大丽轮枝菌 Verticillium dahliae 立枯丝核菌 Rhizoctonia solani 和灰葡萄孢菌 Botrytis cinerea 本研究利用 高通量测序检测菌剂对土壤微生物群落的影响 结 果发现施用复合微生物菌剂后土壤中子囊菌门与 钙孢菌门等的相对丰度均在较高水平 在属水平 上 相比处理 1 CK 施用复合微生物菌剂的处理 孢霉属和粪盘菌属相对丰度增加 被孢霉是许多植物根系的内生真菌 它们可显 著提高植物的生产力与抗胁迫能力 如长孢被孢霉 M elongata 作为内生真菌可促进杨树的生长 并 调控宿主基因表达 高山被孢霉 M alpina 通过合成 花生四烯酸可提高宿主植物的耐受能力 此外 被 孢霉有提高酸性土壤 pH值的作用 其可分泌有机 酸 释放土壤中的可溶性磷离子并螯合铝离子 利 于改善酸性土壤的养分状况 进而保护植物根系 促进植物生长 被孢霉属真菌可通过影响土壤真菌 群落组成和丰度 间接改变土壤碳 氮的转化能力 及其有效性 子囊菌门多数为腐生菌 对分解植物 残体和降解土壤有机质具有重要作用 作为农田土 壤中重要的分解者 这些菌种有利于分解植物残体 和降解秸秆残留物 在养分循环方面起着重要作 用 土壤真菌群落优势菌门为子囊菌门 外源投入物 可显著影响真菌门丰度 本研究中 被孢霉门和子囊 菌门是两个土壤处理中相对丰度占比较大的优势菌 门 在施用复合微生物菌剂后 被孢霉门和子囊菌门 的相对丰度明显升高 说明复合微生物菌剂的添加 提高了土壤中有益微生物群落数量 对土壤改良以 及植物生长起着不可或缺的促进作用 3 2 结论 施用复合微生物菌剂后 番茄根系土壤的真菌 群落种类与施用前变化不明显 处理 1 CK 和处理 2的土壤在门 属水平上排名前 10的优势真菌种类 相同 最大优势菌种在门水平和属水平上分别为被 孢霉门和被孢霉属 但真菌群落数量均发生变化 导致土壤真菌群落组成结构发生变化 结果表明 施用复合微生物菌剂可明显增加土壤中有益微生 物的群落数量 有利于减轻土传病害发生程度 可 促进植株生长 增强植株的抗病性 提高农作物的 产量及质量 参考文献 1 刘世琦 蔬菜栽培学简明教程 M 北京 化学工业出版社 2002 2 杨尚东 李荣坦 吴俊 等 番茄连作与轮作土壤生物学特 性及细菌群落结构的比较 J 生态环境学报 2016 25 1 76 83 3 刘松涛 李辉 李茜 不同栽培密度对雪莲果产量的影响 J 安徽农学通报 2013 19 1 56 58 4 刘素慧 徐金强 秦旭 不同套蒜期对番茄根际土壤微生 物的影响 J 北方园艺 2018 12 76 83 5 杨文杰 汪李平 程菲 等 设施蔬菜连作障碍防治技术 J 长江蔬菜 2019 10 26 29 6 周向平 郭军 王敏 等 生防菌剂对烟草主要土传病害防 治效果研究 J 作物研究 2016 30 2 177 181 7 魏靖宇 王淼 刘慧芹 等 复合微生物菌剂在农业生产中 的应用 J 天津农林科技 2020 3 33 34 37 8 赵海红 微生物肥料作用及其在蔬菜生产中的应用 J 黑 龙江农业科学 2011 1 51 53 9 高亚娟 草莓连作障碍土壤改良技术研究 D 扬州 扬州大 学 2013 10 Caporaso J G Kuczynski J Stombaugh J et al QIIME allows analysis of high throughput community sequencing data J Nature Methods 2010 7 335 336 11 Rognes T Flouri T Nichols B et al VSEARCH a versatile open source tool for metagenomics J Blank 2016 4 e2 584 12 McDonald D Price M N Goodrich J et al An improved greengenes taxonomy with explicit ranks for ecological and evolutionary analyses of bacteria and archaea J The International Society for Microbial Ecology Journal 2012 6 3 610 618 13 Nilsson R H Tedersoo L Ryberg M et al A comprehensive cutomatically updated fungal ITS sequence dataset for reference based chimera control in environmental sequencing efforts J Microbes and Environments 2015 30 2 145 150 14 Yuan Y Chu D P Fan J J et al Ecofriendly conversion of algal waste into valuable plant growth promoting rhizobacteria PGPR biomass J Waste Management 2021 120 576 584 15 刘邮洲 陈夕军 梁雪杰 等 一株萎缩芽孢杆菌 YL3 的 鉴定及其脂肽类化合物分析 J 中国生物防治学报 2017 33 1 142 150 16 张玉红 微生物菌剂对番茄产量及品质的影响 J 河南农 业科学 2021 19 19 17 张群艳 来航线 韦小敏 等 生物肥料多功能芽孢杆菌 的筛选及其作用机理 J 植物营养与肥料学报 2013 19 2 489 497 18 马慧媛 黄媛媛 刘胜尧 等 微生物菌剂施用对设施茄 子根际土壤养分和细菌群落多样性的影响 J 微生物学 2025 8 51 Effects of Compound Microbial Agent on Soil Fungal Community of Facility Tomato GE Furong 1 WU Sixuan 2 GUO Huanru 3 FAN Xuelian 3 1 Beilun Agricultural Technology Extension Center Ningbo 315800 2 Zhejiang Provincial Key Laboratory of Urban Environmental Process and Pollution Control Ningbo Beilun Zhongke Haixi Industry Technology Innovation Center 3 Ningbo Agricultural Technology Extension Station Abstract In order to explore the effects of compound microbial agent on the fungal community in the rhizosphere soil of facility tomato theeffects of the compound microbial agent on the fungal community in the rhizosphere soil of tomato were studied by using high throughput sequencing techniques with Taoxing tomato as the test material The results showed that therelative abundance of Calcarisporiellomycota Mortierellomycota and Ascomycota in the rhizosphere soil of tomato could be increased by applying the compound microbial agent and the number of beneficial fungal communities in the soil wassignificantly increased Key words Compound microbial agent Tomato Soil fungal community 通报 2020 47 1 140 150 17 席亚东 陈国华 谢丙炎 等 不同木霉菌株对辣椒疫霉 菌的防控作用 J 北方园艺 2016 21 115 119 18 涂璇 薛泉宏 张宁燕 等 辣椒疫病生防放线菌筛选及 其对辣椒根系微生物区系的影响 J 西北农林科技大学 学报 自然科学版 2007 35 6 141 146 19 Cai F Chen W Wei Z et al Colonization of Trichoderma harzianum strain SQR T037 on tomato roots and its relationship to plant growth nutrient availability and soil microflora J Journal of Plant Nutrition and Soil Science 2015 388 1 2 337 350 20 Ma J J Wang C Q Wang H D et al Analysis of the complete genome sequence of Bacillus atrophaeus GQJK17 reveals its biocontrol characteristics as a plant growth promoting rhizobacterium J BioMed Research International 2018 1 9 21 Mendes R Kruijt M Bruijn I et al Deciphering the rhizosphere microbiome for disease suppressive bacteria J Science 2011 332 6 033 1 097 1 100 22 扈进冬 吴远征 魏艳丽 等 木霉拌种剂对小麦根际土 壤真菌群落多样性的影响 J 山东科学 2019 32 1 46 51 23 Zhang X Li B Wang Y et al Lipopeptides a novel protein and volatile compounds contribute to the antifungal activity of the biocontrol agent Bacillus atrophaeus CAB 1 J Applied Microbiology and Biotechnology 2013 97 21 9 525 9 534 24 宁琪 陈林 李芳 等 被孢霉对土壤养分有效性和秸秆 降解的影响 J 土壤学报 2022 59 1 206 217 25 刘震 徐玉鹏 赵忠祥 等 不同年限苜蓿根际土壤细菌 群落的多样性 J 江苏农业科学 2020 48 8 184 188 26 燕红梅 张欣钰 檀文君 等 5 种植物根际真菌群落结构 与多样性 J 应用与环境生物学报 2020 26 2 364 369 2025 8 52