球形赖氨酸芽孢杆菌WH07对潜育化水稻土的改良效果和土壤微生态的影响

摘要

为建立潜育化稻田微生物改良技术，采用MWMM(modified wolfe’s mineral medium)培养基富集微好氧FeOB，结合16S rRNA测序等技术鉴定菌株种类，分别采用100 mL 106 (T1)、107 (T2)、108 (T3) CFU/mL菌株发酵液处理潜育化水稻土，评价菌株对潜育化水稻土壤的还原性物质、土壤养分、氮循环功能基因丰度和水稻秧苗生长的影响，并利用16S rRNA高通量测序技术评价该菌株对土壤微生态的影响。结果显示：筛选到的对Fe2+具有较强氧化作用的FeOB为球形赖氨酸芽孢杆菌WH07(Lysinibacillus sphaericus WH07)；相比于CK，土壤氧化还原电位（Eh）显著提高（P<0.05），并由负电位转为正电位；T1、T2、T3处理土壤还原性物质总量分别减少26.47%、41.53%、53.19%，亚铁含量分别减少0.37%、21.50%、50.09%，亚锰含量分别减少7.84%、21.57%、37.25%。土壤碱解氮含量分别显著增加15.50%、27.38%、48.90%(P<0.05)，速效磷分别显著增加12.52%、17.34%、27.38%(P<0.05)，速效钾分别显著增加11.56%、17.20%、19.34%(P<0.05)，有机质分别显著增加8.66%、22.22%、45.05%(P<0.05),pH显著分别增加3.40%、8.94%、16.99%(P<0.05)。土壤AOAamoA基因丰度分别增加11.94%、14.68%、33.83%,nosZ基因丰度分别增加42.97%、75.78%、118.75%,nifH基因丰度分别增加38.29%、51.05%、216.13%,UreC基因丰度分别增加16.74%、54.51%、60.94%。水稻株高分别增加5.44%、10.98%、36.00%，叶龄分别增加10.21%、23.42%、36.94%，鲜质量增加分别12.61%、22.52%、28.38%，白根数分别增加10.14%、32.92%、46.81%。土壤微生物多样性指数Chao1和Shannon指数相比于CK均显著降低（P<0.05）。门水平上相对丰度前10的土壤细菌中，有8个显著下调（P<0.05），如Proteobacteria等、2个（Bacteroidetes和Firmicutes）显著上调。在相对丰度前50的属中，3个处理分别有20、19、22个属显著上调（P<0.05），包括Macellibacteroides等6个FeOB;25个属在3个处理中均显著下调（P<0.05），包括MBNT15等4个铁还原菌。调控网络分析显示菌株WH07潜在地与FeOB协同改善土壤理化性质和生物活性，最终促进了秧苗生长。结果表明，应用菌株WH07显著改善了潜育化水稻土壤理化性质，改变了土壤微生物群落结构和功能。

关键词

潜育化稻田 / 土壤改良 / 球形赖氨酸芽孢杆菌 / 还原性物质 / 氧化还原电位 / 氮循环功能基因 / 土壤微生态