内生真菌和田间管理措施对土壤真菌群落丰度和多样性的影响

doi:10.11686/cyxb2022154

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (4): 142-152.DOI: 10.11686/cyxb2022154

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内生真菌和田间管理措施对土壤真菌群落丰度和多样性的影响

金媛媛(), 陈振江, 王添, 李春杰()

兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业教育部工程研究中心，兰州大学甘肃省西部草业技术创新中心，兰州大学草地微生物研究中心，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020

收稿日期:2022-04-06 修回日期:2022-07-27 出版日期:2023-04-20 发布日期:2023-01-29
通讯作者: 李春杰
作者简介:E-mail： chunjie@lzu.edu.cn
金媛媛（1993-），女，回族，宁夏银川人，在读博士。E-mail： jinyy20@lzu.edu.cn
基金资助:
973项目课题(2014CB138702);教育部创新团队发展计划(IRT17R50);国家自然科学基金(30070546)

Effects of Epichloë endophyte and field management practices on the abundance and diversity of the soil fungal community

Yuan-yuan JIN(), Zhen-jiang CHEN, Tian WANG, Chun-jie LI()

State Key Laboratory of Grassland Agro-Ecosystems，Engineering Research Center of Grassland Industry，Ministry of Education，Gansu Tech Innovation Center of Western China Grassland Industry，Center for Grassland Microbiome，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China

Received:2022-04-06 Revised:2022-07-27 Online:2023-04-20 Published:2023-01-29
Contact: Chun-jie LI

摘要/Abstract

摘要：

禾草内生真菌通过影响植物地上部分分解和根系分泌物来影响宿主植物生境土壤化学性质和微生物群落。然而，很少有详细的数据表明Epichlo?内生真菌对宿主植物生境土壤的影响主要是由内生真菌介导的植物地上部分分解还是根系代谢引起的。本研究通过不同田间管理措施（植物刈割返田、刈割移除和自然生长），在刈割和返田3次后测定内生真菌侵染（E+）和未侵染（E-）样地土壤的化学性质和土壤真菌群落丰度和多样性。结果表明：1）内生真菌增加了植物刈割返田后E+样地土壤中有机碳、铵态氮和硝态氮的含量，显著增加了宿主植物自然生长土壤中铵态氮的含量；2）内生真菌显著增加了植物刈割返田后和植物自然生长土壤中真菌群落的Alpha多样性，而Beta多样性在3种处理下都有显著差异；3）内生真菌和管理措施可以直接影响土壤真菌群落的丰度和多样性，也可以通过影响土壤化学性质（有机碳、碳氮比和硝态氮）间接影响土壤真菌群落的丰度和多样性。综上所述，Epichlo?内生真菌介导的植物地上部分分解和根系代谢均会对土壤化学性质和土壤真菌群落丰度、多样性产生影响，其中内生真菌介导的地上部分分解的作用强于根系代谢。

关键词: 田间管理措施, 内生真菌, 土壤真菌, 根系代谢, 植物枯落物分解

Abstract:

Endophytic fungi in grasses affect soil chemistry and microbial communities in host plant habitats by affecting above-ground plant litter decomposition and root exudation. However， few detailed data are available on whether the effects of Epichlo? endophyte on the habitat soils of host plants are mainly caused by endophyte-mediated plant litter decomposition or root metabolism. In this study， the chemical properties and the abundance and diversity of the soil fungal community in endophyte-infected （E+） and -free （E-） sample soils were determined after three cycles of mowing with different treatment practices （mowing and return to the field， mowing and removal， and natural growth）. It was found that： 1） Endophyte fungi increased organic carbon， ammonium nitrogen and nitrate nitrogen in the soil of E+ sample plots under the treatment of mowing back to the field， and significantly increased ammonium nitrogen content in the naturally growing soil of the host plants. 2） Epichlo? endophyte significantly increased the alpha diversity of the soil fungal community under the treatment of mowing and return to the field， while beta diversity differed significantly among the three treatments. 3） Epichlo? endophyte and management practices affected the abundance and diversity of the soil fungal community directly， or indirectly by affecting soil chemical properties （organic carbon， carbon to nitrogen ratio and nitrate nitrogen）. In summary， both decomposition of above-ground plant parts and root metabolism mediated by endophyte infection affect soil chemistry and the abundance and diversity of soil fungal community， with endophyte-mediated decomposition of above-ground parts having a stronger effect than root metabolism.

Key words: field management practices, Epichlo? endophyte, soil fungi, root metabolism, plant litter decomposition

金媛媛, 陈振江, 王添, 李春杰. 内生真菌和田间管理措施对土壤真菌群落丰度和多样性的影响[J]. 草业学报, 2023, 32(4): 142-152.

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图/表 7

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处理 Treatment		pH	土壤有机碳 Soil organic carbon （g·kg^-1）	土壤全氮 Soil total nitrogen （g·kg^-1）	土壤全磷 Soil total phosphorus （g·kg^-1）	土壤铵态氮 Soil ammonium nitrogen （mg·kg^-1）	土壤硝态氮 Soil nitrate nitrogen （mg·kg^-1）	碳氮比 C/N
裸地 Bare ground		7.35±0.14c	8.65±0.17d	1.90±0.02c	0.36±0.07b	1.16±0.03d	19.09±0.31d	4.55±0.13a
刈割移除 Mowing removal	E+	7.67±0.23bc	9.45±0.34d	2.61±0.14c	0.68±0.06ab	3.01±0.23cd	27.14±0.66cd	3.62±0.30b
刈割移除 Mowing removal	E-	7.87±0.40bc	9.88±0.32d	2.78±0.24bc	0.69±0.14ab	3.13±0.17c	29.87±0.78c	3.55±0.28b
刈割返田Mowing back to the field	E+	8.41±0.65a	15.63±0.54b	4.20±0.23a	1.06±0.19a	4.87±0.06a	52.30±1.36a	3.72±0.50b
刈割返田Mowing back to the field	E-	8.39±0.57ab	12.20±0.12c	3.50±0.05ab	0.64±0.05ab	4.12±0.05b	41.90±0.31b	3.48±0.08b
自然生长 Nature growth	E+	7.93±0.13ab	17.13±0.13a	4.12±0.04a	1.02±0.34a	4.46±0.12a	49.32±0.33a	4.15±0.09a
自然生长 Nature growth	E-	7.67±0.32bc	14.87±0.23b	3.01±0.27bc	0.99±0.19a	4.21±0.20b	48.97±0.41a	4.93±0.19a

处理 Treatment		pH	土壤有机碳 Soil organic carbon （g·kg^-1）	土壤全氮 Soil total nitrogen （g·kg^-1）	土壤全磷 Soil total phosphorus （g·kg^-1）	土壤铵态氮 Soil ammonium nitrogen （mg·kg^-1）	土壤硝态氮 Soil nitrate nitrogen （mg·kg^-1）	碳氮比 C/N
裸地 Bare ground		7.35±0.14c	8.65±0.17d	1.90±0.02c	0.36±0.07b	1.16±0.03d	19.09±0.31d	4.55±0.13a
刈割移除 Mowing removal	E+	7.67±0.23bc	9.45±0.34d	2.61±0.14c	0.68±0.06ab	3.01±0.23cd	27.14±0.66cd	3.62±0.30b
刈割移除 Mowing removal	E-	7.87±0.40bc	9.88±0.32d	2.78±0.24bc	0.69±0.14ab	3.13±0.17c	29.87±0.78c	3.55±0.28b
刈割返田Mowing back to the field	E+	8.41±0.65a	15.63±0.54b	4.20±0.23a	1.06±0.19a	4.87±0.06a	52.30±1.36a	3.72±0.50b
刈割返田Mowing back to the field	E-	8.39±0.57ab	12.20±0.12c	3.50±0.05ab	0.64±0.05ab	4.12±0.05b	41.90±0.31b	3.48±0.08b
自然生长 Nature growth	E+	7.93±0.13ab	17.13±0.13a	4.12±0.04a	1.02±0.34a	4.46±0.12a	49.32±0.33a	4.15±0.09a
自然生长 Nature growth	E-	7.67±0.32bc	14.87±0.23b	3.01±0.27bc	0.99±0.19a	4.21±0.20b	48.97±0.41a	4.93±0.19a

处理 Treatment		链格孢属 Alternaria	缓霉菌属 Bradymyces	小毛盘菌属 Cistella	枝孢属 Cladosporium	鬼伞属 Coprinopsis	附球菌属 Epicoccum
裸地 Bare ground		1.34±0.52a	2.62±0.55a	3.22±1.10a	0.41±0.11a	0.07±0.03d	1.35±0.19a
刈割移除 Mowing removal	E+	0.39±0.04ab	0.70±0.36b	1.65±0.41b	0.23±0.13bc	0.48±0.24bc	0.21±0.03b
刈割移除 Mowing removal	E-	0.18±0.05b	0.98±0.18b	0.68±0.32c	0.09±0.02c	1.22±0.26b	0.26±0.05b
刈割返田 Mowing back to the field	E+	0.15±0.29b	1.05±0.15b	0.54±0.26c	0.31±0.09b	0.15±0.09c	0.31±0.02b
刈割返田 Mowing back to the field	E-	0.46±0.16ab	1.35±0.10ab	0.64±0.10c	0.40±0.02a	2.27±0.23a	0.48±0.08b
自然生长 Nature growth	E+	0.08±0.03b	0.84±0.22b	0.63±0.16c	0.06±0.02c	0.11±0.04c	0.62±0.07b
自然生长 Nature growth	E-	0.10±0.07b	1.63±0.21ab	0.87±0.15bc	0.05±0.27c	0.17±0.04c	0.18±0.01b
处理 Treatment		赤霉菌属 Gibberella	被孢霉属 Mortierella	异壳二孢属 Neoascochyta	光黑壳属 Preussia	茄子菌属 Solicoccozyma	Tetracladium
裸地 Bare ground		3.38±0.87ab	18.63±2.60b	2.69±0.79ab	2.55±0.55a	1.74±0.41a	0.38±0.08b
刈割移除 Mowing removal	E+	1.47±0.38c	16.74±5.44b	5.95±0.16a	2.72±0.81a	2.61±0.65a	2.54±0.14a
刈割移除 Mowing removal	E-	1.52±0.41c	28.76±1.87a	0.92±0.01ab	2.39±0.26a	2.23±0.25a	1.19±0.03ab
刈割返田 Mowing back to the field	E+	3.97±0.33a	17.06±1.47b	3.98±1.90ab	1.57±0.34a	2.49±0.39a	0.63±0.09b
刈割返田 Mowing back to the field	E-	3.47±0.31ab	17.80±3.15b	5.85±0.68a	2.33±0.28a	2.28±0.84a	0.54±0.15b
自然生长 Nature growth	E+	1.45±0.55c	24.96±1.61ab	0.33±0.07ab	2.00±0.31a	2.64±0.87a	0.43±0.18b
自然生长 Nature growth	E-	1.93±0.62bc	25.11±0.97ab	0.01±0.01b	2.68±0.41a	4.81±0.22a	0.29±0.06b

处理 Treatment		链格孢属 Alternaria	缓霉菌属 Bradymyces	小毛盘菌属 Cistella	枝孢属 Cladosporium	鬼伞属 Coprinopsis	附球菌属 Epicoccum
裸地 Bare ground		1.34±0.52a	2.62±0.55a	3.22±1.10a	0.41±0.11a	0.07±0.03d	1.35±0.19a
刈割移除 Mowing removal	E+	0.39±0.04ab	0.70±0.36b	1.65±0.41b	0.23±0.13bc	0.48±0.24bc	0.21±0.03b
刈割移除 Mowing removal	E-	0.18±0.05b	0.98±0.18b	0.68±0.32c	0.09±0.02c	1.22±0.26b	0.26±0.05b
刈割返田 Mowing back to the field	E+	0.15±0.29b	1.05±0.15b	0.54±0.26c	0.31±0.09b	0.15±0.09c	0.31±0.02b
刈割返田 Mowing back to the field	E-	0.46±0.16ab	1.35±0.10ab	0.64±0.10c	0.40±0.02a	2.27±0.23a	0.48±0.08b
自然生长 Nature growth	E+	0.08±0.03b	0.84±0.22b	0.63±0.16c	0.06±0.02c	0.11±0.04c	0.62±0.07b
自然生长 Nature growth	E-	0.10±0.07b	1.63±0.21ab	0.87±0.15bc	0.05±0.27c	0.17±0.04c	0.18±0.01b
处理 Treatment		赤霉菌属 Gibberella	被孢霉属 Mortierella	异壳二孢属 Neoascochyta	光黑壳属 Preussia	茄子菌属 Solicoccozyma	Tetracladium
裸地 Bare ground		3.38±0.87ab	18.63±2.60b	2.69±0.79ab	2.55±0.55a	1.74±0.41a	0.38±0.08b
刈割移除 Mowing removal	E+	1.47±0.38c	16.74±5.44b	5.95±0.16a	2.72±0.81a	2.61±0.65a	2.54±0.14a
刈割移除 Mowing removal	E-	1.52±0.41c	28.76±1.87a	0.92±0.01ab	2.39±0.26a	2.23±0.25a	1.19±0.03ab
刈割返田 Mowing back to the field	E+	3.97±0.33a	17.06±1.47b	3.98±1.90ab	1.57±0.34a	2.49±0.39a	0.63±0.09b
刈割返田 Mowing back to the field	E-	3.47±0.31ab	17.80±3.15b	5.85±0.68a	2.33±0.28a	2.28±0.84a	0.54±0.15b
自然生长 Nature growth	E+	1.45±0.55c	24.96±1.61ab	0.33±0.07ab	2.00±0.31a	2.64±0.87a	0.43±0.18b
自然生长 Nature growth	E-	1.93±0.62bc	25.11±0.97ab	0.01±0.01b	2.68±0.41a	4.81±0.22a	0.29±0.06b

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内生真菌和田间管理措施对土壤真菌群落丰度和多样性的影响

Effects of Epichloë endophyte and field management practices on the abundance and diversity of the soil fungal community

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图/表 7

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