Effects on soil nutrients and bacterial communities of different cover crops in an organic kiwifruit orchard in the Guanzhong region of China

doi:10.11686/cyxb2021414

Abstract

Abstract:

This study investigated the effects of different cover crop combinations on soil nutrients and bacterial communities in organic kiwifruit orchards in the Guanzhong area. Four cover crop combinations were tested： 1） Lolium perenne+Vicia villosa；2） L. perenne+Melilotus officinalis； 3） L. perenne+Trifolium repens；and 4） Vulpia myuros. Natural grass was used as the control. The growth characteristics of grass species and the effects of cover crops on soil nutrients in the orchard topsoil （0-20 cm） were observed. The bacterial community structure was analyzed by high-throughput sequencing. It was found that V. myuros had the highest overwintering survival rate and the lowest number of weed plants in the plot. The soil organic matter of artificial grass was 6.46%-38.63% higher than that of natural grass. The combination L. perenne+V. villosa gave an obvious difference， and this treatment resulted in the most significant improvement in soil urease， sucrase and alkaline phosphatase activities， which were 3.37， 44.17 and 3.46 mg·g^-1·d^-1， respectively. Meanwhile， compared with natural grass， L. perenne+V. villosa， L. perenne+M. officinalis and L. perenne+T. repens increased the richness and diversity of soil bacterial communities. L. perenne+V. villosa had the most distinct bacterial community structure. In summary， planting L. perenne+V. villosa in organic kiwifruit orchards in Guanzhong area can be recommended to help improve soil organic matter and nutrient content to a certain extent， and to improve the soil micro-ecological environment.

Key words: orchard grasses cultivation, soil nutrients, soil bacterial diversity, 16S rDNA high-throughput sequencing

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Figures/Tables 10

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处理 Treatment	杂草株数 Number of weeds （plant·m^-2）	地上部鲜草产量 Aboveground fresh yield （g·m^-2）
CK	197a	742.01bc
Mode 1	108d	1107.41a
Mode 2	129b	705.57c
Mode 3	124c	690.74c
Mode 4	49e	885.18b

处理 Treatment	杂草株数 Number of weeds （plant·m^-2）	地上部鲜草产量 Aboveground fresh yield （g·m^-2）
CK	197a	742.01bc
Mode 1	108d	1107.41a
Mode 2	129b	705.57c
Mode 3	124c	690.74c
Mode 4	49e	885.18b

处理 Treatment	土层 Soil layer
处理 Treatment	0~5 cm	5~10 cm	10~15 cm	15~20 cm
CK	15.02±4.00a	15.71±1.63a	15.61±1.16a	14.69±1.05a
Mode 1	18.39±3.74a	16.90±1.94a	16.64±1.22a	16.58±1.33a
Mode 2	15.91±0.60a	16.02±0.42a	15.85±0.71a	15.34±1.53a
Mode 3	16.35±0.58a	16.18±1.33a	15.64±0.75a	15.73±0.87a
Mode 4	17.47±3.24a	17.21±1.66a	16.06±1.25a	21.15±8.79a

处理 Treatment	土层 Soil layer
处理 Treatment	0~5 cm	5~10 cm	10~15 cm	15~20 cm
CK	15.02±4.00a	15.71±1.63a	15.61±1.16a	14.69±1.05a
Mode 1	18.39±3.74a	16.90±1.94a	16.64±1.22a	16.58±1.33a
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Mode 3	16.35±0.58a	16.18±1.33a	15.64±0.75a	15.73±0.87a
Mode 4	17.47±3.24a	17.21±1.66a	16.06±1.25a	21.15±8.79a

处理 Treatment	酸碱度 pH	有机质 Organic matter content （g·kg^-1）	微生物碳 Microbial biomass carbon（mg·kg^-1）	微生物氮 Microbial biomass nitrogen （mg·kg^-1）	脲酶活性 Urease activity （mg·d^-1·g^-1）	蔗糖酶活性 Sucrase activity （mg·d^-1·g^-1）	碱性磷酸酶活性 Alkaline phosphatase activity （mg·d^-1·g^-1）	过氧化氢酶活性 Catalase activity （mL·g^-1）
CK	8.08±0.03ab	18.43±0.50d	251.70±33.38a	20.03±3.08b	2.41±0.18c	27.47±1.78d	2.87±0.07b	5.03±0.04b
Mode 1	8.09±0.02ab	25.55±1.12a	316.46±40.51a	27.29±2.24a	3.37±0.26a	44.17±2.17a	3.46±0.12a	5.56±0.33ab
Mode 2	8.10±0.02a	19.62±0.51cd	263.40±48.33a	23.04±2.29ab	2.91±0.11b	32.43±1.54c	2.89±0.04b	5.87±0.30a
Mode 3	8.09±0.06ab	20.50±1.61c	236.37±69.03a	21.17±1.67b	2.93±0.14b	33.24±3.34bc	2.97±0.01b	5.48±0.41ab
Mode 4	8.01±0.05b	22.72±0.90b	237.53±44.16a	21.60±2.53b	3.20±0.07ab	37.21±1.31b	3.29±0.19a	5.84±0.10a