盐碱土中施用微生物菌肥对紫花苜蓿根际微生物演替规律及功能的影响

The combination of plant and microbial fertilizer is one of the effective measurements to remedy saline-alkali soil. However, after the application of microbial fertilizer, the change of rhizosphere microbial community and its function in the process of restoration in saline-alkali soil remains unclear. In current study, Xinmu 1 alfalfa will be used as the research object, monitoring pot experiment will be used, to test the absorption and enrichment characteristics of salt and alkali ions by alfalfa including with/without application of microbial fertilizer in saline-alkali soil of Weibei Plain. Metagenomics will be used to compare the composition of microbial communities in rhizosphere; the microbial genes involved in carbon cycle, salinity and alkalinity will be screened and compared. The effect of microbial fertilizer on the mechanisms of alfalfa remediation will be studied. We expect to improve remediation approaches of saline-alkali soil from the direction of rhizosphere microbiology, to provide new thoughts and theoretical basis for combined biological remediation measurements of saline-alkali soil.

植物-微生物菌肥联合修复是治理盐碱地的有效措施之一。然而施用微生物菌肥后，盐碱地生长植物根际微生物的变化及其在修复过程中的作用机理尚不清楚。本课题拟以新牧1号紫花苜蓿为研究对象，采用盆栽实验检测施用本单位研发的有效微生物菌肥前后，紫花苜蓿种植在渭北平原盐碱土壤中不同生长期对盐碱离子和土壤养分的吸收、转移特征；并利用宏基因组测序技术研究比较其根际微生物演替规律，筛选比较参与碳氮循环、盐碱吸收等相关的微生物基因，深入剖析应用微生物菌肥对紫花苜蓿修复盐碱土作用的影响机制。本研究期望从根际微生物的角度探寻新的盐碱土修复途径，为发展盐碱地生物联合修复措施提供新的设计思路和理论依据。

本课题以紫花苜蓿为研究对象，采用盆栽实验的方法，研究了盐碱土中施用菌肥对根际微生物演替规律及功能的影响。研究结果显示菌肥施用促进了植株生长，提高了株高和根重。在幼苗期，菌肥施用提高了苜蓿根际土有机质含量，降低了速效氮磷钾含量，同时增加了pH值和EC值，而对全氮、全磷、全钾含量没有影响。在开花期，根际土的速效养分增加，而到了成熟期，菌肥处理速效养分降低。另外，菌肥施用提高了叶片的营养元素含量，对电导率和pH值没有影响。钾、钙、镁、氯离子和硫酸根离子在叶片中的含量较高，而水溶性钠含量较低。施用菌肥对镁、氯和硫酸根离子的含量影响较大，降低了植株中镁离子的含量，在开花期提高了叶片中氯离子含量，减轻了硫酸根离子在植株中的富集。在苜蓿幼苗期，根际微生物群落组成受到菌肥的显著影响，而在开花期和成熟期，菌肥没有显著影响。经相关性分析，筛选出的苜蓿根际与EC值相关的微生物群落有Bacilli、Gammaproteobacteria、Gemmatimonadetes、unclassified_p_Acidobacteria、Nitriliruptoria、Nitrososphaeria和unclassified_p_Streptophyta，与EC值相关的功能基因主要为细胞过程和信号传导功能基因。分析结果显示总氮、总磷和总钾含量对功能基因丰度没有影响，而速效营养有显著影响；EC值、速效氮和钙离子丰度显著影响细胞过程和信号传导功能基因。根际土中钙离子和碳酸根离子不影响根际微生物功能，其他盐碱离子含量影响不同功能基因的丰度。本研究结果为发展盐碱地生物联合修复措施提供了新的理论基础。