杂志上的传感器

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杂志上的传感器/2021年/文章
特殊的问题

先进的传感器技术在农业、环境和生态工程

把这个特殊的问题

研究文章|开放获取

体积 2021年 |文章的ID 6649498 | https://doi.org/10.1155/2021/6649498

杰Chen文坪镇杨,李金,Sumera安瓦尔,凯王镇坪,志强高, 除草剂对微生物群落的影响,玉米根际土壤脲酶活性的成熟阶段”,杂志上的传感器, 卷。2021年, 文章的ID6649498, 11 页面, 2021年 https://doi.org/10.1155/2021/6649498

除草剂对微生物群落的影响,玉米根际土壤脲酶活性的成熟阶段

学术编辑器:精卫王
收到了 2020年11月19日
修改后的 2021年2月04
接受 05年4月2021年
发表 2021年4月22日

文摘

研究除草剂对微生物群落的影响,玉米根际土壤脲酶活动有助于澄清除草剂用于影响土壤微生物环境的机制。在这个研究中,四种常见preemergence玉米特定的除草剂,nicosulfuron +莠去津(A1),草不绿+乙草胺+莠去津(A2) propisochlor +莠去津(A3)和乙草胺+莠去津(A4),选择使用一锅审判。preemergence除草剂特异性的玉米,dinitraniline (A0)作为阳性对照,而水代替除草剂被认为是消极的控制(CK)。在成熟阶段,微生物群落和脲酶活动0-20厘米,20 - 40厘米,40 - 60厘米根际土壤的玉米进行了分析。结果表明,A0显著抑制玉米生长,最终没有粮食,而A1显示弱的效果。测试除草剂影响微生物群落在0-20 cm层大于20厘米,与A1显示最大的效果。0-20厘米的土壤,A1在很大程度上降低了相对丰富的三大主要属普氏菌,Barnesiella,乳酸菌CK的土壤,99.0%,98.7%,和79.2%,假单胞菌,Gemmatimonas,Sphingomonas成为新的主要属,A2和A3相似但更显示效果。所有除草剂大幅减少的相对丰度上面主要真菌门(子囊菌类)和属(DiatrypeCK)的土壤,从45%到5.2% 2.1% -3.2% -7.9%和42%。A0显著0-60 cm土壤中的脲酶活性下降,30.5% - -33.1%,而A1-A4 unsignificant效果显示。总之,A1是一个适合玉米的除草剂。细菌群体和0-20厘米根际土壤中脲酶活性合适的指标来评估preemergence除草剂对玉米生长的影响和土壤微生物环境。

1。介绍

玉米(玉米l .)中扮演着重要角色在保持粮食安全和农业生产特别是在发展中国家,是世界上第三个重要的禾谷类作物(1,2]。在中国,玉米已成为第一个种植面积最大的粮食作物,总收率(3]。杂草是最重要的因素之一,限制了玉米的产量和品质。据报道,大约一半的玉米田在中国面临着杂草损害不同级别(4]。年度的玉米产量损失造成的杂草在中国已达到20%5]。除草剂有很多优点比如省时、经济、高效,因此,除草剂的使用仍然是最重要的一个领域的措施来控制杂草粮食作物包括玉米(6]。然而,经济效益,除草剂也给土壤环境带来不利影响7- - - - - -9]。进入土壤后,除草剂可能影响土壤环境通过sorption-desorption的过程、转换、传输地下水,或退化10]。除草剂对土壤环境的影响评估对除草剂的合理利用是至关重要的。preemergence除草剂是一种除草剂,直接喷洒在作物和土壤表面出现之前,因此,影响土壤化学和微生物环境比苗期使用的的。然而,preemergence除草剂对土壤微生物环境的影响仍需要更多的研究。

微生物在营养循环和能量流上发挥了关键作用在土壤和土壤健康的重要指标,土壤污染,生态修复(11,12]。除草剂应用程序可能抑制、激活或显示没有土壤微生物的影响。许等人报道,泼尼松龙第一次下降在玉米田土壤细菌多样性和丰富应用程序后60天10天,但增加他们(13],Bezuglova等人表明,叶面磺酰脲类除草剂的应用减少了大量的细菌尤其是对冬小麦土壤的快速增长(14),而开普勒等人发现草甘膦不影响整个玉米或大豆种植土壤中微生物群落组成(15]。

除了微生物、酶也是重要的土壤质量评价指标,因为他们是直接参与的生化过程和养分循环(16]。土壤酶可以催化有机物质转化为无机营养或协助外源性有害化合物的降解促进植物生长(17,18),可以调节土壤微生物群落。此外,土壤酶主要来自土壤微生物(19];因此,土壤酶的活性与土壤微生物环境。在土壤酶,脲酶主要参与尿素水解成有限公司2和NH3,调节土壤氮循环(20.]。除草剂对土壤脲酶活性的报道。谢et al。21)发现,应用高剂量的磺酰脲类除草剂·丁草胺或quinclorac盆栽水稻土抑制土壤脲酶活性。杜等人应用mesotrione在实验室培养的土壤,发现土壤脲酶是影响较小β葡糖苷酶(16]。阿库玛丽等人的研究显示,土壤脲酶活性可受除草剂类型、浓度和应用程序时间2]。

根际土壤紧密接触的根,显示了一个更大的比非土壤对植物生长的影响。进入土壤后,土壤微生物除草剂与植物根系,从而显示不同的效果相比,非土壤土壤环境。研究除草剂的影响在根际土壤微生物和酶活性的机制有助于阐明除草剂影响植物生长和土壤环境(22- - - - - -24]。然而,直到现在,研究除草剂对土壤微生物的影响,土壤脲酶活性主要集中在非25- - - - - -28]。此外,土壤中除草剂的降解和迁移率不同程度影响土壤环境造成的除草剂。除草剂对土壤微生物或酶的影响在0-20 cm土壤在短时间内应用研究[13,29日,30.]。除草剂是如何影响土壤微生物环境在不同深度土壤经过更长时间的应用程序(如种植农作物的季节后)还不清楚。

在这项研究中,五个preemergence除草剂:四个maize-specific除草剂和一个特异性的除草剂对玉米盆栽土壤表面喷洒后立即播种玉米。在成熟阶段,除草剂的影响总细菌和真菌群落结构0-20,20 - 40,和40 - 60厘米根际土壤进行了分析通过高通量测序技术,在同一土壤和土壤脲酶活动层测定。玉米颗粒的重量和数量也被记录下来。从这个研究结果可能有助于启发preemergence除草剂的影响在不同的层在根际土壤微生物环境后种植一季作物,为选择适合玉米除草剂提供指导。

2。材料和方法

2.1。材料

玉米混合”Bingdan 16”用于本研究作物科学研究所提供的山西省农业科学院。Bingdan 16的生长期是120天。五preemergence除草剂通常在市场销售,选择使用在这个实验中(表1)从山西买正在县以种业有限公司,有限公司,应用基于讲师。Dinitraniline (A0)是一种非特异性的除草剂对玉米、和nicosulfuron +莠去津(A1),草不绿+乙草胺+莠去津(A2) propisochlor +莠去津(A3)和乙草胺+莠去津(A4)特定除草剂玉米。


数量 有效成分和内容 实际用量(μl管1) 水用量(ml1)

A0 48% dinitraniline 14.7 One hundred.
A1 2%莠去津nicosulfuron + 20% 14.7 One hundred.
A2 10%莠去津草不绿+ 14%乙草胺+ 18% 22.1 One hundred.
A3 16%莠去津propisochlor + 26% 17.7 One hundred.
A4 26%乙草胺+ 26%莠去津 14.7 One hundred.

2.2。土壤

原始土壤样本来自一个2 m层从一个未开垦的农田正在县山西省,中国。土壤风干,渗(1毫米),在使用前和均匀混合。土壤的养分状况如下:0.2 g公斤1总氮,19.8毫克公斤1可用氮、2.9毫克公斤1磷可用,30.3毫克公斤1有效钾、g和1.2公斤1有机物质。

2.3。实验方法

实验从2014年6月3日,10月1日,2014年,在黄土高原作物研究所、山西农业大学、中国。一个特殊根管装置(25厘米直径,长度200厘米),包括两个半圆柱体固定铁丝和使用钢板。在0 - 200 cm土层土壤容重测量对当地玉米场20厘米间隔。基于土壤容重、土壤质量和加权计算,每20厘米长度的管。上面的土壤准备被添加到根管装置和压实层每20厘米。顶部0-20 cm土壤混合后添加了氮磷钾养分(尿素,170毫克公斤1;过磷酸钙,560毫克公斤1;氯化钾,170毫克公斤1)。所有根管设备垂直放置在凹槽内的土壤表面的管外土壤表面夷平。五个玉米种子播种在每个管6月3日,2014年。除草剂的解决方案(100毫升)然后喷洒均匀根据剂量所表1。玉米(A0)的特异性的除草剂喷洒的除草剂的积极控制和同等体积的水而不是被认为是消极的控制(CK)。每个处理重复三次,所有管被随机放置。出现后,幼苗被减少到一个每管苗,浇水。

2.4。土样的采集

2014年10月1日(在成熟阶段),地上玉米植株被切断,所有的管子都打开了。0-20的根际土壤,20 - 40、40 - cm层和土壤表面收集后用刷子从根栏杆表面不密封的土壤了。所有土壤样品被收集到密封袋和分为两个部分:一个是存储在-80°C之前发送到Sangon生物工程有限公司上海分析细菌和真菌群落结构,而另一部分被用来确定脲酶活性。

2.5。测量指标
2.5.1。经济增长指标

单株粒数和重量记录,和千粒重量计算在成熟阶段。

2.5.2。土壤微生物

(1)DNA提取和基因扩增。收集土壤样本被送往Sangon生物科技(上海)有限公司,有限公司,对细菌和真菌的研究社区。短暂,5.0 g土壤用于DNA提取的PowerSoil®DNA提取工具(美国该款)遵循指令。Qubit2.0 DNA检测工具进行检测和提取的DNA质量浓度。细菌社区估计V3-V4地区16 s rRNA基因的引物338 f (5 - - - - - -ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3 )和806 r (5 - - - - - -GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3 )。真菌社区基于NS1-FUNG地区18岁的DNA基因使用引物分析了NS (5 - - - - - -CCTACACGACGCTCTTCCGATCTN GTAGTCATATGCTTGTCTC-3 )和冯(5 - - - - - -GACTGGAGTTCCTTGGCAC CCGAGAATTCCAATTCCCCGTTACCCGTTG-3 )。纯化PCR产品然后使用Illumina公司Miseq测序平台。

(2)测序分析。获得序列质量控制通过删除重叠的劣质基地3 结束使用PRINSEQ-lite 0.19.5,然后双末端的基地是一个完整的序列使用FLASH v1.2.7相结合。获得的序列被MOTHUR检查(前。集群),嵌合体被UCHIME删除,最后,得到了高质量的序列。这些序列被UCLUST集群v1.1.579和生成操作分类单元(辣子鸡)0.97相似。一个序列丰度最高的为每个OTU被选为代表序列。分类被分配使用RDP分类器和绿色煤电数据库。α多样性指数(香农指数、ACE指数和α指数)和计算使用Mothur (http://www.mothur.org/)。

2.5.3。土壤脲酶活性

每层土在每个壶,在成熟阶段用于收集土壤样本分析脲酶活性甚至被分成两部分,和六个复制的总土壤样本风干和渗。靛蓝的脲酶活性进行了分析比色法方法(19基于NH的内容)和计算3g - n(毫克1)从1土壤种植的时间内发布。

2.6。数据分析

Microsoft Excel 2016软件被用来分析数据,和原点9被用来绘制柱状图。SPSS 18.0软件被用来分析之间的差异治疗或土壤层基于最小显著差(LSD)的方法

3所示。结果

3.1。玉米除草剂的粒重的影响

测试中除草剂,nicosulfuron +莠去津(A1)并不影响玉米幼苗的早期生长或粮食结构在成熟阶段,而dinitraniline (A0)显著抑制玉米幼苗的生长,并在成熟阶段(表没有粮食2,图1)。每个工厂的谷粒重量和数量没有显著降低草不绿+乙草胺+莠去津(A2) propisochlor +莠去津(A3),或乙草胺+莠去津(A4),而27.0%减少-39.9% thousand-grain体重控制相比(表记录2)。


治疗 粒重(g1) 粒数(植物1) 千粒重(g)
测量值 CK (%) 测量值 CK (%) 测量值 CK (%)

CK - - - - - - - - - - - - - - - - - -
A0 -100.0 -100.0 -100.0
A1 -38.7 -31.3 -18.8
A2 -12.5 36.2 -38.5
A3 -7.1 21.7 -27.0
A4 -35.4 6.4 -39.9

注:表中数据 ( ),在同一列不同小写字母表示差异显著( )基于LSD检验。
3.2。除草剂对玉米根际土壤微生物多样性

有效的细菌和真菌辣子鸡的总数是5075 - 6757和1103 - 1673年,分别从不同的土壤。香农指数反映了微生物的多样性程度,ACE和曹国伟1指数反映微生物群落的丰富。对于细菌来说,五个测试除草剂对细菌香农指数影响很小0-60厘米根际土壤的玉米。除草剂的影响在ACE和Chao1指数0-20厘米根际土壤也弱,只有A1改变ACE指数超过20% (20.9%)。根际土壤在20 - 40厘米,A0和A3 ACE和曹国伟1指数下降,28.3% - -40.4%,而这些指数增加了24.3% -55.2%,40 - 60厘米根际土壤与控制。A5也增加了ACE和Chao1指数在40 - 60厘米根际土壤比控制的46.7%和36.8%,分别为(表3)。


土层(cm) 治疗 香农 王牌 曹国伟1
测量值 CK (%) 测量值 CK (%) 测量值 CK (%)

0-20 CK 7.6 - - - - - - 26109.7 - - - - - - 15204.3 - - - - - -
A0 7.6 0.9 30042.1 15.1 16573.7 9.0
A1 7.5 -1.2 20645.4 -20.9 13299.7 -12.5
A2 7.7 2。3 25091.6 -3.9 15564.7 2。4
A3 7.8 3所示。2 27539.3 5.5 16687.2 9.8
A4 7.5 -0.2 29388.9 12.6 16735.1 10.1
20 - 40 CK 7.6 - - - - - - 31795.4 - - - - - - 17283.6 - - - - - -
A0 7.5 -1.6 21090.5 -33.7 12400.6 -28.3
A1 7.4 -3.1 24043.1 -24.4 14098.2 -18.4
A2 7.4 -2.3 30041.6 -5.5 16472.0 -4.7
A3 7.4 -2.4 18942.7 -40.4 11330.8 -34.4
A4 7.6 -0.3 33844.3 6.4 17851.1 3所示。3
奖金的 CK 7.5 - - - - - - 19817.4 - - - - - - 12125.5 - - - - - -
A0 7.8 4.1 30746.0 55.2 18073.9 49.1
A1 7.3 -3.2 21884.8 10.4 13089.6 8.0
A2 7.6 1.5 22149.7 11.8 13397.3 10.5
A3 7.5 0.5 25644.3 29.4 15070.1 24.3
A4 7.5 -0.3 29077.7 46.7 16219.4 33.8

注意:CK,没有除草剂-控制;A0,玉米preemergence特异性的除草剂,dinitraniline(主动控制);A1-A4:四preemergence maize-specific除草剂,nicosulfuron +莠去津,草不绿+乙草胺+莠去津,propisochlor +阿特拉津和乙草胺+莠去津,分别。

与细菌、真菌的香农指数除草剂处理0-20 cm土壤增加了21.0% - -39.9%的控制。0-20 cm土壤的真菌ACE和A3、A4 Chao1指数对土壤高于其他除草剂。土壤为20 - 40厘米,A0真菌ACE和Chao1指数增加了32.8%和29.8%,分别的控制,而其他四种除草剂的影响可以忽略不计。A0、A1、A3、A4真菌ACE和Chao1指数增加了21.4% -62.1%,40 - 60厘米土壤比nonherbicide控制治疗(表4)。


土层(cm) 治疗 香农 王牌 曹国伟1
测量值 CK (%) 测量值 CK (%) 测量值 CK (%)

0-20 CK 4.1 - - - - - - 2952.8 - - - - - - 2328.9 - - - - - -
A0 5.6 38.1 3190.9 8.1 2572.6 10.5
A1 5.6 36.7 2978.8 0.9 2589.3 11.2
A2 4.9 21.0 3043.3 3所示。1 2303.8 -1.1
A3 5.7 39.9 3987.5 35.0 3026.1 29.9
A4 5.4 31.8 3488.6 18.1 2825.7 21.3
20 - 40 CK 4.8 - - - - - - 3373.7 - - - - - - 2575.8 - - - - - -
A0 5.2 10.2 4479.9 32.8 3343.4 29.8
A1 5.1 7.2 3495.0 3所示。6 2760.6 7.2
A2 5.4 13.2 3637.7 7.8 2679.6 4.0
A3 5.4 13.6 3261.7 -3.3 2707.8 5.1
A4 4.8 1.1 3019.6 -10.5 2463.6 -4.4
奖金的 CK 5.2 - - - - - - 2584.1 - - - - - - 2181.4 - - - - - -
A0 5.3 1.9 3621.1 40.1 2647.5 21.4
A1 5.3 2。9 4189.2 62.1 2806.1 28.6
A2 4.5 -12.5 2337.6 -9.5 1843.0 -15.5
A3 5.4 3所示。7 3508.7 35.8 2670.5 22.4
A4 5.3 1.7 3522.1 36.3 2875.7 31.8

注意:CK,没有除草剂-控制;A0,玉米preemergence特异性的除草剂,dinitraniline(主动控制);A1-A4:四preemergence玉米特定的除草剂,nicosulfuron +莠去津,草不绿+乙草胺+莠去津,propisochlor +阿特拉津和乙草胺+莠去津,分别。
3.3。除草剂对根际土壤微生物群落的组成的玉米
3.3.1。细菌社区

在门级,除草剂0-20 cm土壤细菌群落组成影响大于20 - 40和40 - cm土壤,A1显示最大的效果。0-20厘米的土壤、拟杆菌、厚壁菌门,变形菌门的三大主要类群CK处理。A1拟杆菌门和壁厚菌门的相对丰度大大降低,从CK土壤的27.8%和26.0%到5.5%和4.4%,而变形菌门的相对丰度增加,CK土壤的22.3%到37.7%。放线菌的相对丰度在A1对待0-20 cm土壤为693.0%以上,在控制和放线菌占主导地位成为第二个门。Gemmatimonadetes的相对丰度和Planctomycetes A1对待0-20 cm土壤也超过423.5%和225.0%,在控制。与A1, A2和A3显示相似但较弱对0-20 cm土壤细菌群落的影响。A0 0-20最弱的影响显示的5厘米土壤中除草剂进行测试。在20 - 40厘米,40 - 60厘米土壤,所有除草剂显示弱对细菌群落的影响,A1和A0显示更大的效果比其他除草剂,分别(图2(一个))。

在属级,类似于门水平,A1显示效果最大的细菌组成0-20 cm土壤和A2和A3紧随其后。A1的相对丰度降低普氏菌,Barnesiella,乳酸菌的三大主要属0-20厘米CK土壤,从11.3%,7.5%,5.3%,0.1%,0.1%,和1.1%,分别。的相对丰度梭状芽胞杆菌四世也从CK土壤的2.1%下降到只有0.1%。相比之下,A1的相对丰度增加假单胞菌,Sphingomonas,Gemmatimonas、Gp6和Aciditerrimonas225.7%与没有除草剂控制相比增加了-1153.3%。类似于A1, A2和A3也增加了相对丰富的细菌属118.2%以上五与控制相比增加了-446.9%。在20 - 40厘米,40 - cm土壤,所有除草剂显示弱对细菌群落的影响,同时也与A0显示更大的效果比其他除草剂在土壤- cm。A0的相对丰度降低假单胞菌Barnesiella27.9%和27.4%与对照组相比,而增加的相对丰度Sphingomonas,Gemmatimonas,Subdivision3_genera_incertae_sedis,梭状芽胞杆菌第四,36.7%比-230.3%没有除草剂控制(图2 (b))。

3.3.2。真菌社区

在门级,总共有七个类群分类。不同于在细菌社区,所有五个测试除草剂显示类似的和伟大的影响0-20厘米根际土壤真菌群落。子囊顶端一个占主导地位的CK土壤真菌门0-20 cm层,占总数的45.0%真菌社区。除草剂减少这门的相对丰度5.2% - -7.9%。的相对丰度未分类真菌门(别人)也大大增加,从没有除草剂控制土壤的9.6% 44.0% -67.9% herbicide-treated土壤。A1也大大增加了相对丰富的担子,202.4%比CK处理。A1和A2也减少Glomeromycota的相对丰度,Chytridiomycota, 32.5%比-43.7%没有除草剂控制。20 - 40厘米的土壤、A0和A2增加Glomeromycota的相对丰富,但减少的相对丰度不保密的门,与31.9% - -82.4%相比的变化控制。担子菌类的相对丰度在土壤和子囊菌类A3-treated A4-treated土壤是194.6%和189.5%,分别比在控制治疗。在40 - cm土壤,A0和A1显示类似的社区对真菌的影响,随着Glomeromycota的相对丰度,Chytridiomycota,担子,而减少非保密类群的相对多度(别人),而A2(图显示相反的影响3(一个))。

在属级,类似于门水平,所有除草剂显示伟大和类似的效果在0-20 cm土壤真菌群落,但不同的效果在20厘米的土壤。Diatrype上面是主导属CK在0-20 cm层土壤。除草剂的相对丰度降低Diatrype从CK只有2.1% 42.0% -3.2%。相比之下,其他属的相对丰度除草剂应用0-20 cm土壤从控制土壤的18.2%提高到56.6% - -73.9%。FunneliformisPowellomyces是第三和第四主导CK土壤真菌属,占总数的6.5%和3.6%真菌社区。所有除草剂减少的相对丰度FunneliformisPowellomycesA2和A3,显示更大的减速效果(分别为42.9%和55.5%)比其他三种除草剂。此外,A1的相对丰度也增加Stephanospora很大程度上,从控制的0.1%到4.7%。20 - 40厘米的土壤、A0和A2的相对丰度增加Rhizophagus,CK土壤,主要属之一,比在控制了84.8%和42.3%,分别。A0, A1、A2和A3的相对丰度降低Diatrype,第二个主导属CK土壤,有61.3%,67.9%,37.6%,和23.4%不到控制,分别,而A4和控制相比,增加了245.3%。在40 - cm土壤,A0和A1显示类似的社区对真菌的影响,通过增加的相对丰度Rhizophagus,Funneliformis,Powellomyces,血管球,而A2显示相反的效果。A4也大大增加的相对丰度Diatrype在20 - 40厘米,40 - cm土壤,其中245.3%和129.0%比CK土壤(图3 (b))。

3.4。除草剂对玉米根际土壤脲酶活性

A0显著降低0-60 cm层根际土壤中的脲酶活性比控制30.6% - -38.6%,而A1并不影响土壤脲酶活性在同一层。A2、A3, A5 0-20脲酶活性无明显影响,20 - 40厘米根际土壤,而A2和A3 -厘米根际土壤脲酶活性增加,27.1%和19.8%比CK土壤。随着层的增加,脲酶活性没有显著改变A0, A1, A2和CK治疗但显著增加——和A3-treated土壤。A4-treated 40 - cm土壤中的脲酶活性也高于24.2% 0-20 cm土壤(表5)。


治疗 土层(cm)
0-20 20 - 40 奖金的
测量值(mg g1) CK % 测量值(mg g1) CK % 测量值(mg g1) CK %

CK - - - - - - - - - - - - - - - - - -
A0 -38.6 -33.1 -30.5
A1 -18.8 -15.6 -6.3
A2 2。7 15.0 27.1
A3 -8.0 10.2 19.8
A4 -15.4 -2.2 13.6

注意:CK,没有除草剂-控制;A0,玉米preemergence特异性的除草剂,dinitraniline(主动控制);A1-A4:四preemergence玉米特定的除草剂,nicosulfuron +莠去津,草不绿+乙草胺+莠去津,propisochlor +阿特拉津和乙草胺+莠去津,分别。表中的数据 ( ),在同一列不同小写字母表示差异显著( )治疗,与同一行中的不同大写字母表示显著性差异( )层间基于LSD检验。

4所示。讨论

4.1。除草剂影响根际土壤微生物结构

土壤微生物的主要组件是农业微生物系统,扮演关键角色在养分循环和能量流,并视为指标来反映除草剂对土壤环境的影响(2,6,16,31日]。根际土壤与植物根系紧密;因此,根际土壤环境的变化影响植物生长比非根的。根际环境、除草剂和微生物相互密切互动24]。研究了除草剂在根际土壤微生物群落的影响有助于揭示除草剂在环境微生物的有效机制和植物生长。目前,非根玉米土壤中除草剂对微生物的影响被广泛报道。Niewiadomska等人发现,混合除草剂(包含nicosulfuron或mesotrione)可培养的微生物的总数增加0-20厘米玉米土壤田间条件下(30.]。特丁津Borowik等人喷洒除草剂混合,mesotrione, S-metolachlor盆栽玉米土壤,并发现除草剂改变人口和地步的多样性可耕种的土壤细菌、放线菌和真菌(19]。许等人还分析了影响starane 0-15厘米玉米土壤球场上规模,利用高通量测序技术(13]。然而,很少有研究已经阐明的影响除草剂对玉米根际土壤在不同的深度。在本研究中,我们测试了五preemergence除草剂对玉米根际土壤的影响在成熟阶段,发现测试除草剂影响了玉米根际土壤细菌和真菌群落的一般来说,nicosulfuron +莠去津对细菌(A1)显示最大的影响,而dinitraniline (A0)显示最弱的效果,虽然所有除草剂显示类似的影响在0-20 cm土壤真菌多样性和群落结构。在我们的研究中,除草剂改变很大程度上占主导地位的微生物群体和丰富。考虑到A1并未显著降低玉米种子量但A0应用程序没有粮食(表2),这表明,微生物群落,尤其是0-20厘米根际土壤中的细菌群落结构调整的除草剂有助于减轻玉米除草剂造成的有害影响。

进入土壤后,除草剂直接影响土壤微生物的生长通过土壤微生物饲料作为能量来源,或间接通过影响的化学环境,然后调节土壤微生物的生长(32]。周等人认为,在大豆根际土壤细菌的增加fomesafen治疗可能会由于这种除草剂提供更多的能量物质对某些细菌生长(24]。磺酰脲类除草剂的应用为冬小麦土壤诱导化学压力,然后,影响植物和土壤细菌(14]。众所周知,土壤微生物群落是受植物根系分泌物,因此,除草剂也可能影响土壤微生物群落通过改变植物根系的生长和根系分泌物的分泌。这种猜测仍需进一步研究。

土壤微生物也会相对地调节除草剂对土壤环境的影响通过降解有害除草剂的活性物质。这些herbicide-degrading微生物包括芽孢杆菌spp。假单胞菌丛枝菌根真菌(建立sp。33- - - - - -36]。在我们的研究中,相对丰富的假单胞菌在A1-treated土壤远远高于在控制土壤。有害成分在A1等土壤微生物降解成无害的人假单胞菌可能部分说明最弱的效应对玉米生长表现A1。

4.2。除草剂土壤脲酶活性的影响

土壤酶参与的生化过程和土壤养分循环,影响土壤微生态学环境(37,38]。土壤中脲酶酶与氮转换和被用来评估除草剂对土壤生化环境的影响(2,24]。Borowik等人证明了除草剂的混合物(含特丁津、mesotrione S-metolachlor)抑制0-20厘米玉米土壤中脲酶的活性(19]。杜等人的结果和太阳等人表明,土壤中脲酶活性没有改变太多处理mesotrione [16,29日]。在这个研究中,不同除草剂显示不同的效果在根际土壤脲酶活性在不同的层,其中A0显著降低0-60厘米根际土壤脲酶活性,和其他除草剂并不影响脲酶活动很大程度上一般来说,除了草不绿+乙草胺+莠去津(A2)显著增加40 - cm土壤脲酶活性。很大一部分土壤酶是土壤微生物分泌的胞外代谢产物(39]。除草剂的应用改变了土壤微生物群落的结构和丰富,影响土壤酶的活性。除草剂也会影响土壤酶的活性通过改变细胞溶菌作用和细胞膜通透性40,41]。除草剂还可以作为底物或抑制剂对土壤酶的催化反应,直接影响土壤酶的活性(24]。此外,一些研究人员报道,除草剂可能影响土壤酶的活性通过调节植物根系的生长,改变根土壤营养元素的吸收能力和根活动(24]。是否测试了除草剂显示类似的机制在玉米根际土壤脲酶的活性仍需要更多的研究。

一般来说,除草剂对土壤微生物环境的影响基于除草剂品种和土壤深度不同。在五个测试除草剂中,只有A0包含dinitraniline,和其他四种除草剂都含有阿特拉津。在四个maize-specific除草剂,只有A1包含一个磺酰脲类组件(nicosulfuron),而其他三个除草剂而不是与氯乙酰氨(草不绿、乙草胺、或propisochlor)。考虑土壤深度时,测试除草剂影响微生物群落在0-20 cm层比在20,而A0和A1显示一致的效果,但A2-A4首先显示微不足道的效果,但之后,增加了土壤脲酶活性与土壤深度增加。不同的化学特性、降解和迁移率五个测试除草剂的活性成分可以部分解释这些不一致的结果在不同土壤层次。仍需进一步实验证实这种猜测。

4.3。结论

除草剂的使用仍然是常见的一种措施,控制在玉米田间杂草危害。除草剂影响土壤微生物环境,土壤酶的活性已被报道。然而,preemergence除草剂的影响在玉米根际土壤的微生物环境后申请一个相对较长的时间仍不清楚。在这个研究中,我们应用五preemergence除草剂玉米土壤和调查除草剂对微生物群落的影响,玉米的根际土壤脲酶活性在不同的层在成熟阶段。五测试中我们发现,除草剂,nicosulfuron +莠去津(A1)很大程度上改变了细菌群落结构特别是0-20 cm层和显示微不足道的影响0-60厘米根际土壤脲酶活性,与其他三个maize-specific除草剂(A2-A4)显示轻微的影响。玉米的特异性的除草剂,A0稍微改变了微生物群落,但大幅下跌0-60根际土壤脲酶的活性。考虑到A1并不影响玉米的籽粒产量,但A0完全抑制玉米粮食的发展,我们建议A1是一个适合玉米除草剂,细菌群落结构和根际土壤中的脲酶活性在0-20 cm层合适的指标来评价玉米除草剂的影响植物生长和土壤微生物环境。活性成分的差异可能有助于解释除草剂品种和土壤深度之间的差异。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是财政支持的重点项目中国山西重点研发项目(201703 d211001-02),山西农业科学研究的特殊计划中国谷(SXNGJSKYZX 201701),山西协同创新中心特色作物的高质量和效率在黄土高原生产([2016]5),“1331项目”作物生态和山西省干旱栽培生理重点实验室(201705 d111007,[2017] 14),“1331项目”有机旱作农业和培养生理学创新团队项目的山西省([2018]4),现代农业产业技术体系建设(CARS-03-01-24),山西农业大学的科技创新基础(2019002),和大学科技创新基金会的山西省(2020 l0159)。

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