ストローマルチは、トウモロコシ畑で微生物群集の構造と機能を媒介することにより、土壌炭素と窒素サイクルを改善します

この研究は、ストローマルチの下でトウモロコシ畑の炭素と窒素サイクルを促進する微生物群集の特性と土壌変数の能力を調査するために実施されました。トウモロコシ畑の表面土壌をさまざまな量の小麦ストロー（0 kg/ha、2,250 kg/ha、および4,500 kg/ha）で覆い、16S RRNAとそのシーケンス、生物学エコプレート、伝統的酵素学、TOC分析者を使用しました、および細菌および真菌のコミュニティの組成と機能、微生物炭素源代謝の特性、炭素と窒素画分、酵素活性、およびトウモロコシの根圏および非硬化圏の有機酸含有量を測定するHPLC。結果は、短期のストローマルチが細菌および真菌のコミュニティのアルファの多様性に取るに足らない影響を与える一方で、ベータの多様性に大きな影響を与えたことを示しています。機能的予測の結果は、ストローマルチが化学療法、有酸素化学療法、尿溶解、および窒素固定に属する細菌の相対的な存在量を大幅に高め、トウモロコシ根圏土壌の発酵と硝酸の減少を阻害することを明らかにしました。これらのプロセスは、主に土壌のCおよびNサイクルを促進しました。ストローマルチはまた、ChaetomiaceaeとChaetosphaeriaceaeの割合を上げることにより、真菌の幹栄養性を改善しました。生物学のエコプレートの結果は、ストローマルチが微生物の不安定な炭素資源の代謝能力を弱めたことを示しています。その結果、不安定なCおよびN画分は、ストローマルチの下で上昇しました。また、我々の結果は、ストローマルチが主に、根圏土壌の微生物群集構造を、耐酸塩と子comycotaの相対的存在量を大幅に減少させることにより、basidiomycotaを増加させることを示した。真菌群集の構造は、土壌微生物バイオマス炭素、容易に酸化可能な有機炭素、溶解した有機炭素、利用可能な窒素、アンモニウム、および硝酸塩、および硝酸塩、セルラーゼ、プロテアーゼ、およびアミラーゼ活性を介して直接および間接的に影響を与えるための細菌以上のものです。全体として、我々の発見は、ストローマルチが細菌および真菌のコミュニティ構造に影響を与え、それにより不安定なCおよびN成分の生産を後押しし、トウモロコシ畑のCおよびNサイクルを加速する可能性があることを意味します。

This study was conducted to investigate the capability of the microbial community characteristics and soil variables to promote carbon and nitrogen cycles in maize fields under straw mulch. We covered the surface soil of the maize field with different amounts of wheat straw (0 kg/ha, 2,250 kg/ha, and 4,500 kg/ha) and used 16S rRNA and ITS sequencing, Biology ECO-plate, traditional enzymology, TOC analyzer, and HPLC to measure bacterial and fungal community composition and functions, characteristics of microbial carbon source metabolism, carbon and nitrogen fraction, enzyme activity, and organic acid content in the maize rhizosphere and non-rhizosphere. The results indicated that short-term straw mulch insignificantly affected the alpha diversity of bacterial and fungal communities whereas significantly influenced their beta diversity. The results of functional prediction revealed that straw mulch considerably boosted the relative abundances of bacteria belonging to chemoheterotrophy, aerobic chemoheterotrophy, ureolysis, and nitrogen fixation and inhibited fermentation and nitrate reduction in maize rhizosphere soil. These processes primarily drove the C and N cycles in soil. Straw mulch also improved fungal saprotrophs by raising the proportion of Chaetomiaceae and Chaetosphaeriaceae. The Biology ECO-plate results illustrated that straw mulch weakened the metabolism capacity of microbial labile carbon resources. As a result, the labile C and N fractions were raised under straw mulch. Our results also showed that straw mulch primarily regulated the microbial community structure in rhizosphere soil by significantly decreasing Firmicutes and Ascomycota relative abundance while increasing Basidiomycota. The fungal community structure is more than bacterial for affecting soil microbial biomass carbon, readily oxidizable organic carbon, dissolved organic carbon, available nitrogen, ammonium, and nitrate directly and indirectly through malic acid content and cellulase, protease, and amylase activity. Overall, our findings imply that straw mulch might influence the bacterial and fungal community structures, thereby boosting the production of labile C and N components and accelerating the C and N cycle in maize fields.